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摘 要：任何机械产品都是有许多零件和部件组成，在机械零件设计及制造过程中，如何优质、高产、低成本制订零件加工工艺规程，保证产品质量能够顺利进行装配，达到预定的功能，则需要利用工艺尺寸链原理来进行工序尺寸及公差的计算。
关键词：工艺尺寸链 封闭环 增/减环 应用
一、尺寸链的概念
1.尺寸链—在机械设计及制造过程中，对于一些相互联系、相互依赖的若干尺寸的组合。一般把相互联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合叫尺寸链。尺寸链中的每个尺寸叫尺寸链的环。
2.封闭环—在尺寸链中在装配过程中或加工过程中最后形成的一环叫封闭环，常用A0表示。[1]
3.组成环—尺寸链中对封闭环有影响的全部环叫组成环，用A1、A2表示。组成环又分为减环和增环。[2]
4.增/减环—若该组成环的变动引起封闭环同向变动为增环。同向变动是指该环增大时封闭环也增大，该环减小时封闭环也减小。若该组成环的变动引起封闭环反向变动为减环，反向变动是指该环增大时封闭环也减大，该环减小时封闭环也增大。
二、尺寸鏈的分类
1.按应用场合分：工艺尺寸链、装配尺寸链、零件尺寸链。
2.按环的空间位置分：线性尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链。
3.按环的几何特征分：长度尺寸链、角度尺寸链。
三、尺寸链的计算方法
尺寸链的计算依据零件机构或工艺上的要求，确定尺寸链中各环的基本尺寸及公差或偏差。概率法—多用于装配尺寸链的计算。2.极值法—多用于工艺尺寸链的计算。
1.封闭环的基本尺寸等于各增环尺寸之和减去各减环尺寸之和。
公式：
式中：—封闭环的基本尺寸；—增环的基本尺寸；—减环的基本尺寸； m—增环的数量；n—组成环的总数（不包括封闭环）。
2.封闭环的最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和，减去所有减环最小极限尺寸之和；而封闭环的最小极限尺寸等于所有增环最小极限尺寸之和，减去所有减环最大极限尺寸之和。
公式：
3.封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和，封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和。
公式：
4.封闭环的公差等于各组成环的公差和。
公式：
四、计算工艺尺寸链的步骤
1.绘制尺寸链—根据零件图，按照零件各表面间相互联系，绘制尺寸链。
2.确定封闭环—尺寸链中间接的到的尺寸，既不是前到工序形成的，也不是本到工序加工出的，而是由其他尺寸确定后自然形成的尺寸就封闭环。
3.确定增/减环—（1）利用增/减环定义确定。（2）回路法（标箭头法）：在封闭环上任意设定一个方向，然后循环方向由封闭环发出经过各组成环作一环线直至回到封闭环。若该环线前进的方向与设定的封闭环方向相同，该组成环为减环，若两者相反，该环为增环。
4.求未知尺寸及验算，利用公式求未知尺寸，并分析验算。
五、工艺尺寸链的应用
1.测量基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算如图所示工件外圆、内孔及端面均已加工完毕，本序加工A面，保证设计尺寸8±0.1 mm。由于不便测量，现已B面作为测量基准，试求测量尺寸及其偏差。
解题步骤：
（1）建立尺寸链设计尺寸8±0.1 mm是封闭环，A1、 A2、A3是组成环。
（2）根据公式：
A1 = A0-A2+A3=18
ES1=ES0-ES2+EI3=0
EI1=EI0-EI2+ES3=-0.05
则：测量尺寸A1=18=17.95 mm。
2.多尺寸同时保持工艺尺寸链的计算
一带有键槽的内孔要淬火及磨削，其设计尺寸如图所示。
保证键槽尺寸 mm的有关工艺过程如下：
（1）镗内孔至中（）mm；
（2）插键槽至尺寸A1；
（3）淬火（变形忽略不计）；
（4）磨内孔，同时保证内孔直径（）和键槽深度 mm两个设计尺寸的要求。
要求确定工序尺寸A1及其公差。
解题步骤：（1）建立尺寸链：键槽深度mm是间接保证的，是封闭环。 （）mm是本序直接保证的，是组成环，还有插键槽尺寸A1和镗内孔（）mm是组成环。
（2）根据公式计算：
A1 = A0-A3+A2=43.4
ES1=ES0-ES3+EI2=0.315
EI1=EI0-EI3+ES2=0.05
则：插键槽工序尺寸 A1==mm。
结语
机械零部件在设计制造过程中，尺寸链相关知识能否掌握，将直接影响所制订工艺规程的科学性、合理性、经济性。并且每一个环节都对保证零件加工质量具有至关重要的作用。
参考文献
[1]郭溪茗，宁晓波.机械加工技术[M].北京：高等教育出版社，2009.
[2]李华.机械制造技术[M].北京：机械工业出版社，1997. |
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发表于 2022-2-27 19:40:27