加工余量与尺寸链专业教育

baaaabRHTZ 2)(2baaaabRHTZ 镗孔加工余量表（九）镗孔加工余量表（九）粗车粗车半精车半精车淬火淬火粗磨粗磨精磨精磨研磨研磨研磨：研磨：0.01mm，粗磨：，粗磨：0.3mm，精磨：，精磨：0.1mm半精车：半精车：1.1mm，粗车：，粗车：4.5mm可得：可得：Z Z总总=6.01mmm.Ra)h(IT. 0405500110m.Ra)h(IT. 206600160m.Ra)h(IT. 808800390m.Ra)h(IT. 3611110160m.Ra)h(IT. 51213130390毛坯：毛坯：2mm0011050. 001600150. 003901150. 01604150. 039. 051.51256 在零件的加工过程中和机械装配过程中，常常遇到在零件的加工过程中和机械装配过程中，常常遇到彼此互相连接并构成封闭图形的一组尺寸，其中有一彼此互相连接并构成封闭图形的一组尺寸，其中有一个尺寸的精度决定于其他所有尺寸的精度。这样的一个尺寸的精度决定于其他所有尺寸的精度。这样的一组尺寸构成所谓的尺寸链。组尺寸构成所谓的尺寸链。L1L2L3L4LL3L4L1L2LA1A2A3AA3AA2A12. 尺寸链的含义尺寸链的含义尺寸链的含义包含两个意思：尺寸链的含义包含两个意思： (1)封闭性：封闭性：尺寸链的各尺寸应构成封闭形式（并尺寸链的各尺寸应构成封闭形式（并且是按照一定顺序首尾相接的。且是按照一定顺序首尾相接的。(2)关联性：关联性：尺寸链中的任何一个尺寸变化都将直尺寸链中的任何一个尺寸变化都将直接影响其它尺寸的变化。接影响其它尺寸的变化。 工艺尺寸链由一个封闭环和若干个组成环构成工艺尺寸链由一个封闭环和若干个组成环构成在加工过程中最后形成（间接获得）的尺寸。记为：在加工过程中最后形成（间接获得）的尺寸。记为：A A0 0设计尺寸设计尺寸封闭环封闭环设计尺寸设计尺寸封闭环封闭环 (1) 由于封闭环是最后形成的，因此在加工由于封闭环是最后形成的，因此在加工或装配完成前或装配完成前,它是不存在的。它是不存在的。 (2) 封闭环的尺寸自己不能保证，是靠其它封闭环的尺寸自己不能保证，是靠其它相关尺寸来保证的。相关尺寸来保证的。 封闭环的特点：封闭环的特点：L1L2L3L4LL3L4L1L2LA1A2A3AA3AA2A1在加工过程中直接获得的尺寸。记为：在加工过程中直接获得的尺寸。记为：A Ai在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸增加，则该环为增环。记为：尺寸增加，则该环为增环。记为：iA在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的在组成环中，当某组成环的尺寸增加，使得封闭环的尺寸减少，则该环为减环。记为：尺寸减少，则该环为减环。记为：iA判别方法：在尺寸链图上，按连续的单箭头来表示，判别方法：在尺寸链图上，按连续的单箭头来表示，箭头方向与封闭环相同则为减环，相反则为增环。箭头方向与封闭环相同则为减环，相反则为增环。A0A2A1L2L2ZbZbL1L1封闭环封闭环封闭环封闭环1.按不同生产过程来分按不同生产过程来分(1) 工艺尺寸链：在零件加工工序中，由有关工序尺寸、设计尺寸或加工余量等所组成的尺寸链。(2) 装配尺寸链：在机器设计成装配中，由机器或部件内若干个相关零件构成互相有联系的封闭尺寸链。包含零件尺寸、间隙、形位公差等。(3) 工艺系统尺寸链：在零件生产过程中某工序的工艺系统内，由工件、刀具、夹具、机床及加工误差等有关尺寸所形成的封闭尺寸链。(3) 空间尺寸链空间尺寸链: 尺寸链全部尺尺寸链全部尺寸位干几个不平行的平面内。寸位干几个不平行的平面内。LL2L1L3L42按照各构成尺寸所处的空间位置，可分为:(1) 直线尺寸链：直线尺寸链：尺寸链全部尺寸位于两尺寸链全部尺寸位于两根或几根平行直线上，称为线性尺寸链。根或几根平行直线上，称为线性尺寸链。(2) 平面尺寸链平面尺寸链: 尺寸键全部尺寸尺寸键全部尺寸位于一个或几个平行平面位于一个或几个平行平面内。A1A2A3A4A5A6A7AAA1A2A3A4A5A63按照构成尺寸链各环的几何特征，可分为：按照构成尺寸链各环的几何特征，可分为：(1) 长度尺寸链：所有构成尺寸的环，均为直线长度量。长度尺寸链：所有构成尺寸的环，均为直线长度量。(2) 角度尺寸链：构成尺寸链的各环为角度量，或平行度、角度尺寸链：构成尺寸链的各环为角度量，或平行度、垂直度等。垂直度等。 