1、,第一节 概述 第二节 零件的工艺性分析 第三节 定位基准的选择 第四节 机械加工工艺路线的拟定 第五节 工艺尺寸链 第六节 装配工艺,第五章 机械工艺规程设计,本节内容 一、尺寸链的定义、组成及分类 二、尺寸链的计算,第五节 工艺尺寸链,一、尺寸链的定义、组成及分类,第五节 工艺尺寸链,1. 尺寸链 在机械加工过程中，由相互联系的尺寸按一定顺序首位相接，排列成的尺寸组合。,2. 工艺尺寸链 在零件的加工过程中，由同一零件有关工序尺寸组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。,第五节 工艺尺寸链,3. 装配尺寸链 在机器的装配过程中，由有关零件设计尺寸或相互位置关系组成的尺寸链，称为装配尺寸链。,第五节
2、工艺尺寸链,2）关联性尺寸链中间接保证的尺寸及精度，受直接保证的尺寸精度所支配，彼此间具有特定的函数关系。且间接保证的尺寸精度低于直接获得的尺寸精度。,工艺尺寸链的主要特征,1）封闭性尺寸链必须是一组相关尺寸的首尾相连所形成的尺寸封闭组合。其中，应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接获得的尺寸。,第五节 工艺尺寸链,4. 尺寸链的组成,（1）封闭环 是尺寸链中最终被间接保证精度的尺寸环。,环 是组成工艺尺寸链的各个尺寸。,工艺尺寸链的封闭环 是由零件的加工顺序决定的。 零件图上的尺寸链封闭环 是图上未标注的尺寸。 机器装配尺寸链的封闭环 是装配后形成的尺寸或技术要求，如装配间隙或过盈
3、量等。,第五节 工艺尺寸链,（2）组成环 除封闭环以外的其他尺寸环。,1）增环当其余各组成环不变，而这个环增大使封闭环增大者，如尺寸环C，表示为 。,2）减环当其余各组成环不变，而这个环增大反而使封闭环减小者，如尺寸环A，表示为 。,按组成环对封闭环的影响性质分为两类：,第五节 工艺尺寸链,5. 尺寸链各环的确定,如图，一套筒零件，设计时根据装配图的要求标注了两个尺寸10-0.38 和50-0.17，大孔深度没有明确的精度要求，则大孔孔深尺寸L0 为零件设计时的封闭环。,第五节 工艺尺寸链,（1）首先确定间接保证的尺寸，形成封闭环。,尺寸链图的作法步骤,（2）从封闭环起，按零件表面间的联系，依
4、次画出有关直接获得的尺寸作为组成环，画至回到封闭环的起端，形成封闭图形。,（3）按照各尺寸首尾相接的原则，顺着一个方向在尺寸线上画箭头。凡箭头方向与封闭环方向相同的尺寸就是减环，箭头方向与封闭环方向相反的就是增环。,第五节 工艺尺寸链,6. 尺寸链的分类,（1）直线尺寸链 尺寸链的全部尺寸位于同一平面内，且彼此平行。 （2）平面尺寸链 尺寸链全部尺寸位于同一平面内，但其中有的尺寸不平行。 （3）空间尺寸链 尺寸链的全部尺寸不在同一平面内，并且相互不平行。 （4）角度尺寸链 尺寸链的各环均为角度量。,封闭环的公差等于各组成环的公差之和，即：,第五节 工艺尺寸链,二、尺寸链的计算,尺寸链的计算大多
5、采用极值法。,（1） 封闭环的基本尺寸计算,封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和，即：,（2） 封闭环的公差计算,1. 直线尺寸链的计算,第五节 工艺尺寸链,（3）封闭环的上、下偏差计算,封闭环的上偏差 等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和，即：,封闭环的下偏差 等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和，即：,第五节 工艺尺寸链,2. 直线尺寸链在工艺过程中的应用,（1）基准不重合时的尺寸计算,1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算,例1 如图示，零件表面A、C 均已加工，现选表面A为定位基准加工表面B，要求保证尺寸L0=250+0.25mm。由于表面C是表面B的设
6、计基准，故定位基准与设计基准不重合，为达到零件的设计精度，需要进行尺寸换算。,解：采用调整法加工B面可直接保证尺寸L2，则尺寸L0 是间接保证的，为封闭环。画尺寸链图，得L1 为增环，L2 为减环。,第五节 工艺尺寸链,由封闭环的基本尺寸计算式得：,由封闭环的上、下偏差计算式得：,已知,第五节 工艺尺寸链,由封闭环的公差计算式得：,另外，从零件图的设计要求来看，L2 是设计尺寸链的封闭环，其上下偏差的要求应为,即设计要求,第五节 工艺尺寸链,图纸设计要求 , 而加工要求 。 因此，设计要求的L2 尺寸精度比加工要求的低。即变换基准后，提高了零件的制造精度要求。,结论 由于基准不重合，满足L0的
