工艺尺寸链原理及计算.ppt

第十一讲工艺尺寸链原理及其计算,机械制造工程,浙江大学机械工程学系现代制造工程研究所,工艺尺寸链原理及其计算,工艺尺寸链概念与原理工艺尺寸链计算,例子,简易加工工艺路线为：铣A、C面至尺寸600.2铣B、D面至尺寸450.2铣E、F面达到零件尺寸精度要求,450.2,200.25,零件图,600.2,350.25,A,B,C,D,E,F,3#工序的加工示意图（工序图）,工序图中必须要给出工序尺寸A2和A3的具体值，工人才能进行加工,450.2,200.25,零件图,600.2,350.25,A,B,C,D,E,F,现要求：A2和A3为多少时，才能满足零件尺寸精度要求,对于A2，显然A2=350.25即只要调整刀具与定位元件P之间的距离为A2，即可达到350.25尺寸要求,350.25,刀具,P,450.2,200.25,零件图,600.2,350.25,A,B,C,D,E,F,对于A3，即刀具与定位元件Q的对刀尺寸，需要经过计算得到,A3=250.05,刀具,Q,450.2,200.25,零件图,600.2,350.25,A4,B,C,A1,F,分析：尺寸A1=200.25是间接获得的，与工序尺寸A4=450.2及A3有关当A4最大、A3最小时，A1最大当A4最小、A3最大时，A1最小,A4maxA3min=A1maxA4minA3max=A1min,A3min=A4maxA1max=25-0.05A3max=A4min-A1min=25+0.05,450.2,200.25,零件图,600.2,350.25,A,B,C,D,E,F,350.25,250.05,600.2,工序3,工序2,450.2,3#工序分析,350.25,250.05,工序3,工序2,450.2,600.2,表示加工表面,表示定位表面,E面,F面,对于E面加工：由于定位误差=0，工序尺寸误差为0.5，则允许对刀和过程误差适当增大,对于F面加工：由于定位误差=0.4，工序尺寸误差为0.1，则必须提高对刀精度，并减小过程误差,基准不重合误差,工艺尺寸链,工序尺寸是指导工人进行加工的尺寸，工人将根据工序尺寸来进行对刀、调刀、测量等工作。工序尺寸是编制工艺时必须指定的尺寸，对于简单的情况，可以通过分析来得到，但对于复杂的零件，需要运用尺寸链的原理来进行计算,尺寸链的组成定义,尺寸链：在零件加工或装配过程中，由相互联系的尺寸形成封闭的尺寸组合环：组成尺寸链的每一个尺寸封闭环：尺寸链中，在加工过程中最后形成的一环（间接获得的尺寸），用A0表示组成环：对封闭环有影响的所有环（直接获得的尺寸），Ai增环：那些尺寸增大，使封闭环的尺寸也增大的组成环；或那些尺寸减小，使封闭环的尺寸也减小的组成环。Ai减环：那些尺寸增大，使封闭环的尺寸减小的组成环；或那些尺寸减小，使封闭环的尺寸增大的组成环。Ai,尺寸链的特性和形式,尺寸链的特征：封闭性：一个封闭环、若干个组成环关联性：尺寸链的封闭环随着组成环的变动而变动尺寸链的形式按尺寸的几何特性：长度尺寸链、角度尺寸链按尺寸链的作用：零件尺寸链、工艺尺寸链、装配尺寸链按尺寸的空间位置：直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链,尺寸链的例子,尺寸200.25、450.2、250.05构成一个尺寸链，其中尺寸200.25是间接获得的，是封闭环，记为A0尺寸450.2是上道工序加工获得的，是组成环，记为A1尺寸250.05是本道工序加工获得的，是组成环，记为A2A1增大，使A0增大A1是增环，记为A1A2增大，使A0减小A2是减环，记为A2,尺寸链计算的基本方法,极值法：按误差综合的两个最不利情况计算概率法：应用概率统计原理进行尺寸链计算极值法是尺寸链计算的基本方法,极值法求解的基本公式（一）,封闭环的最大值等于（所有增环的最大值之和）减去（所有减环的最小值之和）封闭环的最小值等于（所有增环的最小值之和）减去（所有减环的最大值之和）,计算举例,加工工艺路线为：铣A、C面至尺寸600.2铣B、D面至尺寸450.2铣E、F面达到零件尺寸精度要求求工序尺寸A2,450.2,200.25,零件图,600.2,350.25,A,B,D,E,F,工序3,E面,F面,A2,C,A0max=A1maxA2minA0min=A1min-A2max,A2min=A1maxA0max=(45+0.2)-(20+0.25)=25-0.05A2max=A1min-A0min=(45-0.2)-(20-0.25)=25+0.05,A2=250.05,极值法求解的基本公式（二）,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）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）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