汽车制造工艺学chapter5

第五章尺寸链原理及其应用第一节尺寸链的基本概念第二节尺寸链计算的基本公式第三节装配尺寸链的建立本章要求：要求学生掌握尺寸链基本概念、尺寸链计算的基本公式和工艺尺寸链的计算。了解装配尺寸链的建立及保证装配精度的方法。第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算第五节工艺尺寸链的计算A1A2A0A1A2A1A2第五章尺寸链原理及其应用第一节尺寸链的基本概念一、尺寸链的定义及其组成尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系且按一定顺序连接的封闭尺寸组合。特征：1、封闭性2、关联性组成：环封闭环组成环A、增环B、减环A1A2A0A1A2A1A2第一节尺寸链的基本概念增、减环判别方法：A1A0A2A3封闭环增环举例：减环第一节尺寸链的基本概念第一节尺寸链的基本概念2.尺寸链的形式（1）按尺寸链各环的几何特征和所处的空间位置1）角度尺寸链—全部环为角度的尺寸链2）直线尺寸链——全部组成环平行于封闭环的尺寸链。3）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。4）空间尺寸链——组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。（2）按尺寸链相互关系分：1）独立尺寸链2）封闭尺寸链第一节尺寸链的基本概念A0A1A2A3A4A5B1B2B3B4B5B0C1C0C2第一节尺寸链的基本概念(1)正计算——已知各组成环，求封闭环。正计算主要用于验算所设计的产品能否满足性能要求及零件加工后能否满足零件的技术要求。——公差校核计算(2)反计算——已知封闭环，求各组成环。反计算主要用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面，在实际工作中经常碰到。反计算的解不是唯一的。如何将封闭环的公差正确地分配给各组成环，这里有一个优化的问题。——公差设计计算（3）中间计算——已知封闭环和部分组成环的基本尺寸及公差，求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差（或偏差）。中间计算可用于设计计算与工艺计算，也可用于验算。三、尺寸链的任务第二节尺寸链计算的基本公式一、直尺尺寸链的计算——极值法A1A2AkAk+1An-1A01.各环基本尺寸之间的关系封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和。2.各环极限尺寸之间的关系封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和。封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和。3.各环上、下偏差之间的关系封闭环的上偏差ESA0等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和。封闭环的下偏差EIA0等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和。第二节尺寸链计算的基本公式4.各环公差和误差之间的关系封闭环的公差TA0等于各组成环的公差TAi之和。封闭环的误差是各组成环误差的累计。由此可以看出，封闭环的精度要低于各组成环。第二节尺寸链计算的基本公式二、角度和平面尺寸链的计算角度尺寸链的计算方法和计算公式与直线尺寸链计算相同。平面尺寸链可以利用投影的方法转换成直线尺寸链，然后再利用直线尺寸链的计算方法和计算共识进行计算。1.测量基准和设计基准不重合时的尺寸换算第五节工艺尺寸链的计算例1:某零件如图示，设计尺寸50-0.17、10-0.36，因10-0.36不好测量，而改为测量A2，试确定工序尺寸A2。A210-0.36A1=50-0.17A0封闭环解:1)确定封闭环、建立尺寸链、判别增减环。2）尺寸及偏差计算：A2=40+0.193)假废品情况：第五节工艺尺寸链的计算2.工序基准和设计基准重合时工序尺寸的确定先以活塞底面为工序基准粗车、精车顶面，然后再以顶面为工序基准精镗销孔。第五节工艺尺寸链的计算A2如图：，010.87106A−=2560.08A=±以底面定位加工销孔，试确定未知的工序尺寸。