汽车制造基础尺寸链.ppt

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1、1,汽车制造工艺学,尺寸链Machining Process Planning,2,4.4.1 尺寸链基本概念,尺寸链定义,在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链,装配尺寸链在机器设计和装配过程中，由有关零件尺寸形成的尺寸链,工艺尺寸链在加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链,封闭环在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环（或间接得到的环）,指组成尺寸链的每一个尺寸,增环该环变动（增大或减小）引起封闭环同向变动（增大或减小）的环,组成环尺寸链中除封闭环以外的各环。对于工艺尺寸链来说，组成环的尺寸一般是由加工直接得到的,减环该环变动（增大或减小）引起

2、封闭环反向变动的环,3,图示尺寸链中，尺寸 A0 是加工过程间接保证的，因而是尺寸链的封闭环；尺寸 A1 和 A2 是在加工中直接获得的，因而是尺寸链的组成环。其中，A1为增环，A2为减环。,4.4.1 尺寸链基本概念,4,4.4.2 直线尺寸链计算,基本尺寸计算公式封闭环的基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和,直线尺寸链极值算法公式,偏差计算公式封闭环的上（下）偏差等于所有增环的上（下）偏差之和减去所有减环的下（上）偏差之和,公差计算公式封闭环的公差等于各组成环公差之和,平均尺寸计算公式封闭环的平均尺寸各组成环的平均尺寸的代数和,5,4.4.2 直线尺寸链计算,将极限尺寸换算成平均尺寸,直线

3、尺寸链概率算法公式,公差计算公式封闭环公差的平方等于各组成环公差的平方之和,将极限偏差换算成中间偏差,平均尺寸计算公式,6,采用等公差原则分配公差，求解图 b 和图 c 的尺寸链，可得到：,4.4.3 直线尺寸链应用,定位基准与设计基准不重合,工序尺寸：平行度公差：,7,若实测L2=40.30，按上述要求判为废品，但此时如L1=50，则实际L0=9.7，仍合格，即出现“假废品”。当实测尺寸与计算尺寸的差值小于尺寸链其它组成环公差之和时，可能为假废品。若逐个零件逐个尺寸测量，增加工作量。采用专用检具可减小假废品出现的可能性。,假废品问题：,4.4.3 直线尺寸链应用,测量基准与设计基准不重合,由

4、新建立的尺寸链可解出：,8,2）插键槽，保证尺寸 x；,试确定尺寸 x 的大小及公差。,3）热处理,建立尺寸链如图b 所示，H是间接保证的尺寸，因而是 封闭环。计算该尺寸链，可得到：,a）b）键槽加工尺寸链,【解】,4.4.3 直线尺寸链应用,1）拉内孔至；,4）磨内孔至，同时保证尺寸。,9,讨论：在前例中，认为镗孔与磨孔同轴，实际上存在偏心。若两孔同轴度允差为0.05，即两孔轴心偏心为 e=0.025。将偏心 e 作为组成环加入尺寸链,a）b）键槽加工尺寸链,重新进行计算，可得到：,4.4.3 直线尺寸链应用,10,图 示偏心零件，表面 A 要求渗碳处理，渗碳层深度规定为 0.50.8mm。

5、与此有关的加工过程如下：,【例】,【解】,渗碳层深度尺寸换算,2）渗碳处理，控制渗碳层深度H1；,试确定H1的数值。,建立尺寸链，如图 b,在该尺寸链中，H0 是最终的渗碳层深度，是间接保证的，因而是封闭环。计算该尺寸链，可得到：,1）精车P 面，保证直径；,3）精磨P 面保证直径尺寸，同时保证规定渗碳层深度。,4.4.3 直线尺寸链应用,11,【解】,试校核余量,建立并求解尺寸链（如图示）得到：,1）精车A 面，B处切断，保证尺寸L1=310.1,4.4.3 直线尺寸链应用,2）A 面定位精车B面，保证尺寸L2=30.40.05,L1,L2,3）B 面定位磨A面，保证尺寸L3=30.150.

