1、第八章 第 次课 第八章 装配与调整 8.2 结构工艺性 8.2.1 结构工艺性指标 8.2.2 零件结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一。 制定工艺规程时首先应对零件进行结构工艺性分析。根据零件的结构特点选择加工方法及拟订工艺路线。 1零件的几何形状分析 零件的几何形状虽然不同，但都是由各单一表面组合而成。进行几何形状分析时，对于复杂零件应分析各表面相互位置关系，建立立体形象，随后选择加工方法，安排加工顺序。如套筒零件 ， 为保证同轴度及防止变形。加工时应制备专用夹具，内、外圆反复加工。所
2、以，工件的结构形状对工艺影响很大。 2产品的精度分析 产品的精度是由零件精度和装配精度来共同保证。零件精度是指尺寸精度，形位精度，表面粗糙度等。零件精度及表面粗糙度的要求对加工方法的选择影响很大。 对多表面构成的零件，设计工艺时，应首先保证技术要求高的主要表面 (如齿形，轴颈等 )的加工。装配精度要求特别高时，可按实际尺寸选配；位置精度要求特别高时，装配后可采取组合加工、修配、调整方法来保证。 3零件材料选择的原则 零件材料对毛坯类型，精加工方案的拟定都有影响。如钢材、耐热合金、硬质合金等可用磨削和研磨作为精加工手段，铸铁、铜合金、铝合金，其终加工 般采用精车、精铣和精镗等加工方法，玻璃采用磨
3、削和研磨加工等。 4零件结构工艺性的组成要素 表 8-1所示为零件结构工艺性定性分析实例。 图 1 8.2.3 仪器的结构工艺性分析 仪器的结构工艺性是指仪器结构符合加工与装配工艺所要求的程度。 一台结构工艺性好的仪器，在装配过程中不用或少用手工刮研，攻丝等补充加工；不用复杂和特殊的工艺装备；不必采用专门的工艺措施；仪器能划分成装配单元，而且装配、调整、运输方便，花费较少的工作量就能顺利地装配成仪器。 表 8-2所示为仪器结构工艺性定性分析实例。 图 2 8.3 尺寸链 8.3.1 尺寸链的组成 1尺寸链的基本概念 原始尺寸：零件（部件）的单个尺寸或相互位置称为原始尺寸。 合成尺寸 :由两个或
4、多个原始尺寸间接形成的尺寸称为合成尺寸，合成尺寸是由原始尺寸决定的。 对一台仪器而言，合成尺寸是装配尺寸。 对一个零件来讲，合成尺寸是加工过程中自然形成的尺寸。 图 3 2尺寸链的定义与组成 定义：在仪器装配或零件加工过程中，由原始尺寸与合成尺寸相互连接形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。 尺寸链中的每一个尺寸称为环。环又可分为封闭环与组成环。 封闭环：在零件加工或仪器装配后间接形成的合成尺寸。在尺寸链中，封闭环是组成环的函数。 组成环：加工或装配时直接影响封闭环精度的各原始尺寸。组成环又可分为增环和减环。 增环：某一组成环尺寸的增大，使封闭环尺寸随之增大（同向变化），该组成环称做增环，以 Az表示
5、。 减环：某一组成环尺寸的增大，使封闭环尺寸减小（反向变化），该组成环称做减环，以 Aj表示。 功能： 1)公差分配：即从保证产品装配精度出发，规定有关 零部件的公差； 2)公差控制：即从已知零部件的公差，来核算产品预 定的装配精度。它们分别利用尺寸链原理解决正、反 两方面的问题。 特征： （ 1）各环必须组成封闭形式，不封闭的不是尺寸链。 （ 2）组成环必须影响封闭环，不影响封闭环的不是 组成环。 （ 3）一个尺寸链至少应有三个环，封闭环只有一个 ，两个尺寸不能构成尺寸链。 判断某几个尺寸能否构成尺寸链、某个尺寸是否 是该尺寸链的尺寸。 3尺寸链的分类 （ 1）按尺寸链的应用场合分类 1）装
6、配尺寸链：全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的，如图 8-7、 8-8。 2）工艺尺寸链：全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的，如图 8-9。 （ 2）按尺寸链中各环的几何特性分类 1）长度尺寸链：全部环为长度尺寸的尺寸链， 如图 8-7、图 8-9。 2）角度尺寸链：全部环为角度的尺寸链，如图 8-8。 注：长度尺寸链可以是直线的、平面的或空间的 ；而角度尺寸链则只有平面和空间的。平面尺寸链和空间尺寸链可以用投影法将各环尺寸投影到同一方位上，变成直线尺寸链，再进行计算。因此直线尺寸链是计算尺寸链的基础。 （ 3）按尺寸链间相互联系形态分类 1）基本尺寸链：全部组成环皆直接影响封闭环的尺 寸。
