《机械加工工艺编制》-模块三　工艺尺寸链的计算

任务１认识工艺尺寸链教学目标掌握尺寸链的定义。掌握尺寸链的组成。掌握封闭环、组成环、增环、减环的定义。任务引入

图３-１为定位块、定位套的零件图和装配体局部装配图。图中只标注与尺寸链相关的尺寸，带括号的尺寸非设计图样要求的尺寸。定位块的Ａ、Ｂ面均已最终加工，现以Ａ面定位，采用调整法加工Ｃ面，分别分析图中各尺寸之间的关系。下一页返回任务１认识工艺尺寸链相关知识一、工艺尺寸链的定义（１）在零件加工或机器装配过程中，互相关联且按一定顺序排列的尺寸所形成的封闭尺寸组，称为工艺尺寸链。（２）工艺尺寸链的特征是由一个间接获得的尺寸与若干个直接获得的尺寸组成，它们之间是相互关联的一组尺寸，同时尺寸链中各尺寸构成了封闭的图形，不封闭就不称为尺寸链。下一页上一页返回任务１认识工艺尺寸链二、工艺尺寸链的组成１环尺寸链中的每一个尺寸称为工艺尺寸链的环。工艺尺寸链由多个环组成。２封闭环尺寸链中加工或装配过程中最后间接获得的尺寸称为封闭环。封闭环随着尺寸链中其他尺寸的变化而变化，一般在加工完成前封闭环是不存在的，所以一个尺寸链中只有一个封闭环。３组成环尺寸链中除封闭环之外的其他尺寸都称为组成环。组成环可直接获得，其大小不受尺寸链中其他尺寸的影响。下一页上一页返回任务１认识工艺尺寸链４.增环尺寸链中的组成环，若该环增大（或减小）会引起封闭环增大（或减小），则该环称为增环，用表示。

5.减环尺寸链中的组成环，若该环增大(或减小)会引起封闭环减小(或增大)，则该环称为减环，用表示。下一页上一页返回任务１认识工艺尺寸链（１）如图３-１（ａ）定位块零件图所示，图样上标注的尺寸为Ｈ1、Ｈ０。Ｃ面的设计基准是Ｂ面，因不便以Ｂ面作为定位基准，只能以Ａ面定位加工Ｃ面，故定位基准与设计基准不重合；又因采用调整法加工Ｃ面，刀具与Ａ面调整后定距，所以尺寸Ｈ０不能直接控制，而只能通过控制尺寸Ｈ1

、Ｈ2来间接控制，且尺寸Ｈ1

、Ｈ2

、Ｈ０的形成按一定顺序排列的封闭图形，如图３-２（ａ）所示，构成了加工尺寸链。其中，尺寸Ｈ０是最终间接获得的，所以是封闭环。尺寸Ｈ1

、Ｈ2则是直接获得，并且它们的变化会引起尺寸Ｈ０的变化，所以尺寸Ｈ1是组成环。当环Ｈ2定值时，环Ｈ1增大（或减小）会引起封闭环Ｈ０增大（或减小），是增环；当环Ｈ1定值时，环Ｈ2增大（或减小）会引起封闭环Ｈ０减小（或增大），是减环。下一页上一页返回任务１认识工艺尺寸链（２）在图３-１（ｂ）的定位套零件图样上标注的尺寸为Ｌ1、Ｌ0

，但尺寸Ｌ0不方便测量，只能通过测量Ｌ１和Ｌ２来间接获得，尺寸Ｌ1

、Ｌ２、Ｌ0组成了测量尺寸链，如图３-２（ｂ）所示。尺寸Ｌ0因是最后间接获得而确定为封闭环。尺寸Ｌ1和Ｌ２则是直接测得的，并影响封闭环Ｌ0，所以均为组成环。根据增减环的定义可以判定，环Ｌ1是增环，环Ｌ２是减环。（３）图３-１（ｃ）所示的装配体局部装配图中，孔的尺寸为ｄ，轴的尺寸为Ｄ，装配后形成间隙尺寸ｔ０。而且尺寸ｔ０的大小必须通过控制尺寸ｄ、Ｄ来间接保证，尺寸ｄ、Ｄ、ｔ０组成了装配尺寸链，如图３-２（ｃ）所示。显然，尺寸ｔ０是封闭环，尺寸ｄ和Ｄ是组成环，环ｄ是增环，环Ｄ是减环。上一页返回任务２基准不重合时的工艺尺寸

链计算教学目标掌握定位基准与设计不重合、测量基准与设计基准不重合时的工艺尺寸链的计算方法。任务引入箱体的零件图及其三组尺寸如图３-６（ａ）、（ｂ）所示（只标注与尺寸链计算相关的尺寸），其加工工艺过程如下所述。工序１：以Ｃ面定位粗、精铣Ａ面；工序２：以Ａ面定位粗、精铣Ｂ面，保证尺寸Ｈ；工序３：以Ａ面定位（因Ｂ面太小定位不稳定），而采用调整法粗、精镗孔，保证孔的位置尺寸Ｈ１，工序图如图３-６（ｂ）所示。下一页返回任务２基准不重合时的工艺尺寸

