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1、第六章第六章工艺尺寸链原理与应用工艺尺寸链原理与应用工艺尺寸链计算一、一、工艺尺寸的基本概念工艺尺寸的基本概念按尺寸链在空间分布的位置关系，分为按尺寸链在空间分布的位置关系，分为直线尺寸链直线尺寸链、平平面尺寸链面尺寸链和和空间尺寸链空间尺寸链。在尺寸链中，以直线尺寸链。在尺寸链中，以直线尺寸链即全部组成环平行于封闭环的尺寸链用得最多即全部组成环平行于封闭环的尺寸链用得最多。尺寸链：尺寸链：由相互联系、按一定顺序首尾相接排由相互联系、按一定顺序首尾相接排列的尺寸封闭图叫作尺寸链。列的尺寸封闭图叫作尺寸链。根据用途不同分为根据用途不同分为工艺尺寸链工艺尺寸链和和装配尺寸链装配尺寸链工艺尺寸链工艺
2、尺寸链是由单个零件在工艺过程中有关尺寸形成的；是由单个零件在工艺过程中有关尺寸形成的；装配尺寸链装配尺寸链指机器在装配过程中由相关零件的尺寸或相互指机器在装配过程中由相关零件的尺寸或相互 位置关系所组成的位置关系所组成的尺寸链尺寸链工艺尺寸链计算（1）极值法解工艺尺寸链）极值法解工艺尺寸链1）基本概念）基本概念A1和和A2是在加工过程中是在加工过程中直接获得直接获得，尺寸，尺寸A0是是间接保证间接保证的，的，A1、A2和和A0构成一个封闭的尺寸组，构成一个封闭的尺寸组，都叫尺寸链的环。都叫尺寸链的环。组成环：组成环：加工过程中直接获得的尺寸如加工过程中直接获得的尺寸如A1、A2是组成环；是组成
3、环；封闭环：封闭环：间接获得的尺寸间接获得的尺寸A0称为封闭环；称为封闭环；增环：增环：它增大将使封闭环随之增大的组成环如它增大将使封闭环随之增大的组成环如A2叫增环；叫增环；减环：减环：它增大反使封闭环随之减小的组成环如它增大反使封闭环随之减小的组成环如A1叫减环叫减环工艺尺寸链计算2、尺寸链计算的关键：、尺寸链计算的关键：正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环正确画出尺寸链图，找出封闭环，确定增环和减环找封闭环找封闭环根据工艺过程，找出间接保证的尺寸根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A0为为封闭环。封闭环。作尺寸链图作尺寸链图按照加工顺序依次画出各工序尺寸及零件按照加工顺序依次画出各工
4、序尺寸及零件图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。图中要求的尺寸，形成一个封闭的图形。工艺尺寸链计算尺寸链图画法尺寸链图画法查找方法查找方法（a）从封闭环尺寸的两端分别查找）从封闭环尺寸的两端分别查找相邻工序尺寸的工艺基准，并画出工艺相邻工序尺寸的工艺基准，并画出工艺基准线。基准线。（b）再依次按工艺顺序查找下一个）再依次按工艺顺序查找下一个工序尺寸基准画出基准线，直至两端基工序尺寸基准画出基准线，直至两端基准重合，即封闭为止。准重合，即封闭为止。工艺尺寸链计算确定增环和减环确定增环和减环从封闭环开始，给每一个环画出箭从封闭环开始，给每一个环画出箭头，头，最后再回到封闭环，像电流一样形最后再回到
5、封闭环，像电流一样形成回路。凡箭头方向与封闭环方向成回路。凡箭头方向与封闭环方向相反相反者为增环（如者为增环（如A2），箭头方向与封闭环，箭头方向与封闭环方向方向相同者为减环（如相同者为减环（如A1）。工艺尺寸链计算2）尺寸链的基本计算公式）尺寸链的基本计算公式用极值法解尺寸链的基本计算公式如下：用极值法解尺寸链的基本计算公式如下：a)a)封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环 的基本尺寸之和，即的基本尺寸之和，即b)封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减去减环最小极限尺寸之和，即去减环
