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1、第1页机械制造工程第十一讲 工艺尺寸链原理 及其计算机械制造工程浙江大学机械工程学系现代制造工程研究所第2页机械制造工程工艺尺寸链原理及其计算u工艺尺寸链概念与原理u工艺尺寸链计算第3页机械制造工程例子简易加工工艺路线为：1.铣A、C面至尺寸600.22.铣B、D面至尺寸450.23.铣E、F面达到零件尺寸精度要求450.2200.25零件图600.2350.25ABCDEF毛坯图6550第4页机械制造工程3#工序的加工示意图（工序图）A3A2工序图中必须要给出工序 尺寸A2和A3的具体值，工 人才能进行加工450.2200.25零件图600.2350.25ABCDEF现要求：A2和A3为多少
2、时，才能满足零件尺寸精度要求第5页机械制造工程A3A2对于A2，显然A2=350.25即只要调整刀具与定位元件P之间的距离为A2，即可达到350.25尺寸要求A3350.25刀具P450.2200.25零件图600.2350.25ABCDEF第6页机械制造工程A3A2对于A3，即刀具与定位元件Q的对刀尺 寸，需要经过计算得到A3=250.05刀具Q450.2200.25零件图600.2350.25A4BCA1F分析：尺寸A1=200.25是间接获得的 ，与工序尺寸A4=450.2及A3有关 当A4最大、A3最小时，A1最大 当A4最小、A3最大时，A1最小A4max A3min = A1max
3、 A4min A3max = A1minA3min = A4max A1max = 25-0.05 A3max = A4min - A1min = 25+0.05第7页机械制造工程450.2200.25零件图600.2350.25ABCDEF350.25250.05600.2工序1工序3工序2450.2第8页机械制造工程3#工序分析350.25250.05工序1工序3工序2450.2600.2表示加工表面表示定位表面E面F面对于E面加工：由于定位误差=0，工序尺寸误差为0.5，则允许对刀和过程误差适当增大对于F面加工：由于定位误差=0.4，工序尺寸误差为0.1，则必须提高对刀精度，并减小过程误
4、差基准不重合误差第9页机械制造工程工艺尺寸链u工序尺寸是指导工人进行加工的尺寸，工人将根据工序尺寸来进行对刀、调刀、测量等工作。u工序尺寸是编制工艺时必须指定的尺寸，对于简单的情况，可以通过分析来得到，但对于复杂的零件，需要运用尺寸链的原理来进行计算第10页机械制造工程尺寸链的组成定义u 尺寸链：在零件加工或装配过程中，由相互联系的尺寸形成封闭的尺寸组合u 环：组成尺寸链的每一个尺寸u 封闭环：尺寸链中，在加工过程中最后形成的一环（间接获得的尺寸），用A0表示u 组成环：对封闭环有影响的所有环（直接获得的尺寸），Aiu 增环：那些尺寸增大，使封闭环的尺寸也增大的组成环；或那些尺寸减小，使封闭环
5、的尺寸也减小的组成环。Aiu 减环：那些尺寸增大，使封闭环的尺寸减小的组成环；或那些尺寸减小，使封闭环的尺寸增大的组成环。Ai第11页机械制造工程尺寸链的特性和形式u尺寸链的特征： 封闭性：一个封闭环、若干个组成环 关联性：尺寸链的封闭环随着组成环的变动而变动u尺寸链的形式 按尺寸的几何特性：长度尺寸链、角度尺寸链 按尺寸链的作用：零件尺寸链、工艺尺寸链、装配尺寸链 按尺寸的空间位置：直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链第12页机械制造工程尺寸链的例子u尺寸200.25、450.2、250.05构成一个尺寸链，其中 尺寸200.25是间接获得的，是封闭环，记为A0 尺寸450.2是上道工序加工获
6、得的，是组成环，记为A1 尺寸250.05是本道工序加工获得的，是组成环，记为A2 A1增大，使A0增大A1是增环，记为A1 A2增大，使A0减小A2是减环，记为A2450.2200.25250.05A2A1A0第13页机械制造工程尺寸链计算的基本方法u极值法：按误差综合的两个最不利情况计算u概率法：应用概率统计原理进行尺寸链计算u极值法是尺寸链计算的基本方法第14页机械制造工程极值法求解的基本公式（一）u封闭环的最大值等于（所有增环的最大值之和）减去（所有减环的最小值之和）u封闭环的最小值等于（所有增环的最小值之和）减去（所有减环的最大值之和）第15页机械制造工程计算举例加工工艺路线为：1.
