淺析工藝尺寸鏈的計(jì)算方法

周光日

摘 要：本文主要介紹了機(jī)械設(shè)計(jì)和制造中工藝尺寸鏈計(jì)算的方法，旨在幫助更多機(jī)械工作者了解工藝尺寸鏈，提高計(jì)算速度和準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：工藝尺寸鏈圖 組成環(huán) 封閉環(huán) 工藝尺寸鏈的計(jì)算方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TH132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（b）-0107-02

1 工藝尺寸鏈的的含義

在機(jī)器的結(jié)構(gòu)中，產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求或零件的工藝要求決定了某些零件的幾何要素之間有一定的尺寸聯(lián)系，這些相互的全部尺寸按一定順序連接成一個(gè)封閉環(huán)的尺寸組，該尺寸組稱為尺寸鏈。組成尺寸鏈中的每一尺寸稱為環(huán)。分為封閉環(huán)和組成環(huán)。尺寸鏈最主要的特點(diǎn)主要是關(guān)聯(lián)性和封閉性。按應(yīng)用分，可分為工藝尺寸鏈、裝配尺寸鏈、零件尺寸鏈、設(shè)計(jì)尺寸鏈。

工藝尺寸鏈?zhǔn)怯腥康慕M成環(huán)來(lái)為同一零件工藝尺寸所組成的尺寸鏈，并且它是通過(guò)加工所得的尺寸鏈。裝配尺寸鏈則是由全部的組成環(huán)為不同的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)所形成的尺寸鏈。且它是在裝配中所形成的尺寸鏈。零件尺寸鏈?zhǔn)怯扇康慕M成環(huán)為同一零件進(jìn)行設(shè)計(jì)所形成的尺寸鏈。設(shè)計(jì)尺寸鏈?zhǔn)茄b配尺寸鏈與零件尺寸鏈兩者的統(tǒng)稱。而環(huán)則是尺寸鏈中的每一個(gè)長(zhǎng)度或角度的尺寸。封閉環(huán)：在零件加工或裝配中間接獲得或最后形成的環(huán)。組成環(huán)：尺寸鏈中對(duì)封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。

2 工藝尺寸鏈計(jì)算方法的必要性

在零件的加工中，經(jīng)常會(huì)遇到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)不重合的問(wèn)題，但要保證設(shè)計(jì)尺寸滿足要求，這時(shí)候就涉及到尺寸的換算問(wèn)題，而這部分內(nèi)容對(duì)很多技術(shù)人員，特別是對(duì)工藝人員來(lái)說(shuō)，是一個(gè)棘手的問(wèn)題，所以在這里探討工藝尺寸鏈的計(jì)算方法即機(jī)械零件加工中形成的尺寸鏈中的計(jì)算方法顯得迫切需要。

3 工藝尺寸鏈計(jì)算一般步驟

（1）在工藝中，要確定工藝尺寸鏈的組成環(huán)與封閉環(huán)這兩項(xiàng)。

（2）在工藝中，還要設(shè)計(jì)出工件工藝尺寸鏈圖形。

工件工藝尺寸鏈圖是從封閉環(huán)中的任一端開(kāi)始設(shè)計(jì)的，并且按照工件零件上表面之間的聯(lián)系，依次畫(huà)出可直接獲得的、有關(guān)的尺寸，而作為組成環(huán)來(lái)看，有尺寸的終端回到封閉環(huán)的另一端時(shí)，才可以形成了一個(gè)封閉的工藝尺寸鏈圖形。

（3）確定工藝尺寸鏈的增或減環(huán)的現(xiàn)象。

第一，分析法。就是在其他的組成環(huán)沒(méi)有變化時(shí)，對(duì)某一組成環(huán)進(jìn)行分析，使其增大，且使得封閉環(huán)也增大的現(xiàn)象稱之為增環(huán)，而反之的情況就是減環(huán)現(xiàn)象。第二，環(huán)繞法。就是封閉環(huán)同向的為減環(huán)，反向的為增環(huán)。