6、02,4）A 面定位磨B面，保证尺寸L4=300.02,L3,磨削余量偏大，进行调整 令：Z40.10.04 L330.10.02 令：Z3 0.150.07 L230.250.05 保持Z2不变 L130.850.1,Z20.60.15，Z30.250.07，Z40.150.04,L4,12,4.4.4 工序尺寸图表法,当零件在同一尺寸方向上加工尺寸较多，且工序（测量）基准需多次转换时，尺寸链建立和计算比较困难，采用图表法可较好解决这个问题,4）靠火花磨削面，控制余量Z7=0.10.02，同时保证设计尺寸60.1试确定各工序尺寸及公差。,1）以面定位，粗车面，保证、面距离尺寸A1，粗车 面，

7、保证、面距离尺寸A2；2）以面定位，精车面，保证、面距离尺寸A3，粗车 面，保证、面距离尺寸A4；3）以面定位，精车面，保证、面距离尺寸A5，同时保证设计尺寸31.690.31；精车 面，保证设计尺寸A6=27.070.07；,13,1.画尺寸联系图,1）画零件简图，加工面编号，向下引线,2）按加工顺序和规定符号自上而下标出 工序尺寸和余量用带圆点的箭线 表示工序尺寸，箭头指向加工面，圆 点表示测量基准；余量按入体原则标 注。,3）在最下方画出间接保证的设计尺寸，两边均为圆点。,4）工序尺寸为设计尺寸时，用方框框出，以示区别。,注：靠火花磨削余量视为工序尺寸，也用用带圆点的箭线表示。,尺寸联系

8、图,【解】,4.4.4 工序尺寸图表法,14,2.用追踪法查找工艺尺寸链,结果尺寸（间接保证的设计尺寸）和余量是尺寸链的封闭环,沿封闭环两端同步向上追踪，遇箭头拐弯，逆箭头方向横向追踪，遇圆点向上折，继续向上追踪直至两追踪线交于一点，追踪路径所经工序尺寸为尺寸链的组成环,4.4.4 工序尺寸图表法,15,4.4.4 工序尺寸图表法,3.初拟工序尺寸公差,中间工序尺寸公差按经济加工精度或生产实际情况给出,0.50.3,0.10.3,0.07,0.02,0.10.31,0.1,16,4.4.4 工序尺寸图表法,4.校核结果尺寸公差，修正初拟工序尺寸公差 校核结果尺寸链，若超差，减小组成环公差（首先

9、压缩公共环公差）,0.23,0.08,17,4.4.4 工序尺寸图表法,0.55,0.83,1,0.30.3,0.480.85,1.83,0.18,5.计算余量公差和平均余量 根据余量尺寸链计算,0.02,0.08,0.1,18,25.59,3426.7,6.1,6.58,6.计算中间工序平均尺寸 在各尺寸链中，首先找出只有一个未知数的尺寸链，解出此未知数。继续下去，解出全部未知工序尺寸,4.4.4 工序尺寸图表法,19,4.4.4 工序尺寸图表法,20,机器装配Machine Assembling,5.4 装配尺寸链Assembling Dimensional Chain,汽车制造工艺学,2

10、1,机器装配精度内容,5.4.1 机械装配精度,相互位置精度 相互运动精度 相互配合精度,装配精度与零件精度关系,单件自保,形成尺寸链,22,5.4.1 机械装配精度,机器装配精度分析,影响装配精度的因素 零件的加工精度（装配精度常常与多个零件精度有关）,装配方法与装配技术 零件间的接触质量 力、热、内应力引起的零件变形 旋转零件的不平衡,23,装配尺寸链基本概念,5.4.2 装配尺寸链建立,装配尺寸链：在机器装配关系中，由相关零件尺寸或位置关系组成的尺寸链 封闭环：通常就是装配精度要求,装配尺寸链分类,直线尺寸链 角度尺寸链 平面尺寸链 空间尺寸链,孔轴配合装配尺寸链,24,5.4.2 装配

11、尺寸链建立,25,装配尺寸链查找方法,查找装配尺寸链应注意的问题,5.4.3 装配尺寸链查找方法,取封闭环两端的零件为起点，沿装配精度要求的位置方向，以装配基准面为联系线索，分别查明装配关系中影响装配精度要求的那些有关零件，直至找到同一基准零件或同一基准表面为止。所有零件上连接两个装配基准面间的位置尺寸和位置关系，便是装配尺寸链的组成环,必要的简化,26,查找装配尺寸链应注意的问题,5.4.3 装配尺寸链查找方法,“一件一环”原则（装配尺寸链路线最短原则）：组成装配尺寸链时，应使每个有关零件只有一个尺寸列人装配尺寸链。相应地将直接连接两个装配基准面间的那个位置尺寸或位置关系标注在零件图上,方向

