装配尺寸链讲义.ppt

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1、授课课题：授课课题：7.2 装配尺寸链装配尺寸链目的要求：目的要求：1、掌握尺寸链、环、封闭环、增减环的、掌握尺寸链、环、封闭环、增减环的 基本基本概念，尺寸链的查找、增减环判定。概念，尺寸链的查找、增减环判定。2、会用极值法进行尺寸链正计算、会用极值法进行尺寸链正计算重点：尺寸链、环、封闭环、增减环的基本概念，尺重点：尺寸链、环、封闭环、增减环的基本概念，尺 寸链的查找、增减环判定。寸链的查找、增减环判定。难点：难点：用极值法进行尺寸链正计算用极值法进行尺寸链正计算一、有关尺寸链的基本概念一、有关尺寸链的基本概念v1、装配尺寸链的定义和特征装配尺寸链的定义和特征v 如图如图1（A）所示，假设

2、零件图上标注设计尺寸）所示，假设零件图上标注设计尺寸A1和和A0，当用调整法最后加工表面，当用调整法最后加工表面C时（时（A、B面已加工完成）面已加工完成），为了使工件定位可靠和夹具结构简单，常选，为了使工件定位可靠和夹具结构简单，常选A面为定位基准，按尺寸面为定位基准，按尺寸A2对刀加工对刀加工B面，间接保证尺寸面，间接保证尺寸A0，则，则A1、A2和和A0这些相互联系的尺寸就形成一个尺寸封闭图形，即为工艺装配尺寸链。见图这些相互联系的尺寸就形成一个尺寸封闭图形，即为工艺装配尺寸链。见图1（C）。）。v 又如图又如图1（B）所示零件，设计尺寸为）所示零件，设计尺寸为A1、A0，在加工过程中，

3、因，在加工过程中，因A0不便直接测量，只有按照容易测量的不便直接测量，只有按照容易测量的A2进行加工，才能间接保证尺寸进行加工，才能间接保证尺寸A0的要求，则的要求，则A1、A2、A0也同样形成一个工艺装配尺寸链。也同样形成一个工艺装配尺寸链。v1、概念：装配模具时、概念：装配模具时,将与某项精度指标有关的各个零件尺寸依次排序，形将与某项精度指标有关的各个零件尺寸依次排序，形成一个封闭的链形尺寸组合成一个封闭的链形尺寸组合,称为装配尺寸链。尺寸链具有如下两个特性：称为装配尺寸链。尺寸链具有如下两个特性：v （1）封闭性）封闭性 组成尺寸链的各个尺寸按一定顺序构成一个封闭系统。组成尺寸链的各个尺

4、寸按一定顺序构成一个封闭系统。v 用用A0表示表示。v（2）相关性）相关性 其中一个尺寸变动将影响其他尺寸变动。其中一个尺寸变动将影响其他尺寸变动。用用Ai表示。表示。v2、环及其分类：构成尺寸链的各个尺寸称为环。尺寸链的环分为封闭环和组成环。环及其分类：构成尺寸链的各个尺寸称为环。尺寸链的环分为封闭环和组成环。v （1）封闭环）封闭环 加工或装配过程中最后自然形成的那个尺寸。如图加工或装配过程中最后自然形成的那个尺寸。如图1中的中的A0。v （2）组成环）组成环 尺寸链中除封闭环以外的其他环。根据它们对封闭环影响的不同，尺寸链中除封闭环以外的其他环。根据它们对封闭环影响的不同，又分为增环和减

5、环。又分为增环和减环。v与封闭环同向变动的组成环称为增环，即当该组成环尺寸增大（或减小）而其它组与封闭环同向变动的组成环称为增环，即当该组成环尺寸增大（或减小）而其它组成环不变时，封闭环也随之增大（或减小），成环不变时，封闭环也随之增大（或减小），v与封闭环反向变动的组成环称为减环，即当该组成环尺寸增大（或减小）而其他组与封闭环反向变动的组成环称为减环，即当该组成环尺寸增大（或减小）而其他组成环不变时，封闭环的尺寸却随之减小（或增大）。成环不变时，封闭环的尺寸却随之减小（或增大）。v注意：注意：为了快速确定组成环的性质，可先在尺寸链图上平行于封闭环，沿任意方向为了快速确定组成环的性质，可先在尺

