淺談工藝尺寸鏈的計算方法及其應用論文

PAGEPAGE13淺談工藝尺寸鏈的計算方法及其應用李海昆山東星源礦山設備集團有限公司摘要：針對工藝尺寸鏈求解時遇到的難以理解和容易出錯的問題，通過加工實例全面分析三種典型工藝尺寸鏈的解算方法，在實際應用和教學中取得了較好的效果。在制定零件工件過程中，當工序基準、測量基準、定位基準或編程原點與設計基準不重合時，工序尺寸及公差的確定，需要借助于工藝尺寸鏈來解決，因此在教學培訓中，讓學員掌握尺寸鏈的有關理論知識，解決各種零件加工和產品裝配的精度問題，是十分重要的。1.工藝尺寸鏈的基本知識尺寸鏈：在零件加工或機器裝配過程中，互相聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。其中，由單個零件在加工過程中的各有關工藝尺寸所組成的尺寸鏈，稱為工藝尺寸鏈。環(huán)：任何一個尺寸鏈都是由3個或3個以上的尺寸組成，每個獨立的尺寸稱為工藝尺寸鏈的環(huán)。環(huán)按其形成的順序和特點，可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。封閉環(huán)：在零件加工或機器裝配過程中，自然形成的環(huán)，或著間接得到的環(huán)，稱為封閉環(huán)。一個尺寸鏈中只有一個封閉環(huán)，一旦封閉環(huán)確定錯了。那么解題過程等于在做無用功。組成環(huán)：工藝尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的其他環(huán)，稱為組成環(huán)。根據組成環(huán)對封閉環(huán)影響的性質不同，組成環(huán)可分為增環(huán)和減環(huán)。增環(huán)：當其他組成環(huán)不變，該環(huán)增大（或減?。┦狗忾]環(huán)隨之增大（或減?。┑慕M成環(huán)，稱為增環(huán)。減環(huán)：當其他組成環(huán)不變，該環(huán)增大（或減?。┦狗忾]環(huán)隨之減?。ɑ蛟龃螅┑慕M成環(huán)，稱為減環(huán)。2.分析工藝尺寸鏈（1）繪尺寸鏈簡圖把相互關聯(lián)的尺寸，按一定順序但不嚴格按比例排列成封閉的圖形。長度環(huán)用大寫拉丁字母A、B、C等表示。封閉環(huán)加下角標“0”表示。組成環(huán)加下角標阿拉伯數(shù)字表示，數(shù)字表示各組成環(huán)的序號。（2）判別尺寸鏈中的增環(huán)、減環(huán)在工藝尺寸鏈簡圖上，先給封閉環(huán)任意確定一方向并畫出箭頭，然后沿此方向環(huán)繞尺寸鏈回路，依次給每一個組成環(huán)畫出箭頭。凡箭頭方向和封閉環(huán)相反的是增環(huán)，反之則是減環(huán)。3工藝尺寸鏈的計算公式首先了解尺寸鏈計算所用的符號，如表1所示。表1尺寸鏈計算所用的符號環(huán)名符號名稱基本尺寸最大極限尺寸最小極限尺寸上偏差下偏差公差封閉環(huán)F0F0maxF0minESF0EIF0Tf增環(huán)ZiZimaxZiminESZiEIZiTzi減環(huán)JiJimaxJiminESJiEIJiTji注：i是阿拉伯數(shù)字，表示各組成環(huán)的序號。（1）極值法計算公式封閉環(huán)的基本尺寸等于所有增環(huán)的基本尺寸之和減去所有減環(huán)的基本尺寸之和。即：封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸之和。即：封閉環(huán)的最小極限尺寸等于所有增環(huán)的最小極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最大極限尺寸之和。即：（2）偏差值計算公式：封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和。即：封閉環(huán)下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和。即：封閉環(huán)的公差等于所有組成環(huán)的公差之和。即：（3）列表計算法繪出工藝尺寸鏈簡圖后，列表。