机械制造工艺-工艺尺寸链.ppt

1,一、尺寸链的基本概念 （1）尺寸链的定义 在零件的加工或机器的装配中决定各个几何要素(点、线、面)间相互位置的尺寸通常都是彼此相联系的按一定顺序排列的一个封闭的尺寸系统，该尺寸系统称之为尺寸链。,4.4 工艺尺寸链,2,（2）尺寸链的特征 封闭性 尺寸链必须是一组相关尺寸顺序首尾相接而形成的封闭轮廓，其中应包含一个间接保证的尺寸和若干个与之有关的直接获得的尺寸。 关联性 尺寸链内间接保证的尺寸的大小和变化范围(即精度)是受该链内直接获得的尺寸大小和变化范围所制约的；彼此间具有特定的函数关系。,3,（3）尺寸链的组成单元环 构成尺寸链的每一个尺寸都称为“环”。 一条尺寸链中必包含两种环：,封闭环：尺寸链中最终被间接保证的那个尺寸称为封闭环，它是在加工或装配之后形成的。,对于若干零部件的装配，封闭环通常是对有关 要素间的联系所提出的技术要求，如位置精度、距离精度、间隙过盈等。,对于单个零件的加工，封闭环通常是零件设计图上未标注的尺寸，即最不重要的尺寸。,4,除封闭环以外，尺寸链中其它所有的环皆称为组成环。组成环按其对封闭环的影响性质又可划分为： （1）增环：在其余组成环保持不变的条件下，该环的增大导致封闭环也增大者，增环常在环的代号上加标右向箭头； （2）减环：在其余组成环保持不变的条件下，该环的增大导致封闭环减小者，减环常在环的代号上加标左向箭头。,组成环,5,（4）尺寸链的分类 按各环尺寸所处的空间位置分： (1) 线性尺寸链 尺寸链各环位于同一平面内且互相平行； (2) 平面尺寸链 P180页 尺寸链各环位于同一平面内但其中有些环彼此不平行； (3) 空间尺寸链尺寸链 各环不在同平面内且互不平行。 按各环尺寸的几何特性分： (1) 长度尺寸链：链中各环均为直线长度量 (2) 角度尺寸链：链中各环是角度量,6,按尺寸链的应用范围分: (1) 工艺尺寸链 在零件加工中，由相互联系的若干工艺尺寸形成的封闭尺寸系统。 最常用的如基准换算尺寸链，零件加工中定位基准与设计基准不重合时需要进行尺寸换算，此时有关尺寸以定位面为基准形成尺寸链。 (2) 装配尺寸链 在产品的整体或部件结构中由若干零件的有关尺寸所形成的封闭尺寸系统称为装配尺寸链。它表示出部件与部件或零件与零件的要素之间的尺寸关系或位置关系。在产品设计或装配过程中分析和解算装配尺寸链是保证装配精度即保证产品有关技术指标的重要手段。,7,（5）建立尺寸链的原则 尺寸链的各环首尾相接地排列成封闭轮廓，不封闭的不是尺寸链； 尺寸链中任一组成环尺寸的变化，必须导致封闭环尺寸的变化，不影响该封闭环变化的尺寸不是该尺寸链的组成环； 一个尺寸链中只有一个封闭环，最少环数的尺寸链为三环尺寸链，两个尺寸不能构成尺寸链。 尺寸链中可能只有增环没有减环，不可能只有减环没有增环。,8,（6）建立尺寸链的方法 查明封闭环 由其它尺寸派生出来的，通过其它尺寸而间接保证的尺寸。 找出组成环 尺寸链中的组成环间首尾相衔接。 从封闭环的一端开始依次画出各组成环，最后一个组成环的尾端必然回到封闭环的另一端形成封闭系统。 有些尺寸链中存在着基本尺寸为零，公差值对称分布的组成环，如对称度、同轴度等。这种组成环的特点是，在解算尺寸链过程中，可以任意地把它们列入增环或减环，而不影响计算结果。,9,判断增减环方法 按定义判断 对逐个组成环分析其尺寸的增减，对封闭环尺寸的影响，以判断其为增环或减环，比较麻烦，是基本方法；,10,按箭头方向判断 从封闭环的一端起始，顺着一个方向在各组成环的尾端加箭头符号，凡箭头方向与封闭环相同者为减环，相异者为增环 。,11,（7）计算尺寸链的目的和任务 为了正确合理地确定尺寸链中各环的尺寸和精度，解决三种类型的任务： 正计算 已知各组成环的基本尺寸和极限偏差，求封闭环的基本尺寸和极限偏差，这方面的计算主要用于验证设计的正确性。 对零件尺寸链来说，正计算出现在通过有关的加工尺寸和公差间接保证某个难以测量或可控制的尺寸和公差 。,12,反计算 已知封闭环基本尺寸和极限偏差，以及各组成环的基本尺寸，求各组成环的偏差或公差。解决公差的分配问题。 中间计算 已知封闭环及某些组成环的尺寸及偏差，求某一组成环的尺寸和偏差，这种计算常用在工艺上如基面的换算或确定工序尺寸等。,13,二、尺寸链的计算方法 （一）极值法 考虑最不利的情况计算 （二）统计法（或概率法） 放松了组成环的公差计算。 批量（允许有少量废品）、环数多（分配环的公差很小，不好加工）,14,尺寸公差几种表示方法： 基本尺寸( A )、上偏差( ES )、下偏差( EI )； 最大极限尺寸( Amax )与最小极限尺寸( Amin )； 基本尺寸( A )、中间偏差( )与公差( T ) 。