尺寸链原理在保证零件加工精度上的探讨

汪光明

（安徽化工学校，  安徽  安庆  246005）

摘  要：从尺寸链原理着手，讨论正确安排零件加工顺序，通过尺寸链计算，决定各工序尺寸加工误差，可有效地提高工件质量。

关键词：尺寸链、基准、加工精度、加工误差

Discussing the application of

the theory of measurement chain to assuring the

machining preasion of workpiece

Abstract:

        Starting with the theory of measurement chain,We can effectively improve the quality of workpiece through arranging reasonably the procedures of processing and confining the machining errors on the basis of the measurement chain calculation

Keywords:

        Measurement chain criterion machining error machining precision

尺寸链原理在零件的结构设计，加工工艺及装配工艺等方面的分析、计算中，应用极为广泛，占有极其重要的地位。现就钳工工艺加工及装配中，应用尺寸链原理解决加工工艺方案，制订工艺过程的应用谈。

机械产品都是由许多互相关联的零件装配而成的，零件的加工质量和装配工艺对产品的制造质量起着决定性的影响，其中加工精度是产品加工质量的一个重要指标，而加工误差是加工精度的一个量化参数。所以解决和保证零件的加工精度，减少加工误差，是解决零件制造质量的前提。

影响加工精度的因素是多方面的，在加工过程中，当工艺基准与设计基准不重合时，势必造成误差传递，产生基准不重合误差。运用尺寸链原理可以方便可靠地计算各种尺寸链，协调各尺寸的相互影响，控制各工序加工误差。

尺寸链就是一些相

互关联的尺寸组合，按

一定顺序排列成封闭的

尺寸链环。参见图示一

“三环尺寸链”。

尺寸链中的每个尺寸

简称为环，零件在加工过程中或机械产品装配过程中间接或最后得到的环叫做封闭环，用“N”表示，图中台阶宽度是在加工中间接保证的（设计图上不标注），属于封闭环。除封闭环而外的其它环都叫组成环，用英文字母表示，如“Ai”，脚注表示编号。根据与封闭环的关系，组成环分为“增环”和“减环”。当其它尺寸不变时，某组成环增大，使封闭环随着增大，则该组成环叫增环，用“ ”表示，如上图中  。当其它尺寸不变时，某组成环增大，封闭环反而减小，则该组成环叫减环，用“ ”表示，如上图中  。

封闭环在尺寸链中是唯一的，当某尺寸链共有n个环，则组成环有（n-1）个，其中增环为m个，则减环有[n-（m+1）]个。由于尺寸链的封闭性，很明显尺寸链有如下基本表达式：

基本尺寸（或公称尺寸）：

N=  （可简化为N= ）

即封闭环的基本尺寸等于所有增环与所有减环基本尺寸之差。

极限尺寸（极大，极小尺寸）

Nmax=

Nmin=

即封闭环的最大（或最小）极限尺寸等于所有增环的最大（或最小）极限尺寸与所有减环的最小（或最大）极限尺寸之差。

公差：

Tn=Nmax-Nmin=

即封闭环公差等于各组成环公差之和，换言之，封闭环的精度比各个组成环的精度都低。

下面举一通过尺寸链原理的应用，工件的合格率得以明显提高的实例。

工件结构见图示二，现就控制凸体的对称度精度要求作以讨论。

该工件制作我们要求用钳

工方法加工完成。因此为单件

生产类型，工序安排相对较集

中、简单。但是为了保证凸体

的对称度要求需合理安排加工步骤。

加工步骤如下：

⑴ 对毛坯（方块板料）进行加工，即粗、细锉六面体，控制外形尺寸在误差范围内。

⑵ 划线（全部加工线），钻工艺孔。

⑶ 加工凸体。先锯一侧垂直角，粗、细锉垂直面，控制侧面（C面）加工量，满足工艺尺寸要求。

⑷ 锯另一侧垂直角，粗、细锉垂直面，直接测量和控制20 ⁰_-0.05mm尺寸达到要求。

为保证加工的凸体对称度误差符合精度要求，作出加工顺序分解图（参见表一），进行工艺分析。此图很清楚地说明了加工顺序及有关工艺尺寸的控制，形象的体现了尺寸偏差分布情况。按此方法加工能保证凸体的对称度要求。

根据分解图及加工分析，尺寸链图绘制如下。对称度在尺寸链中为封闭环，S1为加工面C的工艺控制尺寸，S2为凸体设计要求之半的尺寸，即S2 = 10 ⁰_{- 0.025} mm。但对称度误差根据其分布对称的特性，有两种情况，一种情况为凸体中心位于基准中心

右侧时，参见图三（a），S1为减环，S2为增环；另一种情况为凸体中心位于基准中心左侧时，参见图三（b），此时S1为增环，S2为减环。下面分别讨论之。

对图三（a）求极值，由式Nmax= 2max - 1min得：

1 min = 2 max – Nmax

=（10-0）- 0.05=10-0.05

由式Nmin= 2 min - 1 max得:

    1 max = 2 min-Nmin

          =(10-0.025)-0=10-0.025

对图三(b)求极值,由式Nmax= 1 max – 2 min得:

1 max = Nmax + 2 min

      =0.05+(10-0.025)=10+0.025

由式Nmin= 1 min – 2 max得:

  1 min = Nmin + 2 max

          =0+(10-0)=10

因S1为同一尺寸,比较上述结果,可得S1 max =10+0.025mm,

S1min=10 >-0.05mm,所以得出结论为:

                     S1=  mm

对上述结论给以验证。将计算结果按上下偏差分布的公差带绘于工艺卡片中,见表一下半部分。我们可以明显看出,当第三步加工控制在最大尺寸时,若凸体尺寸为19.95mm(最小),这时对称度误差最大,其右偏值为0.05mm;当第三步加工控制在最小尺寸时,而凸体尺寸为20mm(最大),这时对称度误差最大,其左偏值为0.05mm,均在要求范围之内。按此要求进行加工,随时测量加工变动量,该项技术要求是一定能够保证的。

在机械加工中，应用尺寸链原理可以较好地解决零件加工精度有关问题，指导生产工艺安排。诸如基准不重合方面引起的误差；众多尺寸、形位关系联系在一起时，产生的累积误差等，均可通过尺寸链验算，而保证技术要求的精度。

参考书目：

[1] 王选达编，机械制造工艺学，清华大学出版社  1990

[2]  刘巽尔主编，互换性原理与测量技术基础，中央广播电视大学出版社，1992

[3] 劳动部培训司编，钳工生产实习，中国劳动出版社，1992