对产品设计图样中几个标准化问题的探讨

郭 伟

（中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471009）

引言

产品图样是反映产品功能、性能、结构方式以至加工和试验等技术内容的技术文件，对产品的研制和生产有很大作用。产品图样是编制产品工艺、质量检验文件的顶层依据性文件，是产品研制生产的重要技术依据。国家在新产品设计定型、技术鉴定的有关文件和标准中，一直把产品图样的正确性、完整性、协调性作为对产品设计定型（鉴定）的一项基本要求。

产品图样有许多种，与产品制造相关性最强的是产品的零件图和装配图，其正确性、完整性、协调性尤为重要。机械行业标准JB/T 5054.1–2000《产品图样及设计文件 总则》指出：零件图是制造与检验零件用的图样，应包括必要的数据和技术要求；装配图是表达产品、部件中部件与部件、零件与部件、或零件间连接的图样，应包括装配（加工）与检验所必需的数据和技术要求。

产品图样的数据和技术要求涉及内容多、范围宽，在图样形成中容易产生漏项和不协调，这是新产品设计图样标准化审查中所遇见的。近年来随着新产品研制任务加重，以及大量新同志加入设计队伍，这些问题常常发生，把本可在图面上解决的问题带到产品试制中，在试加工、试装、试验中陆续发现问题，被动的通过发技术单、更改单来解决问题，对产品的研制进度、成本都带来了不利影响。把产品零件图样和装配图样标准化审查中发现的一些问题归纳分析，探讨解决办法，以把问题消除在产品图样形成之中，这对保证新产品研制进度，保证产品质量具有积极意义。

1 主要问题

目前在产品零件图样和装配图样的标准化审查中发现的主要问题如下。

1.1 图样中的非标准尺寸较多

设计人员在产品设计中仅根据使用要求给出了基本尺寸，而对基本尺寸未进行尺寸圆整、标准化，致使图样中出现了较多的非标准尺寸，给产品加工和检查带来不便。

对基本尺寸进行标准化、系列化，对提高零件制造的工艺性有重要作用。为了提高工业产品制造工程化能力，国家制定并颁布了一系列有关的标准，作为各专业进行尺寸规格标准化的通用标准。目前原材料、标准紧固件、工具、量具等产品的规格都已按照有关标准进行了标准化，并结合制定了大量专业标准并加以实施，给工业化生产带来极大方便。我们在产品设计中也采用标准尺寸就能与这一大背景形成协调，使产品工艺过程简化，有利于提高生产效率，降低成本。如零件的厚度采用标准尺寸，就可为零件选用到相应规格厚度的材料，可减少加工切削量；零件上的孔若采用标准尺寸，加工时就可用标准的钻头、铰刀等进行加工，并可用同规格的标准量规进行测量。这样不但可以方便制造，还可减少专用工装的设计与制造。

笔者建议，在产品设计中应积极贯彻，GB/T 321–2005《优先数和优先数系》、GB/T 2822–2005《标准尺寸》、GB/T 1800.3–1998《标准公差和极限偏差》等标准就可最大程度的减少非标准尺寸和公差。

● GB/T 321–2005规定了优先数系，适用于各种量值的分级，是确定产品参数或参数系列时必用的标准，属各专业的顶层通用性标准。

● GB/T 2822–2005是根据GB/T 321–2005等标准编制的，是为了对机械行业常用线性尺寸进行协调、简化、统一，标准规定了机械制造业中常用的标准尺寸（直径、长度、高度）系列，适用于有互换性和系列化要求的主要尺寸，如安装尺寸、连接尺寸、有公差要求的配合尺寸，决定产品系列的公称尺寸等，对其它结构尺寸也具有采用价值。选择系列及单个尺寸时，应首先在标准的R 系列中选用尺寸，如须将数值圆整时可在相应的化整值Rˊ系列中选用标准尺寸。有配合要求尺寸的公差应尽量按GB/T 1800.3–1998标准公差和极限偏差选用。

1.2 尺寸标注混乱

尺寸标注混乱方面主要有2 个问题，一个是不能正确选用参考尺寸，另一个是对“配作”、“组装后加工”等装配加工尺寸不进行区分标识。

参考尺寸是不起指导生产和检验的尺寸，它仅仅是为了便于生产（如便于备料、加工对刀等）或提供识图方便给出的参考性尺寸，可由其它尺寸计算得到，如尺寸链中的闭环尺寸。参考尺寸是只有基本尺寸而不带公差，为了区别于图样上其它未注公差的尺寸，标注时要加圆括号。实际问题是不能按参考尺寸的性质选择参考尺寸，片面的认为参考尺寸只是那些由其它尺寸计算得到的尺寸。把本应作为参考尺寸的不作为参考尺寸，使有关技术人员在零件图与装配图之间来回看，为判读尺寸花费大量时间，降低了工作效率。如当以原材料厚度直接作为零件厚度时，对零件厚度尺寸在图上不加括号标注，认为这种尺寸不属于参考尺寸范畴，给加工带来误导。用原材料规格厚度作零件厚度时，零件的厚度完全取决于材料的厚度误差，不由加工保证，图上标出这一尺寸只能起到参考作用。类似情况还有装配过程中为方便定位、装夹等给出的尺寸。这些尺寸都不是由尺寸链计算得到的尺寸，是装配构件图上的加工尺寸。从尺寸性质看应作为参考尺寸，加圆括号标注。

