第六章尺寸原理與應(yīng)用

1、第六章 尺寸原理與應(yīng)用 6-1 尺寸鏈基本概念 6-2 尺寸鏈計(jì)算的基本公式 6-3 裝配尺寸鏈的建立 6-4 保證裝配精度的基本方法6-5 工藝尺寸鏈的計(jì)算6-1 尺寸鏈基本概念 一、尺寸鏈的定義和概念圖6-010 這種由互相聯(lián)系的尺寸按一定順序首尾相接排列成的尺寸封閉圖就定義為尺寸鏈。尺寸鏈的主要特征1. 封閉性尺寸鏈必須是一組尺寸首尾相接排列所形成的尺寸鏈封閉圖，其中包含一個(gè)間接保證的尺寸和若干個(gè)對(duì)此有影響的直接獲得的尺寸2. 關(guān)聯(lián)性尺寸鏈中間接保證的尺寸的大小和變化（即精度），是受這些直接保證的尺寸的精度所支配的，彼此間具有特別的函數(shù)關(guān)系。并且間接保證的尺寸精度必然低于直接獲得的尺寸的

2、精度。 全部組成環(huán)為不同零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。裝配尺寸鏈： 零件尺寸鏈： 全部組成環(huán)為同一零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。 有單個(gè)零件在工藝過(guò)程中的有關(guān)尺寸所形成的尺寸鏈。工藝尺寸鏈：二、 尺寸鏈的組成和尺寸鏈圖的作法 環(huán)： 組成尺寸鏈的各個(gè)尺寸稱為尺寸鏈的環(huán)。 1. 封閉環(huán)（或終結(jié)環(huán)）根據(jù)尺寸鏈的封閉性，最終被間接保證精度的那個(gè)環(huán)稱為封閉環(huán) 2. 組成環(huán)除封閉環(huán)以外的其他環(huán)都稱為組成環(huán) （1） 增環(huán)當(dāng)其余各組成環(huán)不變，而這個(gè)環(huán)增大使封閉環(huán)也增大者。用A （2） 減環(huán)當(dāng)其余各組成環(huán)不變，而這個(gè)環(huán)增大使封閉環(huán)反而減小者。用 A圖6-020尺寸鏈圖的作法可歸納為： （1） 首先確定間接保證的尺寸

3、，并把它們定為封閉環(huán) （2） 從封閉環(huán)起，按照零件上表面間的聯(lián)系，依次畫出有關(guān)的直接獲得的尺寸（大概上按比例），作為組成環(huán)，直到尺寸的終結(jié)回到封閉環(huán)的起端形成一個(gè)封閉圖形。必須注意：要使組成環(huán)環(huán)數(shù)達(dá)到最少。 （3） 按照各尺寸首尾相接的原則，可順著一個(gè)方向在各尺寸線終端畫箭頭。凡是箭頭方向與封閉環(huán)箭頭方向相同的尺寸為減環(huán)，箭頭方向與封閉環(huán)箭頭方向相反的尺寸為增環(huán)。此外還要注意以下幾點(diǎn)： （a） 工藝尺寸鏈的組成，取決于工藝方案和具體的加工方法。 （b） 確定哪一個(gè)環(huán)是尺寸鏈的封閉環(huán)，是解尺寸鏈的決定性一步。封閉環(huán)搞錯(cuò)了，整個(gè)解算也就錯(cuò)了，甚至?xí)某霈F(xiàn)完全不合理的結(jié)果 （c） 一個(gè)尺寸鏈只能有一

4、個(gè)封閉環(huán)。 尺寸鏈的基本計(jì)算式極大極小法（極值法） 概率法（統(tǒng)計(jì)法） 6-2 尺寸鏈計(jì)算的基本公式一、極值法 1. 封閉環(huán)的基本公式 1110nkjjkzzAAAk增環(huán)的總數(shù) n包括封閉環(huán)在內(nèi)的總環(huán)數(shù) 2. 封閉環(huán)的極限尺寸 kznkjjzAAA111minmaxmax0kznkjjzAAA111maxminmin00AES0AEI3. 封閉環(huán)上、下偏差 和 1110nkjAjkzAzAEIESES1110nkjAjkzAzAESEIEIAzESAzEI、 分別為增環(huán)的上、下偏差 AjESAjEI、 分別為減環(huán)的上、下偏差11111min0max00niAinkjAjkzAzATTTAAT0A

