机械制造工艺尺寸链.ppt

机制教研室,第五章 工艺尺寸链,机械制造工艺基础,第五章 机械制造工艺尺寸链,第一节 机械加工精度与加工工艺尺寸链,获得加工精度的方法,一,工艺尺寸链的概念,二,一,本节教学内容,第一节 机械加工精度与加工工艺尺寸链,工艺尺寸链的应用,四,三,五,工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链的计算示例,本节教学要求：,（1）了解获得机械加工精度的方法。 （2）掌握工艺尺寸链的概念、组成、类型与计算方法。,本节教学要求,第一节 机械加工精度与加工工艺尺寸链,本节教学重点：,第一节 机械加工精度与加工工艺尺寸链,工艺尺寸链的计算方法。,本节教学重点,第一节 机械加工精度与加工工艺尺寸链,一、获得加工精度的方法,获得加工精度的方法,加工精度：是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的 接近程度。 零件的加工精度包含： （1）尺寸精度 表面本身的精度，直径、长度、角度等。 （2）形状精度 表面本身的精度，平面度、圆度、轮廓度等 （3）位置精度 不同表面之间的相互位置精度， 表面之间的位置尺寸及精度。 平面间距、孔间距、孔到平面的距离等。 表面之间的相互位置精度。 平行度、垂直度、对称度等。,1.获得形状精度的方法 （1）轨迹法（仿形法） （2）成形法 （3）展成法 （4）相切法 2.获得位置精度方法 位置尺寸与位置精度决定工件的装夹方式，常见的有：,（1）直接找正装夹 （2）划线找正装夹 （3）夹具装夹法,一、获得加工精度的方法,获得加工精度的方法,3.获得尺寸精度的方法 （1）试切法试切测量调整再试切。单件小批生产,一、获得加工精度的方法,获得加工精度的方法,（2）调整法加工前按规定尺寸调整好刀具与工件的相对 位置并在一批工件的加工过程中保证这种位 置的加工方法。 常用于成批大量生产中。,获得加工精度的方法,3.获得尺寸精度的方法,（3）定尺寸刀具法用刀具的相应尺寸来保证工件被加 工部位的尺寸。 （4）设备保证法有设备的精度保证。 （5）自动控制法是把测量，进给装置和控制系统组成一 个自动加工系统，加工过程依靠系统 自动完成。,获得加工精度的方法,3.获得尺寸精度的方法,自动控制法,获得加工精度的方法,3.获得尺寸精度的方法,二、工艺尺寸链的概念,工艺尺寸链概念,尺寸链：在机器装配或零件加工过程中，由一系列相互联系 的尺寸按一定顺序首尾相连形成的封闭尺寸组。,调整法铣平面,这种由单个零件在工艺过程中的有关尺寸形成的尺寸链称为工艺尺寸链。,（1）尺寸链的特征 关联性 封闭性 （2）尺寸链的组成 环：把组成尺寸链的各个尺寸称为环。,1.工艺尺寸链的特征及组成,二、工艺尺寸链的概念,工艺尺寸链概念,环,封闭环：最终被间接保证精度的那个环,组成环：除封闭环以外的环,组成环,增环：其余各环不变，该环增大封闭环也增大者,减环：其余各环不变，该环增大封闭环也减小者,例题,工艺尺寸链概念,确定封闭环的方法：,确定封闭环的方法：,a.加工时工艺尺寸链的封闭环是由零件的加工顺序来 确定的。 b.在零件图上，零件设计尺寸链中的封闭环却是图上 未标注的尺寸。 c.在机器的装配过程中，凡是在装配后才能形成的尺寸 就称为装配尺寸链的封闭环，它是由两个零件上的表 面构成。,工艺尺寸链概念,确定封闭环的方法：,a.环数较少的尺寸链 可用定义判断增、减环。 b.环数较多时 箭头法：反向为增，同向为减,增减环判断示例图,工艺尺寸链概念,增减环的判别方法：,（1）按空间位置分类 直线尺寸链 全部组成环平行于封闭环的尺寸链。 平面尺寸链 全部组成环位于一个或几个平行平面内，但 某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。 空间尺寸链 组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。