A+ + T/2,ES Amax A + T/2 EI Amin A T/2 （ES+EI）/ 2 T= Amax-Amin = ES - EI,机械制造中的尺寸公差的表示,有关系,15,1.封闭环的基本尺寸 A0 (增) (减) = 4-12 式中：A0封闭环的基本尺寸 Ai组成环的基本尺寸 i组成环传递系数，直线尺寸链i±1 2.封闭环的公差 T0T1+T2+Tn-1 = 4-13 式中：T0封闭环的公差 Ti组成环的公差 n尺寸链总环数（包括组成环、封闭环） i组成环传递系数，直线尺寸链 1,（一）极值法计算,封闭环的精度低于组成环的精度，封闭环的精度最低,16,3.封闭环的上下偏差 ESo (增) (减) 4-14 EIo (增) (减) 4-15,4. 极值法另一种解法竖式（表格）计算法 口诀：封闭环和增环的基本尺寸和上下偏差照抄；减环基本尺寸变号；减环上下偏差对调且变号。,17,（1） A0 (增) (减) = 式中：A0封闭环的基本尺寸 Ai组成环的基本尺寸 i组成环传递系数，直线尺寸链i±1 （2）将极限偏差换算成中间偏差 （ES+EI）/2 0 i（ESi+EIi）/ 2,T=Amax-Amin=ES-EI T0T1+T2+Tn-1 ES + T/2 EIT/2,5. 极值法另一种解法 基本尺寸、中间偏差计算法,18,1. 将极限尺寸换算成平均尺寸 A=(Amax+Amin)/2 4-16 A + T/2 （ T= Esi - EIi ） 2. 将极限偏差换算成中间偏差 （ES+EI）/2 4-17 0 i（ESi+EIi）/ 2 3. 封闭环公差的平方等于各组成环公差平方之和 4-18,（二）概率法计算,批量（允许有少量废品）、环数多（分配环的公差很小，不好加工）,（平均分配）,（极值法）,19,各组成环是相互独立的随机变量，封闭环是各组成环的代数和。各随机变量（组成环）的均方根偏差i与封闭环的均方根偏差o之间有关系： 各组成环均为正态分布，封闭环正态分布，有公差Ti=6i 代入上式有： 对于线性尺寸链，组成环平均分配公差（m组成环数）：,推导过程,20,在组成环公差未改变的情况下，应用概率法解尺寸链使封闭环的公差缩小了，即提高了使用性能（提高精度）； 在相同的使用要求下，应用概率法进行计算使组成环的公差扩大了，所以对加工比较有利。,概率法解尺寸链,（极值法）,（概率法）,（平均分配）,（平均分配）,21,1.测量基准和设计基准不重合 例题:加工两孔O1和O2。加工好后需要测量中心距，但无法测量中心距，测量内侧母线之间的距离AB代替之。问AB为何值时能间接保证中心距？,三、直线尺寸链在工艺过程中的应用,基准： 零件上的点、线、面,22,23,24,表格法,25,说明 上式表明当测量值A2 在这个范围时，肯定能满足A0127±0.07 并且知道：A2最小54.50.061 由图纸，A2最小时（A0最小，A1、A3最大）： A2A0A1A3 126.9340.00232.515 54.41354.5-0.087 超出A2最小值 说明：计算值的范围偏小，造成假废品现象。极值法比较保守造成。 实测尺寸超差时，实测其它组成环实际尺寸，重新计算封闭环尺寸。,26,2.定位基准和设计基准不重合,例题：图a)表示设计尺寸。 生产上按大批量生产采用调整法加工A、B、C面。工艺安排是前面工序已将A、B面加工好（互为基准加工），本工序以A面为定位基准加工C面。 因C面的设计基准是B面，定位基准与设计基准不重合，需进行尺寸换算。 图b)为尺寸链。 试切法（适于单件生产），与定位基准无关，可直接得到L0。,L1=30,未注公差，精度等级小于IT13,27,解：C面的设计基准是B面,加工时以A面为基准,设计基准和定位基准不重合。极值法求解 1)画尺寸链，决定增减环 L130 增环 1+1 T1=? 1=? L2? 减环 21 T2=? L012 0-0.070 封闭环 T0= 0.07 0（0-0.07) /2-0.035 分配公差，将L0的公差分配给L1、L2 公差分配方法：等公差法、等精度法、根据工艺情况确定（实际）、概率法等。,28,公差分配方法：等公差法、等精度法、根据工艺情况确定（实际）、概率法等。 等公差法： 等精度法：精度等级大致相同，加工难易程度接近。 