6、寸链图上平行于封闭环，沿任意方向划一箭头，然后沿此箭头方向环绕尺寸链一周，平行于每一个组成环尺寸依次画出划一箭头，然后沿此箭头方向环绕尺寸链一周，平行于每一个组成环尺寸依次画出箭头，箭头，箭头指向与封闭环方向相反的组成环为增环箭头指向与封闭环方向相反的组成环为增环，反之，反之箭头指向与封闭环方向相箭头指向与封闭环方向相同的组成环同的组成环为减环。为减环。二、二、尺寸链的建立与分析尺寸链的建立与分析v 1、建立尺寸链建立尺寸链v 正确建立和描述尺寸链是进行尺寸链综合精度分析计算的基础。应根据实正确建立和描述尺寸链是进行尺寸链综合精度分析计算的基础。应根据实际应用情况查明和建立尺寸链关系。建立装配

7、尺寸时，应了解产品的装配关际应用情况查明和建立尺寸链关系。建立装配尺寸时，应了解产品的装配关系、产品装配方法及产品装配性能要求；系、产品装配方法及产品装配性能要求；建立装配尺寸链时应了解零部件的建立装配尺寸链时应了解零部件的设计要求及其制造工艺过程，同一零件的不同工艺过程所形成的尺寸链是不设计要求及其制造工艺过程，同一零件的不同工艺过程所形成的尺寸链是不同的。同的。v 正确建立和分析尺寸链的正确建立和分析尺寸链的首要条件是要正确地确定封闭环首要条件是要正确地确定封闭环。v 在装配尺寸链中，封闭环就是产品上有装配精度要求的尺寸。如同一部件在装配尺寸链中，封闭环就是产品上有装配精度要求的尺寸。如同

8、一部件中各零件之间相互位置要求的尺寸或保证相互配合零件配合性能要求的间隙中各零件之间相互位置要求的尺寸或保证相互配合零件配合性能要求的间隙或过盈量。或过盈量。v 零件尺寸链的零件尺寸链的封闭环应为公差等级要求最低的环封闭环应为公差等级要求最低的环，一般在零件图上，一般在零件图上不进行标不进行标注注，以免引起加工中的混乱。，以免引起加工中的混乱。v 工艺尺寸链的工艺尺寸链的封闭环是在加工中最后自然形成的环封闭环是在加工中最后自然形成的环，一般为被加工零件要求，一般为被加工零件要求达到的设计尺寸或工艺过程中需要的余量尺寸。加工顺序不同，封闭环也不同。达到的设计尺寸或工艺过程中需要的余量尺寸。加工顺

9、序不同，封闭环也不同。所以工艺尺寸链的封闭环必须在加工顺序确定之后才能判断。所以工艺尺寸链的封闭环必须在加工顺序确定之后才能判断。v 在确定封闭环之后，应确定对封闭环有影响的各个组成环，使之与封闭环形在确定封闭环之后，应确定对封闭环有影响的各个组成环，使之与封闭环形成一个封闭的尺寸回路。成一个封闭的尺寸回路。v 在建立尺寸链时，形位公差也可以是尺寸链的组成环。在一般情况下，形位在建立尺寸链时，形位公差也可以是尺寸链的组成环。在一般情况下，形位公差可以理解为基本尺寸为零的线性尺寸。形位公差参与尺寸链分析计算的情况公差可以理解为基本尺寸为零的线性尺寸。形位公差参与尺寸链分析计算的情况较为复杂，应根

10、据形位公差项目及应用情况分析确定。较为复杂，应根据形位公差项目及应用情况分析确定。v 必须指出，必须指出，在建立尺寸链时应遵守在建立尺寸链时应遵守“最短尺寸链原则最短尺寸链原则”，即对于某一封闭环，即对于某一封闭环，若存在多个尺寸链时，应选择组成环数最少的尺寸链进行分析计算。若存在多个尺寸链时，应选择组成环数最少的尺寸链进行分析计算。v 一个尺寸链中只有一个封闭环。一个尺寸链中只有一个封闭环。v2、查找组成环、查找组成环v 组成环是对封闭环有直接影响的那些尺寸，与此无关的尺寸要排除在组成环是对封闭环有直接影响的那些尺寸，与此无关的尺寸要排除在外。一个尺寸链的环数应尽量少。外。一个尺寸链的环数应

