郭 偉
(中國空空導彈研究院,河南 洛陽 471009)
產品圖樣是反映產品功能、性能、結構方式以至加工和試驗等技術內容的技術文件,對產品的研制和生產有很大作用。產品圖樣是編制產品工藝、質量檢驗文件的頂層依據性文件,是產品研制生產的重要技術依據。國家在新產品設計定型、技術鑒定的有關文件和標準中,一直把產品圖樣的正確性、完整性、協(xié)調性作為對產品設計定型(鑒定)的一項基本要求。
產品圖樣有許多種,與產品制造相關性最強的是產品的零件圖和裝配圖,其正確性、完整性、協(xié)調性尤為重要。機械行業(yè)標準JB/T 5054.1–2000《產品圖樣及設計文件 總則》指出:零件圖是制造與檢驗零件用的圖樣,應包括必要的數據和技術要求;裝配圖是表達產品、部件中部件與部件、零件與部件、或零件間連接的圖樣,應包括裝配(加工)與檢驗所必需的數據和技術要求。
產品圖樣的數據和技術要求涉及內容多、范圍寬,在圖樣形成中容易產生漏項和不協(xié)調,這是新產品設計圖樣標準化審查中所遇見的。近年來隨著新產品研制任務加重,以及大量新同志加入設計隊伍,這些問題常常發(fā)生,把本可在圖面上解決的問題帶到產品試制中,在試加工、試裝、試驗中陸續(xù)發(fā)現問題,被動的通過發(fā)技術單、更改單來解決問題,對產品的研制進度、成本都帶來了不利影響。把產品零件圖樣和裝配圖樣標準化審查中發(fā)現的一些問題歸納分析,探討解決辦法,以把問題消除在產品圖樣形成之中,這對保證新產品研制進度,保證產品質量具有積極意義。
目前在產品零件圖樣和裝配圖樣的標準化審查中發(fā)現的主要問題如下。
設計人員在產品設計中僅根據使用要求給出了基本尺寸,而對基本尺寸未進行尺寸圓整、標準化,致使圖樣中出現了較多的非標準尺寸,給產品加工和檢查帶來不便。
對基本尺寸進行標準化、系列化,對提高零件制造的工藝性有重要作用。為了提高工業(yè)產品制造工程化能力,國家制定并頒布了一系列有關的標準,作為各專業(yè)進行尺寸規(guī)格標準化的通用標準。目前原材料、標準緊固件、工具、量具等產品的規(guī)格都已按照有關標準進行了標準化,并結合制定了大量專業(yè)標準并加以實施,給工業(yè)化生產帶來極大方便。我們在產品設計中也采用標準尺寸就能與這一大背景形成協(xié)調,使產品工藝過程簡化,有利于提高生產效率,降低成本。如零件的厚度采用標準尺寸,就可為零件選用到相應規(guī)格厚度的材料,可減少加工切削量;零件上的孔若采用標準尺寸,加工時就可用標準的鉆頭、鉸刀等進行加工,并可用同規(guī)格的標準量規(guī)進行測量。這樣不但可以方便制造,還可減少專用工裝的設計與制造。
筆者建議,在產品設計中應積極貫徹,GB/T 321–2005《優(yōu)先數和優(yōu)先數系》、GB/T 2822–2005《標準尺寸》、GB/T 1800.3–1998《標準公差和極限偏差》等標準就可最大程度的減少非標準尺寸和公差。
● GB/T 321–2005規(guī)定了優(yōu)先數系,適用于各種量值的分級,是確定產品參數或參數系列時必用的標準,屬各專業(yè)的頂層通用性標準。
● GB/T 2822–2005是根據GB/T 321–2005等標準編制的,是為了對機械行業(yè)常用線性尺寸進行協(xié)調、簡化、統(tǒng)一,標準規(guī)定了機械制造業(yè)中常用的標準尺寸(直徑、長度、高度)系列,適用于有互換性和系列化要求的主要尺寸,如安裝尺寸、連接尺寸、有公差要求的配合尺寸,決定產品系列的公稱尺寸等,對其它結構尺寸也具有采用價值。選擇系列及單個尺寸時,應首先在標準的R 系列中選用尺寸,如須將數值圓整時可在相應的化整值Rˊ系列中選用標準尺寸。有配合要求尺寸的公差應盡量按GB/T 1800.3–1998標準公差和極限偏差選用。
尺寸標注混亂方面主要有2 個問題,一個是不能正確選用參考尺寸,另一個是對“配作”、“組裝后加工”等裝配加工尺寸不進行區(qū)分標識。