链计算任务分析采用调整法粗、精镗孔，刀具调整好之后孔的轴心线与Ａ面定距，即可直接控制孔的轴心线与Ａ面的距离尺寸Ｈ1

，但因镗孔工序定位基准与设计基准不重合，尺寸Ｈ０不能直接保证，需通过保证镗孔工序尺寸Ｈ1来间接保证，因此必须计算工序尺寸Ｈ1

。相关知识在零件加工过程中，经常会遇到一些表面加工不便以设计基准作为定位基准，或加工后设计尺寸不便于直接测量的问题，这样就有会出现设计基准与定位基准不重合或设计基准与测量基准不重合的情况，此时必须进行工艺尺寸链计算，才能间接保证加工达到设计要求。下一页上一页返回任务２基准不重合时的工艺尺寸

链计算一、尺寸链的计算步骤１找出封闭环２绘制尺寸链简图３判别增减环４计算尺寸链二、尺寸链的计算公式（１）封闭环的基本尺寸（Ａ０）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，如下式：下一页上一页返回任务２基准不重合时的工艺尺寸

链计算（２）封闭环的最大极限尺寸（Ａ０ｍａｘ）等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和，如下式：（３）封闭环的最小极限尺寸（Ａ０ｍｉｎ）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寸之和，如下式：下一页上一页返回任务２基准不重合时的工艺尺寸

链计算（４）封闭环的上偏差（ＥＳＡ０）等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和，如下式：（５）封闭环的下偏差（ＥＩＡ０）等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和，如下式：下一页上一页返回任务２基准不重合时的工艺尺寸

链计算（６）封闭环的尺寸公差（ＴＡ０）等于所有组成环的尺寸公差之和，如下式：任务实施一、找出封闭环定位块的加工工艺过程，以加工好的Ｃ面定位加工Ａ面，然后以Ａ面定位加工Ｂ面，获得尺寸Ｈ，同样以Ａ面定位镗孔，获得尺寸Ｈ１，最后才自然形成尺寸Ｈ０，所以环Ｈ０是封闭环。下一页上一页返回任务２基准不重合时的工艺尺寸

链计算二、绘制尺寸链简图（１）尺寸Ｈ和Ｈ１都是直接获得的，并且它们的变化会引起封闭环Ｈ０的变化，所以尺寸Ｈ和Ｈ1都是组成环。（２）从封闭环Ｈ０开始，按加工工艺过程的顺序往前查找，最近一次加工的尺寸是Ｈ１，如图３-９（ａ）所示，然后再向前的加工尺寸是Ｈ，尺寸Ｈ加工时的定位基准与设计基准重合，且与尺寸Ｈ０形成封闭图形，如图３-９（ｂ）所示，即可绘出尺寸链简图。下一页上一页返回任务２基准不重合时的工艺尺寸

链计算三、判别增减环绘制单向箭头循环图，如图３-１０所示。由图中可看出，尺寸Ｈ1的箭头方向与封闭环Ｈ０相同，所以为减环；尺寸Ｈ的箭头方向与封闭环Ｈ０的相反，所以为增环。四、计算尺寸Ｈ１的尺寸及其偏差五、尺寸链计算结果分析比较将定位块三组尺寸链计算结果汇总见表３-１，分析表中的各尺寸偏差。上一页返回任务３中间工序的工艺尺寸链计算教学目标掌握中间工序的工艺尺寸链的计算方法。任务引入上一任务是单工序的尺寸链计算。当各工序的定位基准需多次变换时，就会产生多工序的尺寸链计算。图３-１４为传动轴轴颈和键槽断面图及其加工工艺过程，计算中间工序２铣键槽的工序尺寸。下一页返回任务３中间工序的工艺尺寸链计算任务分析因轴颈需经热处理后再磨削，铣键槽工序只能安排在热处理工序前进行，否则就会因工件热处理后硬度太高而无法铣削，键槽的深度尺寸在外圆磨削工序才最终获得，因此，必须计算中间工序铣键槽的工序尺寸。相关知识一、中间工序工艺尺寸链计算的定义零件在加工过程中，常有其他工序尺寸及偏差均已知，只有其中某工序的尺寸及其偏差未知的情况，确定该工序尺寸的过程称为中间工序工艺尺寸链计算。下一页上一页返回任务３中间工序的工艺尺寸链计算二、中间工序工艺尺寸链计算（１）零件在切削加工过程中经常安排热处理工序。因热处理后工件的硬度较高，无法采用车、铣、刨、钻等方法加工，一些表面只能安排在热处理工序前完成，而热处理工序又必须安排在精加工之前进行，所以就出现了这些表面在热处理工序前已完成最终加工，但其设计基准却未进行精加工的情况，此时须确定中间工序的尺寸，即工艺尺寸链计算。（２）零件图上有时存在几个尺寸从同一基准面标注的情况，当该基准面精度要求较高时，一般安排在精加工阶段加工，这样就会造成前面工序的基准有加工余量。该基准面的最终加工需同时保证几个设计尺寸，其中只有一个设计尺寸可以直接获得，其他设计尺寸只能间接保证，此时需要进行工艺尺寸链计算，才能求出中间工序的尺寸。下一页上一页返回任务３中间工序的工艺尺寸链计算任务实施一、找出封闭环磨外圆工序需控制外圆直径和键槽深度两个尺寸，其中外圆尺寸φ６０Ｈ７ｍｍ是直接获得的，键槽深度尺寸是间接获得的，所以尺寸是封闭环。二、绘制尺寸链简图（１）尺寸φ

