工艺尺寸链三种应用的探讨

工艺尺寸链三种应用的探讨

*

刘其兵

1,2

(1.陕西工业职业技术学院,陕西咸阳 712000; 2.陕西科技大学,陕西西安 710021)

摘 要:工艺尺寸链主要用于基准不重合时工序尺寸及其偏差的确定,主要探讨工艺尺寸链在精度分析、粗基准选择和定位方案判定

这三个方面的应用。

关键词:工艺尺寸链;基准;应用

中图分类号:TG801 文献标识码:A 文章编号:1007-4414(2007)06-0013-02

D iscussion on t hree kinds of applications of t echnol o gical dim ension chain

Liu Q i-b i n g

1,2

(1.Shaanx i p ol y technic instit u te ,X ianyang Shaan x i 712000,Ch i na ;2.Shaanx i universit y of science and technology ,X i an Shaanx i 710021,China )

Abstrac t :T echno l og ica l di m ension chain is m a i nly used to fi x t he size and dev iation w hen bench m ark is not co i nc i den t .In this artic l e ,three k i nds o f techno l og ica l di m ension chain in applicati ons o f accuracy ana l ysis 、bench m ark cho i ce and localiza ti on p l an de ter m i nati on are researched .

K ey word s :techno l og ical di m ensi on cha i n ;benchma rk ;app licati ons

1 工艺尺寸链在精度分析中的应用

在解算尺寸链的过程中,如果出现解算出的组成环的公差小于或等于0,或解算出的组成环的公差小于本道工序的加工误差时,要认真分析原因,并采取有效的工艺措施予以解决。

1.1 当组成环的公差小于或等于0时

求解工艺尺寸链时会出现某一组成环的公差为0或是负值,为了使加工得以顺利进行,必须根据实际情况采取恰当的工艺措施予以解决,总之,可从以下几个方面入手:

(1)压缩其它组成环的公差 通过改变加工方法或其它工艺措施(如采用误差转移的方式减小工艺系统的原始误差)来压缩其它组成环的公差。

(2)直接保证封闭环 封闭环是零件的最终要求,为此,可以使设计基准与定位基准重合,如图1所示,要求保证设计

尺寸C +T c 0,加工C 面时选择B 面作为定位基准,取消尺寸链

换算,直接保证设计要求。但这样可能会使夹具的设计复杂化,造成加工成本的提升,如图2所示,

应慎重考虑。

图1 零件简图 图2 零件夹紧简图 (3)在零件使用要求不变的前提下扩大封闭环的公差。

(4)在协调好质量、效率和成本的前提下,采取先进的加

工方法和工艺措施,压缩工艺路线。

工艺路线的压缩,会使组成环的数量减小,由工艺尺寸链

公式T 0=

m+n

i=1

T i 知,当T 0一定时,组成环的数量减小,则留给

剩余组成环加工中允许的误差就会增大。因此,公差小于或等于0的工序尺寸,其公差值会增大,直至可以满足加工要求,避免了负公差。

1.2 当组成环的公差小于本道工序实际的加工误差时 求解工艺尺寸链时,如果算出组成环的公差小于本道工序实际的加工误差,要根据具体情况采取恰当的工艺措施来保证其精度要求。如图3所示零件,M 平面最后铣,为便于测量,选择母线B 作为测量基准,当铣面时加工误差为0.05mm ,试分析,完成本工序后零件的精度能否得到保证[1]

。

图3 零件简图

尺寸10+0.20是在加工中间获得的,故为尺寸链的封闭环。在建立尺寸链时,同轴度误差是考虑的重点。应注意,在完成

本道工序之前已经产生了同轴度误差。所以,在建立尺寸链时应考虑此因素,而在实际零件加工过程中,由于存在随机因素,所以,外圆中心线相对于内孔中心线可能偏上,也可能偏下。因此,在尺寸链中同轴度误差应写成0!0.03的对称形

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13?*收稿日期:2007-08-06

作者简介:刘其兵(1978-),男,陕西咸阳人,助教,研究方向:机械工程。

式,如图4所示,。用公式T 0=

m+n

i=1

T i 求解,代入数据0.2=

0.1+0.06+0.03+T A 解得T A =0.01mm 。而由题意可知,完成M 面铣削的加工误差为0.05mm,大于0.01mm,如果继续以此方法铣M 面的话,加工后零件的尺寸精度就得不到保证。为此,可通过调整工艺系统来提高其它组成环的加工精度,进而放大T A ,使其大于0.05mm 。当然,也可以通过改变加工方法来使加工误差减小,