11、尽量少。v 查找装配尺寸链的组成环时，先从封闭环的任意一端开始，找相邻零查找装配尺寸链的组成环时，先从封闭环的任意一端开始，找相邻零件的尺寸，然后再找与第一个零件相邻的第二个零件的尺寸，这样一环件的尺寸，然后再找与第一个零件相邻的第二个零件的尺寸，这样一环接一环，直到封闭环的另一端为止，从而形成封闭的尺寸组。接一环，直到封闭环的另一端为止，从而形成封闭的尺寸组。v 如图如图a所示的车床主轴轴线与尾架轴线高度差的允许值所示的车床主轴轴线与尾架轴线高度差的允许值A0是装配技术要是装配技术要求，为封闭环。组成环可从尾架顶尖开始查找，尾架顶尖轴线到底面的求，为封闭环。组成环可从尾架顶尖开始查找，尾架顶

12、尖轴线到底面的高度高度A1、与床面相连的底板的厚度、与床面相连的底板的厚度A2、床面到主轴轴线的距离、床面到主轴轴线的距离A3，最后，最后回到封闭环。回到封闭环。A1、A2和和A3均为组成环。均为组成环。v v v v a）b）v 车床顶尖高度尺寸链车床顶尖高度尺寸链v3、特点：、特点：v 一个尺寸链中最少要有两个组成环。组成环中，可能只有增环没有减环，一个尺寸链中最少要有两个组成环。组成环中，可能只有增环没有减环，但不可能只有减环没有增环。但不可能只有减环没有增环。v 在封闭环有较高技术要求或形位误差较大的情况下，建立尺寸链时，还在封闭环有较高技术要求或形位误差较大的情况下，建立尺寸链时，还

13、要考虑形位误差对封闭环的影响。要考虑形位误差对封闭环的影响。三、分析计算尺寸链的任务和方法三、分析计算尺寸链的任务和方法v1任务任务v 分析和计算尺寸链是为了正确合理地确定尺寸链中各环的尺寸和精度，主分析和计算尺寸链是为了正确合理地确定尺寸链中各环的尺寸和精度，主要解决以下三类任务：要解决以下三类任务：v （1）正计算）正计算 已知各组成环的极限尺寸，求封闭环的极限尺寸。这类计算已知各组成环的极限尺寸，求封闭环的极限尺寸。这类计算主要用来验算设计的正确性，故又叫校核计算。主要用来验算设计的正确性，故又叫校核计算。v （2）反计算）反计算 已知封闭环的极限尺寸和各组成环的基本尺寸，求各组成环已知

14、封闭环的极限尺寸和各组成环的基本尺寸，求各组成环的极限偏差。这类计算主要用在设计上，即根据机器的使用要求来分配各零的极限偏差。这类计算主要用在设计上，即根据机器的使用要求来分配各零件的公差。件的公差。v （3）中间计算）中间计算 已知封闭环和部分组成环的极限尺寸，求某一组成环的极已知封闭环和部分组成环的极限尺寸，求某一组成环的极限尺寸、这类计算常用在工艺上。限尺寸、这类计算常用在工艺上。v 反计算和中间计算通常称为设计计算。反计算和中间计算通常称为设计计算。v 2方法方法v （1）完全互换法（极值法）完全互换法（极值法）v 从尺寸链各环的最大与最小极限尺寸出发进行尺寸链计算，不考虑各环实际从尺

15、寸链各环的最大与最小极限尺寸出发进行尺寸链计算，不考虑各环实际尺寸的分布情况。按此法计算出来的尺寸加工各组成环，装配时各组成环不需尺寸的分布情况。按此法计算出来的尺寸加工各组成环，装配时各组成环不需挑选或辅助加工，装配后即能满足封闭环的公差要求，即可实现完全互换。挑选或辅助加工，装配后即能满足封闭环的公差要求，即可实现完全互换。v 完全互换法是尺寸链计算中最基本的方法。完全互换法是尺寸链计算中最基本的方法。v （2）大数互换法（概率法）大数互换法（概率法）v 该法是以保证大数互换为出发点的。该法是以保证大数互换为出发点的。v 生产实践和大量统计资料表明，在大量生产且工艺过程稳定的情况下，各组生

