汽车制造工艺学chapter5

第五章 尺寸链原理及其应用
A1
A2 A1
A1
A2
A0
A2
第一节 尺寸链的基本概念
一、尺寸链的定义及其组成 尺寸链就是在零件加工或 机器装配过程中，由相互 联 系且按一定顺序连接的 封闭尺寸组合。 特征： 1、封闭性 2、关联性 组成：环 封闭环 组成环
A、增环 B、减环
第一节 尺寸链的基本概念
第五章 尺寸链原理及其应用
第一节 尺寸链的基本概念 第二节 尺寸链计算的基本公式 第三节 装配尺寸链的建立 第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算 第五节 工艺尺寸链的计算 本章要求：要求学生掌握尺寸链基本概念、尺寸链计算的基 本公式和工艺尺寸链的计算。了解装配尺寸链的建立及保证 装配精度的方法。
A2 A1=50-0.17 A0封闭环
第五节 工艺尺寸链的计算
3)假废品情况：
第五节 工艺尺寸链的计算
2.工序基准和设计基准重合时工序尺寸的确定 先以活塞底面为工序基准粗车、精车顶面，然后再以顶面为工 序基准精镗销孔。
A2
第五节 工艺尺寸链的计算
3.工序基准和设计基准不重合时工序尺寸的确定 如图：A1 = 1060 ， A2 = 56 ± 0.08 −0.87 A2 以底面定位加工销孔，试确定未知的 工序尺寸。 注：封闭环的公差等于组成环的 公差之和，也即封闭环的精度低 于组成环的精度。 调整后： A1 = 1060 −0.1
插键槽
封 闭 环
第五节 工艺尺寸链的计算
5.一次加工同时保证多个设计尺寸的工序尺寸的确定
35 ± 0.17 20 ± 0.07
B C
D
精车B面 精车C面 磨削D面 封闭环
A0 A1 A2
第五节 工艺尺寸链的计算
6.控制加工余量间接保证设计 尺寸时工序尺寸的确定 B 已加工好 44.915±0.85 精车C面 精车D面 磨削C面 A1 232.75±0.25 A2 A02 Z A02 A2 C D A01 A1 Z
A1
A2 A1
A1
A2
A0
A2
第一节 尺寸链的基本概念 增、减环判别方法：
举例：
A1 A0 A2
封闭环
增环
A3
ຫໍສະໝຸດ Baidu
减环
第一节 尺寸链的基本概念 2. 尺寸链的形式 （1） 按尺寸链各环的几何特征和所处的空间位置
1）角度尺寸链—全部环为角度的尺寸链 2）直线尺寸链—— 全部组成环平行于封闭环的尺寸链。 3）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。 4） 空间尺寸链——组成环位于几个不平行平面内的 尺寸链。
第五节 工艺尺寸链的计算
1.测量基准和设计基准不重合时的尺寸换算 例1: 某零件如图示，设计尺寸50-0.17 、10-0.36，因10-0.36不 好测量，而改为测量A2，试确定工序尺寸A2。 解: 1)确定封闭环、建立尺 寸链、判别增减环。
2）尺寸及偏差计算： A2=40+0.19
10-0.36
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算
（2）确定各组成环公差值和极限偏差 从题意得知封闭环的公差T(A0)=(0.35-0.10)=0.25mm，组成环的 平均极限公差为： T ( A0 ) 0.25
Tav = n −1 = 5 = 0.05
现参考Tav来确定各组成环的公差：A2和A5尺寸大小和加工难易大体 相当，故取T(A2)= T(A5)=0.045mm；取T(A3) =0.06mm；A4为标 准件，其公差为已定值T(A4)=0.04mm。按入体原则确定各组成环 0 A = 3 A2 = 5 −0 的极限偏差为： mm；另外， A3 = 43 +00.06 mm， A5 = 5 −0 4 − 0.04 0.045 mm， 0.045 mm。
第五节 工艺尺寸链的计算
练习：加工下图零件，A、B、C面在镗孔前已经加工，为 方便工件装夹，选择A面为定位基准来进行加工，加工时 镗刀需按定位面A调整，故应计算镗刀的调整尺寸A3 。
第五节 工艺尺寸链的计算
