机械制造工艺编制基础知识专训课件.ppt

1、尺寸链的定义 在机械设计和零件的加工过程或机器的装配过程中，经常会遇到一些相互联系的尺寸组合，这些相互联系、且按一定顺序排列的封闭尺寸组合称尺寸链。在零件的加工过程中，由有关工序尺寸组成的尺寸链称为工艺尺寸链。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,工艺尺寸链,尺寸链的基本概念,第一章 机械制造工艺编制基础知识,2、尺寸链的组成 环在尺寸链中，每一个尺寸称为尺寸链的环，根据其作用不同，尺寸链中的环又可分为：封闭环在尺寸链中自然形成或间接保证的尺寸成为封闭环。一个尺寸链中，封闭环只能有一个，用A0表示。组成环尺寸链中除去封闭环以外的尺寸统称组成环。组成环以下角标“i”表示。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,根据组成环对封闭环的影响，组成环又分：增环在尺寸链中，当其余组成环不变时，将某一环增大（或减小），封闭环也随之增大（或减小），该环称之为增环，用 表示。减环在尺寸链中，当其余组成环不变时，将某一环增大（或减小），封闭环反而随之减小（或增大），该环就为减环，用 表示。补偿环尺寸链中预先选定的某一组成环，可以通过改变其大小或位置，使封闭环达到规定要求。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,3、尺寸链的特性封闭性：尺寸链是封闭的尺寸组，它是由一个封闭环和若干个相互连接的组成环所构成的封闭图形，一个封闭环有一个尺寸链。关联性：尺寸链具有封闭性，尺寸链中各环都相互关联，尺寸链中封闭环随所有组成环的变动而变动。组成环是自变量，封闭环是因变量。传递系数：表示各组成环对封闭环影响大小的系数。增环为正，减环为负。对直线尺寸链而言，增环的i1，减环的i1。,动画,第一章 机械制造工艺编制基础知识,4、尺寸链图 尺寸链图是将尺寸链中各相应的环按大致比例，用首尾相接的单箭头顺序画出的尺寸图。减环：箭头与封闭环方向相同增环：箭头与封闭环方向相反,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,5、尺寸链的分类（1）按尺寸链在空间分布的位置关系，可分为线性尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。1）线性尺寸链：尺寸链中各环位于同一平面内且彼此平行。2）平面尺寸链：尺寸链中各环位于同一平面或彼此平行的平面内，各环之间可以不平行。3）空间尺寸链：尺寸链中各环不在同一平面或彼此平行的平面内。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,平面尺寸链,（2）按尺寸链的应用范围，可分为工艺尺寸链和装配尺寸链。1）工艺尺寸链：在加工过程中，工件上各相关的工艺尺寸所组成的尺寸链。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,2）装配尺寸链：在机器设计和装配过程中，各相关的零部件相互联系的尺寸所组成的尺寸链。,装配尺寸链,第一章 机械制造工艺编制基础知识,（3）按尺寸链各环的几何特征，可分为长度尺寸链和角度尺寸链。1）长度尺寸链：尺寸链中各环均为长度量。2）角度尺寸链：尺寸链中各环均为角度量。,动画,第一章 机械制造工艺编制基础知识,（4）按尺寸链之间相互关系，可分为独立尺寸链和并联尺寸链。1）独立尺寸链：尺寸链中所有的组成环和封闭环只从属于一个尺寸链。2）并联尺寸链：两个或两个以上的尺寸链，通过公共环将它们联系起来并联形成的尺寸链。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,动画,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,尺寸链计算有极值法与统计法（或概率法）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。极值法用于环数少的尺寸链统计法用于环数多的尺寸链,第一章 机械制造工艺编制基础知识,尺寸链的计算,第一章 机械制造工艺编制基础知识,尺寸链计算三种情况,正计算形式已知组成环的基本尺寸、公差、极限偏差，求封闭环的基本尺寸、公差及极限公差（产品设计的校验工作）反计算形式已知封闭环的基本尺寸、公差及极限公差，求各组成环的基本尺寸、公差、极限偏差（产品设计工作）中间计算形式已知封闭环和部分组成环的基本尺寸、公差及极限公差，求其余组成环的基本尺寸、公差、极限偏差（工艺尺寸链）,机械制造中的尺寸公差通常用基本尺寸(A)、上偏差(ES)、下偏差(EI)表示，还可以用最大极限尺寸(Amax)与最小极限尺寸(Amin)或基本尺寸(A)、中间偏差()与公差(T)表示，它们之间的关系参见图。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,(一)基本尺寸的计算 封闭环的基本尺寸等于各增环的基本尺寸之和减去各减环的基本尺寸之和。