張 敏

（中航工業(yè)沈陽發(fā)動機設計研究所，沈陽 110015）

0 引言

標準化工作在航空發(fā)動機型號研制中具有十分重要的作用，貫穿于產(chǎn)品研制的全過程。在產(chǎn)品設計階段，制定相關標準、貫徹標準以及監(jiān)督檢查標準執(zhí)行情況是標準化工作的主要任務，而對標準的監(jiān)督檢查則顯得尤為重要。通過檢查，使企業(yè)獲得貫徹標準情況反饋信息，及時掌握采用標準方面的短缺狀況，了解設計人員對標準理解的分歧程度，發(fā)現(xiàn)設計工作中重復出現(xiàn)的標準化問題并及時加以解決，以保證和提高產(chǎn)品質量。

本文對航空發(fā)動機設計圖樣中的基準、表面及其應用和尺寸標注等典型標準化問題進行了比較和分析。

1 基準、表面及其應用

在相關標準中對基準、表面的定義如下：

基準，即理想基準要素，是確定要素間幾何關系的依據(jù)，分為基準點、基準直線和基準平面。

表面，視圖中實際存在的表示面的輪廓線或面。

從定義看，當基準為面時，基準、表面均指視圖中的面，似乎有類同之處，實質上基準、表面是2個完全不同的概念：基準面指的是由實際表面建立的理想表面，該理想表面的位置是符合最小條件的，往往用模擬法來表示該基準面；而表面為實際要素。不能將基準、表面混為一體。

從表現(xiàn)形式看，基準應與位置公差要求成對出現(xiàn)，而表面則是在設計者對某實際面有具體的技術要求（如鍍涂、特殊加工等）時使用。也就是說，基準是針對形位公差而設，表面常與技術要求相關。在設計圖樣上，基準用基準代號表示，即用基準符號（加粗的短劃）、圓圈、連線、大寫拉丁字母的組合表示基準；表面則是用指引線加大寫拉丁字母表示。表示基準、表面的大寫拉丁字母可以相同，如基準用A，表面亦可用A。但同樣為A，從設計到加工檢驗，工程技術人員的理解是不相同的，即，基準之處A表示帶圈的要素所指的點、線或面，表面A表示指引線所示的實際輪廓線或面。在設計圖樣上，當基準符號與尺寸線對齊時是指中心軸線（或中心平面），基準是在實際中心軸線（或中心平面）的位置上抽象出的理想線或面；當基準符號與尺寸線錯開時，基準是指在實際表面（或直線）的基礎上建立的理想表面（或理想直線）。

從以上2方面分析可知，基準與表面是2個不同的概念，是不能相互替代使用的。

設計人員在實際應用中，常將基準與表面混用，即在圖樣上僅標注基準，若對表面有要求，則直接用基準代號來表示，這是錯誤的，尤其是當基準為中心軸線（或中心平面）時，用基準代號代替表面更是嚴重錯誤。該基準是在實際中心軸線（或中心平面）的位置上抽象出的理想線或面，是假想的、抽象的，而表面應是實際的存在的視圖要素，此時，簡單地用基準符號代替表面，表面是指中心平面，該中心平面不是實際存在的表面，不可能對其提出技術要求；指外輪廓面，設計者并沒有引注出表面，或對哪個表面提的技術要求，在這種情況下用基準代替表面，其表述結果不惟一，會造成加工、檢驗過程中相關人員的理解上產(chǎn)生分歧，極易出現(xiàn)偏差，導致零件或組件質量不合格，甚至造成整機報廢。

這是設計人員對所貫徹的標準的理解不透徹造成的，標準化檢查時應及時發(fā)現(xiàn)并糾正這一錯誤，指導設計人員給出正確合理的標注。

基準是在實際要素之上建立的理想要素，表面是實際要素，原則上應各自符合其規(guī)定的標注及使用方法，當基準的實際表面和表面所指為同一實際表面，且僅在尺寸密集無合適位置標注表面時，允許用基準代號中的拉丁字母來表示表面；當基準符號與尺寸線對齊標注時，嚴禁用基準代號中的拉丁字母代替表面。

2 標注

在設計圖樣上，基本尺寸標注的形式如圖1所示。針對選定的尺寸基準，設計圖樣上的尺寸標注經(jīng)常會出現(xiàn)塔式、鏈式、坐標式等多種形式。其中坐標式的尺寸標注應用最為廣泛，也是設計人員標注時易出錯誤的形式。另外還有某些特殊尺寸、鍵槽形孔等尺寸的標注因其本身的特殊性，標注形式極不規(guī)范，因此有必要對上述標注進行分析，研究適合其特點的、合理的標注形式。

