浅析工艺尺寸链的计算方法

周光日

摘 要：本文主要介绍了机械设计和制造中工艺尺寸链计算的方法，旨在帮助更多机械工作者了解工艺尺寸链，提高计算速度和准确性。

关键词：工艺尺寸链图 组成环 封闭环 工艺尺寸链的计算方法

中图分类号：TH132 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（b）-0107-02

1 工艺尺寸链的的含义

在机器的结构中，产品的设计要求或零件的工艺要求决定了某些零件的几何要素之间有一定的尺寸联系，这些相互的全部尺寸按一定顺序连接成一个封闭环的尺寸组，该尺寸组称为尺寸链。组成尺寸链中的每一尺寸称为环。分为封闭环和组成环。尺寸链最主要的特点主要是关联性和封闭性。按应用分，可分为工艺尺寸链、装配尺寸链、零件尺寸链、设计尺寸链。

工艺尺寸链是有全部的组成环来为同一零件工艺尺寸所组成的尺寸链，并且它是通过加工所得的尺寸链。装配尺寸链则是由全部的组成环为不同的零件进行设计所形成的尺寸链。且它是在装配中所形成的尺寸链。零件尺寸链是由全部的组成环为同一零件进行设计所形成的尺寸链。设计尺寸链是装配尺寸链与零件尺寸链两者的统称。而环则是尺寸链中的每一个长度或角度的尺寸。封闭环：在零件加工或装配中间接获得或最后形成的环。组成环：尺寸链中对封闭环有影响的全部环。

2 工艺尺寸链计算方法的必要性

在零件的加工中，经常会遇到设计基准和工艺基准不重合的问题，但要保证设计尺寸满足要求，这时候就涉及到尺寸的换算问题，而这部分内容对很多技术人员，特别是对工艺人员来说，是一个棘手的问题，所以在这里探讨工艺尺寸链的计算方法即机械零件加工中形成的尺寸链中的计算方法显得迫切需要。

3 工艺尺寸链计算一般步骤

（1）在工艺中，要确定工艺尺寸链的组成环与封闭环这两项。

（2）在工艺中，还要设计出工件工艺尺寸链图形。

工件工艺尺寸链图是从封闭环中的任一端开始设计的，并且按照工件零件上表面之间的联系，依次画出可直接获得的、有关的尺寸，而作为组成环来看，有尺寸的终端回到封闭环的另一端时，才可以形成了一个封闭的工艺尺寸链图形。

（3）确定工艺尺寸链的增或减环的现象。

第一，分析法。就是在其他的组成环没有变化时，对某一组成环进行分析，使其增大，且使得封闭环也增大的现象称之为增环，而反之的情况就是减环现象。第二，环绕法。就是封闭环同向的为减环，反向的为增环。

（4）求解。

极值法求解尺寸链计算方法：

①封闭环的基本尺寸等于增环基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和。

②封闭环的上偏差等于增环上偏差之和减去减环下偏差之和。

③封闭环的下偏差等于增环下偏差之和减去减环上偏差之和。

4 工艺尺寸链计算实例

4.1 某个工序的尺寸链图的建立及计算

图1（a）为轴套零件简图，当内孔、各外圆及端面均已按图加工完毕，图1（b）为钻孔时的三种定位方案，试分别求出其工序尺寸及上、下偏差。

分析：方案一与方案二的A1、A2尺寸，这两个尺寸都是从工艺的基准面延伸至教工孔中心线的尺寸，是可以直接保证的工艺尺寸。

方案一：因工序尺寸A1的定位基准与设计尺寸12±0.1为同一基准，故定位基准与设计基准重合，设计尺寸直接获得而无需计算。因此A1=（12±0.1）mm，不用画工艺尺寸链图就可以的得出设计尺寸A1。

方案二：对于钻孔这个工序来说，从零件简图1（a）得出与钻孔这个工序相关的设计尺寸为（12±0.1）mm，显然，设计尺寸（12±0.1）设计基准和工艺基准不统一，并且是钻孔后间接获得的，是封闭环。从封闭环出发，按顺序将A1、A2联接成一封闭图形，即形成工艺尺寸链图，同时按环绕法判断增、减环（图2）。

基本尺寸：

=（8+12） mm=20 mm

上偏差：ES（A0）=ES（）-EI（）

ES（）=0.1-0.05=+0.05 mm

计算下偏差：EI（A0）=EI（）-ES（） EI（）=-0.1+0=-0.1 mm

所以A2=mm

4.2 多个工序的尺寸链图的建立及计算

图3所示为一内孔键槽的简图，键槽深度的设计尺寸为43.60+0.034 mm，内孔为mm，有关内孔和键槽的加工顺序是：

（1）镗内孔至mm。

（2）插键槽至尺寸A。

（3）热处理。

（4）磨内孔至mm。

工艺过程中工序尺寸A极其公差（假定热处理后内孔没有胀缩）。

分析：从工艺的过程中可知，在最后的一道工序中产生了两个尺寸，其中一个键槽深度尺寸；另一个则是内孔尺寸。而键槽深度尺寸则是在工艺过程中最后一道工序中自然形成的，同时也是间接保证的尺寸，所以称之为封闭环。建立尺寸链图，判断增、减环（图4）。

极值法计算如表1。

5 结语

工艺尺寸链的计算是从事机械设计和制造的基础，本文讨论此问题，旨在帮助技术人员特别是工艺人员熟练的掌握工艺尺寸链计算的技巧，但可能会有考虑不周或者不完善的地方，敬请大家不惜指教。

参考文献

[1] 郭彩芬，王伟麟.机械制造技术[M].机械工业出版社.

[2] 张玉，李文敏.互换性与测量技术基础[M].东北大学出版社.endprint