《數(shù)控加工工藝》教學(xué)參考-教案講義第3章

第3章尺寸鏈教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)了解尺寸鏈的定義、類型、計算等知識，掌握尺寸鏈在工件加工、設(shè)計、裝配中的應(yīng)用，從而解決在實(shí)際生產(chǎn)中尺寸鏈的應(yīng)用問題。

教學(xué)難點(diǎn)如何通過尺寸鏈在工件加工、設(shè)計、裝配中的應(yīng)用，解決在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用問題。3.1尺寸鏈概述3.1.1尺寸鏈的基本概念1.尺寸鏈的定義在零件的加工或產(chǎn)品的裝配過程中，經(jīng)常遇到一些相互聯(lián)系且按一定順序排列著的封閉的尺寸組合，就形象地稱為尺寸鏈。如圖3-1所示為尺寸鏈，其中，A∑為封閉環(huán)，Ai為各組成環(huán)。圖3-1

尺寸鏈2.尺寸鏈的組成為簡便起見，把尺寸鏈中的每一個尺寸，稱為尺寸鏈中的一個環(huán)。環(huán)又分為封閉環(huán)和組成環(huán)。

1）封閉環(huán)封閉環(huán)是指在零件的加工或產(chǎn)品的裝配過程中，間接形成的，其精度由其他環(huán)間接保證。

2）組成環(huán)組成環(huán)是指直接影響封閉環(huán)精度的各環(huán)。根據(jù)影響方向的不同，組成環(huán)又可分為增環(huán)和減環(huán)。（1）增環(huán)。組成環(huán)中該環(huán)的變動會引起封閉環(huán)同向變動環(huán)稱為增環(huán)。（2）減環(huán)。組成環(huán)中該環(huán)的變動會引起封閉環(huán)異向變動環(huán)稱為減環(huán)。組成環(huán)中預(yù)先選定的某一環(huán)，通過改變其大小和位置，使封閉環(huán)達(dá)到規(guī)定的要求，這樣的環(huán)稱為協(xié)調(diào)環(huán)。3.尺寸鏈的特性

尺寸鏈的主要特性是封閉性和關(guān)聯(lián)性。封閉性是指尺寸鏈中各尺寸的排列呈封閉形式。沒有封閉的尺寸組合不能成為尺寸鏈。關(guān)聯(lián)性是指尺寸鏈中任何一個直接獲得的尺寸及其精度的變化，都將影響間接獲得或間接保證的那個尺寸及其精度的變化。3.1.2尺寸鏈的分類1.按尺寸鏈的應(yīng)用范圍分

1）工藝尺寸鏈

2）裝配尺寸鏈2.按尺寸鏈的幾何特征及空間分布分

1）直線尺寸鏈

2）角度尺寸鏈

3）平面尺寸鏈

4）空間尺寸鏈3.按尺寸鏈間相互聯(lián)系的形態(tài)分

1）獨(dú)立尺寸鏈

2）并聯(lián)尺寸鏈

3）串聯(lián)尺寸鏈

4）混聯(lián)尺寸鏈3.2尺寸鏈的計算3.2.1尺寸鏈的基本計算方法1.極值法用極值法解尺寸鏈?zhǔn)菑某叽珂湼鳝h(huán)均處于極值條件下，來求解封閉環(huán)尺寸與組成環(huán)尺寸之間關(guān)系的。2.概率法3.2.2尺寸鏈計算的類型