3.工序基准和设计基准不重合时工序尺寸的确定010.1106A−=注：封闭环的公差等于组成环的公差之和，也即封闭环的精度低于组成环的精度。调整后：第五节工艺尺寸链的计算A2练习：加工下图零件，A、B、C面在镗孔前已经加工，为方便工件装夹，选择A面为定位基准来进行加工，加工时镗刀需按定位面A调整，故应计算镗刀的调整尺寸A3。第五节工艺尺寸链的计算第五节工艺尺寸链的计算例3、下图为某汽车变速器中间轴第三速齿轮内孔与键槽设计尺寸图。内孔及键槽的加工顺序是：：（1）扩孔至φ56.7+0.12，（2）拉孔至φ57.75+0.025（3）插键槽（4）淬火（5）磨内孔至φ58+0.03,同时间接获得键槽深度尺寸62.6+0.25，试确定插键槽的工序尺寸及其公差4.以待加工表面为工序基准时工序尺寸的确定62.6+0.25φ58+0.031235封闭环第五节工艺尺寸链的计算（1）扩孔至φ56.7+0.12，（2）拉孔至φ57.75+0.025（3）插键槽（4）淬火（5）磨内孔至φ58+0.03,同时间接获得键槽深度尺寸62.6+0.25A3A2A1A0思考：如果拉内孔和磨内孔存在同轴度公差0.01，怎么处理？第五节工艺尺寸链的计算1235封闭环A3A2A1A0插键槽拉孔磨孔A4同轴度公差（1）扩孔至φ56.7+0.12，（2）拉孔至φ57.75+0.025（3）插键槽（4）淬火（5）磨内孔至φ58+0.03,同时间接获得键槽深度尺寸62.6+0.255.一次加工同时保证多个设计尺寸的工序尺寸的确定第五节工艺尺寸链的计算350.17±200.07±BCD精车B面精车C面磨削D面封闭环A0A1A26.控制加工余量间接保证设计尺寸时工序尺寸的确定第五节工艺尺寸链的计算B已加工好CD232.75±0.2544.915±0.85A1A2A01A02A1A01ZA02ZA2精车C面精车D面磨削C面7.孔系坐标尺寸的计算第五节工艺尺寸链的计算AxAyA0αA0AxAyαAy1Ax1第三节装配尺寸链的建立指机械产品或装配部件在装配后不同零件表面间形成的几何参数（尺寸、位置公差）及工作性能与理想值的接近程度。装配精度是通过控制装配尺寸链的封闭环予以保证的。产品的装配精度包括：零件间的距离精度：相关零部件间的距离尺寸的精度，包括间隙、配合要求。相互位置精度：相关零部件间的平行度、垂直度、同轴度及各种跳动。相对运动精度：产品中有相对运动的零、部件在运动方向和相对速度上的精度。接触精度：两配合表面、接触表面和连接表面间达到规定接触面积大小和接触点分布情况要求。一、装配精度二、装配尺寸链的建立1.原则——尺寸链最短原则（一件一环）第三节装配尺寸链的建立2.装配尺寸链建立的步骤1)熟悉产品结构，首先确定封闭环。2)查找组成环。3)画出尺寸链图，用回路法判别增、减环。4)列出尺寸链方程式，3KG4A2A1A0A3A4主动锥齿轮调整垫片圆锥滚子轴承轴承座圆锥滚子轴承外圈垫片凸缘紧固螺钉6.圆锥滚子轴承内圈第三节装配尺寸链的建立例1：主减速器主动锥齿轮轴承座A2A1A0A3A4第三节装配尺寸链的建立尺寸链方程式：A0=A1+A2-(A3+A4)2.建立装配尺寸链时应注意的问题(1)对外购的标准组件和部件，一般以一个零件对待，以标准部件或组件尺寸参加装配尺寸链。(2)在建立装配尺寸链时，对于以合件进行加工时，应以一个零件对待，用合件尺寸参加装配尺寸链。(3)按独立原则标注的形位公差，应以一个组成环参加装配尺寸链。第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算一、完全互换装配法装配时相关零件不需要挑选、调整和修配，就能达到规定的装配精度要求。实质是通过控制零件的加工误差来保证产品装配精度。2.封闭环的极限偏差在允许的极限偏差范围内。101nAiAiTT−=≤∑条件：1.装配尺寸链各组成环的公差之和不得大于封闭环规定的公差。'00'00AAAAESESEIEI≤≥第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算1.公差的设计计算（1）组成环公差的规定——相等公差修正法按封闭环设计要求的公差求出组成环的极值平均公差，然后根据各组成环的加工难易程度进行适当修正。0,1AavLTTn=−1)组成环的极值平均公差:2)公差修正考虑的因素A.标准件的尺寸公差应按标准规定B.组成环尺寸大的取较大公差，反之取较小公差并应取标准公差值。