16、产实践和大量统计资料表明，在大量生产且工艺过程稳定的情况下，各组成环的实际尺寸趋近公差带中间的概率大，出现在极限值的概率小，增环与减成环的实际尺寸趋近公差带中间的概率大，出现在极限值的概率小，增环与减环以相反极限值形成封闭环的概率就更小。所以，用极值法解尺寸链，虽然能环以相反极限值形成封闭环的概率就更小。所以，用极值法解尺寸链，虽然能实现完全互换，但往往是不经济的。实现完全互换，但往往是不经济的。v 采用概率法，不是在全部产品中，而是在绝大多数产品中，装配时不需要挑采用概率法，不是在全部产品中，而是在绝大多数产品中，装配时不需要挑选或修配，就能满足封闭环的公差要求，即保证大数互换。选或修配，就

17、能满足封闭环的公差要求，即保证大数互换。v 按大数互换法，在相同封闭环公差条件下，可使组成环的公差扩大，从而获按大数互换法，在相同封闭环公差条件下，可使组成环的公差扩大，从而获得良好的技术经济效益，也比较科学合理，得良好的技术经济效益，也比较科学合理，常用在大批量生产的情况。常用在大批量生产的情况。v （3）其他方法）其他方法v 在某些场合，为了获得更高的装配精度，而生产条件又不允许提高组成环的在某些场合，为了获得更高的装配精度，而生产条件又不允许提高组成环的制造精度时，可采用分组互换法、修配法和调整法等来完成这一任务。制造精度时，可采用分组互换法、修配法和调整法等来完成这一任务。四、四、用完

18、全互换法解尺寸链用完全互换法解尺寸链v1、基本公式、基本公式v设尺寸链的组成环数为设尺寸链的组成环数为m，其中，其中n个增环，个增环，mn个减环，个减环，AO为封闭环的基本为封闭环的基本尺寸，尺寸，A为组成环的基本尺寸，则对于直线尺寸链有如下公式：为组成环的基本尺寸，则对于直线尺寸链有如下公式：v 1封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸v A0=v即封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸即封闭环的基本尺寸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。之和。v v2封闭环的极限尺寸封闭环的极限尺寸v A0max=v A0min=v v即即封闭环的最大极限尺寸封闭环的

19、最大极限尺寸等于所有等于所有增环的最大极限尺寸增环的最大极限尺寸之和减去所有之和减去所有减环最减环最小极限尺寸小极限尺寸之和；封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和之和；封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺才之和。减去所有减环的最大极限尺才之和。v 3封闭环的极限偏差封闭环的极限偏差v ES0=v EI0=v v即即封闭环的上偏差封闭环的上偏差等于所有等于所有增环上偏差增环上偏差之和减去所有之和减去所有减环下偏差减环下偏差之和；封闭环的下偏差之和；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。等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏

20、差之和。v4封闭环的公差封闭环的公差v T0=v 即封闭环的公差等于所有组成环公差之和即封闭环的公差等于所有组成环公差之和。v例例41 如图如图2a所示的结构，已知各零件的尺寸：所示的结构，已知各零件的尺寸：A1=mm，A2=A5=mm，A3=mm，A4=mm设计要求间隙设计要求间隙A。为。为0.10.45mm，试做校核计算。，试做校核计算。v v 图图2 齿轮部件尺寸链齿轮部件尺寸链v v解解:（l）确定封闭环为要求的间隙）确定封闭环为要求的间隙A0；寻找组成环并画尺寸链线图（图；寻找组成环并画尺寸链线图（图2b）；判断）；判断A3为为增环，增环，A1、A2、A4和和A5为减环。为减环。v

21、（2）按公式计算封闭环的基本尺寸）按公式计算封闭环的基本尺寸v A0A3一（一（A1+A2+A4+A5）=43mm（30+5+3+5）mm=0v 即要求封闭环的尺寸为即要求封闭环的尺寸为0+0.45+0.10mm。v （3）按公式计算封闭环的极限偏差）按公式计算封闭环的极限偏差v ES。=ES3一（一（EI1+EI2+EI4+EI5）v=0.18mm一（一一（一0.130.0750.040.075）mm=0.50mmv EI。=EI3一（一（ES1+ES2+ES4+ES5）v=0.02mm（0000）mm=0.02mmv （4）按公式计算封闭环的公差）按公式计算封闭环的公差v T。T1+T1+T2+T3+T4+T5=（0.130.075十十0.160.075十十0.04）mm=0.48mmv 校核结果表明，封闭环的上、下偏差及公差均已超过规定范围，必须调整组成环的极校核结果表明，封闭环的上、下偏差及公差均已超过规定范围，必须调整组成环的极限偏差。限偏差。