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,用极值法解尺寸链的基本公式,第一章 机械制造工艺编制基础知识,(二)极限尺寸的计算 封闭环的最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和减去所有减环最小极限尺寸之和；封闭环的最小极限尺寸，等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。,(三)上、下偏差的计算 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。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,(四)公差的计算 封闭环的公差等于所有组成环公差之和。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,(五)封闭环的平均尺寸 封闭环的平均尺寸等于所有增环平均尺寸之和减去所有减环平均尺寸之和,第一章 机械制造工艺编制基础知识,（六）封闭环的中间偏差（上偏差与下偏差的平均值）封闭环的中间偏差等于所有增环中间偏差之和减去所有减环中间偏差之和,第一章 机械制造工艺编制基础知识,封闭环和增环的基本尺寸和上下偏差照抄；减环基本尺寸变号；减环上下偏差对调且变号。竖式计算法可用来验算极值法解尺寸链的正确与否。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,竖式计算法口诀,应用极限法解尺寸链，具有简便、可靠等优点。但是当封闭环公差较小，环数较多时，则各组成环就相应地减小，造成加工困难，成本增加。生产实践中，封闭环的实际误差比用极值法计算出来的公差小得多。为了扩大组成环公差，以便加工容易，此时可采用统计法（概率法）解尺寸链以确定组成环公差，而不用极限法。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,用概率法解尺寸链的基本公式,统计法解算尺寸链的基本计算公式除可应用极限法解直线尺寸链的有些基本公式外，尚有以下两个基本计算公式：封闭环中间偏差 封闭环公差,第一章 机械制造工艺编制基础知识,式中：ei第i组成环尺寸分布曲线的不对称系数；eiTi/2第i组成环尺寸分布中心相对于公差带的偏移量；ko封闭环的相对分布系数；ki第i组成环的相对分布系数。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,统计法（概率法）的近似计算：统计法（概率法）的近似计算是假定各环分布曲线是对称分布于公差值的全部范围内（即ei=0），并取相同的相对分布系统的平均值Km（一般取1.21.7）。所以有：,第一章 机械制造工艺编制基础知识,工艺尺寸链的建立中应注意的几个问题：组成尺寸链的尺寸，一定是密切相关、相互制约的一组尺寸。不相关的尺寸不属于尺寸链的组成部分。正确地确定封闭环。在尺寸链中，封闭环是自然形成的或者是间接保证的尺寸，而且只有一个。封闭环一定要判断准确，否则计算出的结果将是错误的。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,工艺尺寸链的计算,查找组成环,从封闭环一端开始,按照尺寸间的联系,首尾相连,依次画出对封闭环有影响的尺寸,直到封闭环的另一端,形成一个封闭图形,就构成一个工艺尺链。查找组成环必须掌握的基本特点为：组成环是加工过程中“直接获得”的，而且对封闭环有影响。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,准确判断增环、减环。根据增、减环对封闭环的影响，采用标箭头的方法来判断，特别是当尺寸链的环数较多时，这样判断既方便又不容易出错。其方法是：在封闭环上方任给一个方向标出箭头，然后沿箭头指定的方向，由封闭环的一端顺序地在各组成环上方标出箭头，直到与封闭环另一端封闭为止。凡是箭头方向与封闭环所标的箭头方向相同的组成环既为减环，相反则为增环。准确地确定增、减环也很重要，否则同样得到错误的结果。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,1、定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算 例：下图工件，如先以A面定位加工C面，得尺寸A1；然后再以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求保证B面与C面间尺寸A0。试求工序尺寸A2。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,基准不重合时的尺寸换算,定位基准与设计基准不重合时，建立以设计尺寸为封闭环，以工序尺寸为组成环的工艺尺寸链，按“反计算”形式分配工序尺寸公差，将设计尺寸公差科学合理地分配给工序尺寸。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,举例:如图零件若以A面定位,用调整法铣平面B、C及槽D，试确定其工序尺寸及偏差。