《互换性与测量技术基础第十二章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《互换性与测量技术基础第十二章.ppt（32页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第十二章第十二章 尺尺 寸寸 链链 在充分考虑整机、部件的装配精度与零件加工在充分考虑整机、部件的装配精度与零件加工精度的前提下，可以运用尺寸链计算方法，合理地精度的前提下，可以运用尺寸链计算方法，合理地确定零件的尺寸公差与位置公差，使产品获得尽可确定零件的尺寸公差与位置公差，使产品获得尽可能高的性能价格比，创造最佳的技术经济效益。能高的性能价格比，创造最佳的技术经济效益。GB/T 58472004尺寸链尺寸链 计算方法计算方法，供设，供设计时参考使用。计时参考使用。尺寸链原理是用来分析和研究整机与零部件间尺寸链原理是用来分析和研究整机与零部件间精度关系的基本理论。精度关系的基本理论。1 尺寸
2、链的基本概念尺寸链的基本概念 一、尺寸链的基本术语及其定义一、尺寸链的基本术语及其定义 1.尺寸链的定义尺寸链的定义 在机器在机器装配装配或零件或零件加工加工过程中，由过程中，由相互连接相互连接的尺寸形的尺寸形成成封闭封闭的尺寸组称为尺寸链。的尺寸组称为尺寸链。（a）装配尺寸链 （b）零件尺寸链 （c）工艺尺寸链图图12-1 尺寸链尺寸链dXDB0B1B2B3特点：特点：（1）封闭性）封闭性 组成尺寸链的各个尺寸应按一定顺序构成一个组成尺寸链的各个尺寸应按一定顺序构成一个 封闭系统。封闭系统。（2）相关性（制约性）相关性（制约性）其中一个尺寸变动将影响其它尺寸其中一个尺寸变动将影响其它尺寸 变
3、动。变动。(a)(b)2.尺寸链的基本术语尺寸链的基本术语（1）环）环 尺寸链中，每一个尺寸简称为环。尺寸链的尺寸链中，每一个尺寸简称为环。尺寸链的 环可分为封闭环和组成环。环可分为封闭环和组成环。（2）封闭环封闭环 加工或装配过程中最后自然形成的那个加工或装配过程中最后自然形成的那个尺寸称为封闭环。封闭环常用下标为尺寸称为封闭环。封闭环常用下标为“0”的字母表示。的字母表示。（3）组成环）组成环 尺寸链中除封闭环以外的其它环称为组成环。尺寸链中除封闭环以外的其它环称为组成环。组成环通常用下标为组成环通常用下标为“1，2，3，”的字母表示。根据它的字母表示。根据它们对封闭环影响的不同，又分为增
4、环和减环。们对封闭环影响的不同，又分为增环和减环。1）增环）增环 与封闭环同向变动的组成环称为增环，即当其它与封闭环同向变动的组成环称为增环，即当其它组成环尺寸不变时，该组成环尺寸增大组成环尺寸不变时，该组成环尺寸增大(或减小或减小)而封闭环而封闭环尺寸也随之增大尺寸也随之增大(或减小或减小)。2）减环）减环 与封闭环反向变动的组成环称为减环，即当其它与封闭环反向变动的组成环称为减环，即当其它组成环尺寸不变时，该组成环尺寸增大组成环尺寸不变时，该组成环尺寸增大(或减小或减小)而封闭环而封闭环的尺寸却随之减小的尺寸却随之减小(或增大或增大)（5）传递系数）传递系数 各组成环对封闭环影响大小的各组
5、成环对封闭环影响大小的系数称为传递系数，用系数称为传递系数，用表示。表示。（4）补偿环）补偿环 指尺寸链中预先选定的某一组成指尺寸链中预先选定的某一组成环，通过改变其大小和位置，使封闭环达到规定环，通过改变其大小和位置，使封闭环达到规定的要求。的要求。直线尺寸链直线尺寸链：增环、减环的传递系数增环、减环的传递系数分别为分别为+1和和-1。如图如图1-1所示的减速器中，用垫片所示的减速器中，用垫片(件号件号9)作为补偿件，它作为补偿件，它的厚度作为补偿环，装配时选择并安装不同厚度的垫片来调的厚度作为补偿环，装配时选择并安装不同厚度的垫片来调整端盖的底端与对应滚动轴承的端面之间的轴向间隙的大小。整
