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机械制造读书工程报告

学院:机电工程学院

专业:机械设计制造及其自动化

课程名称:机械制造技术基础

报告题目:工艺尺寸链分析和计算

姓名:

学号:

成绩:

工艺尺寸链分析和计算

尺寸链原理是分析和计算装配精度中都有很大的作用。它的原理和计算方法并不复杂,但尺寸链的基本概念却十分重要,具体计算又比较繁琐,因此在学习过程中必须多加分析和比较,以便熟练的掌握这个方法。以下介绍最基本的线性尺寸链的问题。

一.工艺尺寸链的定义和特征

定义:

像上图一样,由互相联系的按一定顺序首尾相接构成封闭形式的一组尺寸就定义为尺寸链。由单个零件在工艺过程中有关尺寸所形成的尺寸链,就称为工艺尺寸链。

特征:

(1)封闭性尺寸链必须是一组有关首尾相接构成封闭形式的尺寸。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。

(2)关联性尺寸链中间接保证的尺寸的大小和变化,是受这些直接获得的尺寸的精度所支配的;彼此间具有特定的函数关系,并且间接保证的尺寸的精度必然低于直接获得的尺寸的精度。

二.尺寸链的组成和尺寸链的画法

组成尺寸链的各个尺寸都称为尺寸链的环。这些环又可以分为:

(1)封闭环((或终结环) 根据尺寸链的封闭性,最终被间接保证精度的那个环称为封闭环。如图a、b、c三环中,b就是封闭环。加工工艺尺寸链的封闭环是由零件的加工顺序来确定的。在零件工作图上,零件尺寸链的封闭环是图上未标

注的尺寸。在机器的装配过程中,凡是在装配后才形成的尺寸,就称为装配尺寸链的封闭环,它是由两个零件上的表面(或中心线等)构成的。

(2)组成环——除封闭环以外的其他环都称为组成环。如图中所示,尺寸a 和c 就是组成环。组成环又可按它对封闭环的影响性质分成两类:

1)增环——当其余各组成环不变,而这个环增大使封闭环也增大者。尺寸c 就是增环。为明确起见,可加标一个正向的箭头,如c 。

2)减环——当其余各组成环不变,而这个环增大反而使封闭环也减小者。尺寸a 就是减环。为明确起见,可加标一个正向的箭头,如a 。 三.尺寸链的计算

极值法是从尺寸链各环都处于极限条件下来计算封闭环和组成环之间关系的方法。这种方法是按误差综合的两个最不利情况,即各增环都为最大极限尺寸而各减环都为最小极限尺寸的情况,或各增环都为最小极限尺寸而各减环都为最大极限尺寸的情况下来计算封环极限尺寸的方法。 1.极值法解尺寸链的基本公式: 式中:

∑∑+===1

-n 1

m i i

m 1

i i 0

-A (6-1)

A 0

---封闭环的基本尺寸;

A i

---所有增环的基本尺寸;

i

---所有减环的基本尺寸;

m ---增环的环数;

n ---包括封闭环在内的总环数; 2.封闭环的极限尺寸

若组成环中的增环都是最大极限尺寸,减环都是最小极限尺寸,则封闭环的尺寸必然是最大极限尺寸(故称极大极小法),即:

∑∑+===1

-n 1

m i imin

m

1

i imax max

0-A A

(6-2a )

同理

∑∑+===1

-n 1

m i imax

m

1

i imin min

0-A A

(6-2b )

3.封闭环的上偏差ES (A 0)与下偏差EI (A 0)

最大极限尺寸减其尺寸就是上偏差,最小极限尺寸减其基本尺寸就是下偏差。从式6-2a ,式6-2b 减去式(6—1),然后用ES(A i )代替A i imax -A ,EI(A i )代替A A i imin -得到:

)(0A ES =∑=m

1i )(i A ES -∑

+=1

-n 1

m i )(A EI i (6-3a ) EI (A 0)=∑=m

1

i )(A E i

I -∑

+=1

-n 1

m i ()A ES

i

(6-3b )

