浅析工艺尺寸链的计算及应用

浅析工艺尺寸链的计算及应用

【摘要】本文对工艺尺寸链的概念和原理，尺寸链图的建立和算式进行了分析，并以实例说明了相关原理和算式在解决实际工艺问题时的应用。

【关键词】尺寸链；封闭环；增环；减环；回路法

在汽车和拖拉机等机械产品的设计制造过程中，设计人员根据某一部件或总成的使用性能要求，规定了必要的装配精度。为了保证装配精度，制订各组成零部件的尺寸公差和形位公差就显得尤为重要，这就需要运用工艺尺寸链的原理来进行解决。

１工艺尺寸链的基本概念

尺寸链是指在机械产品装配或零件加工过程中，由相互联系的按一定顺序首尾相接构成封闭的尺寸组。单个零件都在机加工过程中有关尺寸所形成的尺寸链，成为工艺尺寸链。其具有的主要特征是：

１．１封闭性

尺寸链必须是一组由相关尺寸首尾相连构成封闭形式的尺寸，而且应包含一个间接保证的尺寸和若干对该尺寸有影响的的直接获得的尺寸。

１．２关联性

因为尺寸链的封闭性，故链中各尺寸必然相互关联，主要体现为间接保证的尺寸大小及精度受到直接获得尺寸大小及精度的支配，呈现特定的函数关系。

以上描述中组成尺寸链的各个尺寸成为尺寸链的环，其中被间接保证精度的那个尺寸称为封闭环，除此之外的其他环都称为组成环，组成环又可以根据其对封闭环的影响性质分为增环和减环：即和封闭环同向变动的为增环，反向变动的为减环。同时，根据各环所处的空间位置不同，又可分为直线尺寸链，平面尺寸链和空间尺寸链。本文仅以直线尺寸链为例，分析工艺尺寸的解算方法。

２工艺尺寸链的解算方法

２．１建立工艺尺寸链并作出尺寸链图

首先，确定间接保证的尺寸，并把它作为封闭环。必须要注意：一个尺寸链只能有一个封闭环，确定哪一个尺寸是封闭环是解算工艺尺寸链的关键一步。一旦搞错，整个解算过程必然出错，还会得出完全不合理的结果。

其次，作出尺寸链图：即从封闭环开始，依照零件上表面见的联系，依次画出各组成环直到形成封闭图形。同时要注意使组成环环数最少。

再次，判断组成环中的增环和减环。通常判别增环和减环的方法有两种：

1）回路法

在尺寸链图上，给封闭环任意规定一个方向并画出箭头，然后沿此方向给每个组成环画出箭头，凡是与封闭环反向的为增环，同向的为减环。

2）观察法

观察尺寸链图，与封闭环串联的组成环是减环，与封闭环共基线并联的组成环是增环；串联的组成环性质相同，共基线并联的组成环性质相反。

２．２工艺尺寸链的基本算式

计算工艺尺寸链可用的方法是极值法和概率法。生产中一般采用极值法，它可以考虑到加工过程中组成环出现的最不利的情况，其计算结果绝对可靠，且算法简单。概率法主要应用于成批大量的自动化或半自动化生产中，即尺寸链组成环数较多的情况。这里只介绍极值法的计算公式：

这是按照组成环尺寸均为极限尺寸的条件来计算封闭环极限尺寸的方法。其基本尺寸计算为：

其中，极限尺寸算式和上下偏差算式随然算法不同，但是最后的计算结果是相同的，可根据工艺尺寸链的具体情况来选择与基本尺寸算式配合使用。

３工艺尺寸链计算应用举例

在实际的生产过程中，工艺尺寸链的应用主要归为两种情况：即正计算和反计算。

３．１正计算，也就是公差校核计算，在已知组成环时求解封闭环，一般用于校核封闭环公差和极限偏差，计算结果唯一确定。

图1

图2

３．２反计算，是已知封闭环或者部分组成环，求解其他组

成环。主要用于产品设计和工艺计算场合。

现以中间工序尺寸的计算为例来说明工艺尺寸链的原理及算式的应用：

另外，工艺尺寸链的计算也应用在基准不重合时的工序尺寸及其公差的确定和尺寸的换算，在这种情况时，可以用图表追迹法来分析计算较为方便。由此可见，工艺尺寸链的原理和算法并不复杂，但是其基本概念和基本算式要深刻理解，才可以在解决实际工艺问题熟练的掌握和应用。

【参考文献】

［１］张荣瑞.尺寸链原理及应用[m].北京：机械工业出版社，1986.

［２］韩英淳.汽车制造工艺学[m].2版.北京：人民交通出版社，2009.

［３］卢秉恒.机械制造技术基础[m].3版.北京：机械工业出版社，2008.

［责任编辑：周娜］