机械加工工艺规程设计-工艺尺寸链

(一)按构成尺寸链各环的几何特征分类(1)长度尺寸链全部环为长度尺寸的尺寸链；或者组成环既有长度尺寸又有角度量而封闭环为长度尺寸的尺寸链。

(2)角度尺寸链全部环为角度量的尺寸链；或者组成环既有角度量又有长度尺寸而封闭环为角度量的尺寸链。图6-6角度尺寸链(二)按尺寸链的作用分类(1)装配尺寸链全部组成环为不同零件的设计尺寸所形成的尺寸链。

(2)零件设计尺寸链全部组成环为同一零件的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的工艺尺寸所形成的尺寸链。(1)直线尺寸链全部组成环平行于封闭环的尺寸链，亦称为线性尺寸链，是尺寸链的基本形式。

(2)平面尺寸链全部组成环位于一个或几个平行平面上，但可能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的尺寸链。图6-7平面工艺尺寸链(1)独立尺寸链系指组成环与封闭环只属于同一尺寸链，不属任何其他尺寸链。

(2)并联尺寸链由若干个独立尺寸链通过一个(或几个)共存于两个(或以上)独立尺寸链的环相互联系起来的，这种联系形式称为并联尺寸链，共存于独立尺寸链中的公用环称为公共环，组成环与封闭环都有可能成为公共环。

(3)串联尺寸链如图6-8b所示，每一个后继尺寸链是从前面一个尺寸链的基面开始的，即每两个相邻尺寸链有一个共同基面。图6-8相关尺寸链

a)并联尺寸链b)串联尺寸链四、尺寸链的计算1.公差校核计算

已知组成环，求封闭环。根据各组成环基本尺寸及公差(或偏差)，来计算封闭环的基本尺寸及公差(或偏差)。亦称为尺寸链的正计算。这种计算主要用在审核图样，验证设计的正确性。2.公差设计计算

已知封闭环，求组成环。根据设计要求的封闭环基本尺寸及公差(偏差)，反过来计算各组成环基本尺寸及公差(偏差)。亦称为尺链的反计算。这种计算一般用于汽车或机械产品设计或工艺设计。3.中间计算

已知封闭环及部分组成环，求其余组成环。根据封闭环和其他组成环的基本尺寸及公差(偏差)来计算尺寸链中某一组成环的基本尺寸及公差(偏差)，其实质属于反计算的一种，称为尺寸链的中间计算。这种计算在工艺设计上应用较多，如基准的换算、工序尺寸的确定等。(一)直线尺寸链的计算1.封闭环基本尺寸计算图6-9尺寸链计算简图

a)直线尺寸链b)角度尺寸链2.极值法(1)封闭环极限尺寸封闭环最大尺寸等于所有增环最大尺寸之和减去所有减环最小尺寸之和

(2)封闭环公差等于所有各组成环公差之和由式(6-3)减去式(6-4)得

(3)封闭环极限偏差上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和由式(6-3)减去式(6-1)得

(4)封闭环实际误差即在零件制造加工过程中，当各环的实际误差不等于各环公差时此时封闭环的实际误差等于所有组成环的实际误差之和

(5)封闭环中间尺寸C0m和中间偏差Δ0

图6-10所示表明了各尺寸、公差及偏差间的关系。

(6)中间偏差、公差及极限偏差间的关系图6-11正态分布时尺寸、公差、

偏差间的关系图图6-10尺寸、公差、偏差间的关系图第二节工艺尺寸链、装配尺寸链的应用一、工序尺寸计算(一)工序基准、测量基准与设计基准重合时工序尺寸的确定1)确定各加工工序的加工余量。

2)从终加工工序开始，即从设计尺寸开始，到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，可分别得到各工序基本尺寸。

3)除终加工工序以外，其他各加工工序按各自所用加工方法的加工经济精度确定工序尺寸公差(终了工序的公差按设计要求确定)。图6-13基准重合原则的应用表6-2工序尺寸及公差的计算图6-14汽车变速器中间轴

第三速齿轮简图(二)工序基准、测量基准与设计基准不重合时工序尺寸的确定在机械加工工艺过程中，由于基准不重合而需要进行尺寸链换算的场合有：工序基准与定位基准不重合时的尺寸换算及工序基准与测量基准不重合时的尺寸换算。

1.定位基准与设计基准不重合

2.测量基准与设计基准不重合图6-15某套筒零件工序图图6-16多个尺寸同时保证工序及尺寸链图图6-17轴套零件加工工序及工艺尺寸链图(1)工序尺寸C1的基本尺寸计算由式(6-1)有C1=(40+0.5)mm=40.5mm

(2)工序尺寸C1的上、下偏差计算由式(6-6)有ESC1=(0-0.1)mm=-0.1mm由式(6-7)有EIC1=(0-0.2)mm=-0.2mm故C1=40.5-0.1-0.2mm