7、加工要求，需要提高L1、L2的公差要求，从而增加了加工难度。,第五节 工艺尺寸链,2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算,例2 图示为轴承衬套零件，图中下部所注尺寸为设计要求。在加工C 面时应保证设计尺寸50-00.1mm，由于测量基准A与设计基准B不重合，所以需进行工序尺寸换算。,解：因尺寸10-00.15 mm 和 x 是直接测量得到的，故为组成环，尺寸50-00.1mm 是测量中间接得到的，故为封闭环。 画尺寸链图，得知尺寸x 是增环，尺寸10-00.15 mm是减环。,第五节 工艺尺寸链,由封闭环的公差计算式得：,因T10 = 0.15mm T50 = 0.1mm，故Tx 无解。,为保
8、证T50，必须重新分配组成环公差。根据工艺可靠性，取T10 = 0.05mm ，并标注成10-00.05mm。,再次计算得：,结论 由于基准不重合，当组成环公差之和大于封闭环的公差时，须重新决定组成环的公差，即减小其制造公差。,第五节 工艺尺寸链,（2）工序尺寸和工序公差的计算,例3 如图一带键槽的内孔，孔淬火后需磨削，故键槽深度的最终尺寸43.6 0+0.34mm不能直接获得，即插键槽的深度只能作为加工中的工序尺寸。试计算插键槽的工序尺寸A及其公差。有关内孔及键槽的加工顺序是： 镗内孔至39.60+0.1mm； 插键槽至尺寸A； 热处理； 磨内孔至40 0+0.05mm， 同时保证键槽深度4
9、3.6 0+0.34mm。,第五节 工艺尺寸链,解 这里设计尺寸43.6 0+0.34mm 是间接保证的，故为封闭环。画出尺寸链图，得知尺寸A 和内孔半径20 0+0.025mm为增环，镗孔半径 19.80+0.05mm为减环。,根据尺寸链的计算式解得：,即工序尺寸A为,第五节 工艺尺寸链,例4 如图，一圆环外圆表面要求镀铬，镀铬前需磨削加工保证尺寸A。镀铬时控制镀层厚度双边为0.050.08mm，并保证最终设计尺寸280-0.045mm。试确定磨削时的工序尺寸A及其上不、下偏差。,解 因零件的直径280-0.045mm 是镀铬后间接保证的，故为封闭环。,有些零件表层要求镀一层耐磨或装饰材料，
10、镀后不再加工，但有一定的尺寸精度要求。,（3）热处理的工序尺寸计算,1）零件表面镀层处理的工序尺寸计算,第五节 工艺尺寸链,根据尺寸链的计算式解得：,即镀前磨削工序尺寸A 为,以半径画尺寸链图，得知镀层单边尺寸L2= 0.04 0-0.015 mm、半径R1=140-0.0225 mm都是增环。,解 由于图纸规定的渗氮层深度是精磨内孔后间接保证的尺寸，所以是尺寸链的封闭环。,第五节 工艺尺寸链,2）零件表面渗碳、渗氮处理的工序尺寸计算,有些零件表面需要淬火、渗碳和渗氮，加工精度较高，常在淬火或渗碳处理后安排磨削加工，需要进行有关工序尺寸计算。,例5 如图所示轴承衬套，其内孔要求渗氮处理，渗氮层
11、深度t0 单边为0.30+0.2mm，有关加工工序是： 1）磨削内孔保证尺寸144.76 0+0.04mm； 2）渗氮并控制渗层深度为t1（单边）； 3）最后精磨内孔，保证尺寸145 0+0.04mm， 同时保证渗氮层深度达到图纸规定的要求。试确定t1的数值。,第五节 工艺尺寸链,作出半径尺寸链图，得知半径R1 = 72.38 0+0.02mm、尺寸t1 均是增环，半径 R2 = 72.5 0+0.02mm 是减环。,解算尺寸链得,即精磨前渗氮层深度,本节内容 一、机器的装配及其重要性 二、装配尺寸链 三、装配方法的选择,第六节 装配尺寸链及装配工艺,机器装配 是按照规定的技术要求和顺序将零件
12、、组件和部件组合，同时进行调整、检验和试验构成合格机器的工艺过程。,在大多数的机械制造企业中，产品的装配过程主要还是靠手工完成。 因此，选择合适的装配方法，制定合理的装配工艺规程，既能保证装配质量，也能提高产品生产效率、降低制造成本。,装配质量决定了机器各部件的质量，也决定了机器总成的最终质量。,一、机器的装配及其重要性,第六节 装配尺寸链及装配工艺,二、装配尺寸链,1. 装配尺寸链的基本概念,（1）装配尺寸链 是在机器的装配关系中，由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。,（2）装配尺寸链的封闭环 是装配后应保证的精度或技术要求。也是通过零、部件装配后自然形成的。,（3）装配尺寸链的组
