文档介绍：工艺尺寸链
在零件加工或机器装配过程中,有时会遇到相关尺寸或公差的计算。这时可以利用尺寸链的原理来解决。
1) 定义
零件加工或机器装配时,
由相互关联并按一定顺序排列的封闭尺寸组合称为尺寸链。
如图台阶型零件,尺寸A1已在上道工序已加工好,本道工序要保证台阶面P到顶面的尺寸为A0。
孔轴装配示例
孔尺寸为A1,轴尺寸为A2,装配后形成装配间隙A0。
则A1、A2和A0也构成一个尺寸链。
由于这个尺寸链是在装配过程形成的,因此称为装配尺寸链。
2) 组成
组成尺寸链的每个尺寸称为尺寸链的环。
尺寸链的环又分为封闭环和组成环。
组成环又分为增环和减环。
(1)封闭环
(2)组成环
组成环又分为增环和减环。
(3) 增环
若尺寸链其它尺寸不变,当该环增大时,封闭环也相应增大
的组成环称为增环,如上两图中的A1。
一般在A1上面加一个向右的箭头代表增环。
在工件加工时间接得到的或在装配时最后形成的环。
如上两图中的 A0 尺寸。
在加工中直接得到的环或装配时已有尺寸的环称为组成环。
如上两图的 A1 和 A2 尺寸。
(4)减环
建立尺寸链时,应首先确定封闭环,封闭环确定后,在封
闭环上用一个四方框框住。
为了判断增环和减环,可以先在封闭环上画一个任意方向的
箭头,然后沿此箭头方向依次给每一个组成环画上箭头,直到回
到封闭环的另一端,形成一个封闭的尺寸链图时为止。
凡组成环箭头与封闭环箭头方向相同为减环,相反为增环。
3)尺寸链的分类
⑴按应用场合分类,有工艺尺寸链和装配尺寸链;
⑵按各环所处空间位置分类,有直线尺寸链和平面尺寸链;
⑶按各环所处几何特征分,有长度尺寸链和角度尺寸链等。
若尺寸链其它尺寸不变,当该环增大时,封闭环的尺寸反而减小的组成环称为减环,如上两图中的A2。
一般在A2上面加一个向左的箭头代表减环。
4)尺寸链的特性
(1)封闭性
尺寸链的各环一定要封闭,不封闭不能构成尺寸链。
(2)关联性
尺寸链中每一尺寸发生变动,会引起尺寸链其它尺寸变动。
工艺尺寸链的计算方法
零件尺寸和公差一般用基本尺寸、上偏差和下偏差形式给出(举一例说明)。
一个尺寸链由n个环组成,其中只能有一个封闭环。
如果封闭环在尺寸链中的排序是第n个,增环的排序从 1 排
到m个,则减环的排序就从m+1到n-1个。
工艺尺寸链的计算方法有极值解法和概率解法,这里主要
介绍极值解法,概率解法在装配尺寸链中介绍。
优点:计算简单、可靠。
缺点:当封闭环公差很小,或组成环的数目很多时,会使
组成环的公差过于严格。
极值解法的公式为四个,分别为:
(1)封闭环的基本尺寸
所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和;
A0=ΣAi-ΣAj
(2)封闭环上偏差
所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和
ES A0=ΣESAi-ΣEIAj
(3)封闭环下偏差
所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和
EI A0=ΣEIAi-ΣESAj
(4)封闭环公差
所有增环公差之和加上所有减环公差之和
TA0=ΣTAi+ΣTAj
工艺尺寸链的应用
1)测量基准与设计基准不重合时,测量尺寸的换算。
如图所示的零件,对尺寸10-,测量基准是孔
的内侧面,不便量具测量,现改测量内孔的深度尺寸来间接测
量尺寸10-。
2)定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的换算
如图所示箱体,主轴孔到底面设计基准是箱体底面,如用底面作定位基准,则设计基准和定位基准重合,没有基准不重合误差。
但为了加强镗杆镗孔时的刚度,需要在箱体的开口上方增加
吊挂式支承,工件安装不方便,另外吊挂式支承经常拆卸,容易
磨损,降低了定位精度。
如果将箱体倒放,开口向下,用顶面作定位基准,中间支承可
以直接做在夹具体上。
但由于设计基准和定位基准不重合,采用调整法加工时,
直接保证的尺寸是镗孔中心线到顶面的距离A±ΔA。
而原来镗孔中心线到底面的设计尺寸350±
尺寸600±±ΔA间接保证的,是工艺尺寸
链的封闭环。
画出工艺尺寸链图,600±,A±ΔA尺寸为
减环,按工艺尺寸链的计算公式可得:A±ΔA=250±。
可以看出:
采用顶面作定位基准时定位基准和设计基准不重合工序尺寸
的公差比直接采用底面作定位基准时的公差缩小了。
缩小多少?设计基准和定位基准的最大变动量(±)。
因此在可能的情况下应尽可能地用设计基准作为定位基准。
如果由于工艺原因确实不能实现设计基准和定位基准重合,就要作工艺尺寸链的换算。