尺寸链教案

教案山东劳动职业技术学院课题§1-5工序尺寸及其公差的确定-1教学时数2学时【教学目标】掌握工艺尺寸链的基本概念、特性、建立和计算方法【重点、难点】重点：工艺尺寸链的建立和计算方法【教具、参考书】【时间分配】1、复习旧课（10分钟）2、工艺尺寸链的基本概念（30分钟）3、尺寸链图及形式（20分钟）4、尺寸链的特性及计算公式（40分钟）【教学过程】教案山东劳动职业技术学院§1-5工序尺寸及其公差的确定-1一、1.工艺尺寸链的基本概念尺寸链的定义尺寸链——由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸封闭图形。工艺尺寸链——由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺寸链。环——组成尺寸链的各个尺寸尺寸链的组成封闭坏——最终被间接保证精度的那个环组成环——除封闭环之外的所有其他环增环——当其余各组成环不变，而该环增大时使封闭环也增大者减环——当其余各组成环不变，而该环增大时使封闭环反而减小者2.尺寸链图将尺寸链中各相应的环，用尺寸或符号标注在示意图上，这种尺寸图称为尺寸链图作法：首先确定间接保证的尺寸，定为封闭环；然后从封闭环起，画出各组成环；尺寸首尾相接，顺一个方向画箭头，构成封闭图形工艺尺寸链的构成，取决于工艺方案和加工方法，确定封闭环是关键；一个尺寸链只能解一个封闭环；请注意箭头方向：与封闭环同向者为减环与封闭环异向者为增环3.尺寸链的形式按环的几何特征分：长度、角度、组合尺寸链按应用场合分：装配、工艺、零件尺寸链按各环所处空间位置分：直线、平面、空间尺寸链4.尺寸链的特性封闭性：尺寸链必是一组有关尺寸首尾相接所形成的尺寸封闭图。其中应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接获得的尺寸关联性：尺寸链中间接保证的尺寸即精度直接保证的尺寸精度支配，且间接保证的尺寸精度必然低于直接获得的尺寸精度5.尺寸链的计算公式教案山东劳动职业技术学院封闭环的基本尺寸=组成环基本尺寸的代数和封闭环的极限尺寸：封闭环的上、下偏差封闭环的公差【作业】第6章尺寸链在机械精度设计中的应用目的与要求了解：保证装配精度的其它工艺措施掌握：1．尺寸链的基本概念2．尺寸链在精度设计中的计算类型和方法熟练掌握：1．尺寸链在精度设计中的计算公式2．完全互换法解尺寸链3．大数互换法解尺寸链6.1尺寸链的基本概念在设计机器、仪器或其它构件时，除了需要进行运动、强度和刚度等计算外，通常还需要进行几何精度的分析计算。有关这方面的问题，可以用尺寸链理论来解决。6.1.1尺寸链的定义及特点1．尺寸链dimensionalchain在机器装配或加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。尺寸链具有如下两个特性：111nmjjmiiAAAminmaxmaxjiAAAmaxminminjiAAA)()()(jsiiiAEAEAE)()()(jsiiiAEAEAE)()()(jiATATAT教案山东劳动职业技术学院（1）封闭性组成尺寸链的各个尺寸按一定顺序构成一个封闭的形式。（2）相关性其中某一个尺寸变动将影响其他尺寸变动，彼此相互联系，相互影响。2．环link列入尺寸链的每一个尺寸。3．封闭环closinglink尺寸链中在装配过程或加工过程中最后形成的一环。4．组成环componentlink尺寸链中对封闭环有影响的全部环。这些环中任一环的变动必然引起封闭环的变动。5．增环increasinglink尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环同向变动。同向变动指该环增大时封闭环也增大。6．减环decreasinglink尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环反向变动。反向变动指该环增大时封闭环也减小。7．补偿环compensatinglink尺寸链中预先选定的某一组成环，可以通过改变其大小或位置，使封闭环达到规定要求。8．传递系数scalingfactor，transformationratio表示各组成环对封闭环影响大小的系数。通常只需将组成尺寸链的各环尺寸按相互连接关系单独表示出来，绘成尺寸链图。6.1.2尺寸链的分类尺寸链可按下列特征分类:1．按应用场合分（1）装配尺寸链全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。（2）零件尺寸链全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。（3）工艺尺寸链全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。2.按各环所在空间位置分(1)直线尺寸链全部组成环都平行于封闭环的尺寸链。（2）平面尺寸链全部组成环位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。（3）空间尺寸链组成环位于几个不平行平面内尺寸链。3．按几何特征分（1）长度尺寸链全部环为长度尺寸的尺寸链。（2）角度尺寸链全部环为长度尺寸的尺寸链。4．按组成环性质分（1）标量尺寸链全部组成环为标量尺寸所形成的尺寸链。（2）矢量尺寸链全部组成环为矢量尺寸所形成的尺寸链。5．按组合形式分（1）并联尺寸链两个尺寸链具有一个或几个公共环，即为并联尺寸链。