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螺纹参数的精度与经济精度的分别

螺纹参数的精度与经济精度的分别

    螺纹参数也有其精度与经济精度之分别吗?


    零件的参数有精度与经济精度的概念,螺纹作为零件的一种,其参数自然也有精度与经济精度的概念。搞清楚具体螺纹参数的精度与经济精度的分别,知道哪个参数在标准中是“精度”的意义,哪个参数是“经济精度”的意义,对认识现时螺纹精度存在的问题,通过设计的改进,有效提高螺纹的精度,生产各种“高精度螺纹”,具有重大的指导意义。

    1.零件参数的精度与经济精度的概念

    让我们先来复习一下零件参数的“精度”与“经济精度”的概念。

    《GB1800 公差与配合》标准,对“精度”有准确的定义。在机械制造中,我们常常会选择和标注的某一零件参数的精度,也就是我们平常所见所说的公差,这个精度高低(公差的大小),是国际标准公差(IT)的大小排定的。

    那么,“经济精度”又是一个什么样的概念呢?这个概念在该国家标准中没有说明,在其它的资料中,也很少有表述。

    “经济精度”其实是一个“实践的概念”,所谓“实践的概念”,是一种“可变的”内在关系。

    这话怎么解?如我们现在的普通车床,它加工零件的精度可达IT6级,磨床,可达IT4级。这个“级数”,既是就机床的精度,也是就机床的“经济精度”而言的;也就是说,用这种机床生产加工零件,实现或达到上述的精度是正常的精度,是客观的精度,是一种客观上可“自然地”、“轻松地”实现的能力或内在关系。另一方面,这种“经济精度”也是可变的,如几十年后,我们制造车床的精度水平提高了,这种车床实现IT5级或IT4级精度都是一件“轻松”的事时,则这时车床的经济精度就提高到了IT5级或IT4级了。

    这段话,说得虽不很清楚,但实践中我们的设计人员会自如地做到:当零件只需要用普通车床加工就能满足使用要求时,他绝不会选择或标注一个IT5级以上的精度,否则,我们的车间工艺人员就得增加一道磨削的工序了,因为磨削才是IT5级以上精度所能“轻松”达到的“经济精度”。这是第一层关系的意思。

    还有一层关系我们需要弄得更清楚:不是用了某一精度的设备,零件中任意一个参数都能“经济地”实现得了这个精度;而一个单一的参数,要实现“精度与经济精度的统一”,还必须做到“设计、制造与测量三大基准的统一”。如果设计、制造和测量三大基准不统一,就不可能实现“精度与经济精度的统一”;简而言之,要做到这一点,我们总会对每一个尺寸,进行单独的控制。而对于零件中最重要的关键的尺寸,就更要这样,这既是一个大家自觉遵守的准则,也是一个技巧。

要理解上述这段话,需对机械设计、加工过程中的“工艺尺寸链”的内容有更深的认识,在这里再介绍一下。

    在工艺尺寸链中,有“组成环”和“封闭环”两个概念,还有一个叫“调整环”的概念。前两个概念或关系,我们用得多,它们之间的关系是:“封闭环参数的公差值,是所有的组成环参数公差值之和”。再引伸得到的解释是:如果所有的组成环参数的公差,都已是“精度与经济精度统一”,则这个封闭环参数的公差,无论它是多么大,都是一个“经济精度”的公差值,实现这个精度的“困难程度”,与组成环参数中的最高精度等级是相同的。

    2.普通螺纹中径的公差,就是经济精度的公差

    从工艺尺寸链组成环与封闭环之间的关系的表述,对照现时普通螺纹的国家标准,我们会发现,普通螺纹的中径公差,其实就是一个封闭环的公差,它的公差值,是螺纹的线性公差和形位公差的总和,即是其径向尺寸、螺距、牙型角等公差值的补偿之和。

    这从该国家标准对普通螺纹精度的标注也可发现问题,如6级精度的外螺纹,它标注成6h,而不是象零件那样标注成h6。该标准并没有说明为什么要这样有差异地标注,但我们已可以这样认为,该精度是一个“经济精度”的概念。这就意味着,运用现时普通机床生产的普通螺纹,以相同的公称尺寸衡量,尽管其国家标准给出的中径公差值比“零件标准——《GB1800》”的公差值大得多,但其生产的困难程度是一样的。

    所以,别看我们现时普通螺纹中径的“6级精度”的公差有几百个微米,比同等公称尺寸零件的6级精度的公差值高10多20倍,生产中我们会感到,并不是直觉中认为可以“轻松”地实现的。

    3.螺纹中径精度,是否能实现其精度与经济精度的统一?

    理论上说也有可能,但实际上能不能做到“设计、制造与测量三大基准的统一”,能不能遵守机械设计、加工工艺的一般技巧或准则,能不能对这个参数进行单独控制是关键所在。

    在这里提供一个原理方案:对于螺纹或螺纹副来说,结构上可增加一个“调整环”的参数,将现时设计、加工螺纹各大关键参数的制造误差、测量误差等,都由“调整环”去承担。这个方案,就是那套发明专利“高精度螺纹”技术的实施方案。因篇幅的关系,实施例的具体情形,有待今后另文再述。

    (注:文中所述“6h与H6之间的关系”,最终以该标准的制定单位“国家标准总局”或“国际标准化组织”的说明为准。)

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