6、端盖的底端与对应滚动轴承的端面之间的轴向间隙的大小。二、尺寸链的分类 尺寸链有各种不同的形式，可以按不同的方法来分类。1.按尺寸链功能分（1）装配尺寸链）装配尺寸链 dXD（2）零件尺寸链）零件尺寸链 B0B1B2B3（3）工艺尺寸链）工艺尺寸链 BC0C1C22.按各环所在空间位置分按各环所在空间位置分,主要有：主要有：（1）直线（线性）尺寸链；）直线（线性）尺寸链；（2）平面尺寸链）平面尺寸链（3）空间尺寸链）空间尺寸链（1）直线（线性）尺寸链）直线（线性）尺寸链 A2A0A1B0B1B2B3BC0C1C2（2）平面尺寸链）平面尺寸链 L0L1L2L1L0L23.3.按尺寸链之间相互联系的
7、形态分按尺寸链之间相互联系的形态分 独立尺寸链独立尺寸链 尺寸链中所有的组成环和封闭尺寸链中所有的组成环和封闭 环只从属于一个尺寸链。环只从属于一个尺寸链。并联尺寸链并联尺寸链 两个或两个以上的尺寸链，通两个或两个以上的尺寸链，通过公共环将它们联系起来组成并联形式的尺寸链。过公共环将它们联系起来组成并联形式的尺寸链。(a)(b)三、尺寸链的建立三、尺寸链的建立 1.确定封确定封闭环闭环 2.查查找找组组成成环环并画出尺寸并画出尺寸链图链图 查找组成环的方法是：从封闭环的一端开始，依次找出那查找组成环的方法是：从封闭环的一端开始，依次找出那些会引起封闭环变动的相互连接的各个零件尺寸，直到最后一些
8、会引起封闭环变动的相互连接的各个零件尺寸，直到最后一个零件尺寸与封闭环的另一端连接为止，其中每一个尺寸就是个零件尺寸与封闭环的另一端连接为止，其中每一个尺寸就是一个组成环。一个组成环。在查找组成环时，应注意遵循在查找组成环时，应注意遵循“最短尺寸链原则最短尺寸链原则”。3.位置误差按尺寸链中的尺寸来处理位置误差按尺寸链中的尺寸来处理（a）齿轮机构 （b）尺寸链图 图图12-3 齿轮机构的尺寸链齿轮机构的尺寸链1轴；2档圈；3齿轮；4轴套 （a）采用包容要求 （b）采用独立原则 （c）实际零件图图12-4 轴套轴套 当齿轮轮毂宽度当齿轮轮毂宽度L1的尺寸公差与两端面的端面圆跳动公差的尺寸公差与两
9、端面的端面圆跳动公差t t1 1之间的关之间的关系采用独立原则时，齿轮的任一个端面圆跳动系采用独立原则时，齿轮的任一个端面圆跳动f f1 1或或f f1 1会影响封闭环的大会影响封闭环的大小。因此，端面圆跳动公差小。因此，端面圆跳动公差t t1 1应作为组成环（减环）列入尺寸链。应作为组成环（减环）列入尺寸链。（a）零件图样标注 （b）实际零件图图12-5 齿轮齿轮 当当轴轴上两台肩之上两台肩之间间的的长长度度L3的尺寸公差与台肩的端面的尺寸公差与台肩的端面圆圆跳跳动动公差公差t3之之间间的关系采用独立原的关系采用独立原则时则时，大台肩的端面，大台肩的端面圆圆跳跳动动f3会影响封会影响封闭环闭
10、环的大的大小。因此，端面小。因此，端面圆圆跳跳动动公差公差t3应应作作为组为组成成环环（减（减环环）列入尺寸）列入尺寸链链。（a）零件图样标注 （b）实际零件 图图12-6 轴轴 1.设计计算设计计算 设计计算是指设计计算是指已知封闭环的极限尺寸和各组成环的基本已知封闭环的极限尺寸和各组成环的基本尺寸尺寸，计算各组成环的极限偏差。，计算各组成环的极限偏差。这种计算通常用于产品设计过程中由机器或部件的装配这种计算通常用于产品设计过程中由机器或部件的装配精度确定各组成环的尺寸公差和极限偏差，把封闭环公差合精度确定各组成环的尺寸公差和极限偏差，把封闭环公差合理地分配给各组成环。理地分配给各组成环。四
11、、尺寸链的计算四、尺寸链的计算2.校核计算校核计算 校核计算是指校核计算是指已知各组成环的基本尺寸和极限偏差已知各组成环的基本尺寸和极限偏差，计，计算算封闭环的基本尺寸和极限偏差封闭环的基本尺寸和极限偏差。这种计算主要用于验算零件。这种计算主要用于验算零件图上标注的各组成环的基本尺寸和极限偏差在加工之后能否满图上标注的各组成环的基本尺寸和极限偏差在加工之后能否满足所设计产品的技术要求。足所设计产品的技术要求。3.工艺尺寸计算工艺尺寸计算 工艺尺寸计算是指工艺尺寸计算是指已知封闭环和某些组成环的基本尺寸和已知封闭环和某些组成环的基本尺寸和极限偏差极限偏差，计算，计算某一组成环的基本尺寸和极限偏差