（2）串联尺寸链两个尺寸链之间有一个共同基面，即为串联尺寸链。6.1.3尺寸链的建立1．封闭环的确定。如前所述，封闭环是在装配或加工过程中最后形成的一个环，是各组成环的误差累积的最终环。建立尺寸链，首先要正确地确定封闭环。装配尺寸链中的封闭环，往往代表产品的技术规范或装配要求，是机器或部件上有装配精度要求的尺寸。工艺尺寸链的封闭环为被加工零件要求达到的设计尺寸或工艺过程需要的余量尺寸，2．组成环的确定。确定组成环时，必须注意将与封闭环无关或无直接影响的尺寸排除在外。一个尺寸链中组成环的环数应尽量减少。3．增环，减环的确定。根据增减环的定义，在组成环中某环的变动引起封闭环同向（反向）变动。区分其为增环或减环。4．画出尺寸链。将组成尺寸链的各环尺寸按相互连接关系单独表示出来，绘成尺寸链图。6.2尺寸链在精度设计中的计算类型和方法6.2.1尺寸链在精度设计中的计算类型教案山东劳动职业技术学院尺寸链的计算是为了正确合理地确定尺寸链中各环的尺寸公差和极限偏差，根据不同要求，尺寸链计算有以下三种类型：1．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。正计算常用来验算设计的正确性。2．反计算已知封闭环的基本尺寸和极限偏差，及各组成环的基本尺寸，求各组成环的极限偏差。反计算常用于设计机器和零件时，合理地确定各部件或零件上各有关尺寸的极限偏差。即根据设计的精度要求，进行公差分配。3．中间计算已知封闭环和部分组成环的基本尺寸和极限偏差，求某一组成环的基本尺寸和极限偏差。中间计算常用于工艺设计，如基准的换算和工序尺寸的确定等。6.2.2尺寸链在精度设计中的计算方法通常有互换法、分组法、修配法与调整法。1．互换法按互换性程度的不同，分为完全互换法与大数互换法（1）完全互换法（2）大数互换法2.分组法将各组成环按其实际尺寸大小分为若干组，各对应组进行装配，同组零件具有互换性。该方法通常采用极值公差公式计算。3.修配法装配时去除补偿环的部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求。该方法通常采用极值公差公式计算。4.调整法装配时用调整的方法改变补偿环的实际尺寸或位置，使封闭环达到其公差与极限偏差要求。该方法通常采用极值公差公式计算。6.3尺寸链在精度设计中的计算公式尺寸链的计算，主要计算封闭环与组成环的基本尺寸、公差及极限偏差之间的关系。1．封闭环基本尺寸miiiLL102．封闭环中间偏差miiiiiTe1023．封闭环公差（1）极值公差miiiLTT10（2）统计公差miiiiSTkkT12220014.封闭环极限偏差00021TES教案山东劳动职业技术学院00021TEI5.封闭环极限尺寸00max0ESLL00min0EILL6.组成环平均公差（1）极值公差miiLavTT10（2）统计公差miiiSavkTkT122007．组成环极限偏差iiiTES21iiiTEI218．组成环极限尺寸iiiESLLmaxiiiEILLmin6.5大数互换法解尺寸链完全互换法是按尺寸链中各环的极限尺寸来计算公差和极限偏差的。近年来，生产企业随着全面质量管理工作的开展，积累了大量有关零件尺寸误差与形状误差在其公差带的分布数据。由生产实践和大量统计资料表明，在大批生产中，零件的实际尺寸大多数分布于公差带中间区域，靠近极限尺寸的尺寸是极少数。在一批产品装配中，尺寸链各组成环恰为两极限尺寸相结合的情况更少出现，在这种情况下，按完全互换法计算零件尺寸公差，显然是不合理的。而大数互换法计算，在相同的封闭环公差条件下，可使各组成环公差扩大。从而获得良好的技术经济效果，也比较科学、合理。大数互换法解尺寸链，根据不同要求，也有正计算、反计算和中间计算三种类型。用大数互换法解尺寸链较完全互换法求解，其组成环公差可放大，各环平均放大60%以上，可以获得相当明显的经济效果。6.6保证装配精度的其它工艺措施当封闭环公差要求很小，用大数互换法解尺寸链，仍将使组成环公差很小，造成加工困难和成本提高，甚至难以实现。我们希望成倍地放大零件的制造公差，同时还要保证装配精度，这就需要从生产组织、装配工艺或产品结构等方面采取有效措施。6.6.1修配法修配法是将尺寸链各组成环按经济公差制造，此时由于组成环尺寸公差放大而使封闭环上产生的累积误差，可在装配时采用调整补偿环的尺寸来补偿。6.6.2调整法装配时用调整的方法改变补偿环的实际尺寸或位置，使封闭环达到其公差与极限偏差要求。教案山东劳动职业技术学院6.6.3计算结果的对比1．按完全互换法得到各组成环公差最小，约为IT9。但能保证产品100%合格。2．按大数互换法得到各组成环公差较大，约为IT10。能保证99.73%产品合格。可能有约0.27%产品超出预定要求。对于重要部件或产品，装配后应100%进行检验，对超出预定要求的产品进行返修。3．修配法与调整法得到组成环公差最大，约为IT11。但修配法增加了修配工作量，适用于小批单件生产。调整法在结构中应用能改变尺寸的补偿环，使产品达到预定要求。思考题1．什么叫尺寸链?如何确定封闭环、增环和减环?2．为什么封闭环的公差比任何一个组成环的公差都大?设计时应注意什么原则?3．解尺寸链的目的是什么?4．解尺寸链的方法有几种?分别用在什么场合?5．在设计计算中，如何给定每一组成环的极限偏差?6．什么是尺寸链的最短原则?如何从尺寸链观点说明此原则的重要性?7．什么叫补偿环?在选择补偿环时，应注意什么问题?8．正计算、反计算的特点和应用场合是什么?9．使用概率法与极值法解尺寸链的效果有何不同?