6、最小极限尺寸之和，即c)封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减去减环最大极限尺寸之和，即去减环最大极限尺寸之和，即工艺尺寸链计算d)封闭环的封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之 和和，即，即e)封闭环的封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之 和和，即，即f)封闭环的封闭环的公差等于组成环公差之和，公差等于组成环公差之和，即即工艺尺寸链计算封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大，应尽量选封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大，应尽量选择最不重
7、要的尺寸作封闭环；择最不重要的尺寸作封闭环；为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。为减小封闭环公差，应尽量减少组成环数及其公差。计算尺寸链时，常遇到两种类型的问题：计算尺寸链时，常遇到两种类型的问题：1）已知全部组成环的极限尺寸，求封闭环基本尺寸及）已知全部组成环的极限尺寸，求封闭环基本尺寸及公差，称为公差，称为“正计算正计算”，结果唯一。，结果唯一。2）已知封闭环的极限尺寸，求一个或几个组成环的极）已知封闭环的极限尺寸，求一个或几个组成环的极 限尺寸，称为限尺寸，称为“反计算反计算” ” 。通常在制定工艺规程时，。通常在制定工艺规程时， 由于基准不重合而需要进行的尺寸换算属于这类计由
8、于基准不重合而需要进行的尺寸换算属于这类计 算，算，结果不唯一，需优化计算结果不唯一，需优化计算。工艺尺寸链计算统计法解算尺寸链的基本计算公式除可应用极值法解统计法解算尺寸链的基本计算公式除可应用极值法解直线尺寸链的有些公式外，有以下两个基本计算公式：直线尺寸链的有些公式外，有以下两个基本计算公式：1）封闭环中间偏差）封闭环中间偏差（2）统计法解直线尺寸链）统计法解直线尺寸链2）封闭环公差）封闭环公差i =(ESi+EIi )/2工艺尺寸链计算工艺尺寸链计算汽车制造工艺学第二节第二节 工艺尺寸链的应用工艺尺寸链的应用一 基准重合时工序尺寸的确定基准重合时工序尺寸的确定 这种情况下，工序尺寸的计
9、算是以最终工序开始，反算到第一道工序。工序尺寸是组成环，加工余量是封闭环工序尺寸是组成环，加工余量是封闭环。工艺尺寸链计算汽车制造工艺学二二 基准不重合时工序尺寸的确定基准不重合时工序尺寸的确定1、定位基准与设计基准不重合、定位基准与设计基准不重合选活塞底面作为定位基准，但销孔的设计基准为活塞顶面选活塞底面作为定位基准，但销孔的设计基准为活塞顶面工艺尺寸链计算例：例：如图活塞上加工销孔，要求保证尺寸如图活塞上加工销孔，要求保证尺寸A0，设计基准，设计基准为活塞顶面。为加工方便常用为活塞顶面。为加工方便常用B面定位，按工序尺面定位，按工序尺寸寸A1加工销孔。试确定工序尺寸加工销孔。试确定工序尺寸
10、A1及其公差。及其公差。（3）几种工艺尺寸链的分析与计算）几种工艺尺寸链的分析与计算 1 1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算解：解：作出尺寸链图；作出尺寸链图；按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0；画箭头分出增环画箭头分出增环A2和减环和减环A1；进行尺寸链计算进行尺寸链计算A1的基本尺寸的基本尺寸A0=A2-A199=155-A1得得A1=56mm验算封闭环公差验算封闭环公差T0=T1+T2T0T2修正修正T2=0.063A1上偏差上偏差EIA0=EIA2ESA1ESA1=(-0.063)-(-0.087)=0.024 A1下偏差下偏差ES
