《互换性与测量技术》(高莉莉)教学课件 第三章

尺寸链尺寸链是一种产品设计中非常重要的概念,它描述了产品各个部件之间的尺寸关系。合理的尺寸链设计可以确保产品的性能、外观和制造的协调统一。本章将深入探讨尺寸链的原理和应用。ＯabyＯＯＯＯＯＯＯＯＯ3.1尺寸链的概念什么是尺寸链?尺寸链是用来描述由多个相互关联的尺寸组成的系列。这些尺寸共同影响了产品的性能和质量。尺寸链的重要性正确分析和控制尺寸链非常重要,可以确保产品的性能、精度和可靠性。这是设计和制造过程的关键环节。尺寸链的组成要素尺寸链包括基本尺寸、累积尺寸和公差。合理分配这些要素可以优化尺寸链,提高制造质量。3.1.1尺寸链的定义尺寸链是由相关零件尺寸组成的一个闭环系统。它描述了零件之间的几何约束关系，反映了装配过程中的尺寸传递规律。通过分析尺寸链，可以合理地分配零件公差，确保装配质量和可靠性。3.1.2尺寸链的组成尺寸链是由多个尺寸构成的一个完整的几何尺寸系统。它通常包含以下几个关键组成部分:关键尺寸:决定产品总体外形和功能的关键尺寸。中间尺寸:连接关键尺寸的中间维度。累积误差:每一个单一尺寸的误差逐级累积形成的总体误差。公差分配:根据设计要求合理分配每个尺寸的公差。这些组成部分相互联系,共同决定了产品整体的尺寸准确性和质量。3.1.3尺寸链的表示尺寸链通常以图示的方式表示，展示各个尺寸之间的关系。图形可以是线性的也可以是循环的，依据实际情况而定。同时给出每个尺寸的公差范围，以及它们传递through装配过程的变化情况。这种直观的表示方式有助于理解尺寸链的构成和变化规律。尺寸链的计算本节将介绍尺寸链的基本计算方法以及如何对尺寸链的极限偏差进行计算。通过掌握这些知识,可以更好地分析和控制产品的尺寸质量。3.2.1尺寸链的基本公式尺寸链的基本公式为：L=∑(Ai±Ti)，其中L为尺寸链长度，Ai为第i个关键尺寸，Ti为第i个关键尺寸的公差。公式中的±号用于表示尺寸链的正负方向。当关键尺寸尺寸增大时取正号，当关键尺寸减小时取负号。通过尺寸链的基本公式可以计算出整个装配件的最终尺寸，为下一步尺寸链的极限偏差计算和尺寸误差分析奠定基础。尺寸链的极限偏差计算尺寸链的极限偏差计算是确定零件公差及其组装公差的关键步骤。首先根据各零件的公差、装配误差等因素，计算出每个尺寸环节的极限偏差。然后将各环节的极限偏差进行代数或平方和组合，得到整个尺寸链的总极限偏差。3.2.3尺寸链的实例分析通过具体的实例分析和计算，深入理解尺寸链的应用原理。从零件的几何尺寸出发，找出关键尺寸和相关尺寸，建立尺寸链模型。运用基本公式和极限偏差计算方法，推算出各个尺寸的公差范围和组合公差。对比实际装配情况，分析尺寸链的合理性。根据分析结果，提出优化建议，如调整关键尺寸公差、引入可调节构件等，最终实现尺寸链的最佳设计。尺寸链的应用尺寸链不仅在设计阶段有重要作用,在制造和装配过程中也广泛应用。通过合理应用尺寸链,可以确保产品的高质量制造和可靠装配,提高生产效率,降低成本。3.3.1尺寸链在设计中的应用尺寸链在产品设计阶段有广泛应用。设计师可利用尺寸链分析零件间的关联性,确保产品各部件协调匹配。同时分析尺寸链极限偏差,优化零件尺寸公差,确保装配质量。尺寸链还可指导选择最佳制造工艺,达到设计要求。