AA12A3ALL2L1L3L44按照尺寸键的相互联系的形态，又可分为：按照尺寸键的相互联系的形态，又可分为：（1）独立尺寸链：）独立尺寸链：所有构成尺寸链的环，在同一尺寸链中。 （2）相关尺寸链：）相关尺寸链：具有公共环的两个以上尺寸链组。即构成尺寸链中的一个或几个环，分布在两个或两个以上的尺寸链中。按其尺寸联系形态，又可分为并联、串联、混联三种。L1AL2L3L5A2A1L4L并联A1AA2L1L3L2L串联混联A1AA2B1B3B2BC1C2C共同基面共同基面 公共环同属于不同尺寸链中，公共环尺寸及公共环同属于不同尺寸链中，公共环尺寸及公差改变将同时影响各个尺寸链，所以，在解公差改变将同时影响各个尺寸链，所以，在解尺寸链时，一般不轻易改变公共环尺寸。尺寸链时，一般不轻易改变公共环尺寸。(1) 极值解法：极值解法：这种方法又叫极大极小值解法。它是按误差综合后这种方法又叫极大极小值解法。它是按误差综合后的两个最不利情况，即各增环皆为最大极限尺寸而各减环皆为最的两个最不利情况，即各增环皆为最大极限尺寸而各减环皆为最小极限尺寸的情况；以及各增环皆为最小极限尺寸而备减环皆为小极限尺寸的情况；以及各增环皆为最小极限尺寸而备减环皆为最大极限尺寸的情况，来计算封闭环极限尺寸的方法。最大极限尺寸的情况，来计算封闭环极限尺寸的方法。 尺寸链的计算方法，有如下两种：(2) 概率解法：概率解法：又叫统计法。应用概率论原理来进行尺寸键又叫统计法。应用概率论原理来进行尺寸键计算的一种方法。如算术平均、均方根偏差等。计算的一种方法。如算术平均、均方根偏差等。 1n1miim1ii0AAA 1n1miminim1imaximax0AAA 1n1mimaxim1iminimin0AAA 1n1miim1ii0AEIAESESA 1n1miim1ii0AESAEIEIA 1n1ii0TATAm：增环数，：增环数，n：尺寸链总环数：尺寸链总环数2EIAESAA2AAAiiiminimaxiiM 2EIAESAA2AAA000min0max0M0 2TAAA2TAAAAAAiiMi0M001n1miiMm1iiMM0 1n1miim1ii0AAA 1n1i2i0TATA 1n1i2i2i0TAkTAki=1.21.7AmaxAmin6A正计算：根据各组成环基本尺寸及公差（或偏差），来计算正计算：根据各组成环基本尺寸及公差（或偏差），来计算封闭环的基本尺寸及公差（或偏差），封闭环的基本尺寸及公差（或偏差），称为称为“尺寸链的正计算尺寸链的正计算”。这种计算主要用在这种计算主要用在审核图纸，验证设计审核图纸，验证设计的正确性。的正确性。例：例：设计尺寸如图所示，加设计尺寸如图所示，加工过程如下：工过程如下：以以A为基准铣为基准铣B面，达面，达到工序尺寸：到工序尺寸：以以A为基准铣为基准铣C面，达面，达到工序尺寸：到工序尺寸：20. 00160A020. 0235A验证：能否满足设计尺验证：能否满足设计尺寸的要求。寸的要求。2反计算：已知封闭环，求组成环反计算：已知封闭环，求组成环 根据设计要求的封闭环基本尺寸及公差（或偏差），反根据设计要求的封闭环基本尺寸及公差（或偏差），反过来计算各组成环基本尺寸及公差（或偏差），称为过来计算各组成环基本尺寸及公差（或偏差），称为“尺寸尺寸链的反计算链的反计算”。40100.15L1l3L2零件图工序一工序二工序三 如齿轮零件如齿轮零件轴向尺寸加工，轴向尺寸加工，采用的工序如采用的工序如图，现需控制图，现需控制幅板厚度幅板厚度10土土0.15，如何控，如何控制制L1、L2、L3例例1设计尺寸如图所示，加设计尺寸如图所示，加工过程如下：工过程如下：以以A为基准铣为基准铣B面，达面，达到工序尺寸：到工序尺寸：以以A为基准铣为基准铣C面，达面，达到工序尺寸：到工序尺寸：20. 00160A020. 0235A验证：能否满足设计尺验证：能否满足设计尺寸的要求。寸的要求。253560AAAAA211n1miim1ii04 . 0)2 . 0(2 . 0AEIAESESA1n1miim1ii0000AESAEIEIA1n1miim1ii04 . 0TA25A040. 00035. 0TA25A040. 005. 00175.01335.01nTATA0平平均均取：取： TA1=0.2，TA2=0.15015.022 .00135A60A仍仍不不满满足足要要求求35. 00025A2 . 0TA60A05. 0EIA0EIA05. 0ESAEIAEIA25. 0ESA)15. 0(ESA4 . 0EIAESAESAA125. 005. 