4.以待加工表面为工序基准时工序尺寸的确定 例3、下图为某汽车变速器中间轴第三速齿轮内孔与键槽设计 尺寸图。内孔及键槽的加工顺序是： ： （1）扩孔至φ56.7+0.12，（2）拉孔至φ57.75+0.025 （3）插键 槽（4）淬火（5）磨内孔至φ58+0.03 , 同时间接获得键槽深度 尺寸62.6+0.25 ， 试确定插键槽的工序尺寸及其公差
思考：如果拉内孔和磨内孔存在同轴度公差0.01，怎么处理？ （1）扩孔至φ56.7+0.12，（2）拉孔至φ57.75+0.025 （3）插 键槽（4）淬火（5）磨内孔至φ58+0.03 , 同时间接获得键槽深 度尺寸62.6+0.25 A0 1 2 3 5 A1磨孔 同轴度 A4公差 A2
拉孔
A3
φ 58 +0 .0
62.6+0.25
3
第五节 工艺尺寸链的计算
（1）扩孔至φ56.7+0.12，（2）拉孔至φ57.75+0.025 （3）插 键槽（4）淬火（5）磨内孔至φ58+0.03 , 同时间接获得键槽深 度尺寸62.6+0.25
A0 1 2 3 5 A1 A2 A3 封 闭 环
第五节 工艺尺寸链的计算
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算 例2：
A1 = 30
−0.12 − 0.18
A2 = 5
0 − 0.045
A3 = 43
+0.06 0
A4 = 3
0 − 0.04
A5 = 5 −0 0.045
装配精度要求：0.1～0.35mm
第二节 尺寸链计算的基本公式 4.各环公差和误差之间的关系
封闭环的公差TA0等于各组成环的公差TAi之和。 封闭环的误差是各组成环误差的累计。 由此可以看出，封闭环的精度要低于各组成环。 二、角度和平面尺寸链的 计算 角度尺寸链的计算方法和计算公式与直线尺寸链计算 相同。 平面尺寸链可以 利用投影的方法转换成直线尺寸链，然后再利 用直线尺寸链的计算方法和计算共识进行计算。
A.标准件的尺寸公差应按标准规定
TA0 n −1
B.组成环尺寸大的取较大公差，反之取较小公差并应取标准公差 值。一般取小于等于9级。 C.组成环中选择一协调环。
TAx = TA0 − ∑ TAi
i =1
n−2
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算 注：协调环的选择原则：
①不使用定尺寸刀具获得的尺寸 ②易于使用通用量具测量的尺寸 ③不是诸多尺寸链的公共环。
ES A0 ' ≤ ES A0 EI A0 ≥ EI A0
'
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算 1.公差的设计计算 （1）组成环公差的规定——相等公差修正法
按封闭环设计要求的公差求出组成环的极值平均公差，然后根据各 组成环的加工难易程度进行适当修正。
1)组成环的极值平均公差: Tav , L = 2) 公差修正考虑的因素
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算 解：（1）建立装配尺寸链，检验各环的基本尺寸。 尺寸链中的组成环为A1、A2、A3、A4、A5。封闭环基本尺寸为 A0=A3-(A1+A2+A4+A5)=43-(30+5+3+5)=0，可见，各组成环 0.35 基本尺寸的已定数正确。封闭环尺寸为A0= 0 + + 0.10 mm。因为A1易于 加工和测量，故选它作为协调环。
（2）组成环极限偏差的规定
1）标准件的极限偏差按标准的规定确定。 2）除协调环及标准件以外的组成环的极限偏差，按“偏差注向体内”原则 标注。孔中心矩按对称偏差确定极限偏差。 3）协调环的极限偏差按计算公式确定。
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算 [例1] 图示齿轮部件装配，齿轮空套在轴上回转，要求保证齿轮 与挡圈的轴向间隙为0.1～0.35mm。已知各零件有关的基本尺 A = 5 mm。 A3 = 43 mm， A4 = 3 0 A2 = 5 mm， 寸为： A1 = 30 mm， − 0.04 mm， 5 现采用完全互换法装配，试确定各组成环公差值和极限偏差。
4
3
圆锥滚子轴承 主动锥齿轮
K
G
调整垫片
6.圆锥滚子轴承内圈
A0 例1：主减速器主 动锥齿轮轴承座 A1
A4 A2
A3
第三节 装配尺寸链的建立
A0 A1 A4 A2 A3
