機(jī)械加工：第三章工藝尺寸鏈

1、1 第三章 工藝尺寸鏈3.1 概述 引信（產(chǎn)品）的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中，尺寸鏈?zhǔn)欠治鰡栴}和解決問題的重要工具。 尺寸鏈（按生產(chǎn)過程分）：工序尺寸鏈 裝配尺寸鏈一、尺寸鏈的概念 1工序尺寸鏈 加工順序：車端面锪孔（階梯锪鉆）切斷B1 B2 B3 由锪鉆保證，A由對刀保證，N自然形成（工序圖中未注）N=A- B1 - B2N=f（x1,x2,x3）2圖示尺寸鏈中，尺寸A0是加工過程間接保證的，因而是尺寸鏈的封閉環(huán)；尺寸A1和A2是在加工中直接獲得的，因而是尺寸鏈的組成環(huán)。其中， A1為增環(huán)， A2為減環(huán)。 工藝尺寸鏈a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C 尺寸鏈?zhǔn)纠ㄈ鐖D

2、）：工件A、C面已加工好，現(xiàn)以A面定位，用調(diào)整法加工B面，要求保證B、C面距離A0 尺寸鏈方程為：3 一、尺寸鏈的概念2.裝配尺寸鏈 S-裝配要求（自然形成） S=A1-B14一、尺寸鏈的概念 尺寸鏈定義 在零件加工或機(jī)器裝配過程中，由相互聯(lián)系的尺寸形成的封閉尺寸組，稱為尺寸鏈。 （從封閉環(huán)開始，給每一個(gè)環(huán)畫出箭頭，最后再回到封閉環(huán)，像電流一樣形成回路）。 裝配尺寸鏈在機(jī)器設(shè)計(jì)和裝配過程中，由有關(guān)聯(lián)零件尺寸形成的尺寸鏈。 工藝尺寸鏈在加工過程中，由同一零件有關(guān)工序尺寸所形成的尺寸鏈。5二、尺寸鏈的組成 尺寸鏈的環(huán) 封閉環(huán)在零件加工過程或機(jī)器裝配過程中最終形成的環(huán)（或間接得到的環(huán)）。 指組成尺寸

3、鏈的每一個(gè)尺寸。 增環(huán)該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)同向變動（增大或減?。┑沫h(huán)。 組成環(huán)尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的各環(huán)。對于工藝尺寸鏈來說，組成環(huán)的尺寸一般是由加工直接得到的。 減環(huán)該環(huán)變動（增大或減?。┮鸱忾]環(huán)反向變動（減小或增大）的環(huán)。6二、尺寸鏈的組成 尺寸鏈主要特征： 1）封閉性； 2）唯一性；（一個(gè)封閉環(huán)） 3）關(guān)聯(lián)性。 關(guān)聯(lián)性是指尺寸鏈中任何一個(gè)直接獲得的尺寸及其變化，都將影響間接獲得或間接保證的那個(gè)尺寸及其精度的變化。 間接保證的尺寸和精度由其它尺寸和精度支配，且間接保證的尺寸和精度必然低于直接獲的的尺寸精度。7二、尺寸鏈的組成尺寸鏈中封閉環(huán)和組成環(huán)的函數(shù)關(guān)系式: N=f（x1,

4、x2,x3） dN = dx1 dx2+ dx3 若 0 時(shí)， 增環(huán) 若 0 時(shí)， 減環(huán) 判定 N=A-B1-B2 =1 A增環(huán) =-1 B1減環(huán)（B2減環(huán)） 也可根據(jù)組成環(huán)的尺寸方向與封閉環(huán)的尺寸方向來判斷。 箭頭方向與封閉環(huán)方向相反者為增環(huán)，箭頭方向與封閉環(huán)方向相同者為減環(huán)。8三、尺寸鏈的畫法 裝配要求：齒輪軸臺階和軸承端面間的間隙為 0.20.7mm封閉環(huán)為起始環(huán)環(huán)路要求最少環(huán)加工順序作參考首尾相接成封閉9四、尺寸鏈問題的類型 1）正計(jì)算：已知組成環(huán)，求封閉環(huán)。 主要用于審核圖紙，進(jìn)行驗(yàn)證計(jì)算，結(jié)果唯一。 2）反計(jì)算：已知封閉環(huán)，求各組成環(huán)。 由于組成環(huán)通常有若干個(gè)，所以反計(jì)算形式需將封

