對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣中幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題的探討

郭 偉

（中國(guó)空空導(dǎo)彈研究院，河南 洛陽(yáng) 471009）

引言

產(chǎn)品圖樣是反映產(chǎn)品功能、性能、結(jié)構(gòu)方式以至加工和試驗(yàn)等技術(shù)內(nèi)容的技術(shù)文件，對(duì)產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)有很大作用。產(chǎn)品圖樣是編制產(chǎn)品工藝、質(zhì)量檢驗(yàn)文件的頂層依據(jù)性文件，是產(chǎn)品研制生產(chǎn)的重要技術(shù)依據(jù)。國(guó)家在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型、技術(shù)鑒定的有關(guān)文件和標(biāo)準(zhǔn)中，一直把產(chǎn)品圖樣的正確性、完整性、協(xié)調(diào)性作為對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型（鑒定）的一項(xiàng)基本要求。

產(chǎn)品圖樣有許多種，與產(chǎn)品制造相關(guān)性最強(qiáng)的是產(chǎn)品的零件圖和裝配圖，其正確性、完整性、協(xié)調(diào)性尤為重要。機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 5054.1–2000《產(chǎn)品圖樣及設(shè)計(jì)文件 總則》指出：零件圖是制造與檢驗(yàn)零件用的圖樣，應(yīng)包括必要的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求；裝配圖是表達(dá)產(chǎn)品、部件中部件與部件、零件與部件、或零件間連接的圖樣，應(yīng)包括裝配（加工）與檢驗(yàn)所必需的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求。

產(chǎn)品圖樣的數(shù)據(jù)和技術(shù)要求涉及內(nèi)容多、范圍寬，在圖樣形成中容易產(chǎn)生漏項(xiàng)和不協(xié)調(diào)，這是新產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣標(biāo)準(zhǔn)化審查中所遇見(jiàn)的。近年來(lái)隨著新產(chǎn)品研制任務(wù)加重，以及大量新同志加入設(shè)計(jì)隊(duì)伍，這些問(wèn)題常常發(fā)生，把本可在圖面上解決的問(wèn)題帶到產(chǎn)品試制中，在試加工、試裝、試驗(yàn)中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，被動(dòng)的通過(guò)發(fā)技術(shù)單、更改單來(lái)解決問(wèn)題，對(duì)產(chǎn)品的研制進(jìn)度、成本都帶來(lái)了不利影響。把產(chǎn)品零件圖樣和裝配圖樣標(biāo)準(zhǔn)化審查中發(fā)現(xiàn)的一些問(wèn)題歸納分析，探討解決辦法，以把問(wèn)題消除在產(chǎn)品圖樣形成之中，這對(duì)保證新產(chǎn)品研制進(jìn)度，保證產(chǎn)品質(zhì)量具有積極意義。

1 主要問(wèn)題

目前在產(chǎn)品零件圖樣和裝配圖樣的標(biāo)準(zhǔn)化審查中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題如下。

1.1 圖樣中的非標(biāo)準(zhǔn)尺寸較多

設(shè)計(jì)人員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中僅根據(jù)使用要求給出了基本尺寸，而對(duì)基本尺寸未進(jìn)行尺寸圓整、標(biāo)準(zhǔn)化，致使圖樣中出現(xiàn)了較多的非標(biāo)準(zhǔn)尺寸，給產(chǎn)品加工和檢查帶來(lái)不便。

對(duì)基本尺寸進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，對(duì)提高零件制造的工藝性有重要作用。為了提高工業(yè)產(chǎn)品制造工程化能力，國(guó)家制定并頒布了一系列有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，作為各專(zhuān)業(yè)進(jìn)行尺寸規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化的通用標(biāo)準(zhǔn)。目前原材料、標(biāo)準(zhǔn)緊固件、工具、量具等產(chǎn)品的規(guī)格都已按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并結(jié)合制定了大量專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)并加以實(shí)施，給工業(yè)化生產(chǎn)帶來(lái)極大方便。我們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)中也采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸就能與這一大背景形成協(xié)調(diào)，使產(chǎn)品工藝過(guò)程簡(jiǎn)化，有利于提高生產(chǎn)效率，降低成本。如零件的厚度采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，就可為零件選用到相應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)尺寸，加工時(shí)就可用標(biāo)準(zhǔn)的鉆頭、鉸刀等進(jìn)行加工，并可用同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)進(jìn)行測(cè)量。這樣不但可以方便制造，還可減少專(zhuān)用工裝的設(shè)計(jì)與制造。

筆者建議，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)積極貫徹，GB/T 321–2005《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》、GB/T 2822–2005《標(biāo)準(zhǔn)尺寸》、GB/T 1800.3–1998《標(biāo)準(zhǔn)公差和極限偏差》等標(biāo)準(zhǔn)就可最大程度的減少非標(biāo)準(zhǔn)尺寸和公差。

