第七章 尺寸链及尺寸链计算

第七章尺寸链•在设计机器时，除了需要进行运动、强度和刚度等计算外，还需进行几何量分析计算（即所谓精度设计），以确定机器零件的尺寸公差、形状和位置公差等。其目的在于保证机器能顺利进行装配，并能满足预定的功能要求。为此，提出了尺寸链问题。一、尺寸链及尺寸链计算公式1、尺寸链的定义•尺寸链：在工件加工和机器装配过程中，由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组。•尺寸链的环：组成尺寸链的每一个尺寸。•封闭环：尺寸链中凡属间接得到的尺寸。•组成环：尺寸链中凡属通过直接得到的尺寸。（1）增环：当其它组成环的大小不变，若封闭环随着某组成环的增大而增大，则此组成环就称为增环。（2）减环：若封闭环随着某组成环的增大而减小，则此组成环就称为减环。尺寸链•1）首先根据工艺过程，找出间接保证的尺寸，定作封闭环，一个尺寸链只有一个封闭环。•2）从封闭环开始，按照零件表面的联系，依次画出直接获得的尺寸作为组成环，直至尺寸的终端回到封闭环的起点，形成一个封闭图形。2、尺寸链的分类(1)直线尺寸链，直线尺寸链由彼此平行的直线尺寸所组成。(2)平面尺寸链，平面尺寸链由位于一个平面内但相互间不都平行的尺寸组成。(3)空间尺寸链，空间尺寸链由位于几个不平行平面内的尺寸组成。平面尺寸链3、尺寸链计算•尺寸链计算分正计算、反计算和中间计算–正计算：已知组成环求封闭环；–反计算：已知封闭环求各组成环；–中间计算：已知封闭环及部分组成环组成环，求其余的一个或几个组成环。•尺寸链计算有极值法与统计法两种。用极值法解尺寸链是从尺寸链各环均处于极值条件来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。用统计法解尺寸链则是运用概率论理论来求解封闭环尺寸与组成环尺寸之间关系的。4、极值法解尺寸链的计算公式(1)封闭环基本尺寸–式中，m—组成环数；k—增环数；(2)封闭环极限尺寸mkqqkppAAA110mkqqkppmkqqkppAAAAAA1max1minmin01min1maxmax0（3）封闭环极限偏差mkqqkppmkqqkppESEIEIEIESES110110二、工艺尺寸链分析与计算实例例一：加工下图所示的零件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图b，试求工序尺寸A1与A2。例二：一带有键槽的内孔要淬火及磨削，其设计尺寸如图a所示，内孔及键槽的加工顺序是：（1）镗内孔至（2）插键槽至尺寸A（3）热处理：淬火（4）磨内孔，同时保证内孔直径和键槽深度两个设计尺寸的要求。mm6.391.00mm4005.00mm6.4334.00机器的装配精度•在根据机器的装配精度要求来设计机器零部件尺寸及其精度时，必须考虑装配方法的影响，装配方法不同，解算装配尺寸链的方法截然不同，所得结果差异甚大。二、保证装配精度的装配方法(一)互换装配法(二)分组装配法(三)修配装配法(四)调整装配法互换装配法•采用互换法装配时，被装配的每一个零件不需作任何挑选、修配和调整就能达到规定的装配精度要求。用互换法装配，其装配精度主要取决于零件的制造精度。•根据零件的互换程度，互换法装配可分为完全互换法装配和统计互换法装配。1．完全互换装配法•采用完全互换法装配时，应用极值法计算装配尺寸链•优点：装配质量稳定可靠；装配过程简单，效率高；易于实现自动装配；产品维修方便。•不足之处是：当装配精度要求较高，尤其是在组成环数较多时，组成环的制造公差规定得严，零件制造困难，加工成本高。所以，完全互换装配法适于在成批生产、大量生产中装配那些组成环数较少或组成环数虽多但装配精度要求不高的机器结构。2．统计互换装配法•统计互换装配法又称不完全互换装配法，其实质是将组成环的制造公差适当放大，使零件容易加工。•统计互换装配方法适于在大批大量生产中装配那些装配精度要求较高且组成环数又多的机器结构。•不足之处是：装配后有极少数产品达不到规定的装配精度要求，须采取另外的返修措施。(二)分组装配法•组成环按加工经济精度制造，然后测量组成环的实际尺寸并按尺寸范围分成若干组，装配时被装零件按对应组号进行装配，达到装配精度要求。•适于在大批大量生产中装配那些组成环数少而装配精度又要求特别高的机器结构。•采用分组法装配最好能使两相配件的尺寸分布曲线具有完全相同的对称分布曲线。•零件的分组数不宜太多，否则会因零件测量、分类、保管、运输工作量的增大而使生产组织工作变得相当复杂。分组法装配的优、缺点优点：•零件的制造精度不高，但却可获得很高的装配精度；•组内零件可以互换，装配效率高。缺点：•增加了零件测量、分组、存贮、运输的工作量。(三)修配装配法•在单件生产、小批生产中装配那些装配公差要求高、组成环数又多的机器结构时，常用修配法装配。•各组成环均按经济精度加工，装配时封闭环所积累的误差，势必会超出规定的装配精度要求；为了达到规定的装配精度，装配时须修配装配尺寸链中某一组成环的尺寸(此组成环称为修配环)。•为减少修配工作量，应选择那些便于进行修配的组成环做修配环。要求修配环必须留有足够但又不是太大的修配量。修配装配法的优、缺点优点•组成环均能以加工经济精度制造，但却可获得很高的装配精度。缺点•增加了修配工作量，生产效率低；对装配工人的技术水平要求高。•修配装配法常用于单件小批生产中装配那些组成环数较多而装配精度又要求较高的机器结构。(四)调整装配法•装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的装配方法。•除调整环外各组成环均以加工经济精度制造，由于扩大组成环制造公差累积造成的封闭环过大的误差，通过调节调整件相对位置的方法消除，最后达到装配精度要求。调整装配法的优、缺点优点•组成环均能以加工经济精度制造，但却可获得较高的装配精度；装配效率比修配装配法高。缺点•要另外增加一套调整装置。•可动调整法和误差抵消调整法适于在小批生产中应用，固定调整法则主要用于大批量生产。