5、T4. 封閉環(huán)的公差 這里必須特別指出該公式的重要性重要性： 封閉環(huán)的公差等于各組成環(huán)公差之和。 為了經(jīng)濟(jì)合理地保證封閉環(huán)精度，組成環(huán)環(huán)數(shù)越少越有利。上例中： 401050210AAAmmEIESESAjAzA36. 036. 00017. 0017. 00AjAzAESEIEI53. 017. 0036. 000AjAzATTT 所以大孔深度尺寸為封閉環(huán)時(shí)，基本尺寸及上、下偏差是：36. 017. 040入體原則： 53. 0083.39計(jì)算封閉環(huán)的豎式： 圖6-030036. 0102A19. 040 同樣：當(dāng) 為封閉環(huán)時(shí) 大孔深度為 由此可見(jiàn)：由于度量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，同一個(gè)工藝尺寸

6、的上、下偏差也就不同 在解算尺寸鏈時(shí)，會(huì)碰到兩種比較麻煩的情況： （1）在求某一組成環(huán)的公差時(shí)得到零值或負(fù)值（或上偏差小于下偏差）,即其余組成環(huán)的公差之和等于或已大于封閉環(huán)的公差，這是不可能的.要重新調(diào)整，減小其余組成環(huán)的公差，提高其加工精度。 （2）設(shè)計(jì)工作中，通常根據(jù)已給定的封閉環(huán)的公差，決定各組成環(huán)的公差。三種方法： （a）按等公差法原則分配閉環(huán)的公差，即： 10nTTTAAjAz（n包含封閉環(huán)在內(nèi)的環(huán)數(shù) ）此法方便，但不合常理。 （b）按等精度法jaTA（c）組成環(huán)的公差可以按具體情況來(lái)分配。這與設(shè)計(jì)工作經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。 另一個(gè)有效的措施是：減少組成環(huán)的個(gè)數(shù)。 （二） 概率法（統(tǒng)計(jì)法） 封閉

7、環(huán)公差 （組成環(huán)尺寸分布規(guī)律符合正態(tài)分布時(shí)，封閉環(huán)尺寸分布規(guī)律也符合正態(tài)分布。） 0AT110niAiATT若組成環(huán)尺寸分布規(guī)律不符合正態(tài)分布時(shí) 當(dāng)組成環(huán)環(huán)數(shù) ，封閉環(huán)的尺寸分布規(guī)律接近正態(tài)分布： 5n11220niAiiATKT所以：相對(duì)分布系數(shù)。 iK6-3 裝配尺寸鏈的建立 任何機(jī)械都是由許多零件組成的。按照規(guī)定的技術(shù)要求，將若干零件結(jié)合起來(lái)成為組件并進(jìn)一步結(jié)合成為部件，以至整臺(tái)機(jī)械的過(guò)程，分別叫做組裝、部裝和總裝。 裝配是機(jī)械制造過(guò)程中的最后一個(gè)階段，包括裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)和試車、試驗(yàn)等。 通過(guò)裝配可以保證機(jī)器的質(zhì)量，也能發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和零件制造中的問(wèn)題，從而不斷改進(jìn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成

8、本。 裝配精度不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而且還影響制造的經(jīng)濟(jì)性。它是確定零部件精度要求和制訂裝配工藝規(guī)程的一個(gè)重要依據(jù)。 一般情況下，裝配精度是由有關(guān)組成零件的加工精度來(lái)保證的。對(duì)于某些裝配精度要求高的項(xiàng)目，或組成零件較多的部件，裝配精度如果完全由有關(guān)零件的加工精度來(lái)直接保證，則對(duì)于零件的加工精度要求很高，這會(huì)給加工帶來(lái)困難，甚至無(wú)法加工。此時(shí)，常按經(jīng)濟(jì)加工精度來(lái)確定零件的精度要求，使之易于加工，而在裝配時(shí)采用一定的工藝措施（如修配、調(diào)整、選配等）來(lái)保證裝配精度。這樣做增加了裝配的勞動(dòng)量，但從整個(gè)機(jī)器的制造來(lái)說(shuō)，仍是經(jīng)濟(jì)可行的。 裝配尺寸鏈的概念： 裝配尺寸鏈?zhǔn)且阅炒窝b配精度指標(biāo)（或裝配要求）作為封