例如,设计一款相机时，可建立镜头、焦平面、感光元件间的尺寸链，分析偏差传递规律，控制关键尺寸公差，确保成像质量。3.3.2尺寸链在制造中的应用尺寸链在制造过程中扮演着重要角色。它可以帮助工程师预测零件和装配体之间的间隙和干涉,优化制造工艺,确保最终产品满足设计要求。合理设计尺寸链,分析和控制制造过程中的尺寸误差,确保零件装配符合要求。利用尺寸链分析,优化和调整加工工艺参数,提高制造精度和一致性。结合尺寸链理论,选择合适的测量方法和检测工具,保证产品质量。尺寸链在装配中的应用在装配过程中，尺寸链可以用来分析各部件尺寸之间的关系，确保零件能顺利组装。通过尺寸链计算，可以预测装配误差并采取相应措施，确保装配质量。合理设计尺寸链还能优化装配过程，减少返工，提高装配效率。尺寸链的误差分析深入探讨尺寸链中存在的各种误差来源,并分析误差传递的规律,提出有效的控制措施,以保证产品的尺寸精度。3.4.1尺寸链的误差来源零件制造误差：由于机床精度、加工工艺等因素导致的尺寸、形状和位置误差。装配误差：装配时由于定位、夹持等引起的尺寸、角度等误差。测量误差：测量工具和测量方法的局限性导致的误差。环境因素误差：温度、湿度、振动等环境条件的变化引起的误差。人为因素误差：操作人员的经验、注意力等对测量和装配的影响。尺寸链误差的传递规律尺寸链中各个尺寸偏差都会相互影响和传递。偏差的传递方向为从产生偏差的零件向其他相关零件传递。几何尺寸误差和形状误差会影响装配精度,从而引起尺寸链误差的累积。3.4.3尺寸链误差的控制措施分析尺寸链中各元件的误差来源，采取针对性措施进行控制。合理设计公差分配，优化尺寸链，最小化整体误差传递。选用高精度加工工艺和量测仪器，精确控制关键参数。建立健全的检测体系，定期进行误差分析和反馈修正。培养工人的尺寸链意识和加工技能，提高生产操作水平。尺寸链的优化设计本节将探讨如何通过优化设计来改善尺寸链的性能。关键是在满足产品功能要求的前提下，尽可能减小尺寸链的极限偏差，提高制造和装配的可靠性。3.5.1尺寸链优化的目标尺寸链优化的主要目标是提高产品的工艺精度、降低制造成本和提高可靠性。通过优化尺寸链,可以减少零件间的累积偏差,提高装配的匹配性,降低返工和返修的概率。同时也能够提高产品的使用寿命和可靠性,满足客户的功能要求。3.5.2尺寸链优化的方法尺寸链优化的基本原则：最小化累计误差、均衡误差、合理分配误差使用模型仿真和公式计算优化尺寸链参数，如关键尺寸、公差等根据产品功能和制造工艺选择合适的优化方法，如极限偏差法、误差传播法等3.5.3尺寸链优化的实例以某型号电动小车的设计为例，针对其传动系统中的关键尺寸链进行优化设计。首先分析关键零件的公差指标和配合关系，建立尺寸链模型。接着利用计算机辅助方法，结合工艺和成本因素，对尺寸链进行优化设计。最终确定各零件的公差等级和配合方式，使整个尺寸链满足设计要求，并达到最优的成本效果。本章小结本章详细介绍了尺寸链的概念、计算方法、应用和误差分析等内容。通过系统学习,读者可以深入理解尺寸链在机械设计、制造和装配中的重要性,掌握尺寸链分析和优化的关键技巧。3.6.1本章知识要点掌握尺寸链的基本概念、组成和表示方法理解尺寸链的基本计算原理和极限偏差计算方法学会运用尺寸链分析在设计、制造和装配中的应用了解尺