● GB/T 321–2005規(guī)定了優(yōu)先數(shù)系，適用于各種量值的分級(jí)，是確定產(chǎn)品參數(shù)或參數(shù)系列時(shí)必用的標(biāo)準(zhǔn)，屬各專(zhuān)業(yè)的頂層通用性標(biāo)準(zhǔn)。

● GB/T 2822–2005是根據(jù)GB/T 321–2005等標(biāo)準(zhǔn)編制的，是為了對(duì)機(jī)械行業(yè)常用線性尺寸進(jìn)行協(xié)調(diào)、簡(jiǎn)化、統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)械制造業(yè)中常用的標(biāo)準(zhǔn)尺寸（直徑、長(zhǎng)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(chǎn)品系列的公稱(chēng)尺寸等，對(duì)其它結(jié)構(gòu)尺寸也具有采用價(jià)值。選擇系列及單個(gè)尺寸時(shí)，應(yīng)首先在標(biāo)準(zhǔn)的R 系列中選用尺寸，如須將數(shù)值圓整時(shí)可在相應(yīng)的化整值Rˊ系列中選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸。有配合要求尺寸的公差應(yīng)盡量按GB/T 1800.3–1998標(biāo)準(zhǔn)公差和極限偏差選用。

1.2 尺寸標(biāo)注混亂

尺寸標(biāo)注混亂方面主要有2 個(gè)問(wèn)題，一個(gè)是不能正確選用參考尺寸，另一個(gè)是對(duì)“配作”、“組裝后加工”等裝配加工尺寸不進(jìn)行區(qū)分標(biāo)識(shí)。

參考尺寸是不起指導(dǎo)生產(chǎn)和檢驗(yàn)的尺寸，它僅僅是為了便于生產(chǎn)（如便于備料、加工對(duì)刀等）或提供識(shí)圖方便給出的參考性尺寸，可由其它尺寸計(jì)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(biāo)注時(shí)要加圓括號(hào)。實(shí)際問(wèn)題是不能按參考尺寸的性質(zhì)選擇參考尺寸，片面的認(rèn)為參考尺寸只是那些由其它尺寸計(jì)算得到的尺寸。把本應(yīng)作為參考尺寸的不作為參考尺寸，使有關(guān)技術(shù)人員在零件圖與裝配圖之間來(lái)回看，為判讀尺寸花費(fèi)大量時(shí)間，降低了工作效率。如當(dāng)以原材料厚度直接作為零件厚度時(shí)，對(duì)零件厚度尺寸在圖上不加括號(hào)標(biāo)注，認(rèn)為這種尺寸不屬于參考尺寸范疇，給加工帶來(lái)誤導(dǎo)。用原材料規(guī)格厚度作零件厚度時(shí)，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(biāo)出這一尺寸只能起到參考作用。類(lèi)似情況還有裝配過(guò)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(jì)算得到的尺寸，是裝配構(gòu)件圖上的加工尺寸。從尺寸性質(zhì)看應(yīng)作為參考尺寸，加圓括號(hào)標(biāo)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(duì)孔采用“配作”加工，由于是與對(duì)象件裝配夾緊好后進(jìn)行一次性加工，加工基準(zhǔn)同一，沒(méi)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(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等薄壁腔體易變形構(gòu)件中最常見(jiàn)，導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)研制中這樣的尺寸有許多。采用這種方法時(shí)零件圖和裝配圖都要標(biāo)準(zhǔn)尺寸，但應(yīng)有區(qū)別標(biāo)識(shí)。實(shí)際情況是一些設(shè)計(jì)對(duì)這類(lèi)尺寸采取了在零件圖和裝配圖上不做任何區(qū)分標(biāo)注，帶來(lái)混亂。對(duì)這類(lèi)尺寸在裝配圖中和零件圖上標(biāo)注時(shí)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)記和說(shuō)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(shí)也可在尺寸旁作標(biāo)記號(hào)，在技術(shù)要求中作進(jìn)一步說(shuō)明。

1.3 尺寸及公差選取不當(dāng)

