《互换性与技术测量基础》课件06尺寸链

项目6

尺寸链教学导读

通过本项目的学习，掌握尺寸链的基本概念；熟悉尺寸链的基本术语和分类；掌握直线尺寸链的计算方法。学生需掌握知识点光滑尺寸链、尺寸链分类、直线尺寸链的计算方法。重点和难点计算尺寸链、运用尺寸链解决实际问题。第一部分

理论基础知识6.1概述

尺寸链用于研究机械产品尺寸之间的相互关系，分析影响装配精度与技术要求的因素，确定各有关零部件尺寸的适宜公差，从而使产品达到设计要求。要进行尺寸链计算，首先要熟悉尺寸链的概念，正确查明尺寸链的组成，建立尺寸链。车床主轴与尾座尺寸如图所示。6.1.1尺寸链的定义与特点（1）封闭性：指用以检验被测工件为孔的量规。（2）相关性：指用以检验被测工件为轴的量规。尺寸链是指在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组。1.环6.1.2尺寸链的组成

环即构成尺寸链的各个尺寸，如上图（b）中的A0、A1、A2、A3、A4、A5。尺寸链的环分为封闭环和组成环。2.封闭环

封闭环加工或装配中最后自然形成的那个尺寸，如上图中的A0。3.组成环6.1.2尺寸链的组成

组成环即尺寸链中除封闭环以外的其他环，如上图中A1、A2、A3、A4、A5。4.增环

增环是指尺寸链中的组成环，该环的变动会引起封闭环同向变动，即该组成环增大时封闭环随之变大，该组成环减小时封闭环也随之减小，如上图中的A3。5.减环6.1.2尺寸链的组成

减环是指尺寸链中的组成环，该环的变动会引起封闭环反向变动，即该环增大时封闭环减小，该环减小时封闭环增大，如图6-2中的A1、A2、A4、A5。6.补偿环

补偿环即尺寸链中预先选定的一组成环，可以通过改变其大小或位置，使封闭环达到规定要求。6.2尺寸链的分类

尺寸链按几何特征、应用场合、误差性质、以及环的相互关系与相互位置等的不同，尺寸链有以下几种分类：6.2.1按应用场合分类1.装配尺寸链

全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链称为装配尺寸链。2.零件尺寸链

全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链称为零件尺寸链。3.工艺尺寸链

全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链称为工艺尺寸链。6.2.2按各环尺寸的几何特性分类长度尺寸链全部环为长度尺寸的尺寸链称为长度尺寸链。2.角度尺寸链全部环为角度尺寸的尺寸链称为角度尺寸链。6.2.3按各环所在空间位置分类线性尺寸链

全部组成环平行于封闭环的尺寸链称为线性尺寸链。2.平面尺寸链

全部组成环位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链3.空间尺寸链

组成环位于几个不平行平面内的尺寸链称为空间尺寸链。6.3尺寸链的建立6.3.1建立尺寸链的目的及计算方法1.正计算

正计算是指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。2.反计算反计算是指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。6.3.1建立尺寸链的目的及计算方法5.2.5工作量规设计3.中间计算

中间计算是指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。中间计算常用于工艺设计，如基准换算、工序尺寸的确定等。6.3.2尺寸链的建立步骤1.确定封闭环

装配尺寸链中封闭环是在装配过程中自然形成的，是机器装配精度所要求的尺寸，封闭环下标为“0”。工艺尺寸链中封闭环是在加工过程中自然形成的，封闭环下标为“0”。2.查明组成还

在确定封闭环后，先从封闭环一端开始，依次找出影响封闭环变动的、相互连接的尺寸，直至最后一个尺寸与封闭环的另一端连接为止，与封闭环形成一个封闭的尺寸组，即为尺寸链。组成环下标为i（ⅰ=1，2，⋯，n）。6.3.2尺寸链的建立步骤3.画尺寸链图

建立尺寸链应遵循“最短尺寸链原则”，即对某一封闭环，若存在多个尺寸链，则应选取组成环最少的那个尺寸链。因为在封闭环精度要求一定的条件下，组成环数越少，对组成环的精度要求越低。6.3.2尺寸链的建立步骤4.判断增减环

在确定封闭环、组成环以及绘制尺寸链图之后，还要判断组成环中的增、减环，与封闭环箭头方向相同的环为减环，与封闭环箭头方向相反的环为增环6.3.2尺寸链的建立步骤6.4尺寸链的计算

对于机械产品，按设计要求、结构特征、公差大小与生产条件，可以采用不同的方法达到封闭环公差要求。通常有完全互换法、大数互换法、分组互换法、调整法及修配发。

完全互换法（极值法）是从尺寸链各环的最大与最小尺寸出发进行尺寸计算，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，装配时各组成环无须挑选或辅助加工，装配后即能满足封闭环的公差要求，即可实现完全互换。完全互换法是尺寸链计算中最基本的方法。6.4.1完全互换法6.4.1完全互换法

