福建省龍巖技師學(xué)院 高 巖

在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及加工工藝分析或裝配工藝分析時(shí)，常常會遇到相關(guān)尺寸、公差和技術(shù)要求的確定等問題，這些均需運(yùn)用尺寸鏈原理來解決。為了保證機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量，解決裝配質(zhì)量問題也都應(yīng)用尺寸鏈原理來分析計(jì)算裝配尺寸鏈?？梢妼W(xué)習(xí)尺寸鏈的重要性。為了學(xué)生能夠更快、更好地掌握相關(guān)知識點(diǎn)，可從以下幾方面開展教學(xué)。

一、尺寸鏈定義分析

在零件加工或機(jī)器裝配過程中，相互聯(lián)系并按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。

第一，分類：尺寸鏈的分類方法很多，按尺寸鏈的形成與應(yīng)用范圍分類，可分為工藝尺寸鏈和裝配尺寸鏈。

一是工藝尺寸鏈：在機(jī)械加工過程中，由同一零件有關(guān)工序尺寸組成的尺寸鏈，稱為工藝尺寸鏈。

二是裝配尺寸鏈：在機(jī)器設(shè)計(jì)及裝配過程中，由有關(guān)零件設(shè)計(jì)所組成的尺寸鏈，稱為裝配尺寸鏈

第二，尺寸鏈特征：一是封閉性：尺寸鏈中各尺寸相互聯(lián)系、相互影響。二是關(guān)聯(lián)性：有關(guān)尺寸首尾相接，呈封閉狀態(tài)。對于這一板塊著重讓學(xué)生理解有關(guān)尺寸鏈的形成。

二、構(gòu)成尺寸鏈各尺寸的名稱

第一，環(huán)：組成尺寸鏈的每一個(gè)尺寸都稱為尺寸鏈的環(huán)。例如圖1中A0、A1、A2，圖2中B0、B1、B2它們都是構(gòu)成尺寸鏈的尺寸都可以稱為環(huán)。根據(jù)環(huán)的特征，環(huán)可分為封閉環(huán)和組成環(huán)。

圖1

圖2

一是封閉環(huán)：在零件加工或裝配過程中，間接得到或最后形成的環(huán)。如圖1中的A0是A1、A2確定后，間接得到的尺寸，稱為封閉環(huán)、圖2中B0是裝配時(shí)孔A1和軸A2裝配后最后形成的所以稱為封閉環(huán)。

正確判斷封閉環(huán)：我們明確了封閉環(huán)是在尺寸鏈中間接得到或自然形成的。在尺寸鏈中，封閉環(huán)只有一個(gè)，其余都是組成環(huán)。封閉環(huán)是尺寸鏈中最后形成的一個(gè)環(huán)，所以在加工或裝配未完成之前，它是不存在的。

二是組成環(huán)：尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的各環(huán)都稱為組成環(huán)。同一尺寸鏈中的組成環(huán)用同一字母表示，如圖1中A1、A2，圖2中B1、B2。組成環(huán)按對封閉環(huán)的影響性質(zhì)又分為增環(huán)和減環(huán)。

三是增環(huán)：在尺寸鏈中，其余組成環(huán)不變，當(dāng)該組成環(huán)尺寸增大，使封閉環(huán)也相應(yīng)增大的組成環(huán)。

四是減環(huán)：在尺寸鏈中，其余組成環(huán)不變，當(dāng)該組成環(huán)尺寸增大，而使封閉環(huán)相應(yīng)減小的組成環(huán)。

三、尺寸鏈圖的繪制

解尺寸鏈，繪制尺寸鏈圖是關(guān)鍵。千萬不能忽視尺寸鏈圖的特征即封閉性和關(guān)聯(lián)性。應(yīng)該明確的是在繪制尺寸鏈圖時(shí)，為了更清晰表達(dá)尺寸鏈的組成，不需要畫出零件或部件的具體結(jié)構(gòu)，也不必按照嚴(yán)格的比例，只需要依次繪出各有關(guān)尺寸，最終形成封閉的圖形，這個(gè)封閉的圖形稱為尺寸鏈圖。