12、性：按不同方向分别建立装配尺寸链,装配尺寸链“一件一环”原则,尺寸不合理标注,27,第5章 机器装配Machine Assembling,5.5 保证装配精度的装配方法Assembling Methods to Assure Assembling Accuracy,汽车制造工艺学,28,5.5.1 达到装配精度的装配方法,29,装配尺寸链的完全互换法,采用极值算法计算装配尺寸链 封闭环公差的分配,1）当组成环是标准尺寸时（如轴承宽度，挡圈的厚度等），其公差大小和分布位置为确定值2）某一组成环是不同装配尺寸链公共环时，其公差大小和位置根据对其精度要求最严的那个尺寸链确定3）在确定各待定组成环公差

13、大小时，可根据具体情况选用不同的公差分配方法，如等公差法、等精度法或按实际加工可能性分配法（难加工、难测量尺寸公差取大值）等4）各组成环公差带位置按入体原则标注，但要保留一环作“协调环”，协调环公差带的位置由装配尺寸链确定。协调环通常选易于制造并可用通用量具测量的尺寸,5.5.2 互换装配法,30,【解】,1）建立装配尺寸链（图示）2）确定各组成环的公差：按等公差法计算，各组成环公差为：T1=T2=T3=T4=T5=（0.35-0.1）/5=0.05考虑加工难易程度，进行适当调整（A4公差不变），得到：,T4=0.05,T1=0.06,T3=0.1,T2=T5=0.02,，,5.5.2 互换装

14、配法,31,3）确定各组成环的偏差：取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：,，,除协调环以外各组成环公差按入体标注：,最后可确定：,5.5.2 互换装配法,计算协调环偏差：计算中间偏差,得到：EI5=-0.12,ES5=-0.1,32,装配尺寸链的大数互换法,采用概率算法计算装配尺寸链 封闭环公差分配原则同完全互换法,5.5.2 互换装配法,等公差分配组成环平均公差计算公式：,式中m为相对分布系数。P与m相应数值可查下表,大数互换法以一定置信水平为依据。通常封闭环趋近正态分布，取置信水平p99.73，装配不合格品率为0.27%。在某些生产条件下，要求适当放大组成环公差时，可取较低的p

15、值，此时有：,33,【解】,取k=1.4，将T1、T2、T4、T5 及T0 值代入，可求出：T3=0.135,于是有：,除协调环外各组成环公差入体标注：,A4 为标准尺寸，公差确定：T4=0.05A1、A2、A5 公差取经济公差：T1=0.1,T2=T5=0.025,5.5.2 互换装配法,确定各组成环的公差,确定各组成环的偏差,取A5为协调环。A4为标准尺寸，公差带位置确定：,计算协调环的偏差：由概率法平均尺寸公式，得到：A5M=4.93,由概率法公差计算公式，有：,34,选配法三种形式,直接选配法 分组选配法 复合选配法,5.5.3 选择装配法,活塞与活塞销组件图,装配尺寸链的分组选配法,

16、将组成环公差按完全互换法求得后，放大若干倍，使之达到经济公差的数值。然后，按此数值加工零件，再将加工所得的零件按尺寸大小分成若干组（分组数与公差放大倍数相等）。最后，将对应组的零件装配起来。,35,【解】,1）建立装配尺寸链 如图示,3）确定各尺寸：若活塞销直径尺寸定为：，将其分为 4 组，解图示尺寸链，可求得活塞销孔与之对应的分组尺寸如下：,2）确定分组数：平均公差为0.0025，经济公差为0.01，可确定分组数为4,5.5.3 选择装配法,36,5.5.3 选择装配法,分组装配法注意问题,配合件的公差相等，公差增大方向相同，增大倍数等于分组数,配合件的形状精度和相互位置精度及表面粗糙度，不