一般取小于等于9级。C.组成环中选择一协调环。201nAxAAiiTTT−==−∑（2）组成环极限偏差的规定1）标准件的极限偏差按标准的规定确定。2）除协调环及标准件以外的组成环的极限偏差，按“偏差注向体内”原则标注。孔中心矩按对称偏差确定极限偏差。3）协调环的极限偏差按计算公式确定。注：协调环的选择原则：①不使用定尺寸刀具获得的尺寸②易于使用通用量具测量的尺寸③不是诸多尺寸链的公共环。第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算[例1]图示齿轮部件装配，齿轮空套在轴上回转，要求保证齿轮与挡圈的轴向间隙为0.1～0.35mm。已知各零件有关的基本尺寸为：mm，mm，mm，mm，mm。现采用完全互换法装配，试确定各组成环公差值和极限偏差。301=A52=A433=A004.043−=A55=A解：（1）建立装配尺寸链，检验各环的基本尺寸。尺寸链中的组成环为A1、A2、A3、A4、A5。封闭环基本尺寸为A0=A3-(A1+A2+A4+A5)=43-(30+5+3+5)=0，可见，各组成环基本尺寸的已定数正确。封闭环尺寸为A0=mm。因为A1易于加工和测量，故选它作为协调环。第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算35.010.00++（2）确定各组成环公差值和极限偏差从题意得知封闭环的公差T(A0)=(0.35-0.10)=0.25mm，组成环的平均极限公差为：现参考来确定各组成环的公差：A2和A5尺寸大小和加工难易大体相当，故取T(A2)=T(A5)=0.045mm；取T(A3)=0.06mm；A4为标准件，其公差为已定值T(A4)=0.04mm。按入体原则确定各组成环的极限偏差为：mm，mm，mm；另外，mm。05.0525.01)(0==−=nATTavavT0045.025−=A06.00343+=A0045.055−=A004.043−=A第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算（3）计算协调环的公差值和极限偏差A1的公差值为：T(A1)=T(A0)-[T(A2)+T(A3)+T(A4)+T(A5)]=0.25-(0.045+0.06+0.04+0.045)=0.06(mm)A1的上偏差为：ES(A1)=-0.10mmA1的下偏差为：EI(A1)＝ES(A1)-T(A1)=-0.10-0.06=-0.16mm所以协调环A1尺寸为：mm10.016.0130−−=A第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算12.018.0130−−=A0045.025−=A06.00343+=A0045.055−=A004.043−=A装配精度要求：0.1～0.35mm第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算例2：2.完全互换法的特点特点：零件无需选择修整，即达装配要求。装配过程简单，生产率高，对工人要求不高，便于组织自动化装配；在各种生产类型中都应优先采用。但精度要求高，组成环多时，组成环公差小制造困难。用于低精度或较高精度少环装配。第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算二、不完全互换装配法（概率解法）第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算将零件尺寸公差都放大到经济公差的大小，装配时零件不需挑选或改变其位置等，就能使绝大多数装配产品达到装配精度要求。这种装配方法适用于组成环数大于等于6的多环装配尺寸链。条件：相关零件公差平方之和的平方根小于或等于装配允许公差。1.公差的设计计算（1）组成环公差∑−==112200)()(niAiiATkTk封闭环和组成环公差的关系：组成环公差按相等公差修正法确定。第四节保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算000,1211AAavQniikTTTnk−===−∑1)组成环的平均平方公差:2)公差修正考虑的因素A.标准件的尺寸公差应按标准规定B.组成环尺寸大的取较大公差，反之取较小公差并应取标准公差值。一般放大到10级到