）A表示基本尺寸ES表示上偏差EI表示下偏差,计算举例,加工工艺路线为：铣A、C面至尺寸600.2铣B、D面至尺寸450.2铣E、F面达到零件尺寸精度要求求工序尺寸A2,450.2,200.25,零件图,600.2,350.25,A,B,D,E,F,工序3,E面,F面,A2,C,A0=A1-A2A2=A1-A0=25ESA0=ESA1EIA2EIA0=EIA1-ESA2,EIA2=ESA1ESA0=0.2-0.25=-0.05ESA2=EIA1-EIA0=-0.2-(-0.25)=0.05,A2=250.05,极值法求解的基本公式（三）,封闭环的公差等于所有组成环的公差之和该公式主要用于计算的校验,根据加工精度正态分布性（6原理），某个尺寸出现极大值和极小值的概率是非常小的，那么“所有增环都为极大或极小值，同时所有减环都为极小值或极大值”的概率将更小因此可以适当降低组成环的精度，即增大组成环的公差，以降低成本。,概率法求解的思路,极值法：封闭环的公差等于所有组成环的公差之和。若共有n个组成环，则每个组成环的公差为：可见要求组成环的精度非常高成本大大升高,Ti=T0/n,极值法求解思路,概率法求解思路,尺寸链确定计算的关键,封闭环的确定最后形成的、间接获得的组成环的确定与封闭环有关的直接获得的，或必须指定的增环减环的确定分析各组成环对封闭环的影响关系,尺寸链与工艺密切相关,封闭环的确定,封闭环的基本属性是“派生”，即封闭环本身不具有“独立”性质，它是随着别的环变化而变化。在工艺尺寸链中表现为尺寸的间接获得封闭环与零件的加工方案有关系，同一个零件，不同的加工方案，封闭环是不同的确定封闭环的要点：间接获得，联系零件的加工具体方案,组成环的确定,组成环的基本特点是加工过程中直接获得且对封闭环有影响具体方法：从构成封闭环的两表面同时开始，同步地循着工艺过程的顺序，分别向前查找各该表面最近一次加工的加工尺寸，之后再进一步向前查找此加工尺寸的工序基准的最近一次加工时的加工尺寸，如此继续向前查找，直到两条路线最后得到的加工尺寸的工序基准重合（即两者的工序基准为同一表面），至此上述尺寸系统即形成封闭轮廓，从而构成工艺尺寸链,增环减环的确定,在尺寸链简图上，先给封闭环任意指定一方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，依次给每一组成环画出箭头，凡箭头方向和封闭环相反的为增环，箭头方向和封闭环相同的为减环。,尺寸链计算的步骤,确定封闭环查找组成环画尺寸链简图确定增环确定减环列出计算公式具体计算,举例,零件图：D=40+0.025L=43.6+0.32,工艺路线：镗孔至39.6+0.10插键槽，保证工序尺寸A淬火热处理磨内孔到40+0.025同时必须保证43.6+0.32求插键槽的工序尺寸A,尺寸链建立,尺寸40+0.025是由4#工序直接获得的；而尺寸43.6+0.32是间接获得的，所以尺寸43.6+0.32为封闭环A0A0的两端表面：(1)键槽顶部；(2)磨后内孔表面键槽顶部：由2#工序插键槽加工得到，其基准是未磨内孔表面磨后内孔表面由4#工序加工得到，其基准是未磨内孔中心未磨内孔表面由1#工序加工得到，其基准是未磨内孔中心,A0,重合,增环、减环的确定,A0=43.6+0.32（封闭环）A1=L待求A2=（39.6+0.10）/2A3=（40+0.025）/2确定增环、减环增环：A1、A3减环：A2,尺寸链计算类型,定位基准与设计基准不重合时的尺寸换算测量基准与设计基准不一致时的计算加工时需同时保证多尺寸的尺寸换算需根据多次加工的设计基准标注尺寸时，工序尺寸的换算需保证表面处理层深度时工序尺寸的换算,关于封闭环与组成环,工序尺寸一定是组成环，不是封闭环理由：工序尺寸是指导工人直接加工用，是该工序直接获得的封闭环一般在零件图中出现，但在工序图中没有出现的尺寸有时精加工余量是封闭环理由：上道工序加工至尺寸A，本道工序加工至尺寸B，加工余量由A和B间接确定的,关于封闭环与组成环,如果还是无法确定哪个是封闭环，一般公差最大的尺寸是封闭环，但风险很大理由：封闭环公差=所有组成环公差之和风险：如果所有组成环公差之和大于封闭环，或者计算出来的工序尺寸的最小值大于最大值，则需要修改其它工序尺寸的公差，即提高工序精度,封闭环：A0=43.6+0.1增环：A1=L待求减环：A2=（39.6+0.20）/2=19.8+0.1增环：A3=（40+0.06）/2=20+0.03A0max=Lmax+A3maxA2minLmax=A0max+A2min-A3max=43.6+0.1+19.8-20-0.03=43.4+0.07A0min=Lmin+A3min-A2maxLmin=A0min+A2max-A3min=43.6+19.8+0.1-20=43.4+0.1LminLmax提高组成环的尺寸精度，主要是提高A2的精度，即调整工序尺寸A2，如调整为19.8+0.03Lmin=43.6+19.8+0.03