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,分析：C面本身的设计基准即A面，加工C面时的工序尺寸即为设计尺寸160.2。加工B面以A面为定位基准,而B面200.4尺寸的设计基准是C面,用调整法加工时发生定位基准与设计基准不重合。以设计尺寸200.4为封闭环,160.2和工序尺寸B为组成环,即可计算B面的工序尺寸和公差、偏差。D槽的加工与B面相同，但应注意，此时封闭环即设计尺寸800.18和公差已小于组成环160.2公差,必须对组成环的公差进行压缩,如改为160.1。应调整加工C面的工序尺寸为160.1。根据尺寸链即可计算D槽的工序尺寸及偏差，同时对B面加工的工序尺寸也应进行修正。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,测量尺寸的换算,例: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。,2、测量基准与设计基准不重合时的尺寸换算,第一章 机械制造工艺编制基础知识,A2,A0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：确定增减环:A1为增环，A2为减环计算 A0=A1-A2，A2=50-10=40封闭环上偏差 ES0=ES1-EI2 即 0=0-EI2，EI2=0封闭环下偏差 EI0=EI1-ES2 即 0.36=-0.17-ES2，ES2=0.19 即A2=40+0.19,第一章 机械制造工艺编制基础知识,假废品的分析如果A2、在和之间则0肯定在 之间零件合格若A2的实际尺寸超出，但仍是在 之间时工序检验则认为该零件不合格检验人员应逐个测量另一组成环，再计算出A0的实际值并判断零件是否合格,第一章 机械制造工艺编制基础知识,在实际加工中，测量基准与设计基准不重合，进行换算测量尺时，如果零件换算后的测量尺寸超差，只要测量尺寸的超差量小于或等于其余组成环尺寸公差之和，就有可能出现假废品，为此应对该零件各有关尺寸进行复检和验算，以免将实际合格的零件报废而导致浪费。假废品的出现，给生产质量管理带来诸多麻烦，因此，不到非不得已，不要使工艺基准与设计基准不重合。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,设计工艺装备来保证设计尺寸,第一章 机械制造工艺编制基础知识,例：图示为轴承衬套零件，图中下部所注尺寸为设计要求。在加工端面C时应保证设计尺寸 mm，因不好测量而改为测量尺寸X，由于测量基准(A)与设计基准(B)不重合，故需进行工序尺寸换算,为封闭环，A1为增环,为减环 A0=A1-A2,50=A-10，则A1=60封闭环的上偏差 ES0=ES1-EI2 即 0=ES1-（-0.15）,ES1=-0.15封闭环的下偏差 EI0=EI1-ES2 即-0.1=EI1-0，EI1=-0.1 A1=,上偏差小于下偏差,错误,原因:组成环的公差已经超过了封闭环的公差,必须调整取 则通过计算,第一章 机械制造工艺编制基础知识,成批生产中设计夹具来加工和测量,A1,A2,A0,第一章 机械制造工艺编制基础知识,图中尺寸、和b尺寸形成工艺尺寸链确定封闭环A1为增环、A2为减环A0=A1-A2，50=80-A2，则A2=30ES0=ES1-EI2即 0=0-EI2 则EI2=0EI0=EI1-ES2即 0.1=-0.02-ES2 则ES2=0.08即,第一章 机械制造工艺编制基础知识,例：如图示零件，加工时要求保证尺寸，但该尺寸不便测量，只好通过测量尺寸L来间接保证，试求工序尺寸L及其上、下偏差解：,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,例：一批如图示轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及端面，现须在铣床上铣右端缺口，并保证尺寸5-0.06及260.2，求采用调整法加工时控制尺寸H、A及其偏差并画出尺寸链图。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,例：如图所示的齿轮内孔，内孔设计尺寸为，表示键槽深度的设计尺寸为，加工工艺过程为：1拉孔至；2拉键槽保证尺寸A；3热处理（略去热处理变形的影响）；4磨孔至图样尺寸。试计算工序尺寸A及其偏差。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,标注工序尺寸的基准是尚待加工的设计基准的尺寸换算,第一章 机械制造工艺编制基础知识,增环（43.4+0.315+0.050）20+0.025 0 减环-19.8 0-0.050 封闭环 43.6+0.34 0,故插键槽的工序尺寸A及其偏差为：A=43.4=43.45 mm。,注意：当尺寸链中的尺寸取原尺寸的一半时，基本尺寸及其公差（偏差）均取一半。