5、閉環(huán)的公差值合理分配給各組成環(huán)： a.等公差的原則（封閉環(huán)公差平均分配給組成環(huán)） b.等公差等級的原則（按組成環(huán)尺寸大小成比例分配封閉環(huán)公差，但組成環(huán)公差之和不能超過封閉環(huán)公差） 10 3）中間計(jì)算：已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)，求某一組成環(huán)。 該方法應(yīng)用最廣，常用于加工過程中基準(zhǔn)不重合時(shí)計(jì)算工序尺寸。工藝尺寸鏈多屬這種計(jì)算形式。 注意：不要一概將未知數(shù)當(dāng)封閉環(huán)。五、尺寸鏈的形式 線尺寸鏈尺寸鏈各環(huán)都在同一平面內(nèi)，且相互平行。 面尺寸鏈尺寸鏈各環(huán)都在同一平面內(nèi)，但不都相互平行。 空間尺寸鏈尺寸鏈的全部或部分環(huán)位于不同平面。 角度尺寸鏈以尺寸交點(diǎn)上的角度為環(huán)組成的尺寸鏈。 11一、極值法特點(diǎn)：只考慮各

6、尺寸的極限值，不考慮尺寸散布范圍分布 的特性。設(shè)： N為封閉環(huán) Ai為增環(huán) （ i=1,2,n） Bi為減環(huán) （ i=1,2,m） 3.2 線尺寸鏈的基本關(guān)系式12 基本尺寸： 最大： 最小： 一、極值法 封閉環(huán)的基本尺寸等于增環(huán)的基本尺寸之和減去減環(huán)的基本尺寸之和。 封閉環(huán)的最大極限尺寸等于增環(huán)最大極限尺寸之和減去減環(huán)最小極限尺寸之和。 封閉環(huán)的最小極限尺寸等于增環(huán)最小極限尺寸之和減去減環(huán)最大極限尺寸之和。13 上偏差： （ - ） 下偏差： （ - ） 公差： （ - ） 一、極值法 封閉環(huán)的上偏差等于增環(huán)上偏差之和減去減環(huán)下偏差之和 。 封閉環(huán)的下偏差等于增環(huán)下偏差之和減去減環(huán)上偏差之和

7、。 封閉環(huán)的公差等于組成環(huán)公差之和。 封閉環(huán)的公差比任何一個(gè)組成環(huán)的公差都大，應(yīng)盡量選擇最不重要的尺寸作封閉環(huán)。 為減小封閉環(huán)公差，應(yīng)盡量減少組成環(huán)數(shù)及其公差。14特點(diǎn)：由此法求出的公差范圍比極值法求出的寬， 與實(shí)際加工情況更接近，便于零件的加工。 二、概率法15 平均尺寸: 公差的一半： 最大值： 最小值： 封閉環(huán)： = （用此法時(shí)將Ai，Bi寫成： ）二、概率法16 關(guān)鍵：確定封閉環(huán)一、基準(zhǔn)改變時(shí)的尺寸換算3.3 線尺寸鏈在工藝上的應(yīng)用A 面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。為了設(shè)計(jì)軸向送進(jìn)凸輪和便于調(diào)整刀具，需知邊尺寸Lj（工序圖上將面 C 的尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)由 A 改為 B）。例1、17一、基準(zhǔn)改變時(shí)的尺寸換算

8、 按加工順序：3.5 是最后自然形成的尺寸（封閉環(huán)） 解： 用極值法 3.5=Lj+1.1 Lj=2.4 上偏差 0=Ljs+0 Ljs=0 下偏差 -0.16=Ljx+(-0.12) Ljx=-0.04 Lj= 2.4 = 2.36 驗(yàn)算：0.16=0.04+0.12 (正確)18一、基準(zhǔn)改變時(shí)的尺寸換算 用概率法 先將各環(huán)改成平均尺寸，雙向偏差。 3.5 = 3.420.08 Lj= Ljp =1.040.06由封閉環(huán)平均尺寸公式： 3.42= Ljp+1.04 Ljp=2.38由封閉環(huán)公差的一半公式: 0.08= = 0.053 Lj=2.380.053=2.327 由得公差0.04，由