如表2所示表2環(huán)基本尺寸上偏差下偏差增環(huán)1Z1ESZ1EIZ1增環(huán)2Z2ESZ2EIZ2……減環(huán)1-J1-EIJ1-ESJ1減環(huán)2-J2-EIJ2-ESJ2……封閉環(huán)F0ESF0EIF0在增環(huán)行中寫入增環(huán)的基本尺寸及下偏差；在減環(huán)行中寫入尺寸時,將基本尺寸變號，上下偏差變號，且上下偏差對調；在封閉環(huán)行中寫入封閉環(huán)的基本尺寸及上下偏差。最后利用所有增環(huán)與所有減環(huán)的基本尺寸及上下偏差分別相加所得的代數(shù)和等于封閉環(huán)基本尺寸及上下偏差。注意采用列表計算時若求解的是減環(huán)，在寫成工序尺寸時應再對減環(huán)進行基本尺寸變號，上下偏差變號，對調。4、工藝尺寸鏈的實例應用（1）測量基準與設計基準不重合如圖1所示零件，總長毫米已加工完畢，現(xiàn)在車床上加工內孔及槽。設計尺寸毫米，在加工時不好直接測量，所以采用深度尺測量尺寸L來間接檢驗是否合格。試確定L的工序尺寸。分析：該零件加工內孔及槽時的設計尺寸毫米是通過直接測量L的值來保證的，所以工序尺寸毫米是封閉環(huán)，尺寸L和為組成環(huán)。圖1圖2解法（一）①繪制工藝尺寸鏈簡圖如圖2所示。給封閉環(huán)任一方向并畫出箭頭，沿尺寸鏈回路給每一組成環(huán)畫出箭頭。得知為增環(huán)，即Z1=；L為減環(huán)，即J1=L；封閉環(huán)F0=。②求L的基本尺寸及其偏差∵F0=Z1-J1∴J1=Z1-F0=50–10=40(毫米)∵F0max=Z1max-J1min∴J1min=Z1max-F0max=49.9–10=39.9(毫米)∵F0min=Z1min-J1max∴J1max=Z1min-F0min=49.8-9.8=40(毫米)∴L=J1=(毫米)解法（二）繪制工藝尺寸鏈簡圖，如圖2所示按要求畫上箭頭，得知：封閉環(huán)F0=，增環(huán)Z1=，減環(huán)J1=L。②求L的基本尺寸及其偏差∵F0=Z1–J1∴J1=Z1-F0=50–10=40(毫米)∵ESF0=ESZ1-EIJ1∴EIJ1=ESZ1-ESF0=-0.1–0=-0.1(毫米)∵EIF0=EIZ1-ESJ1∴ESJ1=EIZ1-EIF0=-0.2-（-0.2）=0(毫米)∴L=J1=(毫米)解法（三）繪制工藝尺寸連簡圖，如圖2所示按要求畫上箭頭，得知：封閉環(huán)F0=，增環(huán)Z1=，減環(huán)J1=L。②列表計算L的基本尺寸及其偏差，如表3所示。表3環(huán)基本尺寸上偏差ES下偏差EI增環(huán)Z150-0.10-0.20減環(huán)J1(-40)(+0.10)(0)封閉環(huán)F0100-0.20即:L=J1=(毫米)注：增環(huán)和封閉環(huán)的基本尺寸及上下偏差照抄減環(huán)的基本尺寸變號，上下偏差變號，對調。小結：a.公差值減小，加工難度加大。公差值由0.2減小到0.1，即直接測量的尺寸比零件圖規(guī)定的尺寸精度提高了，因此當封閉環(huán)（設計尺寸）精度要求較高而組成環(huán)精度又不太高時，有可能會出現(xiàn)部分組成環(huán)公差之和等于或大于封閉環(huán)公差，此時計算可能出現(xiàn)零公差或負公差,顯然這是不合理。解決這種不合理的情況有兩個措施:一是適當壓縮某一個或某些組成環(huán)的公差，但要在經濟可行范圍內；二是采用專用量具，直接測量設計尺寸。b.“假廢品”問題。如果某一零件的實際尺寸為L=39.85毫米，按照計算的測量尺寸L=毫米來看，此件超差，但此時如果總長恰好等于49.8毫米，則封閉環(huán)F0=49.8-39.85=9.95毫米，仍然符合毫米的設計尺寸要求，是合格品，這就是所得的“假廢品”問題。假廢品的出現(xiàn)，給生產和管理帶來很多麻煩，因此除非不得已，盡量不出現(xiàn)基準不重合。判斷真假廢品的基本方法是：當測量尺寸超差時，如果超差量小于或等于其他組成環(huán)公差之和時，有可能是假廢品，此時應對其他組成環(huán)的尺寸進行復檢，以判斷是否是真廢品；如果測量尺寸的超差量大于其他組成環(huán)公差之和時，肯定是廢品，則沒有必要復檢。c.對于不便直接測量的尺寸，有時可能有幾種可以方便間接測量該設計尺寸的方案，這時應選擇使測量尺寸獲得最大公差的方案（一般是尺寸鏈環(huán)數(shù)最少的方案）。