焦太安

（甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000）

工藝尺寸鏈分析是在制訂機(jī)械加工工藝過程和保證零件尺寸加工精度中都起著很重要的作用。通過分析零件圖的尺寸、了解零件加工方法及加工過程，確定封閉環(huán)和組成環(huán)，建立正確的工藝尺寸鏈，對計算各工序尺寸及公差的有著重要的作用。

1 工藝尺寸鏈分析

1.1 設(shè)計尺寸鏈與工藝尺寸鏈的特點(diǎn)

零件在設(shè)計或制造過程中都是離不開尺寸的，而這些尺寸之間存在著一定的關(guān)系，這種關(guān)系稱為尺寸鏈。尺寸鏈按其功能可分為設(shè)計尺寸鏈和工藝尺寸鏈。

設(shè)計尺寸鏈?zhǔn)窃O(shè)計者根據(jù)所設(shè)計的零件需要實(shí)現(xiàn)的功能或應(yīng)滿足的使用要求進(jìn)行設(shè)計時而形成的封閉尺寸組合。設(shè)計者在設(shè)計時，圖中所標(biāo)注的尺寸為重要尺寸，應(yīng)優(yōu)先標(biāo)注，盡量避免將尺寸標(biāo)注成封閉的尺寸鏈（即取掉一個不重要的尺寸），以便于零件加工，滿足設(shè)計要求。如圖1所示，端面A是端面B、C的設(shè)計基準(zhǔn)，設(shè)計尺寸46±0.15與之間形成了一個設(shè)計尺寸鏈。因它們通過加工均能直接獲得，故設(shè)計尺寸鏈?zhǔn)情_口的，L尺寸在圖中一般是不標(biāo)注的。

圖1 設(shè)計尺寸關(guān)系

在機(jī)械加工過程中，一般情況下是按照零件圖中的設(shè)計尺寸進(jìn)行零件加工的。

但也常常會遇到有一個或幾個尺寸按設(shè)計尺寸無法進(jìn)行直接加工的情形，需要借助零件圖中未注尺寸來實(shí)現(xiàn)，這就需要進(jìn)行尺寸轉(zhuǎn)換。如圖2所示，以端面2為基準(zhǔn)，分別按設(shè)計尺寸42±0.05、加工可直接得到端面2和端面1，而按設(shè)計尺寸13±0.1加工無法得到端面4（因加工時無法測量），這就需要借助尺寸M（表示左孔深度，加工時可以測量）來間接保證設(shè)計尺寸13±0.1的大小。這樣，尺寸42±0.05、13±0.1和M之間形成了一個封閉的工藝尺寸鏈關(guān)系。

圖2 工藝尺寸關(guān)系

總之，設(shè)計尺寸鏈?zhǔn)橇慵D中滿足設(shè)計要求，各尺寸之間形成的一種關(guān)系，工藝尺寸鏈?zhǔn)橇慵庸み^程中，各工序尺寸之間形成的另一種關(guān)系，兩者有本質(zhì)的區(qū)別。

1.2 工藝尺寸鏈的建立

通常零件的尺寸精度保證是通過對工藝尺寸鏈分析、計算來實(shí)現(xiàn)的，所以，工藝尺寸鏈的建立在編制零件加工工藝過程中一般來說是必不可少的一個環(huán)節(jié)，是解決實(shí)際問題的關(guān)鍵。

1.2.1 封閉環(huán)的查找

我們知道，組成工藝尺寸鏈的環(huán)，有封閉環(huán)和組成環(huán)，其中，封閉環(huán)是在加工或測量過程中最后自然形成（間接獲得）的尺寸，組成環(huán)是在加工或測量過程中直接獲得的尺寸，由此可知，封閉環(huán)的“自然形成（間接獲得）”性和組成環(huán)的“直接獲得”性是兩者的本質(zhì)區(qū)別，是查找它們的根本理論依據(jù)。