为了保证一些零件的某些尺寸加工精度，采用装配加工，常用方法有“配作”，“配钻”，“焊后加工”，“组装后加工”等。如对孔采用“配作”加工，由于是与对象件装配夹紧好后进行一次性加工，加工基准同一，没有换工步装夹误差，有利于保证孔或孔组的位置精度及孔的加工精度。在导弹发动机壳体等薄壁腔体易变形构件中最常见，导弹发动机研制中这样的尺寸有许多。采用这种方法时零件图和装配图都要标准尺寸，但应有区别标识。实际情况是一些设计对这类尺寸采取了在零件图和装配图上不做任何区分标注，带来混乱。对这类尺寸在装配图中和零件图上标注时应进行标记和说明，可在其尺寸旁加注“与×××配作”，“与×××配钻”，“与×××组装后加工”等，图面位置不够时也可在尺寸旁作标记号，在技术要求中作进一步说明。

1.3 尺寸及公差选取不当

1.3.1 随意采用一般尺寸公差标准HB 5800–1999

对图样上未单独注出的尺寸公差称为一般公差，是指在普通工艺条件下，加工设备通常加工能力可保证的一般加工精度。主要用于对零件功能无特殊要求的要素、较低精度的非配合尺寸。国家和行业都制定有相关标准，航空工业的一般公差标准是HB 5800–1999。一般公差标准具有方便、简化视图标注和便于信息交流等优点，在产品设计中常用。但在实际应用中一些设计人员把HB 5800–1999一般公差标准当作“万金油”，不管加工方法，不管加工零件材料，不管什么样的尺寸，只要是精度不高的尺寸全都按一般公差标准。如在设计中对现橡胶件、塑料件、木制件、印制板件、焊接件都用HB 5800–1999，甚至对电缆导线线头的剥离长度尺寸、各电缆间的间距尺寸公差等也用HB 5800–1999。滥用一般公差标准不但使加工不经济，也扭曲了对一般尺寸的认识，认为一般尺寸就是无所谓尺寸，有一些技术人员甚至称一般公差就是自由公差。

采用一般公差标准应从以下几点把握：

● 把握好一般公差标准适用范围，在标准规定的适用范围内采用

HB 5800–1999标准范围明确指出，该标准规定了切削加工件、冷冲压加工件、管子弯曲件、焊接件和塑压件的尺寸、形状和位置的一般公差。这就说该标准适用于切削加工、冷冲压加、管子弯曲、焊接、塑压这些工艺方法加工的零件，不适用于其他方法制造的零件，如绕制的弹簧、铸件等。

● 从材料的加工性及所能达到的精度、可检测性、加工经济性等确定是否采用HB 5800–1999

从HB 5800–1999的适用范围对材料的规定看，除塑压件指明了材料之外，其余构件对材料均未作规定，也就是说HB 5800–1999 适用于除塑压件之外所有材料的构件。笔者认为标准对材料的这一范围太宽，很容易误导设计对标准进行“万金油”式采用。材料的品种非常多，软硬状态不同、受力变形程度不同，可加工性不同，HB 5800–1999 不可能都适用。HB 5800–1999 规定的公差精度比较高，对于精度较低的产品，特别是材质比较松软的构件，是否需要这样高的精度、实际加工能否达到这样的精度等都值得考虑。如HB 5800–1999规定的孔和轴公差等级是IT12，长度公差等级是IT14，这对木制件的一般尺寸公差来说，按这一要求就太严了，木制件的专用标准GB12471–1990《木制件 公差与配合》对有较高配合精度要求的孔和轴公差等级才是IT12（整个公差等级范围是IT10～IT18），前者无功能要求后者有较高功能要求，但采用的公差等级都是IT12，应怎样采用标准不言而喻。特别是一些比较软的材料如橡胶、电线等按HB 5800 规定的精度加工，难于达到、也不好检查。建议根据不同材料的加工特点和加工经济性选用一般公差，有专用一般公差标准的应优先采用，如木质件一般公差应采用GB12471–1990，印制板的应采用SJ 20810–1992，焊接结构的应采用GB/T 19804–2005 等。对无专用一般公差标准的应直接注出公差。