9、得公差0.1060.04(便于加工) 19一、基準(zhǔn)改變時(shí)的尺寸換算例2、 A、B面已加工，本工序加工C面。 A面為定位基準(zhǔn)。 C面到A面的尺寸（A2）應(yīng)按怎樣的尺寸范圍加工，才可以保證A0尺寸要求。20一、基準(zhǔn)改變時(shí)的尺寸換算21一、基準(zhǔn)改變時(shí)的尺寸換算（封閉環(huán)的公差等于組成環(huán)公差之和）一、基準(zhǔn)改變時(shí)的尺寸換算公稱尺寸 12=30-A2 A2=18上偏差 0=0-A2X A2X=0下偏差 -0.07=-0.035- A2S A2S=0.03523 求壁厚t的變動范圍（套筒） 二、計(jì)算壁厚的變動范圍1=702=60加工順序：外圓-內(nèi)徑-同軸度最后自然形成t按半徑畫尺寸鏈，同軸度作為一環(huán)，即 e=

10、00.05解：極值法： t=35-30-0 t=5 ts=-0.02-0-(-0.05) ts=0.03 tx=-0.06-0.03-0.05 tx=-0.14 t=24三、計(jì)算定位誤差 定位誤差工序基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的變動范圍。（即基 準(zhǔn)間尺寸L的變化范圍L）。解: 極值法（以L為封閉環(huán)） L= +d/2-d/2封閉環(huán)公差： L=2 +1/2+2/2定位誤差的最大值 =L=2 +1/2+2/2概率法 = 25四、計(jì)算工序尺寸 套筒孔需電鍍，鍍層厚度為0.0030.008mm,要求電鍍后的孔徑為12 ，確定電鍍前的孔徑尺寸。 鍍厚層：t= 0 加工順序：D由上道工序完成，電鍍t后,12 是最

11、后自然形成。解：極值法6=D/2-0 D=120.01=Ds/2-0.003 Ds=0.0260=Dx/2-0.008 Dx=0.016D=向體內(nèi)原則:包容尺寸下偏0 被包容尺寸上偏0 26五、多道工序的尺寸鏈的畫法 1.分工序法根據(jù)每道工序的本身加工情況分 別列出尺寸鏈，再聯(lián)立求解。2.追跡法把前后兩道工序綜合起來，從后一 道工序的封閉環(huán)的非加工面開始， 按工序尺寸依次兜到前工序的這個(gè) 面上。3.余量法把加工余量作為尺寸鏈的一環(huán)，記 為 Z。27五、多道工序的尺寸鏈的畫法 例1、某零件的加工過程如圖（銑、銑、磨），確定工序尺寸H 分工序法N=20.5-H6=20-N6=20-20.5 + H

12、28五、多道工序的尺寸鏈的畫法追跡法 余量法 6=20+ H -20.5 Z=20.5-20 6= H-Z 6=20-20.5+ H29五、多道工序的尺寸鏈的畫法 極值法求解： 6=20+ H -20.5 H=6.5 0.3=0+ -（-0.2） =0.1 0=-0.05+ -0 =0.05 H= =30五、多道工序的尺寸鏈的畫法 例2、中間工序尺寸A1的計(jì)算 齒輪內(nèi)孔及鍵槽的加工順序如下：工序1：鏜內(nèi)孔至39.6+0.062；工序2：插槽至尺寸A1 ；工序3：熱處理淬火；工序4：磨內(nèi)孔至40+0.039，同時(shí)保證鍵槽深度43.3+0.2。解： 作出尺寸鏈圖； 按照加工順序確定封閉環(huán)A0 ；

13、根據(jù)箭頭方向確定增環(huán)和減環(huán)； 計(jì)算。A3 =20+0.0195A1A2 =19.8+0.031A0=43.3+0.2 0A1、A3 增環(huán)（與封閉環(huán)箭頭反向）A2 減環(huán)（與封閉環(huán)箭頭同向）0032五、多道工序的尺寸鏈的畫法基本尺寸A1 A0 =A1+A3-A2 43.3=A1 +2019.8 得A1 =43.1驗(yàn)算公差 A0 = A1+ A3+A2 A1 = 0.20.0310.0195 =0.1495A1上偏差 0.2= A1s + 0.01950 A1s = 0.20.0195 = 0.1805A1下偏差 0 = A1x+00.031 A1x= 0.031 故插鍵槽時(shí)的工序尺寸A1 =43.