1.正計算已知各組成環(huán)求封閉環(huán)為正計算。其計算結(jié)果是唯一確定的，主要用于審核圖紙，驗證設(shè)計的正確性。2.反計算已知封閉環(huán)求組成環(huán)為反計算。由于求算的組成環(huán)數(shù)目較多，因此，不是一個簡單的計算問題，實(shí)際上是把封閉環(huán)公差分配到各組成環(huán)上去。這就存在一個最佳分配方案問題。常用的分配方法有等公差值法和等公差系數(shù)法。3.中間計算已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)求另一組成環(huán)為中間計算。其計算結(jié)果也是唯一確定的，主要用于工藝設(shè)計，基準(zhǔn)不重合工序尺寸的換算。3.2.3工序尺寸的標(biāo)注1.按向體原則標(biāo)注公差帶的分布按向體原則標(biāo)注時，對于被包容面尺寸可標(biāo)注成上偏差為零、下偏差為負(fù)的形式，即-T；對于包容面的尺寸可標(biāo)注成下偏差為零、上偏差為正的形式，即+T。2.按雙向?qū)ΨQ分布標(biāo)注對于孔系中心距、相對中心的兩平面之間的距離等尺寸，一般按對稱分布標(biāo)注，可標(biāo)注成上、下偏差絕對值相等、符號相反形式，即T/2。當(dāng)組成環(huán)是標(biāo)準(zhǔn)件時，其公差大小和分布位置按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)確定。當(dāng)組成環(huán)是公共環(huán)時，其公差大小和分布位置應(yīng)根據(jù)對其有嚴(yán)格要求的那個尺寸鏈來確定。3.3工藝尺寸鏈的應(yīng)用3.3.1基準(zhǔn)不重合有關(guān)工序尺寸換算

工藝基準(zhǔn)（工序、定位、測量等）與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，工序基準(zhǔn)就無法直接取用零件圖上的設(shè)計尺寸，因此必須進(jìn)行尺寸換算來確定其工序尺寸。1.定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合有關(guān)工序尺寸的換算采用調(diào)整法加工零件時，若所選的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，那么該加工表面的設(shè)計尺寸就不能由加工直接得到，這時就需要進(jìn)行工藝尺寸的換算，以保證設(shè)計尺寸的精度要求，并將計算的工序尺寸標(biāo)注在工序圖上。例3-1

如圖3-10所示，零件的設(shè)計尺寸為1200-0.10mm和30±0.12mm，上下平面均已加工，現(xiàn)以底平面定位鏜水平孔，求工序尺寸A。圖3-10零件圖圖3-11尺寸鏈圖由式（3-4）和式（3-5）可得，A的上下偏差為ESA=EIA1-EIA∑=[-0.10-(-0.12)]mm=+0.02mmEIA=ESA1-ESA∑=(0-0.12)mm=-0.12mm故，mm。（4）驗算由式（3-6）可得TA1+TA=（0.1+0.02+0.12）mm=0.24mm≤T∑=0.24mm故該尺寸符合題意要求。工序尺寸mm。解（1）畫尺寸鏈圖，如圖3-11所示。（2）判斷各環(huán)的性質(zhì)。

30±0.12mm為間接保證的設(shè)計尺寸，應(yīng)為封閉環(huán)，A為減環(huán)，1200-0.10mm為增環(huán)。這種情況為基準(zhǔn)不重合，存在三環(huán)直線尺寸鏈的中間計算問題。（3）計算尺寸鏈。由式（3-1）可得，A的基本尺寸為

A=A1-A∑=（120-30）mm=90mm2.測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合有關(guān)工序尺寸的換算

1）不便直接測量的尺寸換算在工件加工過程中，有時會遇到一些表面加工之后按設(shè)計尺寸不便直接測量的情況，因此，需要在零件上另選一容易測量的表面作為測量基準(zhǔn)進(jìn)行測量，以間接保證設(shè)計尺寸的要求。這時就需要進(jìn)行工藝尺寸的換算。例3-3、例3-4、例3-5見課本48~50頁。

2）工藝尺寸及基準(zhǔn)變更引起的換算加工過程中，由毛坯尺寸到工序尺寸，最后達(dá)到滿足零件性能要求的設(shè)計尺寸，工件的尺寸是不斷變化的。一方面，由于加工的需要，在工序圖以及工藝卡上要標(biāo)注一些專供加工用的工序尺寸，工序尺寸往往不是直接采用零件圖上的尺寸，而是需要另行計算；另一方面，當(dāng)零件加工時，有時需要多次轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)，因而引起工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)或測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合。這時，需要利用工藝尺寸鏈原理來進(jìn)行工序尺寸及其公差的計算。例3-6見課本50~51頁。3.3.2中間工序尺寸的換算