9、閉環(huán)，查找所有與該項(xiàng)精度指標(biāo)（或裝配要求）有關(guān)零件的尺寸（或位置要求）作為組成環(huán)而形成的尺寸鏈。 圖圖6-0406-040圖圖6-0506-050二、裝配尺寸鏈的建立 全部環(huán)為長(zhǎng)度尺寸的尺寸鏈全部環(huán)為角度的尺寸鏈由成角度關(guān)系布置的長(zhǎng)度尺寸構(gòu)成，且處于同一或彼此平行的平面內(nèi) 長(zhǎng)度尺寸鏈：裝配尺寸鏈 角度尺寸鏈： 尺寸鏈：一般建立尺寸鏈的步驟： 1. 確定封閉環(huán) 0A裝配尺寸鏈的封閉環(huán)是裝配精度要求 2. 查找組成環(huán) 裝配尺寸鏈的組成環(huán)是相關(guān)零件的相關(guān)尺寸。 所謂相關(guān)尺寸就是指相關(guān)零件的相關(guān)設(shè)計(jì)尺寸，它的變化會(huì)引起封閉環(huán)的變化 確定相關(guān)零件以后，應(yīng)遵守“尺寸鏈環(huán)數(shù)最少”原則，確定相關(guān)尺寸。 注意：

10、“尺寸鏈環(huán)數(shù)最少”是建立裝配尺寸鏈時(shí)應(yīng)遵循的一個(gè)重要原則，它要求裝配尺寸鏈中所包括的組成環(huán)數(shù)目為最少，即每一個(gè)有關(guān)零件僅以一個(gè)組成環(huán)列入。 若不符合該原則，將使裝配精度降低或給裝配和零件加工增加困難。 3. 畫尺寸鏈圖，并確定組成環(huán)的性質(zhì) 畫尺寸鏈圖，并確定組成環(huán)的性質(zhì) 圖圖6-0606-0606-4 保證裝配精度的方法 互換裝配法 選擇裝配法 修配裝配法 調(diào)整裝配法完全互換裝配法大數(shù)互換裝配法直接選擇裝配法分組選擇裝配法復(fù)合選擇裝配法一、 完全互換裝配法 在全部產(chǎn)品中，裝配對(duì)各組成環(huán)零件不需要挑選或改變其大小位置，裝入后即能達(dá)到封閉環(huán)的公差要求。 該法是靠零件的制造精度保證裝配精度的，用極值

11、公差公式計(jì)算。 尺寸鏈中組成環(huán)的極值公差之和應(yīng)小于或等于封閉環(huán)的公差要求值。 011AniAiTTAiT0AT即：封閉環(huán)公差組成環(huán)公差確定組成環(huán)公差的方法 等公差法 等精度法 常用“等公差法”，再調(diào)整，而“等精度法”較復(fù)雜，不常用。 等公差法： 組成環(huán)平均公差： 10,nTTAlavn環(huán)數(shù) 不合理,再根據(jù)組成環(huán)尺寸大小和加工難易程度作適當(dāng)調(diào)整，調(diào)整時(shí)應(yīng)注意：lavT, （1）軸承等標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸公差，應(yīng)采用其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值； （2）大尺寸或難加工的尺寸公差應(yīng)取較大值； （3）調(diào)整后（n-2）個(gè)組成環(huán)的公差值應(yīng)盡可能符合標(biāo)準(zhǔn)公差值； （4）有一個(gè)組成環(huán)的公差值可能不是標(biāo)準(zhǔn)公差值，這個(gè)組成環(huán)的公差值