7、铣A、C面至尺寸600.22.铣B、D面至尺寸450.23.铣E、F面达到零件尺寸精度要求求工序尺寸A2450.2200.25零件图600.2350.25ABDEF工序3E面F面A2CA2A1A0A0 = 20 0.25（封闭环）A1 = 45 0.2（增环）A2 = 待求（减环）A0max = A1max A2minA0min = A1min-A2maxA2min = A1max A0max = (45+0.2)-(20+0.25)=25-0.05A2max = A1min-A0min=(45-0.2)-(20-0.25)=25+0.05A2 = 25 0.05第16页机械制造工程极值法求解
8、的基本公式（二）u封闭环的基本尺寸等于（所有增环的基本尺寸之和）减去（所有减环的基本尺寸之和）u封闭环的上偏差等于（所有增环的上偏差之和）减去（所有减环的下偏差之和）u封闭环的下偏差等于（所有增环的下偏差之和）减去（所有减环的上偏差之和）A表示基本尺寸ES表示上偏差EI表示下偏差第17页机械制造工程计算举例加工工艺路线为：1.铣A、C面至尺寸600.22.铣B、D面至尺寸450.23.铣E、F面达到零件尺寸精度要求求工序尺寸A2450.2200.25零件图600.2350.25ABDEF工序3E面F面A2CA2A1A0A0 = 20 0.25（封闭环）A1 = 45 0.2（增环）A2 = 待
9、求（减环）A0=A1-A2A2=A1-A0=25ESA0 = ESA1 EIA2EIA0 = EIA1-ESA2EIA2 = ESA1 ESA0 = 0.2 - 0.25= -0.05ESA2 = EIA1-EIA0= -0.2 - (-0.25) = 0.05A2 = 25 0.05第18页机械制造工程极值法求解的基本公式（三）u封闭环的公差等于所有组成环的公差之和u该公式主要用于计算的校验第19页机械制造工程根据加工精度正态分布性（6原理），某个尺寸出现极大值和极小值的概率是非常小的，那么“所有增环都为极大或极小值，同时所有减环都为极小值或极大值”的概率将更小因此可以适当降低组成环的精度，
10、即增大组成环的公差，以降低成本。概率法求解的思路u 极值法：封闭环的公差等于所有组成环的公差之和。若共有n个组成环，则每个组成环的公差为：u 可见要求组成环的精度非常高成本大大升高Ti=T0 / n极值法求 解思路概率法求 解思路第20页机械制造工程尺寸链确定计算的关键u封闭环的确定 最后形成的、间接获得的u组成环的确定 与封闭环有关的 直接获得的，或必须指定的u增环减环的确定 分析各组成环对封闭环的影响关系尺寸链与工艺密切相关第21页机械制造工程封闭环的确定u封闭环的基本属性是“派生”，即封闭环本身不具有“独立”性质，它是随着别的环变化而变化。在工艺尺寸链中表现为尺寸的间接获得u封闭环与零件
11、的加工方案有关系，同一个零件，不同的加工方案，封闭环是不同的u确定封闭环的要点：间接获得，联系零件的加工具体方案第22页机械制造工程组成环的确定u组成环的基本特点是加工过程中直接获得且对封闭 环有影响u具体方法：从构成封闭环的两表面同时开始，同步 地循着工艺过程的顺序，分别向前查找各该表面最 近一次加工的加工尺寸，之后再进一步向前查找此 加工尺寸的工序基准的最近一次加工时的加工尺寸 ，如此继续向前查找，直到两条路线最后得到的加 工尺寸的工序基准重合（即两者的工序基准为同一 表面），至此上述尺寸系统即形成封闭轮廓，从而 构成工艺尺寸链第23页机械制造工程增环减环的确定u在尺寸链简图上，先给封闭环