,工艺尺寸链概念,2.尺寸链的分类,直线尺寸链,平面尺寸链,（2）按几何特征分类 长度尺寸链：尺寸链中各环均为长度量。 角度尺寸链：尺寸链中各环均为角度量。 组合式尺寸链,工艺尺寸链概念,角度尺寸链,如右图所示，以A面为基准分别加工C面和B面，则要求CA(即190o)，BA(即2=0o)，加工后应使BC(即0 90o) ，但这种关系是通过1，2、0间接得到的，所以1，2和0组成了角度尺寸链，其中0为封闭环。,2.尺寸链的分类,（3）根据用途不同分类 工艺尺寸链：全部组成环为同一零件的工艺尺寸； 装配尺寸链：全部组成环为不同零件的设计尺寸； 设计尺寸链：全部组成环为同一零件的设计尺寸,工艺尺寸链概念,2.尺寸链的分类,解工艺尺寸链之前，必须作出尺寸链图，其具体作法如下：,（1）确定封闭环 根据工艺过程，找出间接保证的尺寸A0 为封闭环。 （2）作尺寸链图 从封闭环起，按照加工时零件上表面之间 （查找组成环） 的联系，依次画出有关的直接获得的尺寸 作为组成环，直到形成一个封闭图形。 注意：要使组成环数达到最少。,（3） 确定增、减环 箭头法（“反向为增，同向为减”）。,工艺尺寸链概念,3.尺寸链图作法,工艺尺寸链概念,二、工艺尺寸链的概念,尺寸链图作法示例：,尺寸链的计算指计算封闭环与组成环的基本尺寸、公差 及极限偏差之间的关系。 计算方法有极值法和概率法。 1.极值法 中小批生产，组成环环数不多的情况下应用。 （1）封闭环的基本尺寸 （2）封闭环的极限尺寸,三、工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链的计算,（3）封闭环的上、下偏差,（4）封闭环的公差,三、工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链的计算,公式应用举例：,如图该零件尺寸 不便测量，改测 量孔深A2 ，通过 （A1）间接保证 尺寸 ，求工序尺寸A2及偏差？,套筒零件加工示意图,三、工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链的计算,验算封闭环公差 TA0=0.36 ， TA1+ TA2 =0.17+0.19=0.36 计算正确,解:画尺寸链图如右图所示；,封闭环A0= ，增环A1= 减环A2=？,计算封闭环基本尺寸： 10 = 50- A2 A2=40mm 封闭环上偏差：0 = 0- EIA2 EIA2=0 封闭环下偏差：0.36 = -0.17 -ESA2 ESA2=（+0.19）mm 故：,套筒零件尺寸链图,三、工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链的计算,2概率法 大批量生产或封闭环公差较小、组成环较多的 情况下应用。 计算公式为：,三、工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链的计算,1、正计算 已知各组成环的基本尺寸、公差及极限偏差，求封闭环 的基本尺寸、公差及极限偏差，它的计算结果是唯一的，产 品设计的校验工作常遇到此形式。 2、中间计算 已知封闭环和部分组成环的基本尺寸、公差及极限偏 差，求其余组成环的基本尺寸、公差及极限偏差，工艺尺寸 链多属此种计算形式。,第一节 机械加工精度与加工工艺尺寸链,四、工艺尺寸链的应用,工艺尺寸链的应用,3、反计算形式 已知封闭环的基本尺寸、公差及极限偏差求各组成环 的基本尺寸、公差及极限偏差。 