12、與各組成環(huán)公差協(xié)調(diào)。目的：使組成環(huán)公差之和小于或等于封閉環(huán)要求的公差。使組成環(huán)稱為協(xié)調(diào)環(huán)（或調(diào)整環(huán)、從屬環(huán)） 協(xié)調(diào)環(huán)公差 ： AxT210niAiAAxTTT協(xié)調(diào)環(huán)選擇原則： 不是定尺寸刀具加工保證的尺寸；易于用通用量具測(cè)量的尺寸；非公共環(huán)的尺寸。組成環(huán)極限偏差可按下述原則確定： (1) 標(biāo)準(zhǔn)件按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 (2) 除協(xié)調(diào)環(huán)以外的組成環(huán)極限偏差按“入體”原則標(biāo)注 Hh外尺寸按：內(nèi)尺寸按： 2/AiT孔距按: 注意： 這里協(xié)調(diào)環(huán)（調(diào)整環(huán)），不是指裝配時(shí)對(duì)該組成環(huán)零件進(jìn)行調(diào)整，而在設(shè)計(jì)調(diào)整該組成環(huán)零件的公差值。 例：前例變速器第一第二軸的組件裝配圖中，為 保證空套在第二軸滾針軸承上的三速常嚙合齒輪1

13、4旋轉(zhuǎn)靈活，規(guī)定裝配精度：軸向間隙為0.10.5mm（即 ）。 已知：二軸E和F兩端面距離 ，止推環(huán)寬度 ，三速齒輪輪轂寬度 。 試確定各組成環(huán)公差和極限偏差。 解： 如圖6-0601、驗(yàn)算各環(huán)基本尺寸 2、求各組成環(huán)公差 mmB5 . 01 . 000mmB398mmB413mmB3514mmBBBB0)354(39)(141380mmnTTBlav133. 0144 . 010,3、調(diào)整各組成環(huán)公差選擇B8為協(xié)調(diào)環(huán)。調(diào)整B13、B14的公差為計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)B8的公差為4、確定各組成環(huán)極限偏差按偏差向內(nèi)原則，組成環(huán)B13、B14 的極限偏差分別為 )11(075. 013ITmmTB)11(16

14、. 014ITmmTBmmTTTTBBBB165. 0)16. 0075. 0(4 . 0)(141308mmBmmB016. 0140075. 01335;4mmBmmB016. 0140075. 01335;4計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)B8的極限極限偏差為所以：完全互換裝配法 的優(yōu)點(diǎn)：裝配精度是靠控制零件制造的加工誤差保證的?？杀ＷC零、部件的互換性，便于組織零、部件 專業(yè)化生產(chǎn)，易解決備件的供應(yīng)問(wèn)題；對(duì)工人的技術(shù)水平要求不高，裝配簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率高，便于組織流水線裝配。mmEIEIESESBBBB265. 0)16. 0075. 0(5 . 0)(141308mmESESEIEIBBBB1 . 0)00(1

15、. 0)(141308mmB265. 0100. 0839缺點(diǎn)：對(duì)零件的加工精度要求高，尤其是封閉環(huán)公差較小、組成環(huán)數(shù)目較多時(shí)問(wèn)題更嚴(yán)重，有時(shí)零件的公差很小，難以加工。應(yīng)用：主要用于少環(huán)尺寸鏈或組成環(huán)較多，但封閉環(huán)公差要求較大的生產(chǎn)類型。二、大數(shù)互換裝配（不完全互換裝配法） 實(shí)質(zhì)是將裝配尺寸鏈中各組成環(huán)的公差放大，按經(jīng)濟(jì)加工公差組織，使各零件容易加工，以降低成本。缺點(diǎn)：會(huì)使一些封閉環(huán)的誤差超出規(guī)定的公差范圍。大數(shù)互換裝配法的裝配特點(diǎn)與完全互換裝配法一樣，即裝配時(shí)，各零件不需要挑選、修配和調(diào)整，而絕大多數(shù)產(chǎn)品保證裝配精度要求。對(duì)于少數(shù)不合格品予以報(bào)廢或采取措施進(jìn)行修復(fù)。組成環(huán)公差比完全互換法擴(kuò)大

16、 倍 1n三、 選擇裝配法 1.直接選擇裝配法：由裝配工人憑經(jīng)驗(yàn)直接從待裝配的一批零件中挑選合適的零件進(jìn)行裝配的方法 2.分組互換裝配法 3.復(fù)合選擇裝配法：以上兩種方法的復(fù)合 分組互換裝配法：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷與活塞銷孔的配合 銷： 孔： 00025. 028005. 00075. 028常溫下裝配過(guò)盈量： mmY0075. 00025. 0即 mmDdY0075. 0minmaxmaxmmDdY0025. 0maxminmin 則：mmTTYYTDdy005. 0minmax采用完全互換法：則公差 0025. 02005. 0DdTT相當(dāng)與IT2級(jí)，制造很困難 在實(shí)際生產(chǎn)中，將 放大四倍： Dd

