12讲-工艺尺寸链原理及计算讲解

第十二讲工艺尺寸链原理及其计算机械制造工程工艺尺寸链原理及其计算工艺尺寸链概念与原理工艺尺寸链计算举例简易加工工艺路线为：1.铣A、C面至尺寸60±0.22.铣B、D面至尺寸45±0.23.铣E、F面达到零件尺寸精度要求45±0.220±0.25零件图60±0.235±0.25ABCDEF毛坯图65503#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45±0.220±0.25零件图60±0.235±0.25ABCDEF现要求：A2和A3为多少时，才能满足零件尺寸精度要求A3A2对于A2，显然A2=35±0.25即只要调整刀具与定位元件P之间的距离为A2，即可达到35±0.25尺寸要求A335±0.25刀具P45±0.220±0.25零件图60±0.235±0.25ABCDEFA3A2刀具Q45±0.220±0.25零件图60±0.235±0.25A4BCA1F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=25±0.05分析：尺寸A1=20±0.25是间接获得的，与工序尺寸A4=45±0.2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=A1maxA4min–A3max=A1minA3min=A4max–A1max=25-0.05A3max=A4min-A1min=25+0.0545±0.220±0.25零件图60±0.235±0.25ABCDEF60±0.2工序135±0.2525±0.05工序3工序245±0.2工艺尺寸链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。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尺寸链的组成定义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环：组成尺寸链的每一个尺寸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组成环：对封闭环有影响的所有环（直接获得的尺寸），Ai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，使封闭环的尺寸也减小的组成环。Ai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尺寸链的特性和形式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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、空间尺寸链尺寸链的例子尺寸20±0.25、45±0.2、25±0.05构成一个尺寸链，其中尺寸20±0.25是间接获得的，是封闭环，记为A0尺寸45±0.2是上道工序加工获得的，是组成环，记为A1尺寸25±0.05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A245±0.220±0.2525±0.05A2A1A0尺寸链计算的基本方法极值法：按误差综合的两个最不利情况计算概率法：应用概率统计原理进行尺寸链计算极值法是尺寸链计算的基本方法极值法求解的基本公式（一）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）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）0maxmaxmin0minminmaxiiiiAAAAAA计算举例45±0.220±0.25零件图60±0.235±0.25ABDEF工序3E面F面A2C加工工艺路线为：1.铣A、C面至尺寸60±0.22.铣B、D面至尺寸45±0.23.铣E、F面达到零件尺寸精度要求求工序尺寸A2A2A1A0A0=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极值法求解的基本公式（二）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）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）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000iiiiiiAAAESAESAEIAEIAEIAESA计算举例45±0.220±0.25零件图60±0.235±0.25ABDEF工序3E面F面A2C加工工艺路线为：1.铣A、C面至尺寸60±0.22.铣B、D面至尺寸45±0.23.铣E、F面达到零件尺寸精度要求求工序尺寸A2A2A1A0A0=20±0.25（封闭环）A1=45±0.2（增环）A2=待求（减环）A0=A1-A2A2=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极值法求解的基本公式（三）封闭环的公差等于所有组成环的公差之和该公式主要用于计算的校验0iiiTTTT求解的思路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：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根据加工精度正态分布性（6σ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，即增大组成环的公差，以降低成本。20iTTnTTi0尺寸链确定计算的关键封闭环的确定最后形成的、间接获得的组成环的确定与封闭环有关的直接获得的，或必须指定的增环减环的确定分析各组成环对封闭环的影响关系封闭环的确定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封闭环与零件的加工方案有关系，同一个零件，不同的加工方案，封闭环是不同的确定封闭环的要点：间接获得，联系零件的加工具体方案组成环的确定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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增环、减环的确定在尺寸链简图上，先给封闭环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。尺寸链计算的步骤1.确定封闭环2.查找组成环3.画尺寸链简图4.确定增环5.确定减环6.列出计算公式7.具体计算举例LD零件图：D=φ40+0.025L=43.6+0.32工艺路线：1.镗孔至φ39.6+0.102.插键槽，保证工序尺寸A3.淬火热处理4.磨内孔到φ40+0.025同时必须保证43.6+0.32求插键槽的工序尺寸AA尺寸链建立尺寸φ40+0.025是由4#工序直接获得的；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A0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A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增环、减环的确定A0=43.6+0.32（封闭环）A1=L待求A2=（39.6+0.10）/2A3=（40+0.025）/2确定增环、减环增环：A1、A3减环：A2A0A1A3A2尺寸链计算类型定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算测量基准与设计基准不一致时的计算加工时需同时保证多尺寸的尺寸换算需根据多次加工的设计基准标注尺寸时，工序尺寸的换算需保证表面处理层深度时工序尺寸的换算关于封闭环与组成环如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封闭环：A0=43.6+0.1增环：A1=L待求减环：A2=（39.6+0.20）/2=19.8+0.1增环：A3=（40+0.06）/2=20+0.03A0A1A3A2A0max=Lmax+A3max–A2minLmax=A0max+A2min-A3max=43.6+0.1+19.8-20-0.03=43.4+0.07A0min=Lmin+A3min-A2maxLmin=A0min+A2max-A3min=43.6+19.8+0.1-20=43.4+0.1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+0.03Lmin=43.6+19.8+0.03-20=43.4+0.03TA1=0.07-0.03=0.04；TA2=0.03；TA3=0.03一般调整方法：等精度分配公差