參考尺寸是不起指導生產和檢驗的尺寸,它僅僅是為了便于生產(如便于備料、加工對刀等)或提供識圖方便給出的參考性尺寸,可由其它尺寸計算得到,如尺寸鏈中的閉環(huán)尺寸。參考尺寸是只有基本尺寸而不帶公差,為了區(qū)別于圖樣上其它未注公差的尺寸,標注時要加圓括號。實際問題是不能按參考尺寸的性質選擇參考尺寸,片面的認為參考尺寸只是那些由其它尺寸計算得到的尺寸。把本應作為參考尺寸的不作為參考尺寸,使有關技術人員在零件圖與裝配圖之間來回看,為判讀尺寸花費大量時間,降低了工作效率。如當以原材料厚度直接作為零件厚度時,對零件厚度尺寸在圖上不加括號標注,認為這種尺寸不屬于參考尺寸范疇,給加工帶來誤導。用原材料規(guī)格厚度作零件厚度時,零件的厚度完全取決于材料的厚度誤差,不由加工保證,圖上標出這一尺寸只能起到參考作用。類似情況還有裝配過程中為方便定位、裝夾等給出的尺寸。這些尺寸都不是由尺寸鏈計算得到的尺寸,是裝配構件圖上的加工尺寸。從尺寸性質看應作為參考尺寸,加圓括號標注。
為了保證一些零件的某些尺寸加工精度,采用裝配加工,常用方法有“配作”,“配鉆”,“焊后加工”,“組裝后加工”等。如對孔采用“配作”加工,由于是與對象件裝配夾緊好后進行一次性加工,加工基準同一,沒有換工步裝夾誤差,有利于保證孔或孔組的位置精度及孔的加工精度。在導彈發(fā)動機殼體等薄壁腔體易變形構件中最常見,導彈發(fā)動機研制中這樣的尺寸有許多。采用這種方法時零件圖和裝配圖都要標準尺寸,但應有區(qū)別標識。實際情況是一些設計對這類尺寸采取了在零件圖和裝配圖上不做任何區(qū)分標注,帶來混亂。對這類尺寸在裝配圖中和零件圖上標注時應進行標記和說明,可在其尺寸旁加注“與×××配作”,“與×××配鉆”,“與×××組裝后加工”等,圖面位置不夠時也可在尺寸旁作標記號,在技術要求中作進一步說明。
1.3.1 隨意采用一般尺寸公差標準HB 5800–1999
對圖樣上未單獨注出的尺寸公差稱為一般公差,是指在普通工藝條件下,加工設備通常加工能力可保證的一般加工精度。主要用于對零件功能無特殊要求的要素、較低精度的非配合尺寸。國家和行業(yè)都制定有相關標準,航空工業(yè)的一般公差標準是HB 5800–1999。一般公差標準具有方便、簡化視圖標注和便于信息交流等優(yōu)點,在產品設計中常用。但在實際應用中一些設計人員把HB 5800–1999一般公差標準當作“萬金油”,不管加工方法,不管加工零件材料,不管什么樣的尺寸,只要是精度不高的尺寸全都按一般公差標準。如在設計中對現橡膠件、塑料件、木制件、印制板件、焊接件都用HB 5800–1999,甚至對電纜導線線頭的剝離長度尺寸、各電纜間的間距尺寸公差等也用HB 5800–1999。濫用一般公差標準不但使加工不經濟,也扭曲了對一般尺寸的認識,認為一般尺寸就是無所謂尺寸,有一些技術人員甚至稱一般公差就是自由公差。
采用一般公差標準應從以下幾點把握:
● 把握好一般公差標準適用范圍,在標準規(guī)定的適用范圍內采用
HB 5800–1999標準范圍明確指出,該標準規(guī)定了切削加工件、冷沖壓加工件、管子彎曲件、焊接件和塑壓件的尺寸、形狀和位置的一般公差。這就說該標準適用于切削加工、冷沖壓加、管子彎曲、焊接、塑壓這些工藝方法加工的零件,不適用于其他方法制造的零件,如繞制的彈簧、鑄件等。
● 從材料的加工性及所能達到的精度、可檢測性、加工經濟性等確定是否采用HB 5800–1999
從HB 5800–1999的適用范圍對材料的規(guī)定看,除塑壓件指明了材料之外,其余構件對材料均未作規(guī)定,也就是說HB 5800–1999 適用于除塑壓件之外所有材料的構件。筆者認為標準對材料的這一范圍太寬,很容易誤導設計對標準進行“萬金油”式采用。材料的品種非常多,軟硬狀態(tài)不同、受力變形程度不同,可加工性不同,HB 5800–1999 不可能都適用。HB 5800–1999 規(guī)定的公差精度比較高,對于精度較低的產品,特別是材質比較松軟的構件,是否需要這樣高的精度、實際加工能否達到這樣的精度等都值得考慮。如HB 5800–1999規(guī)定的孔和軸公差等級是IT12,長度公差等級是IT14,這對木制件的一般尺寸公差來說,按這一要求就太嚴了,木制件的專用標準GB12471–1990《木制件 公差與配合》對有較高配合精度要求的孔和軸公差等級才是IT12(整個公差等級范圍是IT10~IT18),前者無功能要求后者有較高功能要求,但采用的公差等級都是IT12,應怎樣采用標準不言而喻。特別是一些比較軟的材料如橡膠、電線等按HB 5800 規(guī)定的精度加工,難于達到、也不好檢查。建議根據不同材料的加工特點和加工經濟性選用一般公差,有專用一般公差標準的應優(yōu)先采用,如木質件一般公差應采用GB12471–1990,印制板的應采用SJ 20810–1992,焊接結構的應采用GB/T 19804–2005 等。對無專用一般公差標準的應直接注出公差。