以直线尺寸链计算为例，设尺寸链的组成环数为m，其中n个增环，m-n个减环，A0为封闭环的基本尺寸，A

i为组成环的基本尺寸，则直线尺寸链公式如下：封闭环的基本尺寸：封闭环的上极限和下极限尺寸：

6.4.1完全互换法封闭环的极限偏差：

封闭环的公差：

例6-1：如图所示，曲轴轴向尺寸链中,mm,

mm,mm，试验算A0是否在要求的0.05~0.25mm范围内。

解：（1）画尺寸连图如下：6.4.1完全互换法1.正计算法

已知各组成环公称尺寸及极限偏差，求封闭环公称尺寸及极限偏差。6.4.1完全互换法1.正计算法（2）封闭环的基本尺寸：A0=A1-(A2+A3+A4)=43.5-(2.5+38.5+2.5)=0（3）封闭环的上下偏差：ES0=ES1-（EI2+EI3+EI4）=0.10-（-0.04-0.07-0.04）=+0.25mmEI0=EI1-（ES2+ES3+ES4）=0.05-（0+0+0）=+0.05mm封闭环mm，轴向间隙为0.05~0.025mm之间，符合要求。

（4）封闭环公差：T0=T1+T2+T3+T4=0.05+0.04+0.07+0.04=0.2mm6.4.1完全互换法2.反计算法

已知封闭环的公称尺寸及极限偏差和组成环的公称尺寸，求各组成环的极限偏差。反计算常用等公差法和等精度法两种解法。（1）等公差法。先假定各组成环的平均公差TAV，再根据各环的尺寸大小和加工难易程度适当调整，最后决定各环的公差。6.4.1完全互换法2.反计算法

例6-2：如图所示，根据技术要求A0在1~1.75mm范围内，已知各零件的公称尺寸为A1=101mm，A2=50mm、A3=A5=5mm、A4=140mm，求各环的尺寸极限偏差。解：①画尺寸链图。如上图所示，A1

、A2为增环，A3、A4

、A5为减环。②间隙A0在装配形成为封闭环。A0=A1+A2-（A3+A4+A5）=101+50-（5+140+5）=1mm由题知

T0=（1.75-1）=0.75

mm，则

mm.ES0=A0max-A0=(1.75-1)=0.75

mmEI0=A0min-A0=(1-1)=06.4.1完全互换法2.反计算法

mm。

③各组成环平均公差TAV=T0/(n-1)=0.75/(6-1)=0.15mm,

若将各零件的公差都定为0.15mm，是不合理的，因为A1、A2为大尺寸的箱体件，不易加工，可将公差放大为T1=0.3mm、T2=0.25mm。A3、A5为小尺寸，方便加工，将公差减少为T3=T5=0.05mm。

为验证能否满足封闭环公差公式，T4应为:T4=T0-（T1+T2+T3+T5）=0.75-（0.3+0.25+0.05+0.05）=0.1mm6.4.1完全互换法2.反计算法

mm。

6.4.1完全互换法2.反计算法

④按公差入体原则确定各组成环的极限尺寸，即对内孔尺寸按H配置，对外圆尺寸按h配置，一般长度尺寸按“偏差对称原则”即按JS（js）配置。得mm,mm,mm,mm.6.4.1完全互换法2.反计算法

（2）等精度法。等精度法又称等公差法，即所有组成环采用同一公差等级，其公差等级系数a相同。先初步估算公差值，然后根据实际情况合理确定各环公差值。

当称尺寸≤500mm，公差值T可按前面项目一里面公式计算。Ai称为各组成环的尺寸，aav

为平均公差等级系数。6.4.1完全互换法2.反计算法例6-3：用等精度法解算例6-2。解：查项目一中标准公差计算表可得，aav=94.8，相当于IT11。再根据尺寸查标准公差表可得T1=0.22mm，T2=0.16mm，T3=T5=0.075mm，其中T4=T0-（T1+T2+T3+T5）=0.75-0.53=0.22mm，

查标准公差表取T4=0.16mm（IT10）。故得mm，

mm

，mm,mm,验算ES0=0.69mm,EIO=0，满足

mm的求。6.4.1完全互换法2.反计算法例6-4

轴上铣一键槽如图6-10（a）所示，加工顺序为车外圆mm，铣键至尺寸A2，磨外圆mm，要求磨外圆后保证尺寸mm，求工序尺寸A2。6.4.1完全互换法3.中间计算法求尺寸链中某一组成环的公称尺寸及极限偏差。

6.4.1完全互换法轴上铣键槽的工艺尺寸链(a)(b)解：画尺寸链图，如图6-10（b）所示，A2、A3/2为增环，A1/2为减环，A0为封闭环。A0=（A2+A3/2）-A1/2A2=（A0+A1/2）-A3/2=（62+70.5/2）-70/2=62.25mm6.4.1完全互换法ES0=ES2+ES3/2-EI1/2EI0=EI2+EI3/2-ES1/2ES2=ES0+ES1/2-EI3/2=0+(-0.10/2)-0/2=-0.05mmEI2=EI0+EI1/2-ES3/2=-0.30+0/2-(-0.06/2)=-0.27mmT2=ES2-EI2=-0.05-(-0.27)=0.22mm则mm。用完全互换法解链会使组成环公差过小，经济性差，故此法适用于环数不多于4环、精度不太高的工艺尺寸链。6.4.2大数互换法

大数互换法是以保证大数互换为出发点的。生产实践和大量统计资料表明，在大量生产且工艺稳定的情况下，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。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。

若封闭环的公差要求很小，则各组成环公差更小，加工困难。为此，可选择下列工艺手段和方法。6.4.3分组互换法

分组互换法是将各组成环的公差扩大若干倍，使组成环的加工更容易和经济，然后将全部零件通过精密测量，按实际尺寸大小分为若干组，分组数和扩大的倍数相同。装配时根据大配大、小配小的原则，按组装配，以达到封闭环的技术要求。6.4.4调整法

调整法是在组成环中选择一个环作为调