7、 2）并联尺寸链：具有公共环，属于不同的尺寸链，通过它的联系形成并联形式的尺寸链。 公共环可能是各个尺寸链的组成环，如图（ 8-10a)；也可能是一个尺寸链的封闭环，另一个尺寸链的组成环。如图 8-10b)。 图 4 8.3.2 尺寸链的计算方法 尺寸链解法：尺寸链有三个方面的问题 （ 1）正面问题：已知组成环基本尺寸和极限偏差求封闭环的基本尺寸和极限偏差。用于验证设计和审核图纸尺寸标注的正确性、具有唯一解，是公差控制问题。 （ 2）反面问题：已知封闭环基本尺寸和极限偏差求各组成环的基本尺寸和极限偏差，用于设计和工艺计算，即根据机器的使用要求来分配各组成环的公差，不能有唯一解，是公差分配问题。
8、 （ 3）中间问题：已知封闭环及部分组成环的基本尺寸和极限偏差求其余组成环的基本尺寸和极限偏差。这类计算常用在工艺上。 1.极值法（完全互换法）： 当各组成环同时出现极值情况时，求封闭环的极值尺寸（极限尺寸），进而求得封闭环的公差。 极值法有六个基本计算公式 : 1）封闭环的基本尺寸 封闭环的基本尺寸 A0等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和： 式中， n 组成环数； Az 增环，共 m环； Aj 减环，共 n-m环。 nmjjmzz AAA1102）封闭环的公差 封闭环的公差等于各组成环公差之和： 3）封闭环的上、下偏差 封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差
9、之和： 式中， ESz 各增环上偏差， EIj 各减环下偏差。 niinmjjmzz TTTT1110nmjjmzz EIESAAES11m a x00 0 封闭环的下偏差： 封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和： 式中， EIz 各增环下偏差， ESj 各减环上偏差。 4） 封闭环的最大极限尺寸 各增环的最大极限尺寸之和减去各减环的最小极限尺寸之和。 nmjjmzz ESEIAAEI11m i n00 0 mznmjjz AAESAA1m i nm a x00m a x05）封闭环的最小极限尺寸 所有增环最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。 例 8-1 图
10、5 mznmjjz AAEIAA1m a xm i n00m i n02.统计法（大数互换法） 极值法是以尺寸链各环的极限值为计算条件的 ，计算结果与实际加工情况差异较大，用统计法较极值法合理，计算更接近于实际加工、装配情况。统计法计算时，任何分布形式都适宜，只要求各组成环之间互相独立 。 按照独立随机变量合成规律，各组成环（各独立随机变量）的标准偏差与封闭环（这些独立随机变量之和）的标准偏差之间的关系如下： 式中： m 组成环的数目。 mii120 如果各组成环实际尺寸的分布都服从正态分布， 则封闭环的实际尺寸分布也服从正态分布。 设各组成环尺寸分布中心与公差带中心重合，分布范围与公差范围相同，则各组成环公差和封闭环的公差各自与它们的标准偏差的关系如下： 将上列两式代入前式，得 : 该公式是统计公差公式中的一个特例，虽然是在前面的假设前提下得出。但符合大多数产品的实际情况，有其实用价值。 扩大为一般情况 图 9。 iiT 6 00 6TmiiTT1208.3.3 尺寸链的应用 1工艺尺寸链的应用 （ 1）定位基准与工序基准不重合时的尺寸换算 例 8-2 图 6 （ 2）工序间尺寸和公差的计算 例 8-3 图 7 例 图 8 图 10图 11 2装配尺寸链的应用