12、某一组成环的基本尺寸和极限偏差。这种计。这种计算通常用于零件加工过程中计算某工序需要确定而在该零件算通常用于零件加工过程中计算某工序需要确定而在该零件的图样上没有标注的工序尺寸。的图样上没有标注的工序尺寸。2 极值法计算尺寸链极值法计算尺寸链 完全互换法（也称极值法）是指在全部产品中，装配完全互换法（也称极值法）是指在全部产品中，装配时各组成环不需挑选，也不需改变其大小或位置，装入后时各组成环不需挑选，也不需改变其大小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求的尺寸链计算方法。即能达到封闭环的公差要求的尺寸链计算方法。该方法采用极值公差公式计算。该方法采用极值公差公式计算。一、一、基本步骤和计算公
13、式基本步骤和计算公式 （12-4）（12-5）（12-6）将式（将式（12-4）减去式（）减去式（12-5）得出封闭环公差）得出封闭环公差T0与各组与各组成环公差成环公差Ti 之间的关系如下（极值公差公式）：之间的关系如下（极值公差公式）：由基本尺寸、极限尺寸与极限偏差的关系可知由基本尺寸、极限尺寸与极限偏差的关系可知:（12-7）（12-8）二、设计计算例例1 1 图图1212-3 3所示的齿轮机构尺寸链，所示的齿轮机构尺寸链，已知各组成环基本尺寸分别为已知各组成环基本尺寸分别为 L135mm,L214mm,L349mm，要求装配后齿轮右端的间隙，要求装配后齿轮右端的间隙 L0 在在0.10
14、.35mm之间。试用完全之间。试用完全互换法计算尺寸链，确定各组成环的极限偏差互换法计算尺寸链，确定各组成环的极限偏差。(a)(b)三、工艺尺寸计算三、工艺尺寸计算例例2 参看参看12-10附图附图a所示的轮毂孔和键槽尺寸标注。该孔和键槽的加工顺序如所示的轮毂孔和键槽尺寸标注。该孔和键槽的加工顺序如下：首先按工序尺寸下：首先按工序尺寸 镗孔，再按工序尺寸镗孔，再按工序尺寸 插键槽，然后插键槽，然后淬火，最后按图样标注的尺寸淬火，最后按图样标注的尺寸 磨孔。孔完工后要求键槽深度磨孔。孔完工后要求键槽深度尺寸尺寸 符合图样标注的尺寸符合图样标注的尺寸 的规定。试用完全互换法计算尺寸链，的规定。试用
15、完全互换法计算尺寸链，确定工序尺寸确定工序尺寸 的极限尺寸。（的极限尺寸。（）（a）（b）（c）图12-10 大数互换法（也称统计法）是指在绝大数产品中，装配时各组成大数互换法（也称统计法）是指在绝大数产品中，装配时各组成环不需挑选，也不需改变其大小或位置，装入后即能达到封闭环的公环不需挑选，也不需改变其大小或位置，装入后即能达到封闭环的公差要求的尺寸链计算方法。差要求的尺寸链计算方法。大数互换法是根据各组成环的实际尺寸在其公差带内的分布情况，大数互换法是根据各组成环的实际尺寸在其公差带内的分布情况，按某一置信概率求得封闭环尺寸实际分布范围，由此决定封闭环公差按某一置信概率求得封闭环尺寸实际分
16、布范围，由此决定封闭环公差的大小。当设计时给定的封闭环公差一定时，则按大数互换法确定的的大小。当设计时给定的封闭环公差一定时，则按大数互换法确定的各组成环的公差将大于按完全互换法确定的组成组公差，因而提高技各组成环的公差将大于按完全互换法确定的组成组公差，因而提高技术经效益。术经效益。3 用大数互换法计算尺寸链用大数互换法计算尺寸链 4用分组法、修配法和调整法保证装配精度用分组法、修配法和调整法保证装配精度 一、分组法一、分组法 当封闭环的精度要求高且生产批量较大时，为了降低当封闭环的精度要求高且生产批量较大时，为了降低零件的制造成本，可以采用分组法装配。零件的制造成本，可以采用分组法装配。分