解这类问题可以有三种方法： （1）按等公差值的原则分配封闭环的公差，即 （2）按等公差级的原则分配封闭环的公差，即各组成环的公差根据基本尺寸的大小按比例分配，各组成环的公差 必须符合下列条件： （3）按具体情况来分配,四、工艺尺寸链的应用,工艺尺寸链的应用,1、基准重合时工序尺寸及其公差的确定 第四章第三节 2、基准不重合工艺尺寸链的计算 （1）定位基准与设计基准不重合,第一节 机械加工精度与加工工艺尺寸链,五、工艺尺寸链计算示例,工艺尺寸链计算示例,【例1】零件如下图所示，在镗孔时，孔的设计基准是C面，设 计尺寸为1000.15mm,A,B,C面已加工，镗孔时，为装夹方便 ，以A 面定位，工序尺寸为A3，A1、A2为以前工序已完成的工 序尺寸，试确定工序尺寸A3。,。,镗孔加工示意图,（1）定位基准与设计基准不重合,2、基准不重合工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链计算示例,（2）设计基准与测量基准不重合,2、基准不重合工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链计算示例,【例2】如下图所示零件，内孔端面C的设计基准是B面，设计 尺寸为 。为便于加工时测量，采用以A面为基准，测量 尺寸A2来间接保证设计尺寸。试计算A2尺寸及其上下偏差？,套 筒 零 件 图,测量尺寸的换算还有可能出现假废品。 （1）如当A1=9.9时，测量尺寸A2=39.7,按看似乎是废品， 但实际上A=39.7-9.9=29.8，并未超差。 （2）如当A1=10时，测量尺寸A2=40,按看似乎是废品，但 实际上A=40-10=30，也未超差。,由此可见，在实际加工中，由于测量基准与设计基准不重合，因而要换算测量尺寸，如果零件换算后的测量尺寸超差，只要它的超差量小于或等于另一组成环的公差（或其余组成环的公差之和），则该零件有可能是废品，应对该零件进行复检，逐个测量并计算出零件的实际尺寸，由零件的实际尺寸来判断合格与否。,（2）设计基准与测量基准不重合,工艺尺寸链计算示例,【例3】下图所示为孔及键槽加工示意图，加工顺序： （1）镗孔至 ；（2）插键槽，工序尺寸为A1； （3）热处理；（4）磨孔至 ，同时保证,镗孔及键槽加工示意图,3、工序尺寸的基准有加工余量时工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链计算示例,4、一次加工后要保证多个设计尺寸时工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链计算示例,【例4】如下图a所示阶梯轴，两段轴径的长度设计为 和 。加工时，首先以精车后的A面为基准，车削d和B 面，保证工序尺寸A，再以B面为基准，精车C面，保证工序尺寸A2；然后磨削D外圆和端面A，保证尺寸 ，同时间接保证尺寸 。显然，工序尺寸A2将影响最终工序对间接获得的尺寸 的保证。分析得工序尺寸链如图b所示，应用尺寸链计算工艺可以求得,同时保证多个设计尺寸时的尺寸计算,找李华p270图（课本）,【例5】如下图所示为一衬套零件，孔径为 mm的表面需要渗氮，精加工后要求渗氮层深度t0为0.30.5mm（在此取为 mm）。该表面的加工顺序为：磨内孔至尺寸 mm；渗氮处理；精磨孔至 mm，并保证渗氮层深度t0。试求工艺渗氮层深度t1。,保证渗氮层深度的尺寸计算,5、保证渗氮、渗碳层深度时工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链计算示例,【例6】如下图一批小轴零件，加工过程如下： 1.半精车端面A、B，保证两者之间的尺寸A1= 49.6+ 0.20 mm； 2.调头，以A面为基准半精车端面C，保证总长度A2= 80- 0.05； 3.热处理； 4.以C面为基准磨端面B，保证尺寸A3=30- 0.15 。 试校核端面B的磨削余量是否合适？若不合适，应如何调整？