0111210112101得：得：得：得：为协调环为协调环取取满足设计要求满足设计要求40. 005. 0021021025A05. 0005. 0ESAEIAEIA40. 0)15. 0(25. 0EIAESAESA根据极值解法公式：根据极值解法公式：L L0 0=L=L1 1+L+L2 2-L-L3 310=L10=L1 1+30-60+30-60L L1 1=40=40ESLESL0 0=ESL=ESL1 1+ESL+ESL2 2-EIL-EIL3 30.18=ESL0.18=ESL1 1+0.04-(-0.05)+0.04-(-0.05)ESLESL1 1=+0.09=+0.09EILEIL0 0=EIL=EIL1 1+EIL+EIL2 2-ESL-ESL3 30=EIL0=EIL1 1+0-0.05+0-0.05EILEIL1 1=+0.05=+0.05mm40L09. 005. 0103 . 010 016. 040 根据极值解法公式：根据极值解法公式： L L1 1=40-10=30 mm=40-10=30 mm ESL ESL1 1=EIL=EIL2 2-EIL-EIL0 0=-0.16-(-0.3)=0.14 mm=-0.16-(-0.3)=0.14 mm EIL EIL1 1=ESL=ESL2 2-ESL-ESL0 0=0-0=0 mm=0-0=0 mmmm30L14. 001 如图所示加工过程如下：如图所示加工过程如下：镗孔至镗孔至插键槽，工序尺寸插键槽，工序尺寸A A1热处理热处理磨内孔至磨内孔至 ，同时保证，同时保证 设计尺寸设计尺寸 。10. 006 .39 05. 0040 34. 006 .43 A A0 0=A=A1 1+A+A3 3-A-A2 2A A1 1=A=A0 0+A+A2 2-A-A3 3=43.6+19.8-20=43.4=43.6+19.8-20=43.4 ESA ESA0 0=ESA=ESA1 1+ESA+ESA3 3-EIA-EIA2 2 ESA ESA1 1=0.315=0.315 EIA EIA0 0=EIA=EIA1 1+EIA+EIA3 3-ESA-ESA2 2 EIA EIA1 1=0.05=0.05315.005.014.43A 在尺寸链（在尺寸链（1）中：）中：Z Z为封闭环。为封闭环。Z=20-19.8=0.2Z=20-19.8=0.2ESZ=0.025-0=0.025ESZ=0.025-0=0.025EIZ=0-0.05=-0.05EIZ=0-0.05=-0.05025. 005. 02 . 0Z 在尺寸链（在尺寸链（2）中：）中：43.6尺寸为封闭环尺寸为封闭环,A1A1、Z Z为增环为增环依据尺寸链计算式可求出：依据尺寸链计算式可求出：315.005.014.43A 2. 为了保证应有的渗碳或渗氮层深度的工序尺寸计算：为了保证应有的渗碳或渗氮层深度的工序尺寸计算：04. 0076.144 04. 00145 机器上有些零件如手柄、罩壳等需要进行镀铬、镀铜、镀锌等表面工艺，目的是为美观和防锈，表面没有精度要求，所以也没有工序尺寸换算的问题；但有些零件则不同，不仅在表面工艺中要控制镀层厚度，也要控制镀层表面的最终尺寸，这就需要用工艺尺寸链进行换算了。计算方法按工艺顺序而有些不同。例1：大量生产中，一般采用的工艺：车磨镀层。 图（a）中圆环，外径镀铬，要求保证尺寸 ，并希望镀层厚度0.0250.04（双边为0.050.08），求镀前尺寸 。 0045. 028 0-0.04528 机械加工时，控制镀前尺寸和镀层厚度（由电镀液成份及电镀时参数决定）直接获得，而零件尺寸是镀后间接保证的，所以它是封闭环。列出如图工艺尺寸链，解之得：解：0-0.0452828-0.0450A+sA-xA0.080-0.03A280.0827.9200 sA sA0-0.045-0.03+ xA xA0.0150015. 092.27 即：镀前尺寸为 例2：单件、小批生产中,由于电镀工艺不稳定，或由于对镀层的精度、表面粗糙度要求很高时，大量生产中采用的工艺：车磨镀层工艺不能满足要求。故采用工艺：车磨镀层磨。 图中圆环，外径镀铬，要求保证尺寸 ，Ra为0.2，仍希望镀层厚度0.0250.04（双边为0.050.08），求镀前尺寸 。 0014. 028 28-0.01400.228-0.0140A+sA-xA0.080-0.0300 xA xA0-0.030.03 sA xA0.016A280.0827.92即：镀前尺寸为 016. 