17、组法装配的特点是各组成环按经济加工精度制造，分组法装配的特点是各组成环按经济加工精度制造，然后将各组成环按实际尺寸的大小分为若干组，各对应组然后将各组成环按实际尺寸的大小分为若干组，各对应组进行装配，同组内零件具有互换性。进行装配，同组内零件具有互换性。该方法采用极值公差公式计算。该方法采用极值公差公式计算。例例 参参看看图图12-13所所示示的的活活塞塞、连连杆杆机机构构，活活塞塞销销与与连连杆杆小小头头孔孔的的基基本本尺尺寸寸为为 25mm，它它们们的的配配合合为为小小间间隙隙配配合合，间间隙隙应应在在0.00050.0055mm范范围围内。内。图图12-13 活塞、连杆机构装配简图活塞、
18、连杆机构装配简图1活塞；2活塞销；3连杆 如果采用完全互如果采用完全互换换，则则要求：活要求：活塞塞销销直径按直径按 加工；加工；连杆连杆小头孔直径按小头孔直径按 加工。加工。显显然然，制造直径公差，制造直径公差为为2.5m的活塞的活塞销销和孔和孔径公差径公差为为2.5m的的连连杆小杆小头头孔极孔极为为困困难难，也是极不也是极不经济经济的。因此，有必要采用分的。因此，有必要采用分组组法来解决使用要求与加工精度的矛盾。法来解决使用要求与加工精度的矛盾。二、二、修配法修配法 修修配配法法装装配配是是指指各各组组成成环环都都按按经经济济加加工工精精度度制制造造，在在组组成成环环中中选选择择一一个个修
19、修配配环环（补补偿偿环环的的一一种种），预预先先留留出出修修配配量量，装装配配时时用用去去除除修修配配环环的的部部分材料的方法改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求。分材料的方法改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差要求。修修配配法法装装配配通通常常用用于于单单件件小小批批生生产产，组组成成环环数数目目较较多多而而装装配配精精度度要要求求较较高高的的场场合合，应应选选择择容容易易加加工工并并且且对对其其他他装装配配尺尺寸寸链链没没有有影影响响的的组组成成环环作作为修配环。为修配环。三、三、调整法调整法 调调整整法法装装配配是是指指各各组组成成环环按按经经济济加加工工精精度度制制
20、造造，在在组组成成环环中中选选择择一一个个调调整整环环（补补偿偿环环的的一一种种），装装配配时时用用选选择择或或调调整整的的方方法法改改变变其其尺尺寸寸大大小小或或位位置置，使使封封闭闭环环达达到到其其公公差差与与极极限限偏偏差差要要求求。该该方方法法通通常常采采用用极极值值公公差差公式计算。公式计算。采采用用调调整整法法装装配配时时，可可以以使使用用一一组组具具有有不不同同尺尺寸寸的的调调整整环环或或者者一一个个位位置可在装配时调整的调整环。前者称为固定补偿件，后者称为活动补偿件。置可在装配时调整的调整环。前者称为固定补偿件，后者称为活动补偿件。图图12-14用调整法保证装配精度时使用的补偿
21、件示例用调整法保证装配精度时使用的补偿件示例（a）锥齿轮传动装置中的垫片（b）滚动轴承部件组成结构中的调整螺钉 调调整整法法与与修修配配法法相相似似，只只是是改改变变补补偿偿环环尺尺寸寸的的方方法法有有所所不不同同。修修配配法法是是从从作作为为补补偿偿环环的的零零件件上上去去除除一一层层材材料料来来保保证证装装配配精精度度；而调整法是通过改变补偿环的尺寸或位置的方法来保证装配精度。而调整法是通过改变补偿环的尺寸或位置的方法来保证装配精度。采采用用调调整整法法装装配配，不不需需辅辅助助加加工工，故故装装配配效效率率较较高高，主主要要应应用用于于装装配配精精度度要要求求较较高高，或或在在使使用用过过程程中中某某些些零零件件的的尺尺寸寸会会发发生生变变化化的尺寸链中。的尺寸链中。