（2）多尺寸保證時中間工序尺寸的計算一個帶有鍵槽的內孔要淬火及磨削，其設計尺寸如圖3所示，內孔及鍵槽的加工順序是：①精鏜內孔尺寸到毫米；②插鍵槽到尺寸L；③熱處理：淬火；④磨內孔，同時保證兩個設計尺寸的要求，即內孔直徑尺寸毫米和鍵槽深度毫米。求工藝過程中的工序尺寸L及其偏差（假定熱處理后內孔沒有脹縮）。圖3圖4圖3圖4疑問：細心的學員會問，為什么不磨削內孔后插鍵槽呢？我們知道一般齒輪套是用45鋼或40Cr制作的，需要淬硬以后才能磨削，但是淬硬后沒法進行插削，工件硬度太高刀具插不動。所以一般在熱處理前進行插鍵槽工序。分析：該零件的內孔尺寸毫米是直接測量的，從而間接保證鍵槽深度毫米，所以工序尺寸毫米是封閉環(huán)，其它尺寸是組成環(huán)。解法（一）①繪工藝尺寸鏈簡圖如圖4所示給封閉環(huán)毫米任定一方向并畫出箭頭，沿尺寸鏈回路給每一組成環(huán)畫出箭頭。得知：和L為增環(huán)，即Z1=，Z2=L；為減環(huán)，即J1=；封閉環(huán)F0=。②求L的基本尺寸及其偏差∵F0=Z1+Z2-J1∴Z2=F0-Z1+J1=90.4-42.5+42.4=90.3(毫米)∵F0max=Z1max+Z2max-J1min∴Z2max=F0max-Z1max+J1min=90.6-42.517+42.4=90.483(毫米)∵F0min=Z1min+Z2min-J1max∴Z2min=F0min-Z1min+J1max=90.4-42.5+42.435=90.335(毫米)∴L=Z2=(毫米)解法（二）=1\*GB3①繪工藝尺寸鏈簡圖如圖4所示按規(guī)定畫出箭頭，得知：封閉環(huán)F0=；增環(huán)Z1=，Z2=L；減環(huán)J1=。=2\*GB3②求L的基本尺寸及其偏差∵F0=Z1+Z2–J1∴Z2=F0-Z1+J1=90.4-42.5+42.4=90.3(毫米)∵ESF0=ESZ1+ESZ2-EIJ1∴ESZ2=ESF0-ESZ1+EIJ1=+0.20-（+0.017）+0=+0.183(毫米)∵EIF0=EIZ1+EIZ2-ESJ1∴EIZ2=EIF0-EIZ1+ESJ1=0–0+（+0.035）=+0.035(毫米)∴L=Z2=(毫米)解法（三）=1\*GB3①繪工藝尺寸鏈簡圖如圖4所示按規(guī)定畫出箭頭，得知：封閉環(huán)F0=；增環(huán)Z1=，Z2=L；減環(huán)J1=.=2\*GB3②列表計算L的基本尺寸及其偏差如表4所示表4環(huán)基本尺寸上偏差ES下偏差EI增環(huán)Z142.5+0.0170增環(huán)Z2（90.3）（+0.183）（+0.035）減環(huán)J1-42.40-0.035封閉環(huán)F090.4+0.200即:L=Z2=(毫米)注：增環(huán)和封閉環(huán)的基本尺寸及上下偏差照抄減環(huán)的基本尺寸變號，上下偏差變號，對調。5總結在機械設計和制造過程中，我們經常要利用尺寸鏈解決機械零件加工和裝配的精度問題，它是保證產品質量的重要手段之一。要正確計算尺寸鏈，其重要的前提是必須正確判定各環(huán)的性質，即確定封閉環(huán)、增環(huán)和減環(huán)。通過生產加工實例，使學員對工藝尺寸鏈內容的掌握起到了很好的作用，取得了良好的教學效果。參考文獻：張夢欣主編.數(shù)控加工工藝學.北京.中國勞動社會保障出版社.2005年顧崇銜主編.機械制造工藝學.西安.陜西科學技術出版社.1995年張夢欣主編.車工（技師技能高級技師技能）北京.中國勞動社會保障出版社.2005年鄭民章、唐應謙主編.數(shù)控加工基礎.北京.中國勞動社會保障出版社.2004張固、文定國、梅啟鐘主編.機械制造工藝基礎.北京.中國勞動出版社.1992基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數(shù)字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應用基于ATmega16單片機的流量控制器的開發(fā)基于MSP430單片機的遠程抄表系統(tǒng)及智能網絡水表的設計基于MSP430單片機具有數(shù)據存儲與回放功能的嵌入式電子血壓計的設計基于單片機的氨分解率檢測系統(tǒng)的研究與開發(fā)鍋爐的單片機控制系統(tǒng)基于單片機控制的電磁振動式播種控制系統(tǒng)的設計HYPERLINK"/detail.htm?386