建立正確的工藝尺寸鏈，首先要根據(jù)封閉環(huán)和組成環(huán)的特點(diǎn)，結(jié)合零件圖中的所注尺寸、零件加工方案、所使用的工裝、采用的定位方式及測量方式等，對圖中每個尺寸進(jìn)行分析，首先確定在加工過程可通過測量工具直接得到或運(yùn)用調(diào)整法自動獲得的尺寸，不能直接獲得的剩余尺寸則為封閉環(huán)（可能有一個或幾個封閉環(huán)）。如圖3所示中，分別以端面E、A2為定位基準(zhǔn)，通過機(jī)械加工分別可直接獲得線性尺寸160-0.2和12±0.1，但尺寸18±0.15，則不能通過加工來直接實(shí)現(xiàn)，因此，尺寸18±0.15為封閉環(huán)尺寸。

圖3 封閉環(huán)的查找

1.2.2 組成環(huán)的查找

零件在加工過程中可能會出現(xiàn)一個或幾個工藝尺寸鏈，但每一個工藝尺寸鏈中只有一個封閉環(huán)，因此，查找組成環(huán)一定要從封閉環(huán)入手，要查找與其相互關(guān)聯(lián)（對應(yīng)）的組成環(huán)，這一點(diǎn)很重要。

組成環(huán)的查找方法是從構(gòu)成封閉環(huán)的兩表面開始，同步地按照工藝過程的順序，分別采用向前查找各加工尺寸及加工尺寸的工序基準(zhǔn)的方法進(jìn)行，直到兩條路線最后得到加工尺寸的工序基準(zhǔn)重合，至此上述尺寸系統(tǒng)即形成封閉輪廓，從而構(gòu)成了工藝尺寸鏈，如圖4所示為組成環(huán)的查找過程。

圖4 組成環(huán)的查找過程

現(xiàn)查找圖3所示的組成環(huán)。根據(jù)封閉環(huán)的特點(diǎn)，經(jīng)過對該零件加工工藝過程分析可知，尺寸18±0.15為封閉環(huán)尺寸，按照組成環(huán)的查找過程，現(xiàn)查找如下：

查找路線1：端面A1→最近一次加工尺寸為12±0.1→加工尺寸12±0.1的工序基準(zhǔn)面為A2→基準(zhǔn)A2最近一次加工尺寸為→尺寸的工序基準(zhǔn)為E。

查找路線2：端面B1→最近一次加工尺寸為L→加工尺寸L的工序基準(zhǔn)面為E。

從以上查找過程清晰的看出，構(gòu)成組成環(huán)的尺寸分別為12L±0.1L。這些尺寸在加工過程中都是直接獲得的，因此，它們與封閉環(huán)就形成了一個工藝尺寸鏈。

1.2.3 工藝尺寸鏈的繪制

根據(jù)工藝尺寸鏈的形成過程，將封閉環(huán)尺寸與各加工尺寸按一定的順序首尾相接，得到工藝尺寸鏈圖。圖5所示為圖3零件的工藝尺寸鏈。從封閉環(huán)的兩端面入手，按照查找順序依次用標(biāo)注尺寸的形式畫出，最后形成一個封閉的工藝尺寸鏈。

圖5 工藝尺寸鏈圖

1.2.4 增環(huán)與減環(huán)的判斷

工藝尺寸鏈圖中，根據(jù)各組成環(huán)的變動對封閉環(huán)引起的變化情況，分增環(huán)與減環(huán)。增環(huán)與減環(huán)對封閉環(huán)的變化情況是不同的，其判斷的正確與否直接影響著封閉環(huán)的計算結(jié)果，如判斷錯誤，將導(dǎo)致零件的加工精度，故應(yīng)掌握其判斷方法。

判斷增環(huán)與減環(huán)的方法是，在尺寸鏈圖中，先給封閉環(huán)尺寸上用箭頭設(shè)定一個方向，然后沿此方向環(huán)繞尺寸鏈回路，順次給每一個組成環(huán)畫出箭頭。如圖6所示，從圖中查看，凡是各組成環(huán)箭頭方向與封閉環(huán)相反的為增環(huán)，相同的則為減環(huán)。如A0為封閉環(huán)，由箭頭方向可知A0、A7、A8、A9、A10為增環(huán)，其余均為減環(huán)。

圖6 增環(huán)與減環(huán)的判別圖

2 結(jié)語

工藝尺寸鏈原理是解決機(jī)械制造中相互關(guān)聯(lián)的工藝尺寸問題的有效手段，因此，在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)重視工藝尺寸鏈分析與應(yīng)用，通過對工藝尺寸鏈的分析，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。