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闭环公差计算公式

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闭环公差计算公式

    零件上的设计尺寸是经过各加工工序的加工而得到的,每道工序应保证的尺寸及相应的公差分别称为工序尺寸及尺寸公差,其确定应根据加工余量和定位基准转换的不同情况而采用不同的计算方法。

    6.4.1 余量法

    当工序基准或定位基准与设计基准重合时,工序尺寸及其公差由各工序的加工余量和所能达到的经济精度(在满足使用要求的条件下最低的精度)确定。其计算方法是:先确定各工序的加工余量,再由最后一道工序向前逐个计算各工序的基本尺寸(包括毛坯尺寸),最后按工序经济精度确定各工序尺寸公差,并按“入体原则”确定上、下极限偏差。具体应用见生产实例7。

    6.4.2 尺寸链法

    当工序基准或定位基准与设计基准不重合时,工序尺寸及其公差的确定需要借助工艺尺寸链来分析计算。

    1.尺寸链的基本概念

    1)尺寸链的定义

    在机器装配或零件加工过程中,由相互相连的尺寸形成封闭的尺寸组称为尺寸链。

    尺寸链的特点是其封闭性和关联性。组成尺寸链的尺寸数(环数)不能少于3个。

    2)尺寸链的组成

    (1)环 组成尺寸链的每一个尺寸,称为一个环。

    (2)封闭环 尺寸链在加工过程中或装配过程中最后形成的一环,称为封闭环。一个尺寸链中,仅有一个封闭环。

    (3)组成环 尺寸链中对封闭环有影响的全部环,这些环中的任一环的变动必然会引起封闭环的变动。

    (4)增环 尺寸链中的组成环,由于该环的变动引起封闭环同向变动,即该环增大时封闭环增大,该环减小时封闭环减小。

    (5)减环 尺寸链中的组成环,由于该环的变动引起封闭环反向变动,即该环增大时封闭环减小,该环减小时封闭环增大。

    (6)无向性环 尺寸链中常有这样一些环,如间隙、同轴度、垂直度等,它们的方向是不定的,可能作为增环,也可能作为减环,这取决于它在尺寸链图中的位置。

    3)增、减环的判定

    一般经常用回路法来判定增、减环。其方法是:对于一个尺寸链,在封闭环旁画一箭头(方向任选),然后沿箭头所指方向绕尺寸链一圈,并给各组成环标上与绕行方向相同的箭头,凡与封闭环箭头同向的为减环,反向的为增环。如图6-16所示五环尺寸链中,A0是封闭环,A1、A2是减环,A3、A4是增环。

    2.尺寸链的计算公式

    图6-17是一个n环尺寸链,A0是封闭环,其中有k个增环,n-k-1个减环。

    图6-16 回路法判定增、减环

    图6-17 n环尺寸链

    1)封闭环基本尺寸的确定

    封闭环基本尺寸(A0)等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。

    式中:A0——封闭环的基本尺寸;

    ——增环的基本尺寸;

    ——减环的基本尺寸;

    n——增环的环数;

    m——包括封闭环在内的总环数。

    2)极值法解尺寸链

    (1)极限尺寸 封闭环的最大极限尺寸(A0max)等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小尺寸之和;封闭环的最小极限尺寸(A0min)等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和。

    式中:A0max——封闭环的最大极限尺寸;

    A0min——封闭环的最小极限尺寸;

    ——增环的最大极限尺寸;

    —— ——增环的最小极限尺寸;

    ——减环的最大极限尺寸;

    ——减环的最小极限尺寸。

    (2)封闭环上、下极限偏差 封闭环的上极限偏差ES0等于所有增环的上极限偏差之和减去所有减环的下极限偏差之和;封闭环的下极限偏差EI0等于所有增环的下极限偏差之和减去所有减环的上极限偏差之和。

    式中:ES0——封闭环的上极限偏差;

    EI0——封闭环的下极限偏差;

    ——增环的上极限偏差;

    ——增环的下极限偏差;

    ——减环的上极限偏差;

    ——减环的下极限偏差。

    (3)封闭环公差 封闭环公差T0等于各组成环公差之和。

    式中:T0——封闭环的公差;

    ——增环的公差;

    ——减环的公差;

    Ti——组成环的公差。

    由此可知,封闭环的公差比任何组成环的公差都大。为了减少封闭环的公差,应尽量减少组成环的数目。

    3.工艺尺寸链的建立及尺寸链图

    1)工艺尺寸链的建立

    首先确定封闭环。在装配尺寸链中,装配精度就是封闭环;在工艺尺寸链中,封闭环是间接获得的,是最后形成的尺寸,需要具体问题具体分析。

    封闭环确定后再查找组成环,其基本特点是加工过程中直接获得且对封闭环有影响。查找时,从构成封闭环的两表面同时开始,循着工艺过程的顺序,分别向前查找各表面最近一次加工的加工尺寸,再进一步向前查找此加工尺寸工序基准的最近一次加工时的加工尺寸,直至两条路线最后得到的加工尺寸的工序基准为同一表面为止。

    2)尺寸链图

    尺寸链图是将尺寸链中各环按大致比例,以首尾相接的顺序画出的尺寸图。用尺寸链图可判别组成环的性质:在封闭环上按任意方向画出箭头,然后沿此方向顺次给每一组成环画出箭头,凡箭头方向与封闭环相反的为增环,反之则为减环。

    尺寸链的形式也是多种多样的:按功能要求,可分为工艺尺寸链和装配尺寸链;按各环所处的空间位置,可分为直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链;按环的几何特征,可分为长度尺寸链和角度尺寸链等。

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