0092.27 解：根据已知条件，绘出尺寸链 c）d）a）b）A3A2A1100.1800.053800.100.138mm00.058mm100.1ACBD图示零件，轴向设计尺寸分别图示零件，轴向设计尺寸分别为为A A1 1=50=50、A A2 2=20=20、A A3 3=10=10，加工，加工过程如下：过程如下：1.1.以以C C面为基准车面为基准车A A面、面、D D面，余面，余量分别为量分别为Z Z1 1=3mm=3mm、Z Z2 2=5mm=5mm。2.2.以以A A为基准车为基准车C C、B B面，余量为面，余量为Z Z3 3=Z=Z4 4=3mm=3mm。3.3.以以B B为基准磨为基准磨A A面，余量为面，余量为Z Z5 5=0.2mm=0.2mm，保证，保证A A1 1、A A2 2、A A3 3三个三个尺寸。尺寸。求解各工序尺寸。求解各工序尺寸。A A1212A A1313A A3131A A3030A A2121A A1212A A1313A A2020A A2222A A1212A A1313A A3131A A3030A A2121已知：已知：A A2020=A=A2 2= = ， A A3030=A=A3 3= = 求各组成环尺求各组成环尺寸。属反计算问题。寸。属反计算问题。013.020 015.010 封闭环封闭环增环增环减环减环 TA TA1313=0.25 TA=0.25 TA3030=0.15=0.15 需修改组成环尺寸。需修改组成环尺寸。025. 011350AA 求基本尺寸求基本尺寸:A A1212=A=A1313+Z+Z5 5=50+0.2=50.2mm=50+0.2=50.2mmA A3030=A=A3 3=10mm=10mm，A A2121=A=A2222+Z+Z3 3=A=A2020+Z+Z5 5+Z+Z3 3=23.2mm=23.2mm A A3030=A=A1313+A+A2121-A-A1212-A-A3131，求出：，求出：A A3131=13 mm=13 mm 求平均公差：求平均公差：0375.01515.01nTATA30M 取：取：TATA1313=TA=TA1212=TA=TA3131=0.04,TA=0.04,TA2121=0.03=0.03 按入体原则分配偏差：按入体原则分配偏差：取：取：A A1212为协调环。为协调环。04. 0031003. 021004. 01313A,2 .23A,50A A A1212A A1313A A3131A A3030A A2121由式：由式：ESAESA3030=ESA=ESA1313+ESA+ESA2121-EIA-EIA1212-EIA-EIA3131求出：求出：EIAEIA1212=0=0由式：由式：EIAEIA3030=EIA=EIA1313+EIA+EIA2121-ESA-ESA1212-ESA-ESA3131求出：求出：ESAESA1212=+0.04=+0.0404.00122.50A A A1212A A1313A A2020A A2222封闭环封闭环增环增环减环减环由式：由式：A A2020=A=A2222+A+A1313-A-A1212，求出：，求出：A A2222=20.2=20.2由式：由式：ESAESA2020=ESA=ESA2222+ESA+ESA1313-EIA-EIA1212求出：求出：ESAESA2222=0=0由式：由式：EIAEIA2020=EIA=EIA2222+EIA+EIA1313-ESA-ESA1212求出：求出：EIAEIA2222=-0.05=-0.05005.0222.20A Z5A20A22Z5A30A21A31由以上两个尺寸链求出由以上两个尺寸链求出:08.0052 .0Z 显然不会发生余量不够的现象显然不会发生余量不够的现象在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。时间。n/TTTTTTzzxbfjd nflllT21j 指一个工人在单位时间内生产出合格品的数量。记为：指一个工人在单位时间内生产出合格品的数量。记为：Q QdT1Q 1n1ifjTT工艺成本工艺成本（E）可变费用可变费用（V）不变费用不变费用（S）SNVE N/SVEd 材料费、机床工人工资、通用材料费、机床工人工资、通用机床维修费用、通用机床折旧机床维修费用、通用机床折旧费、刀具费用、通用夹具费用费、刀具费用、通用夹具费用等。等。专用机床维修费用、专用机床专用机床维修费用、专用机床折旧费、专用夹具费用、调整折旧费、专用夹具费用、调整费用等。费用等。111SNVE 222SNVE 2112CVVSSN