浅析工艺尺寸链计算与应用侯运动

侯运动

（永济电机高级技工学校）

摘要：在机械加工工艺设计过程中，零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所要求达到的尺寸要求，工艺过程中许多中间工序的尺寸公差，必须在设计工艺过程中予以确定。工序尺寸及其公差一般都是通过解算工艺尺寸链确定的，为此需掌握工艺尺寸链计算规律，尺寸链原理。

关键词：尺寸链；封闭环；增环；减环；尺寸链应用

一、尺寸链的基本术语

1.尺寸链——在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。

2.环——列入尺寸链中的每一个尺寸称为环。

3.封闭环——尺寸链中在装配过程或加工过程后自然形成的一环，称为封闭环。

4.组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环，称为组成环。

5.增环——尺寸链中某一类组成环，由于该类组成环的变动引起封闭环同向变动，该组成环为增环。

6.减环——尺寸链中某一类组成环，由于该类组成环的变动引起封闭环的反向变动，该类组成环为减环。

7.补偿环——尺寸链中预先选定某一组成环，可以通过改变其大小或位置，使封闭环达到规定的要求，该组成环为补偿环。

二、尺寸链的形成

为分析与计算尺寸链的方便，通常按尺寸链的几何特征，功能要求，误差性质及环的相互关系与相互位置等不同观点，对尺寸链加以分类，得出尺寸链的不同形式。

1.长度尺寸链与角度尺寸链

①长度尺寸链——全部环为长度尺寸的尺寸链。

②角度尺寸链——全部环为角度尺寸的尺寸链。

2.装配尺寸链，零件尺寸链与工艺尺寸链

①装配尺寸链——全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。

②零件尺寸链——全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。

③工艺尺寸链——全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。工艺尺寸指工艺尺寸，定位尺寸与基准尺寸等。

装配尺寸链与零件尺寸链统称为设计尺寸链。

3.基本尺寸链与派生尺寸链

①基本尺寸链——全部组成环皆直接影响封闭环的尺寸链。

②派生尺寸链——这一尺寸链的封闭环成为另一尺寸链组成环的尺寸链。

4.直线尺寸链，平面尺寸链与空间尺寸链

①直线尺寸链——全部组成环平行于封闭环的尺寸链。

②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。

③空间尺寸链——组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。

三、尺寸链的算法

1.分析确定增环及减环

①用增环及减环的定义(组成环中的某类环的变动引起封闭环的同向变动为增环，引起封闭环的反向变动的环为减环)确定。

②用“箭头法”确定：先从任一环起画单向箭头，一个接一个的画，包括封闭环，直到最后一个形成闭合回路，然后按箭头的方向判断，凡是与封闭环箭头同向的为减环，反向的为增环。

2.求封闭环的基本尺寸

封闭环的基本尺寸=所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。

3.求封闭环的公差

封闭环的公差=所有组成环的公差之和

4.求封闭环的极限偏差

封闭环上偏差=所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和封闭环下偏差=所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和

例1：如图1所示，滚子与轴之间有一个轴向间隙N，试求最大与最小活动间隙。

图1

解：确定增环和减环

从图1箭头法判断30±0.1和30+0.5+0.3为增环，60±0.1为减环，N为封闭环。

求封闭环基本尺寸N=30+30-60=0

求封闭环的极限偏差，根据公式：ESo=(+0.1+0.5)-(-0.1)=+0.7

E1o=(-0.1+0.3)-(+0.1)=+0.1即：N=0+0.7+0.1mm

答：最大间隙为0.7mm，最小间隙为0.1mm。

四、尺寸链的应用

尺寸链应用方面很多设计、定位、加工、测量及装配等过程中，我仅谈点在装配中的应用体会，装配尺寸链的解法有三种情况即完全互换法、选配法、修配法。

完全互换法解尺寸链一般有三种情况：

1、求尺寸链中封闭环的极限尺寸

2、求尺寸链中某一组代环极限尺寸

3、利用封闭环的极限尺寸来确定各组成环的极限偏差。

第一二两种情况都是基本公式应用，规范步骤不难求出。第三种情况是较难处理的一种情况由封闭环极限尺寸即可求出公差后，根据组成环，公差之和等于封闭环公差之和按等精度原则分配公差，确定协调环并计算极限尺寸及公差，若计算公差与原分配公差相等，说明计算正确，否则说明有误。

分担选配法解尺寸链，是在完全互换法的基础上进行的，所不同的是

（1）它有一个经济公差

（2）分配公关是等公差分配

（3）由原公差扩大到制走公差（即经济公差）时，应用方向扩大。不等公差分配不按同方向扩大公差，将来相配合的零件分组数不等，将无法进行同名种零件装配。修配法解尺寸链，也是在完全更换法基础上进行的，此种方法重要的间足掌握如仅确定修配环的极限尺寸，注意其加工余易和制走公差。

参考文献：

1.张梦欣主编.钳工（技师技能高级技师技能）北京.中国劳动社会保障出版社.2005年

2.朱宇钊洪文仪主编.装配钳工.北京.机械工业出版社.2013

3.张固、文定国、梅启钟主编.机械制造工艺基础.北京.中国劳动出版社.1992