14、1+0.1805 =43.131+0.1495+0.031033工序尺寸圖表法* 當(dāng)零件在同一尺寸方向上加工尺寸較多，且工序（測量）基準(zhǔn)需多次轉(zhuǎn)換時(shí)，尺寸鏈建立和計(jì)算比較困難，采用圖表法可較好解決這個(gè)問題。 例3、如圖所示零件有關(guān)軸向尺寸加工過程如下： 31.690.31 60.1 27.070.07 圖表法示例零件4）靠火花磨削面，控制余量Z7=0.10.02 ，同時(shí)保證設(shè)計(jì)尺寸60.1試確定各工序尺寸及公差。 1）以面定位，粗車面，保證、面距離尺寸A1，粗車 面，保證、面距離尺寸A2；2）以面定位，精車面，保證、面距離尺寸A3，粗車 面，保證、面距離尺寸A4；3）以面定位，精車面，保證、面

15、距離尺寸A5，同時(shí)保證設(shè)計(jì)尺寸31.690.31；精車 面，保證設(shè)計(jì)尺寸A6=27.070.07；34Z6Z4Z7Z5A1A2A3A4A5A6R1R21. 畫尺寸聯(lián)系圖 1）畫零件簡圖，加工面編號，向下引線。2）按加工順序和規(guī)定符號自上而下標(biāo)出 工序尺寸和余量用帶圓點(diǎn)的箭線 表示工序尺寸，箭頭指向加工面，圓 點(diǎn)表示測量基準(zhǔn)；余量按入體原則標(biāo) 注。3）在最下方畫出間接保證的設(shè)計(jì)尺寸， 兩邊均為圓點(diǎn)。4）工序尺寸為設(shè)計(jì)尺寸時(shí)，用方框框出，以示區(qū)別。注：靠火花磨削余量視為工序尺寸，也用用帶圓點(diǎn)的箭線表示。 尺寸聯(lián)系圖【解】工序尺寸圖表法*R2=31.690.31R1=60.1A6=27.070.07

16、35A5R1Z7a）Z5A3A5d）A3Z4A4A1e）Z6A2A3A5A6c）工藝尺寸鏈A5R2A4b）2. 用追蹤法查找工藝尺寸鏈A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z4 尺寸鏈追蹤Z5 結(jié)果尺寸（間接保證的設(shè)計(jì)尺寸）和余量是尺寸鏈的封閉環(huán)。 沿封閉環(huán)兩端同步向上追蹤，遇箭頭拐彎，逆箭頭方向橫向追蹤，遇圓點(diǎn)向上折，繼續(xù)向上追蹤直至兩追蹤線交于一點(diǎn)，追蹤路徑所經(jīng)工序尺寸為尺寸鏈的組成環(huán)。工序尺寸圖表法*363. 初擬工序尺寸公差中間工序尺寸公差按經(jīng)濟(jì)加工精度或生產(chǎn)實(shí)際情況給出。0.50.30.10.30.070.020.10.310.1工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸單向偏差形式

17、標(biāo)注初擬修正后Zi minZi MAi MAi A6A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4工序尺寸圖表法*374. 校核結(jié)果尺寸公差，修正初擬工序尺寸公差 校核結(jié)果尺寸鏈，若超差，減小組成環(huán)公差（首先壓縮公共環(huán)公差）。0.230.08工序公差余量公差最小余量平均余量Zi minZi M0.02初擬修正后0.50.30.10.3A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z40.10.07A60.10.31A5R1Z7a）A5R2A4b）工序尺寸圖表法*38工序公差余量公差最小余量平均余量Zi minZi MA6初擬修正后0.50.30.10.30.10.070.08A1A2A3A4A5Z7R

18、1R2Z6Z5Z40.10.310.230.02A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）0.550.8310.30.30.480.851.830.185. 計(jì)算余量公差和平均余量 余量公差根據(jù)余量尺寸鏈計(jì)算。最小余量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式。0.020.080.1工序尺寸圖表法*39A2A3A5A6Z6c）A3A5Z5d）A3Z4A4A1e）25.593426.7平均余量平均尺寸Zi MAi M0.480.851.8327.07A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z4631.690.1A66.16.58A5R1Z7a）A5R2A4b）6. 計(jì)算中間工序平均尺寸 在各尺寸鏈中，首先找出只有一個(gè)未知數(shù)的尺寸鏈，解出此未知數(shù)。繼續(xù)下去，解出全部未知工序尺寸。工序尺寸圖表法*40工序公差余量公差最小余量平均余量平均尺寸單向偏差形式標(biāo)注Zi minZi MAi MAi 初擬修正后0.230.02A60.50.30.10.30.10.070.080.550.8310.30.30.480.851.836.127.076.5825.593426.7A1A2A3A4A5Z7R1R2Z6Z5Z40.10.31631.690.180.020.080.1工序尺寸圖表法* 工序尺寸與加工余量計(jì)算圖表法*參看教材P54 圖