1.3.1 隨意采用一般尺寸公差標(biāo)準(zhǔn)HB 5800–1999

對(duì)圖樣上未單獨(dú)注出的尺寸公差稱(chēng)為一般公差，是指在普通工藝條件下，加工設(shè)備通常加工能力可保證的一般加工精度。主要用于對(duì)零件功能無(wú)特殊要求的要素、較低精度的非配合尺寸。國(guó)家和行業(yè)都制定有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，航空工業(yè)的一般公差標(biāo)準(zhǔn)是HB 5800–1999。一般公差標(biāo)準(zhǔn)具有方便、簡(jiǎn)化視圖標(biāo)注和便于信息交流等優(yōu)點(diǎn)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用。但在實(shí)際應(yīng)用中一些設(shè)計(jì)人員把HB 5800–1999一般公差標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)作“萬(wàn)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(biāo)準(zhǔn)。如在設(shè)計(jì)中對(duì)現(xiàn)橡膠件、塑料件、木制件、印制板件、焊接件都用HB 5800–1999，甚至對(duì)電纜導(dǎo)線線頭的剝離長(zhǎng)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(biāo)準(zhǔn)不但使加工不經(jīng)濟(jì)，也扭曲了對(duì)一般尺寸的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為一般尺寸就是無(wú)所謂尺寸，有一些技術(shù)人員甚至稱(chēng)一般公差就是自由公差。

采用一般公差標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從以下幾點(diǎn)把握：

● 把握好一般公差標(biāo)準(zhǔn)適用范圍，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的適用范圍內(nèi)采用

HB 5800–1999標(biāo)準(zhǔn)范圍明確指出，該標(biāo)準(zhǔn)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(shuō)該標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到的精度、可檢測(cè)性、加工經(jīng)濟(jì)性等確定是否采用HB 5800–1999

從HB 5800–1999的適用范圍對(duì)材料的規(guī)定看，除塑壓件指明了材料之外，其余構(gòu)件對(duì)材料均未作規(guī)定，也就是說(shuō)HB 5800–1999 適用于除塑壓件之外所有材料的構(gòu)件。筆者認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)材料的這一范圍太寬，很容易誤導(dǎo)設(shè)計(jì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行“萬(wàn)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(duì)于精度較低的產(chǎn)品，特別是材質(zhì)比較松軟的構(gòu)件，是否需要這樣高的精度、實(shí)際加工能否達(dá)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(jí)是IT12，長(zhǎng)度公差等級(jí)是IT14，這對(duì)木制件的一般尺寸公差來(lái)說(shuō)，按這一要求就太嚴(yán)了，木制件的專(zhuān)用標(biāo)準(zhǔn)GB12471–1990《木制件 公差與配合》對(duì)有較高配合精度要求的孔和軸公差等級(jí)才是IT12（整個(gè)公差等級(jí)范圍是IT10～I(xiàn)T18），前者無(wú)功能要求后者有較高功能要求，但采用的公差等級(jí)都是IT12，應(yīng)怎樣采用標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到、也不好檢查。建議根據(jù)不同材料的加工特點(diǎn)和加工經(jīng)濟(jì)性選用一般公差，有專(zhuān)用一般公差標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)優(yōu)先采用，如木質(zhì)件一般公差應(yīng)采用GB12471–1990，印制板的應(yīng)采用SJ 20810–1992，焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)采用GB/T 19804–2005 等。對(duì)無(wú)專(zhuān)用一般公差標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)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(biāo)注不全和公差選用不合理等問(wèn)題。該標(biāo)的尺寸不標(biāo)出，如不標(biāo)注產(chǎn)品的總體尺寸。對(duì)標(biāo)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(biāo)注應(yīng)視尺寸性質(zhì)、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(duì)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(guān)系的定位尺寸、中心距尺寸，以及有嚴(yán)格要求的產(chǎn)品的形心、重心、外形尺寸等，他們對(duì)零件的裝配位置、配合關(guān)系，以及產(chǎn)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(yīng)直接標(biāo)出這些尺寸并給出公差代號(hào)或尺寸極限偏差。對(duì)不影響機(jī)件裝配關(guān)系和配合性能的非功能尺寸，如無(wú)裝配關(guān)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(duì)裝配圖中裝配后不再加工的組合尺寸如外形尺寸，不應(yīng)提出一般公差要求，可按名義尺寸看待。

1.3.3 無(wú)圖件選取不當(dāng)

無(wú)圖件是指沒(méi)有零件圖樣的零件。一般情況下每個(gè)零件都有專(zhuān)門(mén)的零件圖樣，特殊情況下可不繪制零件圖樣，而把對(duì)零件的設(shè)計(jì)要求直接表達(dá)在裝配圖上。采用無(wú)圖件設(shè)計(jì)方式具有省圖和方便生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用。目前在無(wú)圖件設(shè)計(jì)中存在無(wú)圖零件選擇不當(dāng)問(wèn)題，把不應(yīng)作為無(wú)圖零件的零件作為無(wú)圖零件，甚至把部件作為無(wú)圖件，給制造、生產(chǎn)管理和質(zhì)量檢驗(yàn)帶來(lái)不便。無(wú)圖零件的加工主要是在產(chǎn)品裝配中進(jìn)行，選擇什么零件作無(wú)圖件很重要，選擇得當(dāng)能方便生產(chǎn)，選擇不當(dāng)會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)麻煩。應(yīng)選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工過(guò)程不復(fù)雜，加工精度較低的零件作為無(wú)圖零件，并應(yīng)注意在裝配圖明細(xì)欄給出其材料及標(biāo)準(zhǔn)的要求。