13、成环 是在装配过程中，对装配精度有直接影响的零、部件的尺寸和位置关系。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,如图，某一轴、孔的配合装配，要求轴孔装配后有一定的间隙A0，则间隙A0是轴、孔装配后形成的，是尺寸链的封闭环，而孔尺寸A1为增环，轴尺寸A2为减环。,产品的装配精度，是通过控制装配尺寸链的封闭环来保证的。而正确查明装配尺寸链，是进行尺寸链分析的前提。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,2. 装配尺寸链的查找方法,1）根据装配精度的要求来确定封闭环。 2）以封闭环两相邻的零件为起点，沿装配要求的位置方向，以相邻零件装配基准间的联系为线索，按“一件一环”的原则，查找影响装配精度的有关零件，直至找到同一
14、基准件或基准面。 3）用尺寸联系这两个装配基准面，形成封闭的尺寸图形。所有的相关零件尺寸，就是装配尺寸链的组成环。,齿轮装配的轴向间隙尺寸链,第六节 装配尺寸链及装配工艺,A0 和B0 都是封闭环。通过分析相关零件的装配关系，可确定尺寸链的各组成环。,装配尺寸链的组成举例,单级叶片泵装配图如下，要求满足两项装配精度： 1）泵的顶盖5与泵体1的端面间隙 A0 。 2）定子6与转子3端面的轴向间隙 B0 。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,以B0 为封闭环的尺寸链 由转子和定子构成。,以A0为封闭环的尺寸链 从A0右侧开始，依次是泵体A5，右配油盘A3，定子A1，左配油盘A2，顶盖A4，回到A0左侧
15、。,尺寸链方程式为,尺寸链方程式为,缺点：在装配精度要求高而组成环数目较多时，各环公差值会很小，零件加工困难，经济性差。,三、装配方法的选择,选择装配方法的实质，就是研究以何种方式来保证装配精度的问题。生产中应根据产品的批量、生产率和装配精度要求，选择合理的装配方法。,1. 完全互换装配法,是在装配时，各组成环零件不需经过任何选择、修配和调整，即可达到装配精度要求的装配方法。,优点：装配过程简单；生产效率高；易于实现装配自动化；便于组织流水作业和零部件的专业化生产。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,应用 常用于高精度的少环尺寸链，或低精度的多环尺寸链的大批大量生产中。,尺寸链的求解 采用极值法公
16、式计算。为保证装配精度，要求尺寸链各组成环公差之和应小于或等于封闭环公差。,如果已知封闭环的公差T0，分配组成环的公差时，可按“等公差”原则确定组成环公差的平均值。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,在均分公差后，根据各组成环尺寸大小和加工的难易程度，调整各环的公差。,1）组成环是标准件尺寸 其公差值和偏差在相应的标准中已有规定，应为确定值。,2）组成环是几个尺寸链的公共环 其公差值和偏差由要求最严的尺寸链先行确定，而对其余尺寸链则为确定值。,3）尺寸相近、加工方法相同的组成环 其公差值应相等。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,5）对外尺寸（轴）的组成环 按基轴制（h）确定公差和偏差；对内尺寸（孔）
17、的组成环 按基孔制（H）确定公差及偏差；对于孔中心距的尺寸极限偏差 按对称分布选取。,4）难加工、难测量的组成环 其公差可取较大数值。而易加工、易测量的组成环，其公差可取较小数值。,6）协调环 能在尺寸链中起协调作用，使所计算的各组成环公差累计值符合封闭环的精度要求。可选择易加工的零件作为协调环，但不能为标准件或公共环。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,2. 选择装配法,是将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，再选择合适的零件进行装配的一种装配方法。,用途 常用于装配精度要求较高，而组成环数又较少的成批、或大量生产中。,三种形式：直接选配法、分组装配法和复合选配法。,第六节 装配尺寸链及装