繪制方法：一是找封閉環(huán)法：首先應(yīng)確定哪一個(gè)尺寸是間接獲得的尺寸，并把它定為封閉環(huán)。再從封閉環(huán)一端起，依次畫出有關(guān)直接得到的尺寸作為組成環(huán)，直到尺寸的終端回到封閉環(huán)的另一端，形成一個(gè)封閉的尺寸鏈圖。二是平移法：即畫尺寸鏈圖的方向和零件圖樣上所標(biāo)尺寸方向一致。以圖樣中某一尺寸為基準(zhǔn)，畫出該尺寸的尺寸線和其邊界線，根據(jù)尺寸鏈中的相關(guān)尺寸首尾相連這個(gè)特點(diǎn)，依次從每個(gè)尺寸的尺寸邊界線找出相關(guān)的尺寸，畫出相對應(yīng)的尺寸和尺寸邊界，最終形成封閉的尺寸鏈簡圖。在畫圖時(shí)一定注意尺寸線和尺寸邊界線不要交叉。此種方法比較直觀，方法簡便。

四、在尺寸鏈圖中判斷增、減環(huán)

一是定義法：利用增環(huán)、減環(huán)的定義來判斷，封閉環(huán)和增環(huán)有同向變化性，封閉環(huán)和減環(huán)有反向變化性。當(dāng)封閉環(huán)尺寸增大，增環(huán)尺寸也隨之變大。而當(dāng)封閉環(huán)的尺寸減小，則減環(huán)的尺寸隨之增大。

二是箭頭標(biāo)注法：在尺寸鏈圖中先以任一環(huán)作為基面，按旋轉(zhuǎn)方向畫單向箭頭，一個(gè)接一個(gè)的畫，繞其輪廓轉(zhuǎn)一周，回到這一基面。然后按箭頭的方向判斷，凡是箭頭方向與封閉環(huán)所標(biāo)箭頭方向相反的為增環(huán)；箭頭方向與封閉環(huán)上所標(biāo)箭頭方向相同的為減環(huán)。第二種方法比較簡單，通常應(yīng)用較廣泛。

五、求解尺寸鏈

第一，計(jì)算形式：尺寸鏈的計(jì)算形式有正計(jì)算、反計(jì)算和中間計(jì)算之分。

一是正計(jì)算：已知組成環(huán)，求封閉環(huán)。即根據(jù)各組成環(huán)的基本尺寸和公差（或偏差），來計(jì)算封閉環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差），稱為尺寸鏈的正計(jì)算。正計(jì)算主要用于審核圖紙，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，以及驗(yàn)證工序圖所標(biāo)注的工藝尺寸及公差是否能滿足設(shè)計(jì)圖上相應(yīng)的設(shè)計(jì)尺寸及公差的要求。正計(jì)算的結(jié)果是唯一的。

二是反計(jì)算：已知封閉環(huán)，求組成環(huán)。即根據(jù)設(shè)計(jì)要求的封閉環(huán)基本尺寸、公差（或偏差）以及各組成環(huán)的基本尺寸，反過來計(jì)算各組成環(huán)的公差（或偏差），稱為尺寸鏈的反計(jì)算。它常用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工和裝配工藝計(jì)算等方面。反計(jì)算的解不是唯一的。它有一個(gè)優(yōu)化問題，即如何把封閉環(huán)的公差合理地分配給各個(gè)組成環(huán)。

三是中間計(jì)算：已知封閉環(huán)及部分組成環(huán)，求其余組成環(huán)。即根據(jù)封閉環(huán)及部分組成環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差），來計(jì)算尺寸鏈中余下的一個(gè)或幾個(gè)組成環(huán)的基本尺寸及公差（或偏差），稱為尺寸鏈的中間計(jì)算。它在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)用較多，如基準(zhǔn)的換算、工序尺寸的確定等。其解可能是唯一的，也可能不唯一。

第二，計(jì)算步驟。

一是畫尺寸鏈圖：確定要解算的問題與哪些尺寸有關(guān)，即按工藝過程找出各組成環(huán)，再從封閉環(huán)開始，通過基面使組成環(huán)首尾相接，形成一個(gè)尺寸封閉圖，并必須使組成環(huán)數(shù)達(dá)到最少。把相關(guān)尺寸從工序圖上移出畫成尺寸鏈圖。

二是確定封閉環(huán)：這是解尺寸鏈最關(guān)鍵的一步，先要明確工藝問題的性質(zhì)，正確分析工藝尺寸的形成過程，確定其最后形成的，即間接獲得或保證的環(huán)是封閉環(huán)。

三是確定增減環(huán)。

四是按尺寸鏈的基本計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，一般是計(jì)算某一環(huán)的基本尺寸及其上、下偏差。

綜上所述，針對解尺寸鏈問題，一定要將尺寸鏈中的各環(huán)的定義做到真正理解，靈活運(yùn)用。利用尺寸鏈知識去解決在零件加工及工藝分析中遇到的各種問題。