1.3.2 裝配圖尺寸不全、公差選用不合理
目前在裝配圖尺寸和公差選取上存在著尺寸標注不全和公差選用不合理等問題。該標的尺寸不標出,如不標注產品的總體尺寸。對標注出的尺寸要么不給公差,要么全都按一般公差。裝配圖中尺寸、公差和標注應視尺寸性質、作用以及加工情況而定,不能含糊。裝配圖中的尺寸可分為有對工作性能、裝配精度、互換性等有重要作用的功能尺寸,如有裝配要求的配合尺寸、性能尺寸、安裝尺寸,有連接關系的定位尺寸、中心距尺寸,以及有嚴格要求的產品的形心、重心、外形尺寸等,他們對零件的裝配位置、配合關系,以及產品的工作性能、互換性使用等有決定性作用,具有較高的精度,圖上應直接標出這些尺寸并給出公差代號或尺寸極限偏差。對不影響機件裝配關系和配合性能的非功能尺寸,如無裝配關系的外形輪廓尺寸,不重要的工藝尺寸等,這些尺寸通常精度都不高,可按一般公差處理。對裝配圖中裝配后不再加工的組合尺寸如外形尺寸,不應提出一般公差要求,可按名義尺寸看待。
1.3.3 無圖件選取不當
無圖件是指沒有零件圖樣的零件。一般情況下每個零件都有專門的零件圖樣,特殊情況下可不繪制零件圖樣,而把對零件的設計要求直接表達在裝配圖上。采用無圖件設計方式具有省圖和方便生產的優(yōu)點,在產品設計中經常采用。目前在無圖件設計中存在無圖零件選擇不當問題,把不應作為無圖零件的零件作為無圖零件,甚至把部件作為無圖件,給制造、生產管理和質量檢驗帶來不便。無圖零件的加工主要是在產品裝配中進行,選擇什么零件作無圖件很重要,選擇得當能方便生產,選擇不當會給生產帶來麻煩。應選用結構簡單,加工過程不復雜,加工精度較低的零件作為無圖零件,并應注意在裝配圖明細欄給出其材料及標準的要求。
選擇無圖零件應考慮以下因素:
● 在產品組裝中,型材切斷或板材剪切后不再進行機械加工的零件宜作為無圖件;
● 在產品組裝中,零件的形狀和尺寸須根據安裝位置確定的宜作為無圖件;
● 結構簡單便于加工的零件宜作為無圖件。
1.3.4 圖樣技術要求不全或表述不到位
在圖中把一些共性要求或用視圖難于表達的技術內容用文字語言加以表述,稱為圖樣技術要求(不應稱為“技術說明”或“技術條件”)。圖樣技術要求是反映產品技術狀態(tài)的有效組成部分,它與視圖及其標注應能為產品制造、檢驗提供完整準確的依據。實際中存在的問題主要有技術要求內容缺失、表達不到位、與明細欄不協(xié)調3 種。
● 技術要求內容缺失
是指在技術要求中應明確的內容沒有明確,如圖中未注的公差、裝配步驟及檢查要求,輔助材料如何使用以及應明確引用的文件或標準沒有明確,如應明確的裝配調試細則、焊接件質量檢查標準、螺紋件擰緊力矩要求等,沒有給出。
● 表達不到位
是指在編寫技術要求時表達不完全。如“組裝后檢查產品氣密性”,這里本應寫出的產品氣密性檢查方法、條件以及合格判據等都未寫出,又如“軸A與軸B的同軸度為0.03”,這里誰是基準要素,誰是被測要素,公差帶的方向是90?還是360?等都無從知道。
● 與明細欄不協(xié)調
技術要求與明細欄兩者在內容上不協(xié)調,如在明細欄中已列出了一些導線、膠、涂料等輔助材料,但在技術要求中沒有明確這些材料如何使用。
圖樣技術要求的內容范圍比較寬,不同產品有不同內容,編寫時應結合產品特點,做到內容完整、協(xié)調、準確。需要特別指出的是:對形位公差特別是位置公差,由于要表述的內容比較多、關系復雜,用語言不便于表述清楚,容易產生誤解或意思不準確。建議:
● 在視圖上直接標注,盡量避免用技術要求表述形式表達形位公差要求;
● 對產品裝配,應結合裝配方法提出有針對性的技術要求,當采用修配法裝配時,應在技術要求中明確修配零件修配加工量,使封閉環(huán)達到公差與極限偏差的要求;
● 當采用調整法裝配時,應在技術要求中明確調整的方法及改變補償環(huán)實際尺寸或位置,使封閉環(huán)達到公差與極限偏差的要求。
產品圖樣作為產品技術信息的重要載體,其完善協(xié)調性對產品的研制乃至生產影響很大。圖樣標審中發(fā)現的這些問題應在產品圖樣形成之中提早發(fā)現提早解決,以免先天不足,后天難補。我們應該給予足夠重視,勿以問題細小而忽視,小問題也能造成大影響,須知細節(jié)決定勝負。