（4）求解。

極值法求解尺寸鏈計(jì)算方法：

①封閉環(huán)的基本尺寸等于增環(huán)基本尺寸之和減去減環(huán)的基本尺寸之和。

②封閉環(huán)的上偏差等于增環(huán)上偏差之和減去減環(huán)下偏差之和。

③封閉環(huán)的下偏差等于增環(huán)下偏差之和減去減環(huán)上偏差之和。

4 工藝尺寸鏈計(jì)算實(shí)例

4.1 某個(gè)工序的尺寸鏈圖的建立及計(jì)算

圖1（a）為軸套零件簡(jiǎn)圖，當(dāng)內(nèi)孔、各外圓及端面均已按圖加工完畢，圖1（b）為鉆孔時(shí)的三種定位方案，試分別求出其工序尺寸及上、下偏差。

分析：方案一與方案二的A1、A2尺寸，這兩個(gè)尺寸都是從工藝的基準(zhǔn)面延伸至教工孔中心線的尺寸，是可以直接保證的工藝尺寸。

方案一：因工序尺寸A1的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)尺寸12±0.1為同一基準(zhǔn)，故定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，設(shè)計(jì)尺寸直接獲得而無(wú)需計(jì)算。因此A1=（12±0.1）mm，不用畫(huà)工藝尺寸鏈圖就可以的得出設(shè)計(jì)尺寸A1。

方案二：對(duì)于鉆孔這個(gè)工序來(lái)說(shuō)，從零件簡(jiǎn)圖1（a）得出與鉆孔這個(gè)工序相關(guān)的設(shè)計(jì)尺寸為（12±0.1）mm，顯然，設(shè)計(jì)尺寸（12±0.1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)不統(tǒng)一，并且是鉆孔后間接獲得的，是封閉環(huán)。從封閉環(huán)出發(fā)，按順序?qū)1、A2聯(lián)接成一封閉圖形，即形成工藝尺寸鏈圖，同時(shí)按環(huán)繞法判斷增、減環(huán)（圖2）。

基本尺寸：

=（8+12） mm=20 mm

上偏差：ES（A0）=ES（）-EI（）

ES（）=0.1-0.05=+0.05 mm

計(jì)算下偏差：EI（A0）=EI（）-ES（） EI（）=-0.1+0=-0.1 mm

所以A2=mm

4.2 多個(gè)工序的尺寸鏈圖的建立及計(jì)算

圖3所示為一內(nèi)孔鍵槽的簡(jiǎn)圖，鍵槽深度的設(shè)計(jì)尺寸為43.60+0.034 mm，內(nèi)孔為mm，有關(guān)內(nèi)孔和鍵槽的加工順序是：

（1）鏜內(nèi)孔至mm。

（2）插鍵槽至尺寸A。

（3）熱處理。

（4）磨內(nèi)孔至mm。

工藝過(guò)程中工序尺寸A極其公差（假定熱處理后內(nèi)孔沒(méi)有脹縮）。

分析：從工藝的過(guò)程中可知，在最后的一道工序中產(chǎn)生了兩個(gè)尺寸，其中一個(gè)鍵槽深度尺寸；另一個(gè)則是內(nèi)孔尺寸。而鍵槽深度尺寸則是在工藝過(guò)程中最后一道工序中自然形成的，同時(shí)也是間接保證的尺寸，所以稱之為封閉環(huán)。建立尺寸鏈圖，判斷增、減環(huán)（圖4）。

極值法計(jì)算如表1。

5 結(jié)語(yǔ)

工藝尺寸鏈的計(jì)算是從事機(jī)械設(shè)計(jì)和制造的基礎(chǔ)，本文討論此問(wèn)題，旨在幫助技術(shù)人員特別是工藝人員熟練的掌握工藝尺寸鏈計(jì)算的技巧，但可能會(huì)有考慮不周或者不完善的地方，敬請(qǐng)大家不惜指教。

參考文獻(xiàn)

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