尺寸链方程式：A0=A1+A2-(A3+A4) 2.建立装配尺寸链时应注意的问题 (1) 对外购的标准组件和部件，一般以一个零件对待，以标 准部件或组件尺寸参加装配尺寸链。 (2) 在建立装配尺寸链时，对于以合件进行加工时，应以一 个零件对待，用合件尺寸参加装配尺寸链。 (3) 按独立原则标注的形位公差，应以一个组成环参加装配 尺寸链。
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算 一、完全互换装配法 装配时相关零件不需要挑选、调整和修配，就能达到规定的 装配精度要求。实质是通过控制零件的加工误差来保证产品装配 精度。 条件： 1.装配尺寸链各组成环的公差之和不得大于封闭环规 定的公差。
∑T
i =1
n −1
Ai
≤ TA0
2.封闭环的极限偏差在允许的极限偏差范围内。
第一节 尺寸链的基本概念
（ 2）按尺寸链相互关系分： 1）独立尺寸链 2） 封闭尺寸链 A1 A0 A5 A2 A3 A4 C0 C2 B1 B0 C1 B2 B5 B3 B4
第一节 尺寸链的基本概念
三、尺寸链的任务 (1)正计算 —— 已知各组成环，求封闭环。正计算主要 用于验算所设计的产品能否满足性能要求及零件加工后能 否满足零件的技术要求。 ——公差校核计算 (2)反计算——已知封闭环，求各组成环。反计算主要 用于产品设计、加工和装配工艺计算等方面，在实际工作 中经常碰到。反计算的解不是唯一的。如何将封闭环的公 差正确地分配给各组成环，这里有一个优化的问题。—— 公差设计计算 （3）中间计算——已知封闭环和部分组成环的基本尺寸 及公差，求其余的一个或几个组成环基本尺寸及公差（或 偏差）。 中间计算可用于设计计算与工艺计算，也可用于 验算。
第二节 尺寸链计算的基本公式
一、直尺尺寸链的 计算 ——极值法 A1 Ak+1 A2 Ak An-1 A0
1.各环基本尺寸之间的关系 封闭环的基本尺寸A0 等于增环的基本尺寸之和减去 减环的基本尺寸之和。
第二节 尺寸链计算的基本公式
2.各环极限尺寸之间的关系 封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之 和减去减环的最小极限尺寸之和。 封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之 和减去减环的最大极限尺寸之和。 3.各环上、下偏差之间的关系 封闭环的上偏差ESA0等于增环的上偏差之和减去减环的 下偏差之和。 封闭环的下偏差EIA0等于增环下偏差之和减去减环的上偏 差之和。
A01
第五节 工艺尺寸链的计算
7.孔系坐标尺寸的计算
A
0
A
Ay
α Ax
A
x1
A
α Ax
y1
Ay
0
第三节 装配尺寸链的建立
一、装配精度 指机械产品或装配部件在装配后不同零件表面间形成的几 何参数（尺寸、位置公差）及工作性能与理想值的接近程度。 装配精度是通过控制装配尺寸链的封闭环予以保证的。 产品的装配精度包括： 零件间的距离精度：相关零部件间的距离尺寸的精度，包括 间隙、配合要求。 相互位置精度：相关零部件间的平行度、垂直度、同轴度及 各种跳动。 相对运动精度：产品中有相对运动的零、部件在运动方向和 相对速度上的精度 。 接触精度：两配合表面、接触表面和连接表面间达到规定接 触面积大小和接触点分布情况要求 。
第三节 装配尺寸链的建立
二、装配尺寸链的建立 1.原则——尺寸链最短原则（一件一环） 2.装配尺寸链建立的步骤 1)熟悉产品结构，首先确定封闭环。 2)查找组成环。 3) 画出尺寸链图，用回路法判别增、减环。 4)列出尺寸链方程式，
第三节 装配尺寸链的建立
凸缘 紧固螺钉 垫片 圆锥滚子轴承外圈 轴承座
第四节 保证装配精度的方法和装配尺寸链的解算 （3）计算协调环的公差值和极限偏差 A1的公差值为：T(A1)=T(A0)-[T(A2)+T(A3)+T(A4)+T(A5)] =0.25-(0.045+0.06+0.04+0.045)=0.06(mm) A1的上偏差为：ES(A1)=-0.10 mm A1的下偏差为：EI(A1)＝ES(A1)-T(A1)=-0.10-0.06=-0.16 mm 0.10 mm 所以协调环A1尺寸为：A1 = 30 − − 0.16