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第九节 工艺尺寸链,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,多尺寸保证时工艺尺寸链的计算,例：图示的零件中，A面为主要轴向设计基准，直接从它标注的设计尺寸有4个，(520.4)mm、mm、mm和(20.20)mm。磨削加工A面工序时，只能直接控制(即图中标注的)一个尺寸。这个尺寸通常是同一设计基准标注的设计尺寸中精度最高的，本例中即为 mm，而其他3个尺寸则需通过换算来间接保证。即要求计算表面A磨削前的车削工序中，上述各设计尺寸的控制尺寸及公差。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,余量校核,第一章 机械制造工艺编制基础知识,例：图示小轴的轴向尺寸需作以下加工：车端面1；车端面2，保证端面1和端面2之间距离尺寸 mm；车端面3，保证总长 mm；磨端面2，保证端面2与端面3之间距离尺寸 mm。试校核磨端面2的余量。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,例:如图所示轴套，其加工工序如图所示，试校验工序尺寸标注是否合理。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,解:1)分析 从零件图上看,设计尺寸有10-0.3mm、150.2mm 以及50-0.34。根据工艺过程分析是否全部达到图纸要求.其中10-0.3、50-0.34直接保证，150.2间接保证，为封闭环，必须校核。,4)解决办法:改变工艺过程，将工序30钻孔和工序40对调；提高加工精度，缩小组成环公差。（比如工件需淬火）5）重新标注尺寸，校核计算现将尺寸改为：10.4-0.1，14.6 0.1,10-0.1 可求得:A0=150.2 符合图纸要求.,2）查找组成环，建立尺寸链3）计算尺寸及偏差 求得 A0=15-0.4+0.5(超差),第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,零件进行表面热处理时的工序尺寸换算,渗入类（渗碳、渗氮、碳氮共渗）问题的封闭环是：渗入层厚度 镀层类（镀铬、镀锌、镀铜）问题的封闭环是：工件电镀后的尺寸,表面处理及镀层厚度工艺尺寸链,渗入类（渗碳、渗氮、碳氮共渗）问题的封闭环是：渗入层厚度 镀层类（镀铬、镀锌、镀铜）问题的封闭环是：工件电镀后的尺寸,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,1、零件进行表面镀层处理(镀铬、镀锌、镀铜等)时的工序尺寸换算,例：图示的圆环，外圆表面要求镀铬，镀前进行磨削加工，需保证尺寸。镀铬时控制镀层厚度双边为0.050.08mm(可写成 mm)，并间接保证设计尺寸 mm。试确定磨削时的工序尺寸及其上、下偏差。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,2、零件表面渗碳、渗氮处理时的工序尺寸换算,例：图示的轴承衬套，内孔要求渗氮处理，渗氮层深度单边为 mm，有关加工工序是：磨内孔保证尺寸 mm；渗氮并控制渗层深度为(单边)；最后精磨内孔，保证尺寸 mm，同时保证渗层深度达到图纸规定的要求。试确定。,第一章 机械制造工艺编制基础知识,例：图示偏心零件，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.50.8mm。加工过程如下：1）精车P面，保证直径尺寸38.4 mm.2)渗碳淬火处理,控制渗碳层深度L2.3)精磨A面,保证直径尺寸38 mm.试确定L2的数值.,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,解:根据工艺过程建立尺寸链如图示(忽略精磨P面与精车P面的同轴度误差)。在该尺寸链中，L0是最终的渗碳层深度，是间接保证的，因而是封闭环。根据已知条件：L1=，L3=，L0=可解出：即在渗碳工序中，应保证渗碳层深度为 0.708-0.95mm,这时同轴度误差忽略,如存在同轴度误差时,同轴度误差也是组成环之一,记为0误差值,可作增环,也可作减环尺寸处理.,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,项目分析项目工作计划项目实施准备项目实施与检查,回到工作场景,第一章 机械制造工艺编制基础知识,进行84002齿轮零件图样的工艺性分析,确定齿轮毛坯类型、画毛坯图,确定齿轮零件的加工顺序,确定齿轮零件加工过程中重要加工工序的内容,机床、刀具、测量量具选择方案 工序尺寸确定 切削用量及基本时间的确定,项目评价与讨论,回到工作场景,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,拓展实训,第一章 机械制造工艺编制基础知识,第一章 机械制造工艺编制基础知识,进行零件图样的工艺性分析,确定齿轮毛坯类型,拟订零件机械加工工艺路线,基准选择 加工方案的选择 加工阶段的划分 工艺路线的拟订方案 填写工艺文件报告,拓展实训,第一章 机械制造工艺编制基础知识,