圖1 基本尺寸標注樣例

2.1 坐標式的尺寸標注

坐標式的尺寸標注是從同一基準出發(fā)來標注結構要素位置尺寸的1種標注形式，如圖2（a）所示。該類標注在圖樣上頻繁出現(xiàn)，為簡化其標注，允許采用如圖2（b）所示的標注形式。簡化標注不僅可以節(jié)省尺寸標注空間，而且對結構要素位置的確定更形象直觀。但是相關標準對簡化標注沒作過多規(guī)定，因此圖樣上簡化標注形式多樣，有許多標準化問題值得考慮。

圖2 簡化標注樣例

坐標式簡化標注需要1個共同的坐標橫軸（或縱軸），這個坐標軸就是尺寸標注的設計基準，該基準是標注尺寸的起點，一般叫0基準，它是根據(jù)零件功能及結構與工藝要求用以確定面、線或點的位置所依據(jù)的面、線或點。在標注結構要素的位置時，涉及的尺寸數(shù)值類型根據(jù)設計要求有多種，如按其用途可分為實際設計尺寸、參考尺寸、理論正確尺寸等，按種類可分為線性尺寸、非線性尺寸等。對于不同尺寸數(shù)值，共用“0”基準標注或采用同一坐標系標注的合理性與適用性值得商榷。

因發(fā)動機設計圖樣十分復雜，圖樣上常出現(xiàn)實際設計尺寸、理論正確尺寸的混合坐標式簡化標注，也常出現(xiàn)實際設計尺寸（或參考尺寸、理論正確尺寸）的線性尺寸和非線性尺寸的混合標注，此時設計者往往在坐標軸起始處標“0”，不同類型的尺寸共用同一坐標體系。這種作法不妥當。以下問題值得考慮：用1個“0”基準能否涵蓋所有尺寸數(shù)值類型的設計起點。“0”基準是否應隨尺寸類型改變變化。如尺寸為角度尺寸，與線性尺寸共用1個“0”基準標注是否可行。不同尺寸數(shù)值類型混合標注是否會造成視圖錯覺，能否影響加工檢驗。

假想將坐標式簡化標注形式還原成一般形式，那么“0”也可看作是1個數(shù)值為0的尺寸，則該0尺寸的數(shù)值類型原則上應與結構要素位置尺寸的類型一致，根據(jù)尺寸數(shù)值類型的變化而變化，也就是說“0”基準有線性和非線性之分、有實際、參考和理論之分，“0”基準的標注類型應與尺寸數(shù)值類型一致，僅標注1 個“0”是錯誤的。

鑒于上述分析可知，不同類型的尺寸數(shù)值混合標注顯然不合適。如將實際設計尺寸與參考尺寸混合標注，加工、檢驗時有可能僅注意尺寸“0”基準附近處尺寸類型，或可能造成2類尺寸數(shù)值混淆現(xiàn)象，加工、檢驗時將必檢尺寸當作參考尺寸，造成產(chǎn)品不合格事故。該類尺寸簡化標注時，不同尺寸數(shù)值類型應采用不同坐標軸系標注，且應標注不同的“0”設計基準。

另外，坐標式尺寸標注應符合坐標的特點，尺寸數(shù)值應標注在坐標軸交匯處，當尺寸密集采用指引線引注時，指引線應指向坐標交匯點。

在實際應用中，設計人員常存在如下錯誤：沒有標注基準、不同尺寸類型共用1個基準、不同類型尺寸共用1個坐標體系標注、尺寸數(shù)值沒有標注在坐標交匯點等。通過上述分析，望今后能有相關標準將某些易出錯的問題規(guī)范化，使設計人員有據(jù)可依。

2.2 特殊尺寸的標注

圖樣上常出現(xiàn)一些按正常方法無法標注的尺寸：如角度極其微小，正常標注根本無法看清楚；如發(fā)動機葉片中心型面上有2個特殊點確定的尺寸，正常標注時可能與投影線重合，不能突出2個特殊點等。

為表示清楚該類尺寸，設計人員往往采用如圖3所示的形式。然而圖中的標注只注意了使尺寸清楚，而忽略了尺寸標注的基本要求。尺寸標注由尺寸界線、尺寸線和尺寸數(shù)值構成，其中，尺寸界線應是該尺寸的邊界線，是投影線（或面）的延伸線，在圖3中L和α的尺寸標注中，邊界線采用彎折形式，已無法清楚地表示尺寸到底有哪條輪廓線構成。顯然如圖3所示的形式不正確。