11、A0=ESA2EIA1EIA1=00=0故工序尺寸故工序尺寸A1为：为：A1=56+0.024mm0工艺尺寸链计算2.测量基准与设计基准不重合(P192)ABC工艺尺寸链计算汽车制造工艺学2、某零件加工时，首先以、某零件加工时，首先以小端面为基准车大端面两边，小端面为基准车大端面两边，得到尺寸得到尺寸26和和36，然后铣内，然后铣内孔及内端面，图纸要求保证孔及内端面，图纸要求保证尺寸尺寸 ，因这一尺寸不便直，因这一尺寸不便直接测量，只好通过度量尺寸接测量，只好通过度量尺寸L来间接保证，试画出尺寸来间接保证，试画出尺寸链并求工序尺寸链并求工序尺寸L工艺尺寸链计算汽车制造工艺学三三 一次加工同时保
12、证多个设计尺寸时工序尺寸的确定一次加工同时保证多个设计尺寸时工序尺寸的确定车削大端面与大外圆车削大端面与大外圆车削小端端面与小外圆车削小端端面与小外圆镗内孔及镗内孔及内端面内端面热处理热处理磨小端面。最终磨削时必须控制工序尺寸磨小端面。最终磨削时必须控制工序尺寸C1及及C2。工艺尺寸链计算2）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸及公差的计算及公差的计算齿轮上内孔及键槽的齿轮上内孔及键槽的加工顺序如下：加工顺序如下：工序工序1：镗内孔至：镗内孔至39.6+0.062；工序工序2：插槽至尺寸：插槽至尺寸A1；工序工序3：热处理：热处理淬火；淬火；工序工序4
13、：磨内孔至：磨内孔至4040+0.039，同时保证键槽深度同时保证键槽深度43.343.3+0.2+0.2。000解：解：作出尺寸链图；作出尺寸链图；按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0；画箭头分出增环画箭头分出增环A1、A3和减环和减环A2；中间工序尺寸中间工序尺寸A1的计算的计算A1基本尺寸基本尺寸A0=A1+A-A243.3=A1+2019.8得得A1=43.1验算公差验算公差T0=T1+T3+T2T1=0.20.0310.0195=0.1495A1上偏差上偏差0.2=ESA1+0.01950ESA1=0.20.0195=0.1805A1下偏差下偏差0=EIA1+00.031
14、EIA1=0.031故插键槽时的工序尺寸故插键槽时的工序尺寸A1=43.1+0.1805+0.031工艺尺寸链计算 尺寸链的计算 mm得得 返回工艺尺寸链计算 含同轴度误差的计算 同轴度不是很小时应将同轴度也作为一个组成环画在尺寸链图中 设磨孔和镗孔同轴度公差为0.05mm(工序要求)，则在尺寸链中应注成：A4=00.025mm。 此时的工艺尺寸链如图所示，用竖式法求得此工艺尺寸链，见表。 尺寸链中多了一个同轴度组成环，使得A2的公差减小(数值正好等于该同轴度公差)，究其原因，仍然是工艺基准与设计基准不重合。因此，在考虑工艺安排的时候，应尽量使工艺基准与设计基准重合，否则会增加制造难度。工艺尺
15、寸链计算结论： 1)把镗孔中心线看作是磨孔的定位基准是一种近似， 2)正确地画出尺寸链图，并正确地判定封闭环是求解尺寸链的关键。 画尺寸链图时，应按工艺顺序从第一个工艺尺寸的工艺基准出发，逐个画出全部组成环，最后用封闭环封闭尺寸链图。 封闭环有如下特征：封闭环一定是工艺过程中间接保证的尺寸；封闭环的公差值最大，它等于各组成环公差之和。 下一部分回首页工艺尺寸链计算 内孔插键槽含同轴度公差工艺尺寸链返回工艺尺寸链计算 含同轴度公差的尺寸链的计算 mm 返回工艺尺寸链计算3)保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算例轴颈衬套内孔例轴颈衬套内孔145表面需