18、配工艺,应用 不适合生产节拍要求较严的大批大量的流水作业。,直接装配法 是从许多待装配的零件中，直接选择合适的零件进行装配的装配法。,（1） 直接选配法,优点 能达到很高的装配精度。 缺点 装配时，工人凭经验和判断性测量来选择零件，装配时间不易准确控制，装配精度由工人的技术水平决定。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,分组装配法 零件加工时，将各组成环的公差相对完全互换法所求数值放大数倍，使其尺寸能按经济精度加工。再按测量尺寸分组，最后按对应组分别进行装配。,（2）分组装配法,特点 同组内零件可以互换分组互换法。,应用 常用于大批大量生产中，装配精度要求高，组成环数少的部件的装配。 例如，滚动轴承
19、的装配、发动机汽缸活塞环的装配、精密机床的精密部件的装配。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,复合选配法 是将分组装配和直接装配的复合，即零件加工后先检测分组，装配时再在各对应组内适当的选配。,特点 配合件公差可以不等，装配速度较快、质量高。能满足一定生产节拍的要求。,例如，发动机气缸与活塞的装配多采用此种方法。,（3）复合选配法,完全互换法和分组法的特点都是零件能互换，这一点对于大批大量生产的装配而言，非常重要。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,调整法与修配法的不同点 改变补偿环尺寸的方法不同。 修配法采用机械加工方法去除补偿环节的金属层； 调整法采用改变补偿环零件的位置，或更换新的补偿环零件来满
20、足装配精度的要求。,应用 用于装配精度要求高，而组成环又较多的产品或部件，且不能采用互换法装配的场合。,在装配时，改变产品中可调整零件的相对位置，或选用合适的调整件，来达到装配精度的装配方法。,调整法与修配法的相同点 各零件公差均按经济精度的原则来确定，都采用选择一个组成环为调整环。,3. 调整装配法,第六节 装配尺寸链及装配工艺,1）固定调整法,是在装配尺寸链中，选择某一零件为调整件，根据各组成环形成的累积误差的大小来更换不同尺寸的调整件，以保证装配精度调整法。,常用的调整件有： 轴套、垫片、垫圈等。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,2）可动调整法,采用改变调整件的相对位置来保证装配精度的调整
21、方法。,图a：通过调整套筒的轴向位置，来保证齿轮的轴向位置。,图b：主轴箱用螺钉来调整端盖的的轴向位置，达到调整轴承间隙的目的。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,如 在装配机床主轴时，通过调整前后轴承的径向圆跳动方向来控制主轴的径向圆跳动。,3）误差抵消调整法,在产品装配时，通过调整有关零件的相互位置，使其加工误差相互抵消一部分，以提高装配精度。这种调整方法在机床装配中应用较多。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,4. 修配装配法,修配环 装配时进行修配的零件组成环，称作修配环。 修配环是用于补偿其它组成环的累积误差，以达到装配精度，故又称为“补偿环”。,应用 适用于装配精度要求较高，组成环数目较多
22、的成批或单件小批生产的装配场合。,是将尺寸链的各组成环按经济加工精度制造，装配时通过改变尺寸链某一预先确定的补偿环（修配环）的尺寸，来达到装配精度的装配。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,修配方法,（1）单件修配法,是在多环装配尺寸链中，选定某一固定的零件做修配件，装配时用去除金属层的方法改变其尺寸满足装配精度的要求。 如齿轮与轴的装配中，以轴向垫圈为修配件。,单件修配方法是生产中应用最广泛的修配法。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,（2）合并修配法,是将两个或更多的零件合并在一起再进行加工修配。合并后的尺寸可看作一个组成环，减少了装配尺寸链的组成环。,如：尾座装配，可采用将尾座体A3与底板A2相配合的平面分别加工好，再配刮横向小导轨，将两零件装配为一体，再以底板的底面为定位基准，镗削套筒孔。,合并修配法多用于单件小批生产。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,（3）自身加工修配法,是指在机床总装时，减少零件的加工难度，用机床本身来加工自己的方法来保证机床的装配精度。,例如 牛头刨床总装后，用自刨的方法加工工作台面，以保证滑枕运动方向与工作台面的平行度要求。,第六节 装配尺寸链及装配工艺,第二节 原理误差与工艺系统几何误差对加工精度的影响,第五章 工艺规程设计,结束,第五节 第六节,