式中 )(i ES ,)(i ES ----尺寸A i 和A i 的上偏差; )(A E i I ,)(A EI i ----尺寸A i 和A i 下偏差。 4.封闭环的公差T ()A 0

从式(6-2a )减去(6-2b )可得

A

max

0-A min 0=(∑

=m

1

n A

imax

-∑

=m

1

n A

min

)+(

∑+=1

-n 1

m i imax

-

∑+=1

-n 1

m i imin

T(A 0)=∑=m

1

i T(i )+

+=1

-n 1

m i T(i )=∑=1

-n 1

i T(A i ) (6-4)

式中T(A i ),T(A i )------尺寸A i 和A i 的公差。

上面的式(6-1)到式(6-4)就是按极大极小法的原则解算尺寸链时的基本公式,其中式6-2a 、式6-2b 、和式6-3a 、6-3b 是重复的。在这里必须要指出式6-4的重要性,它说明:封闭环的公差等于各组成环公差之和。这也就进一步说明了尺寸链的第二个特征。可见,为了能经济合理地保证封闭环精度,组成环环数越少越有利。 四.例题

1)下图所示为轴套零件加工

Ф40沉孔的工序图,其余表面已加工。

因空深的设计基准为横孔轴线,尺寸

mm无法测量,问能否以直接测量

3015.015.0-+

孔深A来检验。A1=7002.0-、A2=2502.0-

、A3=201.01.0-+、A4=3015.015.0-+。

解:(1)画出尺寸链图,确定封闭环:

按题意,以测量A来检验3015.015.0-+尺寸,测量基准为左端面,与设计基准不重合,需要进行尺寸链换算。

(2)确定增减环

A为减环,其余两个组成为增环。

(3)计算

A的基本尺寸和上下偏差:

基本尺寸

30=25=20-A A=15

上偏差+0.15=+0.1+0-EIA EIA=-0.05

下偏差-0.15=-0.1+(-0.05)-ESA ESA=0

即A=15005.0-

因此可以直接测量孔深A来检测。

2)如图所示给出了两个设计尺寸401.00+和15.0

160±,加工过程如下:

① 车削工序,以精车过的A 面为度量基础精车B 面,保证工序尺寸A1 ,以精车过的B 面为度量基础精车C 面,保证工序尺寸A2 ; ② 热处理;

③ 对A 面进行磨削,磨削直接控制公差较严的一个设计尺寸即 A 3=401

.00+,同时间接保证设计尺寸 15.0160± 求工序尺寸A1和A2

解:绘出尺寸链图。

在尺寸链(a )中,判断z b 为封闭环,取z bmin =0.5 ,A1精车得到的,取加工精度IT9,查出A 1

0062

.0-

A1max=A3min- z bmin =39.5 则A 1=5.390

062.0- 5.0162

.00

b +=Z

在尺寸链(b )中,判断15.0160±为封闭环,A2=160-40=120

则 0.15=0.1+ΔSA2 ΔSA2=0.05 -0.15=0+ΔIA2 ΔIA2=-0.15 则12005

.015.02+-=A =05.1200

2.0-

五.对工艺尺寸链的认识和学习体会

众所周知,每一件完美的工件都需要经过数十道甚至上百道的机械加工工序,正是这些复杂有序的过程把一个毛坯变成达到图纸设计要求的零件。由此可见一个工件的质量在一定程度上由加工工序来决定,因为在加工过程中工序尺寸和设计尺寸之间的严密程度直接影响了完工产品的合格性,无论多么先进的加工技术都不能彻底消除零件工序尺寸和设计尺寸之间的误差。

虽然工序尺寸和设计尺寸之间出在着一定内在的联系,但是并非所有的工件尺寸都可以直接的准确测量,在设计图纸上,一些工序尺寸可以通过工具的直接测量结合比例尺来我们通过一定的物理方法得出,工艺尺寸链的计算就是解决这类比较棘手的问题,在间接得到工序尺寸的计算方法里,正确掌握其变化规律是合理确定工序尺寸及其公差和计算各种工艺尺寸的基础,运用尺寸链理论分析和加工中尺寸变化的内在规律及联系是其根本所在。

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