从而保证零件的精度要求。

图4 尺寸链

2 在选择粗基准中的应用

选择粗基准时,如果零件表面上有多个不加工表面,那么,应当选择与加工表面相互位置精度要求高的不加工表面作为粗基准。遇到这种情况,如果应用工艺尺寸链的原理来分析,往往事半功倍。例如,如图5所示箱体零件,要加工位于箱壁内侧一孔,装配齿轮,为防止孔轴心线上齿轮的外圆装配时和箱体内壁A 面相碰,加工时必须严格控制孔心线到箱体内壁A 面的距离S 。A 面和B 面均为不加工表面分析选用哪个面作为粗基准进行加工[2]

。

2.1 工艺过程分析

(1)选择A 面为粗基准 若选择A 面为粗基准,则加工的工艺过程有2种:#先以A 面为粗基准加工C 面,再以C 面作为精基准加工?孔;%直接以A 面为粗基准加工?孔。

(2)选择B 面为粗基准 如果选择B 面为粗基准,则加工的工艺过程是:先以B 面为粗基准加工D 面,再以D 面作为精基准加工C 面,最后以C 面作为精基准加工?孔。2.2

工艺尺寸链的应用

图5 箱体零件简图 图6 尺寸关系图 根据以上分析,其工艺过程的尺寸关系如图6所示,由工艺尺寸链的原理可知,如果选择A 面为粗基准,则孔心线到箱体内壁A 面的距离S 可通过a 、b 两个尺寸间接保证,或直接以A 面为粗基准加工保证;而选择B 面为粗基准,则加工过程中工序尺寸较多,误差较大,可能会导致加工过程中实际产

生的误差大于设计要求,即

m+n

i=1

T i &T

。那么,孔心线到箱体

内壁A 面的距离S 就得不到保证。

3 定位方案的判定

3.1 判定原理

在大批量的零件加工过程中,完成某道工序可能有几种不同的定位方案,要从这几种定位方案中选择一种最优的定

位方案,最简单的方法是分别求出这几种定位方案的定位误差,然后进行比较,哪种方案的定位误差值不大于该工序尺寸公差的1/5~1/3,其定位效果就好。3.2 应用尺寸链计算定位误差

对于一些组合定位,应用尺寸链原理求解定位误差要比合成法求解定位误差简单得多。下面结合一个实例来说明用尺寸链求解定位误差的方法。

例如,图7所示零件,除C 面外其余各面均已加工合格。现在按照图7所示定位方案铣削C 面。分析计算A =400-0.16的定位误差[3]

。

图7 组合定位铣削平面定位方案简图

定位方案的几何尺寸关系如图8所示。图中L 是刀具相对夹具不变的常值尺寸,不受工件或夹具有关几何参数的影响。由图8得出加工尺寸A 的尺寸链式为:A =L -d /2cos a -Btg a ,忽略a 角的制造误差,对上式取全微分,并以增量代入后得?A =-(?d /2cos a ﹢?B tg a )

这就是A 尺寸的定位误差[4]。式中的负号表示d 与B 是

独立变量,由工艺尺寸链公式T 0=

m+n

i=1

T i 得:

?P (A )=?D =∣?d /2cos a ∣﹢∣?B tg a ∣ 代入数据得:

?D =0.035/2cos60(﹢0.062tg60(=0.142mm

定位误差所占加工允差为0.142/0.16=88.8%。所以难以保证加工要求,

应重新考虑定位方案。

图8 定位方案的几何尺寸关系图

4 结 论

本文所探讨的工艺尺寸链的3种应用及其基本原理与特征,对理论教学与研究和实践生产中简化工艺过程都具有一定的指导作用。

参考文献:

[1] 程耀东.机械制造学[M ].北京:中央广播电视大学出版社,2001.[2] 赵志修.机械制造工艺学[M ].北京:机械工业出版社,1985.[3] 龚定安,赵孝昶,高 化.机床夹具设计[M ].西安:西安交通大

学出版社,1992.

[4] 张荣瑞.尺寸链原理及其应用[M ].北京:机械工业出版社,

1986.

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14?