(1)工序尺寸C2的基本尺寸计算由式(6-1)有C2=(25+0.5)mm=25.5mm

(2)工序尺寸C2的上、下偏差计算由式(6-6)有ESC2=(0.5-0.2)mm=0.3mm由式(6-7)有EIC2=0+0=0故C2=25.5+0.3

0mm如图6-17c所示，25+0.5

0mm为间接保证尺寸，因此，设计尺寸25+0.5

0mm为封闭环，而加工余量为组成环，且为减环，工艺尺寸C2为组成环，且为增环。(四)对称度、同轴度为设计要求时工序尺寸的确定图6-18磨十字轴端面工序图图6-19磨十字轴端面工艺尺寸链图制造汽车，不仅要保证每个零件的加工精度，还要使零件能正确地进行装配，达到规定的装配精度。汽车的装配精度包括：零件或部件间的尺寸精度，如间歇或过盈等；位置精度，如平行度、垂直度和同轴度等；相对运动精度，即在相对运动中保证有关零件或部件相对位置的准确度及各个配合表面的接触精度等。为了达到汽车的装配精度，在产品设计阶段，就要正确地分析和计算装配尺寸链，以便正确地标注零件尺寸，合理地确定公差和技术条件。同时，在装配时，要根据零件的加工精度和装配方法，验算装配精度。总之，无论进行哪种计算都必须先建立装配尺寸链。装配精度是建立装配尺寸链的依据。

(一)装配精度概念1)轴与孔的配合间隙或过盈量。

2)零件、部件间的位置公差。

3)相邻旋转零件与固定零件的轴向间隙。

4)往复运动件的行程范围。

5)滚动轴承端面与轴承盖间的轴向间隙或过盈量。

6)联轴器所连接的两轴轴线同轴度。

7)滑动轴承中轴类零件的轴肩(或端面)与止推轴承间的轴向间隙。

8)性能参数，如发动机的压缩比等。

9)机械变速器中滑动齿轮在啮合状态时，齿轮没有进入啮合的宽度；齿轮分离状态时，轮齿分离的间隙值。

10)锥齿轮传动副中，为保证齿侧间隙和接触区要求，所规定的锥齿轮副锥顶的位移值。

11)为保证齿轮副或蜗轮副能正常啮合，齿轮副或蜗轮副的啮合中心距。图6-20离合器分离杆端部

与分离轴承间的间隙要求

1—分离杆2—分离轴承(三)装配尺寸链的封闭环与组成环

装配尺寸链是机械产品(汽车)的装配过程中，由相关零件的有关尺寸(表面或轴线间距离)或相互位置关系(平行度、垂直度或同轴度等)以及形状要求所组成的尺寸链。装配过程中最后形成的一环，它也是相关零件的尺寸或相互位置误差积累的一环，此环作为装配精度要求，也是装配尺寸链的封闭环；其他影响装配精度的那些零件的尺寸、形状和位置公差，是组成环。1)熟悉产品或部件、总成装配图。

2)确定封闭环。

3)确定组成环。

4)画出尺寸链图，进行增、减环判定。

5)满足尺寸链最短路线原则。

6)列出尺寸链方程。

如前所述，装配精度为封闭环。要正确地确定封闭环，必须深入了解产品的性能要求及各部件的作用，以及设计人员所提出的装配技术要求等。3)确定组成环。

装配尺寸链的组成环是对产品或部件装配精度直接影响的环节。一般查找方法是取封闭环两端为起点，以装配基准为联系线索，在装配精度方向沿着相邻零件由近及远地查找影响封闭环的有关零件，直至找到同一个基准零件的两个装配基准或同一基准表面为止，查找到的所有有关零件的尺寸就是装配尺寸链的全部组成环。当封闭环精度较高，而采用独立原则时，则尺寸公差与形位公差是分别控制的，形位公差应作为组成环进入尺寸链。图6-21汽车主减速器中主动锥齿轮轴承座的装配图

1—左轴承2—轴承座3—右轴承

4—主动锥齿轮5—调整垫片图6-22轴承的预紧

状态图图6-23汽车主减速器中主动锥齿轮轴承座装配尺寸链图图6-24汽车变速器第一轴和第二轴的组件装配图及其装配尺寸链

1—前纸垫2—前盖3—前轴承4—第—轴5—四、五速固定齿座6—衬套

7—五速齿轮止推环8—第二轴9—后轴承10—后盖11—后纸垫12—变速

器壳体13—三速齿轮止推环14—三速齿轮15—五速齿轮(五)装配尺寸链计算正计算：已知影响装配精度的有关零件的基本尺寸与偏差，计算装配精度。用于对设计图样进行校核验算，以及验算产品是否满足设计装配精度。反计算：已知规定的装配精度，计算影响装配精度的有关零件的基本尺寸及其偏差。用于产品设计过程中确定各有关零件的尺寸与加工精度。一、尺寸链定义、特征及尺寸链图(一)、尺寸链的定义把一组构成封闭形式的有相互联系的尺寸组合称为“尺寸链”。

图6-1发动机曲轴第一主轴颈与轴承装配结构图图6-2轴加工工序简图图6-3拖拉机制动器轴承套结构简图图6-4轴零件设计图(二)尺寸链特征及尺寸链图(1)尺寸链的封闭性