17、TT 即：01.00025.04DdTT 即： ， ，分四組 mmd001. 028mmD005. 0015. 0280001. 028005. 0015. 0289975.270000.289925.279950.279950.279975.279900.279925.279925.279950.279875.279900.279900.279925.279850.279875.27組別活塞銷活塞銷孔dD圖6-22常用極值法解裝配尺寸鏈 設(shè)軸與孔配合，裝配精度最小配合間隙為 minX最大配合間隙為 maxX則封閉環(huán)要求公差為：maxminXXTX而 1,nTTxlav 相配合的零件的分組公差

18、 及 為：dTDTlavDdTTT,所以零件的分組數(shù)即為Z組 圖6-24 任一組零件配合間隙值為： dDkTkTkXX11min1min而DdTT 則minmin1minXXXk同理：maxmax1maxXXXk所以： 1. 分組裝配中，其裝配精度是靠零件的制造精度和裝配方法共同保證的. 2. 零件的形狀公差和表面粗糙度不能放大 3. 分組數(shù)不能過(guò)多，否則將增加測(cè)量和保管等工作的難度 四、 調(diào)整裝配法 補(bǔ)償環(huán)、補(bǔ)償件（調(diào)整件） （一） 固定調(diào)整法 （二） 可動(dòng)調(diào)整法 此法在汽車、拖拉車制造中廣泛采用 （1）可用調(diào)整法達(dá)到裝配精度要求（2）補(bǔ)償磨損和變形引起的精度變化 圖6-27圖7-2調(diào)整裝配

19、法的實(shí)質(zhì)是擴(kuò)大組成環(huán)的公差，使各組成環(huán)按經(jīng)濟(jì)加工精度（公差）制造。由于每一組成環(huán)的公差較大，就必須會(huì)使裝配精度超差。為了保證裝配精度，在裝配時(shí)，可以改變尺寸鏈中一個(gè)組成環(huán)的尺寸或位置來(lái)補(bǔ)償各組成環(huán)誤差對(duì)封閉環(huán)誤差積累的影響。這個(gè)組成環(huán)稱為補(bǔ)償環(huán)，該零件稱為補(bǔ)償件或調(diào)整件。五、 修配裝配法 修配裝配法：在某一預(yù)定組成環(huán)中去掉一層金屬以改變其尺寸。 補(bǔ)償法、修配法修配形式 1. 單件修配法 2. 合并加工修配法3. 偶件加工修配法 4. 自身加工修配法 6-5 工藝尺寸鏈的計(jì)算 工藝尺寸鏈封閉環(huán)的兩種形式：間接保證的某一設(shè)計(jì)尺寸加工余量注意： 靠火花磨削余量不是封閉環(huán)。 解題步驟： (1) 找封閉

20、環(huán) (2) 畫尺寸鏈 (3) 計(jì)算（寫成“入體原則”） 一、工序尺寸的換算： 1. 工序基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸的確定圖6-070已知： mmE6 . 01mmA087. 01106mmT14. 0粗車11 1EAAmm014. 06 .1066 . 0106mmA08. 0562 2. 以待加工表面為工序（或測(cè)量）基準(zhǔn)時(shí)工序尺寸的確定 圖圖6-0806-080 汽車中間軸第三速齒輪 ，mmD03. 0058mmL25. 006 .62工藝過(guò)程：擴(kuò)孔拉孔拉鍵槽淬火磨孔 ，mmDk12. 007 .56mmDl025. 0075.57mmDm03. 0058，封閉環(huán)（ ） L0A已知：mmrl0125. 00875.28mmrm015. 0029，lmrrlL)(mlrrLlmm475.6229875.286 .62rlrmlLEIESESES)(mmEIESESESrlrmLl235. 00015. 025. 0同樣： mmESEIEIEIrlrmLl0125. 00125. 000mml223. 02225. 00235. 00125. 0488.624875.62475.62 3. 工序基準(zhǔn)，測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸的確定圖圖6-0906-