12、任意指定一方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，依次给每一组成环画出箭头，凡箭头方向和封闭环相反的为增环，箭头方向和封闭环相同的为减环。第24页机械制造工程尺寸链计算的步骤 确定封闭环 查找组成环 画尺寸链简图 确定增环 确定减环 列出计算公式 具体计算第25页机械制造工程举例LD零件图：D=40+0.025L=43.6+0.32工艺路线：u 镗孔至39.6+0.10u 插键槽，保证工序尺寸Au 淬火热处理u 磨内孔到40+0.025 同时必须保证43.6+0.32求插键槽的工序尺寸AA39.6+0.10第26页机械制造工程第27页机械制造工程尺寸链建立u 尺寸40+0.025是由4#工
13、序直接获得的；而尺寸43.6+0.32是间接获得的，所以尺寸43.6+0.32为封闭环A0u A0的两端表面：(1)键槽顶部；(2)磨后内孔表面 键槽顶部：由2#工序插键槽加工得到，其基准是未磨内孔表面 磨后内孔表面由4#工序加工得到，其基准是未磨内孔中心 未磨内孔表面由1#工序加工得到，其基准是未磨内孔中心A39.6+0.10键槽顶部磨后内孔表面A0未磨内孔表面未磨内孔中心插键槽工序A磨内孔工序镗内孔工序 重合第28页机械制造工程增环、减环的确定uA0 = 43.6+0.32（封闭环）uA1 = L 待求uA2 = （39.6+0.10）/2uA3 = （40+0.025）/2u确定增环、减
14、环 增环：A1、A3 减环：A2A0A1A3A2第29页机械制造工程尺寸链计算类型u定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算u测量基准与设计基准不一致时的计算u加工时需同时保证多尺寸的尺寸换算u需根据多次加工的设计基准标注尺寸时，工序尺寸的换算u需保证表面处理层深度时工序尺寸的换算第30页机械制造工程关于封闭环与组成环u工序尺寸一定是组成环，不是封闭环理由：工序尺寸是指导工人直接加工用，是该工序直接获得的u封闭环一般在零件图中出现，但在工序图中没有出现的尺寸u有时精加工余量是封闭环理由：上道工序加工至尺寸A，本道工序加工至尺寸B，加工余量由A和B间接确定的第31页机械制造工程关于封闭环与组成环u如
15、果还是无法确定哪个是封闭环，一般公差最大的尺寸是封闭环，但风险很大理由：封闭环公差=所有组成环公差之和风险：如果所有组成环公差之和大于封闭环，或者计算出来的工序尺寸的最小值大于最大值，则需要修改其它工序尺寸的公差，即提高工序精度第32页机械制造工程u封闭环：A0 = 43.6+0. 1u增环：A1 = L 待求u减环：A2 = （39.6+0.20）/2 = 19.8+0.1u增环：A3 = （40+0.06）/2 = 20 +0.03u A0max = Lmax + A3max A2min Lmax=A0max+A2min-A3max =43.6+0.1+19.8-20-0.03 =43.4
16、 + 0.07u A0min=Lmin+A3min-A2max Lmin=A0min+A2max-A3min=43.6+19.8+0.1-20=43.4 + 0.1u LminLmax提高组成环的尺寸精度，主要是提高A2的精度，即 调整工序尺寸A2，如调整为19.8+0.03 Lmin=43.6+19.8+0.03-20=43.4 +0.03u TA1=0.07-0.03=0.04；TA2=0.03；TA3=0.03u 一般调整方法：等精度分配公差A0A1A3A2第33页机械制造工程作业1零件图工序1工序2求：计算工序尺寸L、M、N第34页机械制造工程作业2加工工艺过程如下：u 以B为定位，粗车A面