合理標注該類特殊尺寸，允許采用夸大畫法或示意畫法，但不應違背尺寸標注的基本要求，或采用制圖中規(guī)定的用2條平行斜線做尺寸界線的標注形式，實際尺寸以圖樣上給定尺寸為依據(jù)。

圖3 某葉片型面尺寸標注

2.3 盤類零件尺寸的標注

發(fā)動機圖樣中的盤類零件較多。盤類零件的主體部分為1組同軸的圓柱面，通常以軸線水平放置作為主視圖，徑向尺寸一般應在主視圖標注。在特殊情況下，也可在反映端面形狀的視圖中體現(xiàn)。按標準規(guī)定，此時標注一系列同軸徑向尺寸時，應繪出圓心位置，從圓心引出各徑向尺寸線。但是在發(fā)動機圖樣設計中，該徑向尺寸一般較大，直接從圓心引出標注時需占用的空間也較大，雖然機械制圖中允許采用示意標注法，即示意畫出中心，從中心處引出折疊尺寸線來標注較大的徑向尺寸，但是還不能更有效地節(jié)約空間，有時可能出現(xiàn)僅僅為標注該尺寸而加大圖樣幅面的情況。為適應發(fā)動機研制的特點，合理標注該類尺寸，通過多方面綜合研究認為：發(fā)動機中的盤類零件要在端面視圖中標注徑向系列尺寸時，在不致引起誤解的情況下，可以省略圓心，僅標注一系列呈放射狀分布的徑向尺寸線，但應特別注意的是放射狀分布的徑向尺寸線延長后應能明顯交匯于1點。盤類零件尺寸標注如圖4所示。

2.4 鍵槽形孔的尺寸標注

鍵槽形孔在發(fā)動機設計圖樣中經(jīng)常出現(xiàn)，因這類孔的槽寬與圓弧轉接半徑有關，所以尺寸標注具有特殊性。

鍵槽形孔按槽寬與圓弧轉接半徑的關系有以下2類情況：

（1）圓弧半徑實際尺寸由槽寬決定，可隨尺寸變化，即圓弧與槽是相切關系；

（2）圓弧半徑實際尺寸大于槽的寬度，即圓弧與槽不相切。

對于第2類孔，因圓弧與槽不相切，在進行尺寸標注時要分別給出槽的結構尺寸和轉接半徑尺寸，其標注形式如圖5（d）所示。該類鍵槽形孔不常出現(xiàn)，設計人員一般能正確表達設計意圖。

對于第1類孔，因圓弧與槽相切，不能簡單地給出槽的結構尺寸和轉接半徑尺寸。設計人員在標注時首先要考慮到加工方法和設計孔的用途，然后再考慮如何標注槽的結構要素尺寸，如何給出轉接圓弧標注，盡量做到既不出現(xiàn)重復性尺寸標注，又能滿足設計、加工要求。按下列方法標注較為合理。

圖4 盤類零件尺寸標注

（1）對鍵槽形孔無特殊功能要求及特定加工方法時，應給出鍵槽形孔的長度、寬度數(shù)值和兩端半徑符號 R；如圖 5（a）所示。

（2）用于可調節(jié)連接螺栓距離的鍵槽形孔，應給出轉接圓弧半徑數(shù)值及中心距，如圖5（b）所示。

（3）當鍵槽形孔需要銑削加工時，應給出槽寬度數(shù)值、轉接半徑符號R及中心距，如圖5（c）所示。

圖5 鍵槽形孔尺寸標注

鑒于上述分析，設計人員在標注鍵槽形孔的尺寸時，應慎重考慮，給出合理、正確的標注。

3 結束語

通過對發(fā)動機設計圖樣上的這2類標準化問題分析認為，標準化檢查在產(chǎn)品研制中確實具有十分重要的意義，標準化工作人員應深入設計現(xiàn)場，及時獲取標準的應用信息，及時對設計人員進行標準的宣傳，對一些沒有直觀依據(jù)的、容易引起歧義的標準化問題認真研究分析，最好提出合理的解決方案，并向標準化部門提出合理化建議。通過長期的標準化監(jiān)督檢查，真正讓標準為設計所用，保證型號設計圖樣和技術文件的質量，更好地為產(chǎn)品研制服務。

[1]航空發(fā)動機設計手冊編委會，航空發(fā)動機設計手冊：第2冊[M].北京：航空工業(yè)出版社，1999.

[2]汪凱.國家標準機械制圖應用指南[M].北京：中國標準出版社，1985.

[3]西安航空發(fā)動機公司.工程圖樣解釋[M].西安：西安航空發(fā)動機公司，1990.