在加工過程中常常會出現(xiàn)先加工出某一個尺寸，然后以這個尺寸為基準(zhǔn)進(jìn)行其他方面的加工，來保證最終的尺寸精度要求的情況，這種情況就是中間工序尺寸換算。如工序基準(zhǔn)是尚待加工的設(shè)計基準(zhǔn)時，有關(guān)工序尺寸需換算。例題3-7見課本51頁。3.3.3電鍍零件有關(guān)工序尺寸的換算

為提高零件表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性及保證零件的表面精度，一般都按排表面電鍍，并且圖紙上給出了要求的電鍍層厚度。為保證達(dá)到圖紙要求，須對有關(guān)的工序尺寸進(jìn)行換算或驗算。生產(chǎn)中，電鍍零件表面有兩種情況，一種是鍍后尚需加工，另一種是鍍后不加工，兩者的工序尺寸換算或封閉環(huán)的判斷是不同的。例題3-8見課本52頁。3.4裝配尺寸鏈分析3.4.1裝配尺寸鏈的概念及組成1.裝配尺寸鏈的概念

在產(chǎn)品的裝配過程中，由相關(guān)零件的相關(guān)尺寸所組成的尺寸鏈稱為裝配尺寸鏈。2.裝配尺寸鏈的組成裝配尺寸鏈也是由封閉環(huán)和組成環(huán)組成的。（1）封閉環(huán)。有裝配精度或裝配技術(shù)要求的尺寸環(huán)為裝配尺寸鏈的封閉環(huán)，它是由相關(guān)零件的相關(guān)尺寸間接保證的。（2）組成環(huán)。直接影響裝配精度的各環(huán)為組成環(huán)。組成環(huán)中預(yù)先選定的某一組成環(huán)，通過改變其大小和位置，使封閉環(huán)達(dá)到規(guī)定的精度要求，稱為協(xié)調(diào)環(huán)。3.4.2裝配尺寸鏈的建立方法1.建立裝配尺寸鏈的步驟建立裝配尺寸鏈包括確定封閉環(huán)、查找組成環(huán)、畫出裝配尺寸鏈圖。

1）確定封閉環(huán)

2）查找組成環(huán)

3）畫出裝配尺寸鏈圖2.裝配尺寸鏈最少環(huán)原則建立裝配尺寸鏈要遵循最少環(huán)原則，即每一個相關(guān)零件只有一個相關(guān)尺寸加入裝配尺寸鏈的組成，尺寸鏈的組成環(huán)數(shù)目恰好等于相關(guān)零件個數(shù)。這就是裝配尺寸鏈最少環(huán)原則。3.4.3裝配尺寸鏈的應(yīng)用

通常，在實(shí)際生產(chǎn)中可以按經(jīng)濟(jì)加工精度加工零件，以降低零件的加工成本，而在裝配時需要采取一定的工藝措施。例如，采取選配、調(diào)節(jié)、修配等方法以保證裝配精度。雖然裝配的勞動量和成本提高了，但就整個產(chǎn)品而言，比增加機(jī)械加工的勞動量和成本更經(jīng)濟(jì)。常用的保證裝配精度的方法有完全互換法、分組選擇裝配法法和修配法等。1.完全互換法從尺寸鏈各環(huán)的最大與最小極限尺寸出發(fā)進(jìn)行尺寸鏈計算，不考慮各環(huán)實(shí)際尺寸的分布情況。按此法計算出來的尺寸加工各組成環(huán)，裝配時各組成環(huán)無須挑選或輔助加工，裝配后即能滿足封閉環(huán)的公差要求，即可實(shí)現(xiàn)完全互換。完全互換法是尺寸鏈計算中最