根据工艺情况确定：实际 概率法：,m组成环数,29,采用等公差法：T1=T2=T0/2=0.035mm L130 0-0.035 （入体原则） 1=（0-0.035）/2= -0.0175mm (中间偏差) 2）计算工序尺寸L2 L01L1+2L2=L1L2 L2 = L1-L0 301218mm 3）计算中间偏差2 011+22 = 1-2 210 -0.0175（0.035） 0.0175mm 4）计算公差T2 T0= =T1+T2 T2= 0.035mm,30,5）计算上下偏差ES2和EI2 ES22+T2/20.0175+0.035/20.035 EI22T2/2 0.01750.035/20 6）L218 +0.0350,按另一种方法（求上下偏差） L2=L1-L0=18mm ESo=ES1EI2 EI2= ES1ES0= 0-0 = 0 EI0=EI1ES2 ES2= EI1EI0=0.035(0.070) = +0.035,31,-0.070,0,12,L0,-0.035,0,-18,L2,-0.035,0,30,L1,EI,ES,尺寸,环,按表格法,口诀：封闭环和增环的基本尺寸和上下偏差照抄；减环基本尺寸变号；减环上下偏差对调且变号。,L218 +0.0350,?,32,实际加工时零件较复杂，精度要求较高各工序定位基准多变，则工艺尺寸链较复杂。如图，一个带有键槽的内孔，内孔有淬火处理要求。工艺安排如下：,1）镗内孔至 2）插健槽（?） 3）淬火处理 4）磨内孔同时保证孔内径 和键槽深度,3.一次加工满足多个设计尺寸要求的 工序尺寸计算（多工序尺寸换算）,间接保证,如此标定位误差小,从封闭环找组成环（找基准）,33,34,同轴度对称公差带A4=0+0.025,增加制造难度,即同轴度误差,35,间接保证，封闭环,36,37,38,39,零件表层镀铬,电镀精度低，零件加工精度高,40,1)精车A面，自B处切断，保证两端面尺寸A131±0.1 2)A面定位，精车B面，保证两端面尺寸A230.4±0.05，精车余量为Z2 3)B面定位磨A面，保证两端面尺寸A330.15±0.02，磨削余量Z3 4)A面定位磨B面，保证最终轴向尺寸A430±0.02，磨削余量Z4,5. 余量校核,三个基本尺寸链，余量为封闭环,41,余量不够不能纠正上道工序误差，余量太大浪费，尤对磨削,42,43,例：零件如图，加工工艺安排如下： 1）以D面定位加工A面，又以A为基准加工C面保证A1和A2 2）以A面定位加工B面，保证A3，加工D面保证A4 3）以B定位，加工A面，保证A5，加工C面保证A6 4）靠火化磨B面，控制余量Z7,四、工序尺寸和加工余量计算图表法,图4-30,44,注意: 应竖看表格 T01和T02是封闭环，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7是组成环（T01和T02，也称结果尺寸） 对加工余量Z4 Z5 Z6及靠火化磨Z7,有最小余量这一项，平均尺寸称为平均余量。 找出尺寸链，封闭环的两头出发遇箭头逆行,45,46,本章习题,P214页：4-13,4-14,4-16,4-17,47,各组成环尺寸分布中心与公差带中心重合，组成环的尺寸及偏差可改写为： Ai + Ti/2,基本尺寸及其公差的基本尺寸、中间偏差及尺寸公差表示,48,1.定位基准和设计基准不重合 例题:如图，镗孔前A、B、C面已加工好，镗孔时以A为定位基准，按工序尺寸A1加工，问A1取何值时，能满足A0设计要求？,二、直线尺寸链在工艺过程中的应用,49,解：孔的设计基准C面,加工时以A面为基准,设计基准和加工基准不重合。极值法求解 1)画尺寸链，决定增减环 A1？ 增环 1+1 T1=? 1=? A2 减环 21 T2=0.1 2(ES2+EI2)/2(+0.1)+0/2+0.05 A3 增环 3+1 T3= 0.06 30+(-0.06)/20.03 A0100±0.15 封闭环 T0= 0.3 0(+0.15)+(-0.15)/20 2)计算工序尺寸A1 A01A1+2A2+3A3 =A1A2+A3 A1=A0 + A2A3100+28080300 3）计算中间偏差1 011+22+33=1-2+3 10+230+0.05（0.03）0.08,50,4）计算T1 T0= =T1+T3+T2 T1=T0T3T20.30.060.10.14 5）ES1和EI1 ES11+T1/20.08+0.14/20.15 EI11T1/2 0.080.14/20.01 6）A1,按另一种方法（求上下偏差） A1=A0+A2-A3=300 ESo=ES1+ES3EI2 ES1= ES0ES3+EI2=0.15+0+0=+0.15 EI0=EI1+EI3ES2 EI1= EI0EI3+ES2=0.15(0.06)+0.1=+0.01,51,0.15,+0.15,100,A0,0.06,0,80,0.1,0,280,+0.01,+0.15,300,EI,ES,尺寸,环,按表格法,口诀：封闭环和增环的基本尺寸和上下偏差照抄；减环基本尺寸变号；减环上下偏差对调且变号。,