,- 0.20,0,0,余量校核时 的尺寸计算,6、余量校核时工艺尺寸链的计算,工艺尺寸链计算示例,解： 列出尺寸链 判断各环性质 Z 为封闭环，A2为增环， A1 、A3为减环,6、余量校核时工艺尺寸链的计算,五、工艺尺寸链计算示例,工艺尺寸链计算示例,计算： Z = 80 - 49.6 - 30 = 0.4 ES Z = - 0.05 - 0 - (- 0.15) = 0.10 EI Z = - 0.20 - 0.20 - 0 = - 0.40,例1：如图12-26a所示零件，孔的设计基准为C面。镗孔 前，表面A、B、C已加工。镗孔时，为了使工件装夹方便， 选择表面A为定位基准，并按工序尺寸进行加工，求镗孔的 工序尺寸及偏差。,更多尺寸链计算例题,公差按双向标注，则 mm,定位基准与设计基准不重合时的尺寸计算,工艺尺寸链计算示例,例2：轴套加工，如下图(a)，要求端面A对装配基准外圆C的轴线垂直度为0.05/240，端面B对外圆C之轴线垂直度0.05/120。工件的加工过程如下： 粗加工A面、B面、El孔、E2孔和外圆C。 半精车A面、B面及半精镗E1孔。 以A面及E1孔为定位基准，半精车C面、B面及半精镗E2孔，要求BA，其交角10Tl/2，Tl为B面对A面平行度允许差。 以A面及El孔为定位基准(定位后将心轴撤去)，精加工El孔、E2孔和外圆C，要求CA，其交角为290T2/2 (T2=0.05/240)。,解：画出尺寸链图下图(b)。 0为封闭环，1、2为组成环。此题是已知封闭环和组成环，求另一个组成环的中间计算问题。 计算,更多尺寸链计算例题,工艺尺寸链计算示例,角度尺寸链计算,更多尺寸链计算例题,工艺尺寸链计算示例,坐标尺寸计算,例3：图12-28(a),在坐标镗床上加工箱体零件上的两个孔,中心距为L01000.10；水平夹角为30。求坐标尺寸Lx、Ly的基本尺寸及公差。,更多尺寸链计算例题,工艺尺寸链计算示例,解：画出尺寸链图。由尺寸Lx、Ly、L0组成一平面尺寸链 图12-28(b)。 中心距L0是封闭环。在加工中是由Lx、Ly间接得到的，Lx、Ly是组成环。此题是已知封闭环求组成环的反问题。 计算 计算平面尺寸链时，将各组成环向封闭环作投影，分别为L1、L2，L1、L2、L0构成了新的尺寸链且是线性尺寸链。 基本尺寸：Lx=L0cos100cos3086.6 公差：设本例题采用等公差法进行计算。 TLx TLyT0 TL1TLx cosT0cos30 TL2TLy sinT0sin30 因 TL0=TL1+TL2T0(cos30+ sin30),公差带按对称分布，则有：Lx86.60.073，Ly500.073,更多尺寸链计算例题,工艺尺寸链计算示例,例4：如图12-29活塞上加工销孔，要求保证尺寸A0，设计 基准 为活塞顶面。为加工方便常用B面定位，按工序 尺寸A1加工销孔。试确定工序尺寸A1及其公差。,0,更多尺寸链计算例题,工艺尺寸链计算示例,解： 作出尺寸链图； 按照加工顺序确定封闭环A0 ； 画箭头分出增环A2和减环A1；, 进行尺寸链计算 A1的基本尺寸 A0 = A2 - A1 99=155 - A1 得：A1 =56 mm 验算封闭环公差 T0 = T1 +T2 T0 T2 修正T2=0.063 A1上偏差 EIA0= EIA2 ESA1 ESA1=(-0.063)- (-0.087)=0.024 A1下偏差 ESA0= ESA2 EIA1 EIA1= 0 0 = 0,更多尺寸链计算例题,工艺尺寸链计算示例,例5：有关轴向表面工艺过程如下： . A定位车D得全长ATA1/2,车小外圆到B得长度40-0.2 ； D定位车A得全长A2TA2/2,镗大孔到C得尺寸A3TA3/2 ； D定位磨A保证全长A4=50-0.5。 求A、A2 、A3、 A4及公差验算Z3,更多尺寸链计算例题,工艺尺寸链计算示例,解： 作图分解尺寸链； 确定封闭环A0 ； 画箭头定增环A3、 A4 和减环A2 ；,A1,A,D,40-0.2,A2,B,C,A3,A4 =50 -0.5,A0=36+0.5,Z3,Z2,更多尺寸链计算例题,工艺尺寸链计算示例,The End,