16、渗氮处理，渗氮层深度要求表面需渗氮处理，渗氮层深度要求为为0.30.5mm(单边单边0.3+0.2，双边，双边0.6+0.4)。其加工顺序为：。其加工顺序为：工序工序1：初磨孔至：初磨孔至144.76+0.04；工序工序2：渗氮处理，渗氮的深度为：渗氮处理，渗氮的深度为t ； 工序工序3：终磨孔至：终磨孔至145+0.04,保证渗氮层深度为保证渗氮层深度为0.30.5mm，试求终磨前渗氮层深度试求终磨前渗氮层深度t 及其公差。及其公差。0000解：解：作出尺寸链图；作出尺寸链图；按照加工顺序确定封闭环按照加工顺序确定封闭环A0；画箭头分出增环画箭头分出增环A1、t 和减环和减环A2；渗氮深度渗
17、氮深度t 的计算的计算t 基本尺寸基本尺寸A0=A1+t-A20.6=144.76+t145得得t=0.84验算公差验算公差T0=T1+Tt+T2Tt=0.40.040.04=0.32t上偏差上偏差0.4=0.04+Est0ESt=0.40.04=0.36t下偏差下偏差0=0+EIt0.04EIt=0.04双边渗氮深度双边渗氮深度t=0.84+0.36=0.88+0.32，单边渗层，单边渗层t /2=0.44+0.16+0.0400工艺尺寸链计算4)验算加工余量验算加工余量如图一批小轴零件，加工过程如下：如图一批小轴零件，加工过程如下：1.半精车端面半精车端面A、B，保证两者之间的尺寸，保证两
18、者之间的尺寸A1=49.6+0.20mm；2.调头，以调头，以A面为基准半精车端面面为基准半精车端面C，保证总长度，保证总长度A2=80-0.05；3.热处理；热处理；4.以以C面为基准磨端面面为基准磨端面B，保证尺寸，保证尺寸A3=30-0.15。试校核端面试校核端面B的磨削余量是否合适？若不合适，应如何调整？的磨削余量是否合适？若不合适，应如何调整？-0.2000解：解：列出尺寸链列出尺寸链判断各环性质判断各环性质Z 为封闭环，为封闭环，A2为增环，为增环，A1 、A3为减环为减环计算：计算：Z = 80 - 49.6 - 30 = 0.4 BS Z = - 0.05 - 0 - (- 0
19、.15) = 0.10BI Z = - 0.20 - 0.20 - 0 =- 0.400分析分析最小余量为零，需要调整。最小余量为零，需要调整。A2 、A3为设计尺寸，保持不变为设计尺寸，保持不变若令最小余量为若令最小余量为0.1mm，将工艺尺寸，将工艺尺寸A1改为改为49.6+0.10，此时，此时 Z0.4+0.10。-0.300工艺尺寸链计算5)复杂工序尺寸计算复杂工序尺寸计算有关轴向表面工艺过程如下：有关轴向表面工艺过程如下：.A定位车定位车D得全长得全长ATA1/2, 车小外圆到车小外圆到B得长度得长度40-0.2； D定位车定位车A得全长得全长A2TA2/2, 镗大孔到镗大孔到C得尺
20、寸得尺寸A3TA3/2；D定位磨定位磨A保证全长保证全长A4=50-0.5。 求求A、A2、A3、A4及公差验算及公差验算Z3解解作图分解尺寸链；作图分解尺寸链；确定封闭环确定封闭环A0；画箭头定增环画箭头定增环A3、A4 和减环和减环A2；A1AD40-0.2A2BCA3A4=50-0.5A0=36+0.5Z3Z2工艺尺寸链计算用双向对称偏差注尺寸用双向对称偏差注尺寸50-0.5=49.750.2540-0.2=39.900.1036+0.5=36.250.25计算工序尺寸及偏差计算工序尺寸及偏差计算计算A2、A3的基本尺寸：的基本尺寸： A4=49.75 A2=49.75+0.2=49.9
21、5 A0=A3+A4-A2 A3=A0+A2-A4=36.25+49.95-49.75=36.45A1=A2+Z2=49.95+2.8=52.75把封闭环公差分配给组成环把封闭环公差分配给组成环: TA0=TA3+TA4+TA2 TA4=TA0 应修改为应修改为TA4/2=0.05 TA2/2=0.1TA3/2=0.1 A1按粗车精度按粗车精度TA1/2=0.25验算工序余量验算工序余量Z3 Z3为为A2、A4的封闭环，的封闭环，公称余量公称余量Z3=A2-A4=0.2 TZ3/2=TA2/2+TA4/2=0.1+0.05=0.15 即即Z3=0.20.15Z3max=0.35，Z3min=0
