機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論

機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖1
機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖2

在機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中,精度設(shè)計(jì)是不可或缺的重要環(huán)節(jié),精度設(shè)計(jì)的質(zhì)量會(huì)直接影響到產(chǎn)品的制造成本、裝配質(zhì)量、外觀、性能等。在產(chǎn)品精度設(shè)計(jì)中,尺寸鏈計(jì)算是必要工作,通過(guò)尺寸鏈計(jì)算可以合理地分配公差,分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性,校驗(yàn)圖紙,正確地進(jìn)行尺寸標(biāo)注,以及基面換算和工序尺寸計(jì)算等。

機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖3
機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖4

尺寸鏈的定義、組成


尺寸鏈定義:在產(chǎn)品的裝配或零件的加工過(guò)程中將相互關(guān)聯(lián)的尺寸按一定的順序排列形成一個(gè)封閉的尺寸系統(tǒng),這個(gè)尺寸系統(tǒng)就稱(chēng)為尺寸鏈。


尺寸鏈組成:

環(huán)——尺寸鏈中的每一個(gè)尺寸,它可以是長(zhǎng)度或角度。一個(gè)尺寸鏈中包含一個(gè)封閉環(huán)及若干個(gè)組成環(huán)。

封閉環(huán)——在裝配或加工之后最終間接形成的一個(gè)尺寸即封閉環(huán)。

組成環(huán)——各零件圖紙中或各工序尺寸中,對(duì)封閉環(huán)有影響的尺寸皆為該封閉環(huán)的組成環(huán),組成環(huán)又可分為增環(huán)和減環(huán)。

增環(huán)——在其余組成環(huán)保持不變的條件下,該環(huán)的增大導(dǎo)致封閉環(huán)增大者。

減環(huán)——在其余組成環(huán)保持不變的條件下,該環(huán)的增大導(dǎo)致封閉環(huán)減小者。

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機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖6

尺寸鏈特性


封閉性:尺寸鏈必須是一組相關(guān)尺寸按順序首尾相接而形成的封閉輪廓,其中應(yīng)包含一個(gè)間接保證的尺寸和若干個(gè)與之有關(guān)的直接獲得的尺寸。

關(guān)聯(lián)性:尺寸鏈內(nèi)間接保證的尺寸的大小和變化范圍(即精度),是受尺寸鏈內(nèi)直接獲得的尺寸大小和變化范圍所制約的,彼此間具有特定的函數(shù)關(guān)系。

機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖7
機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖8

尺寸鏈的建立


1、確定封閉環(huán)


1)加工順序或裝配順序確定后才能確定封閉環(huán)。

2)對(duì)于裝配尺寸鏈:產(chǎn)品裝配之后最終間接形成的一個(gè)尺寸,如:位置精度、距離精度、間隙過(guò)盈等技術(shù)要求;對(duì)于工藝尺寸鏈:零件加工之后間接得到的尺寸,如:零件設(shè)計(jì)尺寸、工序尺寸或加工余量。


2、組成環(huán)確定


1)封閉環(huán)確定后才能確定。

2)由零件圖紙直接獲得。

3)和封閉環(huán)有關(guān)聯(lián)關(guān)系。


增、減環(huán)判別方法


在尺寸鏈圖中用首尾相接的單向箭頭順序表示各尺寸環(huán),其中與封閉環(huán)箭頭方向相反者為增環(huán),與封閉環(huán)箭頭方向相同者為減環(huán)。

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【回路做圖法】

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機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖11

尺寸鏈的分類(lèi)


1、按應(yīng)用范圍分類(lèi)


1)工藝尺寸鏈——全部組成環(huán)為同一零件工藝尺寸所形成的尺寸鏈。

2)裝配尺寸鏈——全部組成環(huán)為不同零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。

3)零件尺寸鏈——全部組成環(huán)為同一零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。


2、按幾何特征及空間位置分類(lèi)


3)線(xiàn)性尺寸鏈——全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。

4)平面尺寸鏈——全部組成環(huán)位于一個(gè)或幾個(gè)平行平面內(nèi),但某些組成環(huán)不平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。

5)空間尺寸鏈——組成環(huán)位于幾個(gè)不平行平面內(nèi)的尺寸鏈。


尺寸鏈的計(jì)算幾種情況


(1)正計(jì)算——已知各組成環(huán),求封閉環(huán)。

(2)反計(jì)算——已知封閉環(huán),求各組成環(huán)的公差。

(3)中間計(jì)算——已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)的基本尺寸及公差,求其余的一個(gè)組成環(huán)基本尺寸及公差。

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尺寸鏈的計(jì)算方法


國(guó)標(biāo)中計(jì)算方法有兩種:

極值法: 極值法是建立在零件100%互換基礎(chǔ)上,又可稱(chēng)之為完全互換法。極值法以尺寸鏈各個(gè)組成環(huán)最大與最小極限尺寸進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算,不考慮各組成環(huán)實(shí)際尺寸的出現(xiàn)概率,所以極值法可以保證按此方法計(jì)算出來(lái)的各個(gè)組成環(huán)公差在加工后滿(mǎn)足互換性,可實(shí)現(xiàn)完全互換。極值法計(jì)算公式如下(參考《GB/T 5847-2004尺寸鏈計(jì)算方法》)

機(jī)械設(shè)計(jì)中-尺寸鏈計(jì)算基礎(chǔ)理論的圖14


概率法: 在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,零件的實(shí)際尺寸會(huì)按一定的分布狀態(tài)呈現(xiàn),概率法是以一定置信概率為依據(jù),根據(jù)各組成環(huán)尺寸的分布狀態(tài),按統(tǒng)計(jì)公差公式進(jìn)行計(jì)算的方法,又可稱(chēng)之為大數(shù)互換法。此方法的計(jì)算結(jié)果相比極值法更接近真實(shí)生產(chǎn)情況,絕大多數(shù)產(chǎn)品不需要修銼或調(diào)整即可滿(mǎn)足裝配性能要求。概率法計(jì)算公式如下(參考《GB/T 5847-2004尺寸鏈計(jì)算方法》)。

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