1.3.2 装配图尺寸不全、公差选用不合理

目前在装配图尺寸和公差选取上存在着尺寸标注不全和公差选用不合理等问题。该标的尺寸不标出，如不标注产品的总体尺寸。对标注出的尺寸要么不给公差，要么全都按一般公差。装配图中尺寸、公差和标注应视尺寸性质、作用以及加工情况而定，不能含糊。装配图中的尺寸可分为有对工作性能、装配精度、互换性等有重要作用的功能尺寸，如有装配要求的配合尺寸、性能尺寸、安装尺寸，有连接关系的定位尺寸、中心距尺寸，以及有严格要求的产品的形心、重心、外形尺寸等，他们对零件的装配位置、配合关系，以及产品的工作性能、互换性使用等有决定性作用，具有较高的精度，图上应直接标出这些尺寸并给出公差代号或尺寸极限偏差。对不影响机件装配关系和配合性能的非功能尺寸，如无装配关系的外形轮廓尺寸，不重要的工艺尺寸等，这些尺寸通常精度都不高，可按一般公差处理。对装配图中装配后不再加工的组合尺寸如外形尺寸，不应提出一般公差要求，可按名义尺寸看待。

1.3.3 无图件选取不当

无图件是指没有零件图样的零件。一般情况下每个零件都有专门的零件图样，特殊情况下可不绘制零件图样，而把对零件的设计要求直接表达在装配图上。采用无图件设计方式具有省图和方便生产的优点，在产品设计中经常采用。目前在无图件设计中存在无图零件选择不当问题，把不应作为无图零件的零件作为无图零件，甚至把部件作为无图件，给制造、生产管理和质量检验带来不便。无图零件的加工主要是在产品装配中进行，选择什么零件作无图件很重要，选择得当能方便生产，选择不当会给生产带来麻烦。应选用结构简单，加工过程不复杂，加工精度较低的零件作为无图零件，并应注意在装配图明细栏给出其材料及标准的要求。

选择无图零件应考虑以下因素：

● 在产品组装中，型材切断或板材剪切后不再进行机械加工的零件宜作为无图件；

● 在产品组装中，零件的形状和尺寸须根据安装位置确定的宜作为无图件；

● 结构简单便于加工的零件宜作为无图件。

1.3.4 图样技术要求不全或表述不到位

在图中把一些共性要求或用视图难于表达的技术内容用文字语言加以表述，称为图样技术要求（不应称为“技术说明”或“技术条件”）。图样技术要求是反映产品技术状态的有效组成部分，它与视图及其标注应能为产品制造、检验提供完整准确的依据。实际中存在的问题主要有技术要求内容缺失、表达不到位、与明细栏不协调3 种。

● 技术要求内容缺失

是指在技术要求中应明确的内容没有明确，如图中未注的公差、装配步骤及检查要求，辅助材料如何使用以及应明确引用的文件或标准没有明确，如应明确的装配调试细则、焊接件质量检查标准、螺纹件拧紧力矩要求等，没有给出。

● 表达不到位

是指在编写技术要求时表达不完全。如“组装后检查产品气密性”，这里本应写出的产品气密性检查方法、条件以及合格判据等都未写出，又如“轴A与轴B的同轴度为0.03”，这里谁是基准要素，谁是被测要素，公差带的方向是90˚还是360˚等都无从知道。

● 与明细栏不协调

技术要求与明细栏两者在内容上不协调，如在明细栏中已列出了一些导线、胶、涂料等辅助材料，但在技术要求中没有明确这些材料如何使用。

2 改进建议

图样技术要求的内容范围比较宽，不同产品有不同内容，编写时应结合产品特点，做到内容完整、协调、准确。需要特别指出的是：对形位公差特别是位置公差，由于要表述的内容比较多、关系复杂，用语言不便于表述清楚，容易产生误解或意思不准确。建议：

● 在视图上直接标注，尽量避免用技术要求表述形式表达形位公差要求；

● 对产品装配，应结合装配方法提出有针对性的技术要求，当采用修配法装配时，应在技术要求中明确修配零件修配加工量，使封闭环达到公差与极限偏差的要求；

● 当采用调整法装配时，应在技术要求中明确调整的方法及改变补偿环实际尺寸或位置，使封闭环达到公差与极限偏差的要求。

3 结束语

产品图样作为产品技术信息的重要载体，其完善协调性对产品的研制乃至生产影响很大。图样标审中发现的这些问题应在产品图样形成之中提早发现提早解决，以免先天不足，后天难补。我们应该给予足够重视，勿以问题细小而忽视，小问题也能造成大影响，须知细节决定胜负。