22、.05工序余量是合理的工序余量是合理的AD40-0.2A2BCA3A4=50-0.5A0=36+0.5Z3Z2A1工艺尺寸链计算产品的装配精度包括：产品的装配精度包括： 零件间的距离精度零件间的距离精度 相互配合精度相互配合精度 相互位置精度相互位置精度 相对运动精度相对运动精度 接触精度接触精度二、装配精度与装配尺寸链二、装配精度与装配尺寸链1 1、装配精度：、装配精度：是指产品装配后实际达到的精度。是指产品装配后实际达到的精度。 通用产品有国标、部标，无标准根据用户使用要求通用产品有国标、部标，无标准根据用户使用要求工艺尺寸链计算工艺尺寸链计算产产品品的的装装配配精精度度与与零零部部件件制
23、制造造精精度度直直接接相相关关，而而零零部部件件精精度度等等级级及及偏偏差差是是通通过过解算装配尺寸链来确定。解算装配尺寸链来确定。2 2、装装配配尺尺寸寸链链：各各有有关关零零件件装装配配尺尺寸寸所组成的尺寸链所组成的尺寸链装配尺寸链的建立方法：装配尺寸链的建立方法：（1 1）确定封闭环：装配精度；）确定封闭环：装配精度；（2 2）确定各组成环：对装配精度有直接影响的零件尺寸或）确定各组成环：对装配精度有直接影响的零件尺寸或 位置关系；（位置关系；（P198P198）（3 3）建立装配尺寸链；）建立装配尺寸链；（4 4）遵守组成环最少原则：一件一环）遵守组成环最少原则：一件一环工艺尺寸链计算
24、尺寸链计算习题工艺尺寸链计算汽车制造工艺学某零件加工时，首先以小某零件加工时，首先以小端面为基准车大端面两边，端面为基准车大端面两边，得到尺寸得到尺寸36和和46，然后铣，然后铣内孔及内端面，图纸要求内孔及内端面，图纸要求保证尺寸保证尺寸 10 ，因这一尺，因这一尺寸不便直接测量，只好通寸不便直接测量，只好通过度量尺寸过度量尺寸L来间接保证，来间接保证，试画出尺寸链并求工序尺试画出尺寸链并求工序尺寸寸L工艺尺寸链计算汽车制造工艺学1 保证装配精度的方法有_、_、互换装配法、 选择装配法。 (天津大学天津大学1999）2 ESi表示增环的上偏差，EIi表示增环的下偏差，ESj表示减环的上偏差，E
25、Ij表示减环的下偏差，M为增环的数目，N为减环的数目，那么，封闭环的上偏差为（ 上海交大2001）。3 装配尺寸链的封闭环是（ ）。东北大学2005 A精度要求最高的环 B要保证的装配精度 C尺寸最小的环 D基本尺寸为零的环4 在工序图上，用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置和形状的基准，称为（ ）。A 定位基准 B 工序基准 C 工位基准 D 测量基准工艺尺寸链计算汽车制造工艺学5下列三图中：A）表示了零件的部分轴向尺寸，B）、C）为有关工序示意图，试计算H和h值。6 6 如图，套筒零件加工工序是：车外圆、如图，套筒零件加工工序是：车外圆、车端面、钻孔、镗孔，由于测量车端面、钻孔、镗孔
26、，由于测量1010较困难，较困难，生产中采用测大孔深度来间接保证，那么生产中采用测大孔深度来间接保证，那么测量尺寸应在什么范围内，才能保证规定测量尺寸应在什么范围内，才能保证规定精度？（山大精度？（山大19991999）工艺尺寸链计算汽车制造工艺学山大山大工艺尺寸链计算汽车制造工艺学燕山大学燕山大学2006工艺尺寸链计算汽车制造工艺学中国地质大学中国地质大学2005工艺尺寸链计算汽车制造工艺学一齿轮传动装置简图，装配精度要求保证轴向间隙一齿轮传动装置简图，装配精度要求保证轴向间隙A0=0-0.25，已知，已知A1-A5的尺寸分别为的尺寸分别为如果采用固定调整法装配保证装配精度，调整垫片初定为如果采用固定调整法装配保证装配精度，调整垫片初定为Amm,制造公差为制造公差为TAF=0.04mm,试计算调整垫片的组试计算调整垫片的组数、各调整垫片尺寸及极限偏差。数、各调整垫片尺寸及极限偏差。工艺尺寸链计算