６０Ｈ７ｍｍ、φ

６０.４Ｈ１０ｍｍ及Ｘ在加工过程中都是直接获得的，并且它们的变化会导致封闭环的变化，所以它们均为尺寸链的组成环。下一页上一页返回任务３中间工序的工艺尺寸链计算（２）从封闭环开始，按加工工艺过程向前查找，先是环φ６０Ｈ７ｍｍ（磨削后轴的半径尺寸），然后是环φ

６０.４Ｈ１０ｍｍ（精车后轴的半径尺寸），最后是工序２（铣键槽）的工序尺寸，最终形成的封闭图形的绘制过程如图３-１６所示。特别要注意的是，车削和磨削外圆均以轴线为基准标注轴的半径，否则将无法形成封闭图形。下一页上一页返回任务３中间工序的工艺尺寸链计算三、判别增减环绘制单向箭头循环图，如图３-１７所示。由图中可看出，环Ｘ和的箭头方向与封闭环的相反，所以为增环；环的箭头方向与封闭环的相同，所以为减环。四、计算Ｘ的尺寸及偏差１.Ｘ的基本尺寸将各环的基本尺寸分别代入式（３-１）得５３＝（Ｘ＋３０）－３０.２即Ｘ＝５３.２ｍｍ。２.Ｘ的上偏差将各环的偏差分别代入式（３-４）得０＝（ＥＳＸ＋０.０１５）－０即ＥＳＸ＝－００１５ｍｍ。下一页上一页返回任务３中间工序的工艺尺寸链计算３.Ｘ的下偏差将各环的偏差分别代入式（３-５）得－０.２＝（ＥＩＸ＋０）－０.０６即ＥＩＸ＝－０.１４ｍｍ。上一页返回任务４表面处理的工艺尺寸链计算教学目标掌握渗入类和镀层类零件表面处理工序的工艺尺寸链的计算方法。任务引入

图３-２０为偏心轴简图及其加工工艺过程，要求Ａ外圆表面渗碳处理，渗碳层厚度为0.５～０.８ｍｍ，计算精磨Ａ外圆前的渗碳层的深度Ｌ２。任务分析某些零件需要安排表面处理工序，而且在精加工后还需保持其表面处理层达到一定的厚度要求，这就涉及尺寸链的计算问题。下一页返回任务４表面处理的工艺尺寸链计算相关知识（１）表面处理一般分渗入和镀层两类，渗入类包括渗碳、渗氮、液体碳氮共渗等，镀层类包括镀铬、镀锌、镀铜等。（２）对渗入类表面处理工序的工艺尺寸链的计算，主要是解决最终加工前的渗入层厚度的控制问题，确保在加工后能获得图样要求的渗入层厚度。（３）对镀层类表面处理工序的工艺尺寸链计算与渗入类不同，因为通常镀层类工件表面电镀后不再进行加工，镀层厚度是通过电镀工艺来控制的，工件镀层后的尺寸是间接获得的，所以镀层厚度是组成环，而工件镀后尺寸才是封闭环。下一页上一页返回任务４表面处理的工艺尺寸链计算任务实施一、找出封闭环分析偏心轴简图及其加工工艺过程可知，Ａ外圆精磨后获得尺寸Ｄ０，并间接获得渗碳层深度，所以尺寸ｈ０是封闭环。二、绘制尺寸链简图（１）尺寸Ｄ０、Ｄ和ｈ均在加工过程中直接获得，并且它们的变化会导致封闭环ｈ０的变化，所以它们均为尺寸链的组成环。下一页上一页返回任务４表面处理的工艺尺寸链计算（２）从封闭环ｈ０开始，向前查找，先是磨削后轴的尺寸Ｄ０／２，再向前是磨削前轴的尺寸Ｄ／２和渗碳层深度尺寸ｈ，尺寸ｈ和封闭环最终形成封闭图形，如图３-２１所示。三、判别增减环根据增、减环的定义来判别各环的增减性。从图３-２１（ｃ）可以看出，环Ｄ０／２和环ｈ增大（或减小），封闭环