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        淺析工藝尺寸鏈的計(jì)算及應(yīng)用

        2012-08-29 06:35:58呂秋碩段少勇
        科技視界 2012年20期
        關(guān)鍵詞:公差算式偏差

        呂秋碩 段少勇

        (楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 楊凌 712100)

        在汽車和拖拉機(jī)等機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造過程中,設(shè)計(jì)人員根據(jù)某一部件或總成的使用性能要求,規(guī)定了必要的裝配精度。 為了保證裝配精度,制訂各組成零部件的尺寸公差和形位公差就顯得尤為重要,這就需要運(yùn)用工藝尺寸鏈的原理來進(jìn)行解決。

        1 工藝尺寸鏈的基本概念

        尺寸鏈?zhǔn)侵冈跈C(jī)械產(chǎn)品裝配或零件加工過程中,由相互聯(lián)系的按一定順序首尾相接構(gòu)成封閉的尺寸組。 單個(gè)零件都在機(jī)加工過程中有關(guān)尺寸所形成的尺寸鏈, 成為工藝尺寸鏈。 其具有的主要特征是:

        1.1 封閉性

        尺寸鏈必須是一組由相關(guān)尺寸首尾相連構(gòu)成封閉形式的尺寸,而且應(yīng)包含一個(gè)間接保證的尺寸和若干對該尺寸有影響的的直接獲得的尺寸。

        1.2 關(guān)聯(lián)性

        因?yàn)槌叽珂湹姆忾]性, 故鏈中各尺寸必然相互關(guān)聯(lián),主要體現(xiàn)為間接保證的尺寸大小及精度受到直接獲得尺寸大小及精度的支配,呈現(xiàn)特定的函數(shù)關(guān)系。

        以上描述中組成尺寸鏈的各個(gè)尺寸成為尺寸鏈的環(huán),其中被間接保證精度的那個(gè)尺寸稱為封閉環(huán),除此之外的其他環(huán)都稱為組成環(huán),組成環(huán)又可以根據(jù)其對封閉環(huán)的影響性質(zhì)分為增環(huán)和減環(huán):即和封閉環(huán)同向變動的為增環(huán),反向變動的為減環(huán)。 同時(shí),根據(jù)各環(huán)所處的空間位置不同,又可分為直線尺寸鏈,平面尺寸鏈和空間尺寸鏈。 本文僅以直線尺寸鏈為例,分析工藝尺寸的解算方法。

        2 工藝尺寸鏈的解算方法

        2.1 建立工藝尺寸鏈并作出尺寸鏈圖

        首先,確定間接保證的尺寸,并把它作為封閉環(huán)。 必須要注意:一個(gè)尺寸鏈只能有一個(gè)封閉環(huán),確定哪一個(gè)尺寸是封閉環(huán)是解算工藝尺寸鏈的關(guān)鍵一步。 一旦搞錯(cuò),整個(gè)解算過程必然出錯(cuò),還會得出完全不合理的結(jié)果。

        其次,作出尺寸鏈圖:即從封閉環(huán)開始,依照零件上表面見的聯(lián)系,依次畫出各組成環(huán)直到形成封閉圖形。 同時(shí)要注意使組成環(huán)環(huán)數(shù)最少。

        再次,判斷組成環(huán)中的增環(huán)和減環(huán)。 通常判別增環(huán)和減環(huán)的方法有兩種:

        1)回路法

        在尺寸鏈圖上, 給封閉環(huán)任意規(guī)定一個(gè)方向并畫出箭頭,然后沿此方向給每個(gè)組成環(huán)畫出箭頭,凡是與封閉環(huán)反向的為增環(huán),同向的為減環(huán)。

        2)觀察法

        觀察尺寸鏈圖,與封閉環(huán)串聯(lián)的組成環(huán)是減環(huán),與封閉環(huán)共基線并聯(lián)的組成環(huán)是增環(huán); 串聯(lián)的組成環(huán)性質(zhì)相同,共基線并聯(lián)的組成環(huán)性質(zhì)相反。

        2.2 工藝尺寸鏈的基本算式

        計(jì)算工藝尺寸鏈可用的方法是極值法和概率法。 生產(chǎn)中一般采用極值法,它可以考慮到加工過程中組成環(huán)出現(xiàn)的最不利的情況,其計(jì)算結(jié)果絕對可靠,且算法簡單。 概率法主要應(yīng)用于成批大量的自動化或半自動化生產(chǎn)中,即尺寸鏈組成環(huán)數(shù)較多的情況。 這里只介紹極值法的計(jì)算公式:

        這是按照組成環(huán)尺寸均為極限尺寸的條件來計(jì)算封閉環(huán)極限尺寸的方法。 其基本尺寸計(jì)算為:

        式中:m——增環(huán)數(shù);n——減環(huán)數(shù)。

        極限尺寸的計(jì)算為

        其上下偏差的計(jì)算為:

        其中, 極限尺寸算式和上下偏差算式隨然算法不同,但是最后的計(jì)算結(jié)果是相同的,可根據(jù)工藝尺寸鏈的具體情況來選擇與基本尺寸算式配合使用。

        3 工藝尺寸鏈計(jì)算應(yīng)用舉例

        在實(shí)際的生產(chǎn)過程中,工藝尺寸鏈的應(yīng)用主要?dú)w為兩種情況:即正計(jì)算和反計(jì)算。

        3.1 正計(jì)算,也就是公差校核計(jì)算,在已知組成環(huán)時(shí)求解封閉環(huán),一般用于校核封閉環(huán)公差和極限偏差,計(jì)算結(jié)果唯一確定。

        圖1

        圖2

        3.2 反計(jì)算,是已知封閉環(huán)或者部分組成環(huán),求解其他組成環(huán)。 主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝計(jì)算場合。

        現(xiàn)以中間工序尺寸的計(jì)算為例來說明工藝尺寸鏈的原理及算式的應(yīng)用:

        其加工順序?yàn)椋?/p>

        2)插鍵槽至尺寸A;

        3)熱處理;

        應(yīng)用基本尺寸算式和上下偏差算式,可得:

        46mm=A+20mm-19.8mm

        0.3mm=0.025mm+ES(A)-0

        0=0+EI(A)-0.05mm

        另外,工藝尺寸鏈的計(jì)算也應(yīng)用在基準(zhǔn)不重合時(shí)的工序尺寸及其公差的確定和尺寸的換算,在這種情況時(shí),可以用圖表追跡法來分析計(jì)算較為方便。 由此可見,工藝尺寸鏈的原理和算法并不復(fù)雜,但是其基本概念和基本算式要深刻理解,才可以在解決實(shí)際工藝問題熟練的掌握和應(yīng)用。S

        [1]張榮瑞.尺寸鏈原理及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1986.

        [2]韓英淳.汽車制造工藝學(xué)[M].2 版.北京:人民交通出版社,2009.

        [3]盧秉恒.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].3 版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008.

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