17、能随尺寸公差放大而放大，应与分组公差相适应 分组数不宜过多，否则就会因零件测量、分类、保管工作量的增加造成生产组织工作复杂化。制造零件时，应尽可能使各对应组零件的数量相等，满足配套要求，否则会造成某些尺寸零件的积压浪费现象。,37,车床主轴孔轴线与尾座套筒锥孔轴线等高误差要求为00.06，且只允许尾座套筒锥孔轴线高。为简化计算，略去各相关零件轴线同轴度误差，得到一个只有A1、A2、A3三个组成环的简化尺寸链，如图所示。,采用修配法时，装配尺寸链中各尺寸均按经济公差制造，但留出一个尺寸做修配环。通常选容易修配加工，且对其它尺寸链没有影响的尺寸作修配环。,【例】,【解】,1）选择修配环 本例中修刮

18、尾座底板最为方便，故选A2作修配环。,若已知A1、A2、A3的基本尺寸分别为202、46和156。用修配法装配，试确定A1、A2、A3的偏差。,5.5.4 修配装配法,装配尺寸链的修配法,38,用A00表示修配前封闭环实际尺寸。本例中，修配环修配后封闭环变小，故A00的最小值应与A0的最小值相等。按直线尺寸链极值算法公式，可导出：,2）确定各组成环公差及除修配环外的各组成环公差带位置,3）确定修配环公差带的位置,将已知数值代入，可求出：A2min=46.1,于是可得到：,若要求尾座底板装配时必须刮研，且最小刮研量为0.15。则可最后确定底板厚度为：,此时，可能出现的最大刮研量为：Zmax=A0

19、0max-A0max=0.39,5.5.4 修配装配法,A1和A3两尺寸均采用镗模加工，经济公差为0.1，按对称原则标注，有：A1=2020.05,A3=1560.05A2采用精刨加工，经济公差也为0.1。,39,5.5.4 修配装配法,单件修配法选择某一固定的零件作为修配件（即补偿环），装配时对该零件进行补充加工来改变其尺寸，以保证装配精度的要求。,修配方法,合并修配法将两个或更多的零件合并在一起后再进行加工修配，合并后的尺寸可以视为一个组成环，这就减少了装配尺寸链环数，并减少了修配量。上例中，将尾座和底板配合面配刮后装配成一体，再精镗套筒孔。此时，直接获得尾座套筒孔轴线至底板底面的距离A2

20、3，由此构成新的装配尺寸链，组成环数减少为两个，这是装配尺寸链最短路线原则一个应用。,自身加工修配法在机床制造中，有一些装配要求，总装时用自身加工自己的方法，来满足装配精度比较方便。例如，牛头刨床总装时，自刨工作台面,40,调节法与修配法相似，尺寸链各组成环按经济精度加工，由此引起的封闭环超差，通过调节某一零件的位置或对某一组成环（调节环）的更换来补偿。常用的调节法有三种：可动调节法，固定调节法和误差抵消调节法,可动调节法,5.5.5 调整装配法,41,通过更换不同尺寸的调节件来达到装配精度。采用固定调节法的关键是确定调节件的分级和各级调节件的尺寸大小。,固定调节法,【例】,尺寸链c中，A0是

21、封闭环。为使A0获得规定公差，将空位尺寸分成若干级，每一级空位尺寸的公差小于或等于轴向间隙（封闭环）公差与调节垫片厚度（组成环）公差之差,由尺寸链b，可求出：,5.5.5 调整装配法,42,式中 TS、T0、TK 分别为空位尺寸、封闭环尺寸、调节垫片厚度公差本例中：T0=0.1,TS=0.25,并假定 TK=0.03，代入上式得到：n3.6取 n=4，将空位尺寸适当分级后解尺寸链，可确定调节件各级尺寸,在批量大、精度高的装配中，调节件的分级级数可能很多，不便于管理。此时，可采用一定厚度的垫片与不同厚度的薄金属片组合的方法，构成不同尺寸，使调节工作更加方便。,6.2.2 装配尺寸链,由此可确定出分级数n：,43,误差补偿调节法,在装配时，根据尺寸链中某些组成环误差的方向作定向装配，使各组成环的误差方向合理配置，以达到互相抵消的目的。这种方法在机床装配中应用较多，如装配机床主轴时，通过调整前后轴承的径向圆跳动方向来控制主轴锥孔的径向跳动；在滚齿机工作台分度蜗轮的装配中，采用调整两者偏心方向来抵消误差，提高装配精度。,6.2.2 装配尺寸链,