淺析工藝尺寸鏈的計算方法

周光日

摘 要：本文主要介紹了機械設計和制造中工藝尺寸鏈計算的方法，旨在幫助更多機械工作者了解工藝尺寸鏈，提高計算速度和準確性。

關鍵詞：工藝尺寸鏈圖 組成環 封閉環 工藝尺寸鏈的計算方法

中圖分類號：TH132 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）08（b）-0107-02

1 工藝尺寸鏈的的含義

在機器的結構中，產品的設計要求或零件的工藝要求決定了某些零件的幾何要素之間有一定的尺寸聯系，這些相互的全部尺寸按一定順序連接成一個封閉環的尺寸組，該尺寸組稱為尺寸鏈。組成尺寸鏈中的每一尺寸稱為環。分為封閉環和組成環。尺寸鏈最主要的特點主要是關聯性和封閉性。按應用分，可分為工藝尺寸鏈、裝配尺寸鏈、零件尺寸鏈、設計尺寸鏈。

工藝尺寸鏈是有全部的組成環來為同一零件工藝尺寸所組成的尺寸鏈，并且它是通過加工所得的尺寸鏈。裝配尺寸鏈則是由全部的組成環為不同的零件進行設計所形成的尺寸鏈。且它是在裝配中所形成的尺寸鏈。零件尺寸鏈是由全部的組成環為同一零件進行設計所形成的尺寸鏈。設計尺寸鏈是裝配尺寸鏈與零件尺寸鏈兩者的統稱。而環則是尺寸鏈中的每一個長度或角度的尺寸。封閉環：在零件加工或裝配中間接獲得或最后形成的環。組成環：尺寸鏈中對封閉環有影響的全部環。

2 工藝尺寸鏈計算方法的必要性

在零件的加工中，經常會遇到設計基準和工藝基準不重合的問題，但要保證設計尺寸滿足要求，這時候就涉及到尺寸的換算問題，而這部分內容對很多技術人員，特別是對工藝人員來說，是一個棘手的問題，所以在這里探討工藝尺寸鏈的計算方法即機械零件加工中形成的尺寸鏈中的計算方法顯得迫切需要。

3 工藝尺寸鏈計算一般步驟

（1）在工藝中，要確定工藝尺寸鏈的組成環與封閉環這兩項。

（2）在工藝中，還要設計出工件工藝尺寸鏈圖形。

工件工藝尺寸鏈圖是從封閉環中的任一端開始設計的，并且按照工件零件上表面之間的聯系，依次畫出可直接獲得的、有關的尺寸，而作為組成環來看，有尺寸的終端回到封閉環的另一端時，才可以形成了一個封閉的工藝尺寸鏈圖形。

（3）確定工藝尺寸鏈的增或減環的現象。

第一，分析法。就是在其他的組成環沒有變化時，對某一組成環進行分析，使其增大，且使得封閉環也增大的現象稱之為增環，而反之的情況就是減環現象。第二，環繞法。就是封閉環同向的為減環，反向的為增環。

（4）求解。

極值法求解尺寸鏈計算方法：

①封閉環的基本尺寸等于增環基本尺寸之和減去減環的基本尺寸之和。

②封閉環的上偏差等于增環上偏差之和減去減環下偏差之和。

③封閉環的下偏差等于增環下偏差之和減去減環上偏差之和。

4 工藝尺寸鏈計算實例

4.1 某個工序的尺寸鏈圖的建立及計算

圖1（a）為軸套零件簡圖，當內孔、各外圓及端面均已按圖加工完畢，圖1（b）為鉆孔時的三種定位方案，試分別求出其工序尺寸及上、下偏差。

分析：方案一與方案二的A1、A2尺寸，這兩個尺寸都是從工藝的基準面延伸至教工孔中心線的尺寸，是可以直接保證的工藝尺寸。

方案一：因工序尺寸A1的定位基準與設計尺寸12±0.1為同一基準，故定位基準與設計基準重合，設計尺寸直接獲得而無需計算。因此A1=（12±0.1）mm，不用畫工藝尺寸鏈圖就可以的得出設計尺寸A1。

方案二：對于鉆孔這個工序來說，從零件簡圖1（a）得出與鉆孔這個工序相關的設計尺寸為（12±0.1）mm，顯然，設計尺寸（12±0.1）設計基準和工藝基準不統一，并且是鉆孔后間接獲得的，是封閉環。從封閉環出發，按順序將A1、A2聯接成一封閉圖形，即形成工藝尺寸鏈圖，同時按環繞法判斷增、減環（圖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

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

所以A2=mm

4.2 多個工序的尺寸鏈圖的建立及計算

圖3所示為一內孔鍵槽的簡圖，鍵槽深度的設計尺寸為43.60+0.034 mm，內孔為mm，有關內孔和鍵槽的加工順序是：

（1）鏜內孔至mm。

（2）插鍵槽至尺寸A。

（3）熱處理。

（4）磨內孔至mm。

工藝過程中工序尺寸A極其公差（假定熱處理后內孔沒有脹縮）。

分析：從工藝的過程中可知，在最后的一道工序中產生了兩個尺寸，其中一個鍵槽深度尺寸；另一個則是內孔尺寸。而鍵槽深度尺寸則是在工藝過程中最后一道工序中自然形成的，同時也是間接保證的尺寸，所以稱之為封閉環。建立尺寸鏈圖，判斷增、減環（圖4）。

極值法計算如表1。

5 結語

工藝尺寸鏈的計算是從事機械設計和制造的基礎，本文討論此問題，旨在幫助技術人員特別是工藝人員熟練的掌握工藝尺寸鏈計算的技巧，但可能會有考慮不周或者不完善的地方，敬請大家不惜指教。

參考文獻

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