選擇無(wú)圖零件應(yīng)考慮以下因素：

● 在產(chǎn)品組裝中，型材切斷或板材剪切后不再進(jìn)行機(jī)械加工的零件宜作為無(wú)圖件；

● 在產(chǎn)品組裝中，零件的形狀和尺寸須根據(jù)安裝位置確定的宜作為無(wú)圖件；

● 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于加工的零件宜作為無(wú)圖件。

1.3.4 圖樣技術(shù)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(dá)的技術(shù)內(nèi)容用文字語(yǔ)言加以表述，稱(chēng)為圖樣技術(shù)要求（不應(yīng)稱(chēng)為“技術(shù)說(shuō)明”或“技術(shù)條件”）。圖樣技術(shù)要求是反映產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)的有效組成部分，它與視圖及其標(biāo)注應(yīng)能為產(chǎn)品制造、檢驗(yàn)提供完整準(zhǔn)確的依據(jù)。實(shí)際中存在的問(wèn)題主要有技術(shù)要求內(nèi)容缺失、表達(dá)不到位、與明細(xì)欄不協(xié)調(diào)3 種。

● 技術(shù)要求內(nèi)容缺失

是指在技術(shù)要求中應(yīng)明確的內(nèi)容沒(méi)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(yīng)明確引用的文件或標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有明確，如應(yīng)明確的裝配調(diào)試細(xì)則、焊接件質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)、螺紋件擰緊力矩要求等，沒(méi)有給出。

● 表達(dá)不到位

是指在編寫(xiě)技術(shù)要求時(shí)表達(dá)不完全。如“組裝后檢查產(chǎn)品氣密性”，這里本應(yīng)寫(xiě)出的產(chǎn)品氣密性檢查方法、條件以及合格判據(jù)等都未寫(xiě)出，又如“軸A與軸B的同軸度為0.03”，這里誰(shuí)是基準(zhǔn)要素，誰(shuí)是被測(cè)要素，公差帶的方向是90?還是360?等都無(wú)從知道。

● 與明細(xì)欄不協(xié)調(diào)

技術(shù)要求與明細(xì)欄兩者在內(nèi)容上不協(xié)調(diào)，如在明細(xì)欄中已列出了一些導(dǎo)線、膠、涂料等輔助材料，但在技術(shù)要求中沒(méi)有明確這些材料如何使用。

2 改進(jìn)建議

圖樣技術(shù)要求的內(nèi)容范圍比較寬，不同產(chǎn)品有不同內(nèi)容，編寫(xiě)時(shí)應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)，做到內(nèi)容完整、協(xié)調(diào)、準(zhǔn)確。需要特別指出的是：對(duì)形位公差特別是位置公差，由于要表述的內(nèi)容比較多、關(guān)系復(fù)雜，用語(yǔ)言不便于表述清楚，容易產(chǎn)生誤解或意思不準(zhǔn)確。建議：

● 在視圖上直接標(biāo)注，盡量避免用技術(shù)要求表述形式表達(dá)形位公差要求；

● 對(duì)產(chǎn)品裝配，應(yīng)結(jié)合裝配方法提出有針對(duì)性的技術(shù)要求，當(dāng)采用修配法裝配時(shí)，應(yīng)在技術(shù)要求中明確修配零件修配加工量，使封閉環(huán)達(dá)到公差與極限偏差的要求；

● 當(dāng)采用調(diào)整法裝配時(shí)，應(yīng)在技術(shù)要求中明確調(diào)整的方法及改變補(bǔ)償環(huán)實(shí)際尺寸或位置，使封閉環(huán)達(dá)到公差與極限偏差的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

產(chǎn)品圖樣作為產(chǎn)品技術(shù)信息的重要載體，其完善協(xié)調(diào)性對(duì)產(chǎn)品的研制乃至生產(chǎn)影響很大。圖樣標(biāo)審中發(fā)現(xiàn)的這些問(wèn)題應(yīng)在產(chǎn)品圖樣形成之中提早發(fā)現(xiàn)提早解決，以免先天不足，后天難補(bǔ)。我們應(yīng)該給予足夠重視，勿以問(wèn)題細(xì)小而忽視，小問(wèn)題也能造成大影響，須知細(xì)節(jié)決定勝負(fù)。