简析尺寸链应用的教学创新

丁争柱　陈继红

尺寸链应用是高职高专及中职院校工科类专业职业技术基础课程《极限配合与测量技术》中的一个重要且必须掌握的内容。传统教学中使用的讲授法和演示法仍延用传统“三段论”模式，其教学方法及内容与生产实践相脱离，忽视了学生主体性和主观能动性的发挥，导致教学效果欠佳。笔者在多年的教学中感到迫切需要一种直接而向企业、面向生产实际和工作过程的教学内容及方式。因此，尝试应用生产实例应用的实践教学模式，取得了一定的教学效果。

一、尺寸链的基本概念及其特性

在一个零件或一台机器的结构中，总有一些相互联系的尺寸，这些尺寸按一定顺序连接成一个封闭的尺寸组，称为尺寸链。通常可以分为装配尺寸链、零件尺寸链、工艺尺寸链。在加工生产中，应用尺寸链可以解决许多实际困难。例如，应用装配尺寸链来确定保证装配精度的方法时，第一步是建立装配尺寸链，先正确地确定封闭环，再根据封闭环查明组成环，对复杂的装配尺寸关系，常需要对组成环进行简化处理；第二步是确定达到装配精度的工艺方法，也称为解装配尺寸链的方法；第三步是确定经济的，至少是工艺上可以实现的零件加工公差。第二步和第三步往往需要交替进行，可以合称为尺寸链的解算。

二、尺寸链应用举例

１．设计基准与测量基准不重合时工序尺寸及公差确定

零件在设计过程时，如果设计基准与测量基准不重合，或者说，有些有公差要求的尺寸，无法直接测量，它的精度，取决于与之有关的尺寸精度。这就需要运用尺寸链确定工艺工序尺寸以确保无法测量的尺寸精度，使零件为合格品。例如，图1为一水表壳局部尺寸，从设计上看，此图样合理。要求保证、，但由于加工时无法测量，只能通过间接测量及工艺工序尺寸45.1，槽深6.5来获得。这就需要确定尺寸6.5及45.1的公差，如果按如图1加工，无法测量，45.1按自由公差加工，会导致不合格而造成大量废品。

下面对该零件进行尺寸链的解算：

判断：封闭环；45.1增环；65±0.2、为减环。

封闭环上偏差0.10=45.1上偏差－(－0.2＋0)

45.1上偏差＝ －0.10

封闭环下偏差－0.15=45.1下偏差－(+0.2+0.3)

45.１下偏差＝+0.35

结果（45.1上偏差＝ －0.10）＜（45.１下偏差＝+0.35）明显错误。因此，出现公差分配不合理，加工中采取常调整各组成环公差，该封闭环公差为0.25，需将0.25分配给各组成环，各组成环公差之和不得大于0.25，否则将出现不合格导致废品。

改进方法：将增环6.5±0.2改为，改为那么，工艺工序尺寸45.1的公差为：

重新计算确定封闭环上偏差0.1=45.1上偏差－(0+0)

45.1上偏差=+0.10

封闭环下偏差－0.15=45.1下偏差－(+0.05+0.10)

45.1下偏差=0

所以，45.1工艺工序尺寸准确为：

按图2调整后的尺寸公差加工零件，只要各尺寸控制在公差范围内，就不会出现废品。

２．定位基准与设计基准不重合时，工艺工序尺寸的换算

如图3中A面已加工，以A面定位加工B面并铣槽，实际加工操作中往往要求工序尺寸A1及公差, 尺寸链的解算过程如下：

第一，画尺寸链线图；

第二，封闭环20±0.12、增环、减环A1（工序尺寸）；

第三，封闭环基本尺寸：20=100－A1

A1=80

封閉环下偏差：0.12=-0－A1下偏差

A1下偏差= －0.12

封闭环上偏差：－0.12=-0.1－A1上偏差

A1上偏差=0.02

所以得到尺寸A1=。

这样，可以按照1的基本尺寸与公差来加工操作并实际以定位基准A面来测量控制，从而保证尺寸20±0.12,这样定位基准就与设计基准、测量基准复合一致。

３．在数控加工工艺尺寸计算中的应用

例如根据图4中的设计尺寸Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6，在数控车床上加工该阶梯轴，而在数控加工时，往往将编程原点选在左端面与中心线的交点上，编程时须按图中下部的工序尺寸Z1＇、Z2＇、Z3＇、Z4＇、Z5＇、Z6＇来编程。这样就要求计算工艺工序尺寸Z2＇、Z3＇、Z4＇、Z5＇及其公差。

尺寸链的解算过程如下：先画如下尺寸链线图，根据工艺尺寸链的计算公式，可计算得出Z2＇=，Z3＇=。同理可计算得到Z4＇=，Z5＇=，这样就可以根据尺寸链解算得到的工艺尺寸链进行编程完成数控加工，且测量基准为同一左端面。

尺寸链的相关知识对于初学者及一线操作者而言，有一定的困难，较难充分理解掌握并应用。笔者认为，可以通过上述几个典型的例子应用尺寸链的解算来解决生产实际问题，从而触类旁通，帮助初学者掌握尺寸链并应用它保证零部件尺寸或相互位置关系尺寸等精度指标，最终达到产品或部件的装配精度要求。

（作者单位：湖北职业技术学院应用技术分院）