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機床配件工序尺寸及其公差的確定
日期：2009年12月14 來源：沈陽第一機床廠 關鍵字：機床配件
機床配件零件上的設計尺寸一般要經(jīng)過幾道機械加工工序的加工才能得到，每道工序所應保證的尺寸叫工序尺寸，與其相應的公差即工序尺寸的公差。工序尺寸及其公差的確定，不僅取決于設計尺寸、加工中心余量及各工序所能達到的經(jīng)濟精度，而且還與定位基準、工序基準、測量基準、編程坐標系原點的確定及基準的轉換有關。所以，計算工序尺寸及公差時，應根據(jù)不同的情況，采用不同的方法。
一、基準重合時工序尺寸及其公差的計算
當工序基準、測量基準、定位基準或編程原點與設計基準重合時，工序尺寸及其公差直接由各工序的加工余量和所能達到的精度確定。機床配件其計算方法是由最后一道工序開始向前推算，具體步驟如下：
(1)確定毛坯總余量和工序余量。
(2)確定工序公差。最終工序尺寸公差等于零件圖上設計尺寸公差，其余工序尺寸公差按經(jīng)濟精度確定。
(3)計算工序基本尺寸。從零件圖上的設計尺寸開始向前推算，直至毛坯尺寸。加工中心最終工序 基本尺寸等于零件圖上的基本尺寸，其余工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上或減去后道工序余量。
(4)標注工序尺寸公差。最后一道工序的公差按零件圖上設計尺寸標注，中間工序尺寸公差按“人體原則”標注，毛坯尺寸公差按雙向標注。
例如，某車床主軸箱主軸孑L的設計尺寸為巾100飛“‘mm，表面粗糙度只。為0．81lm，毛坯為鑄鐵件。已知其加21232藝過程為粗鏜——半精鏜——精鏜——浮動鏜。加工中心用查表修正法或經(jīng)驗估算法確定毛坯總余量和各工序余量，其中粗鏜余量由毛坯總余量減去其余工序余量確定，機床配件各道工序的基本余量如下：
工序尺寸及其公差的確定
浮動鏜Z=0．1mm
精 鏜 Z=0．5mm
半精鏜 Z=2．4mm
毛 坯 Z=8mm
粗 鏜 Z二[8—(2．4+0．5+0．1)]mm：
按照各工序能達到的經(jīng)濟精度查表確定的各工序尺寸公差分別為
精 鏜 T=0．054mm
半精鏜 T=0．23mm
粗 鏜 T=0．46mm
毛 坯 T=2．4mm
各工序的基本尺寸計算如下：
浮動鏜 D：lOOmm
精 鏜 D：(100—0．1)mm：99．9mm
半精鏜 0二(99．9—0．5)mm二99．4mm
粗 鏜 D：(99．4—2．4)mm：97mm
毛 坯 D：(97—5)mm二92mm
按照工藝要求分布公差，最終得到的工序尺寸為
毛 坯 中92±1．2mm
粗 鏜 中97飛46mm
半精鏜 少99．4飛23mm
精鏜中99．9飛054mm
浮動鏜 中100飛”‘mm
二、基準不重合時工序尺寸及其公差的計算
當工序基準、測量基準、機床配件定位基準或編程原點與設計基準不重合時，工序尺寸及其公差的確定，需要借助于工藝尺寸鏈的基本知識和計算方法，通過解工藝尺寸鏈才能獲得。
(一)工藝尺寸鏈
1．工藝尺寸鏈的概念
(1)工藝尺寸鏈的定義。在機器裝配或零件加工過程中，加工中心互相聯(lián)系且按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱為尺寸鏈。其中，由單個零件在加工過程中的各有關工藝尺寸所組成的尺寸鏈，稱為工藝尺寸鏈。
尺寸A，、且y為設計尺寸，先以底面定位加工上表面，得到尺寸A：，
當用調整法加機床配件工凹槽時，為了使定位穩(wěn)定可靠并簡化夾具，仍然以底面定位，按尺寸／4：加工凹槽，于是該零件上在加工時并未直接予以保證的尺寸且2就隨之確定。這樣相互聯(lián)系的尺寸A，一A，--A，，就構成一個封閉尺寸組合，即工藝尺寸鏈。
尺寸A，及A2為設計尺寸。在加工過程中，因尺寸／42不便直接測量，若以面1為測量基準，按容易測量的尺寸A：加工，就能間接保證尺寸／410這樣相互聯(lián)系的尺寸A，--A：--A，也同樣構成一個工藝尺寸鏈。
(2)工藝尺寸鏈的特征。機床配件通過以上分析可知。工藝尺寸鏈具有以下兩個特征：
1)關聯(lián)性。任何一個直接保證的尺寸及其精度的變化，加工中心必將影響間接保證的尺寸及其精度。在尺寸鏈中，尺寸A，和且：的變化都將引起尺寸d：的變化。
2)封閉性。尺寸鏈中各個尺寸的排列呈封閉性，--A：--A，，首尾相接組成封閉的尺寸組合。
(3)工藝尺寸鏈的組成。把組成工藝尺寸鏈的各個尺寸稱為環(huán)。／4：、A，都是工藝尺寸鏈的環(huán)，它們可分為兩種：
1)封閉環(huán)。機床配件工藝尺寸鏈中間接得到的尺寸，稱為封閉環(huán)。它的尺寸隨著別的環(huán)的變化而變化。均為封閉環(huán)。一個工藝尺寸鏈中只有一個封閉環(huán)。
2)組成環(huán)。工藝尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的其他環(huán)，稱為組成環(huán)。根據(jù)其對封閉環(huán)的影響不同，組成環(huán)又可分為增環(huán)和減環(huán)。增環(huán)是當其他組成環(huán)不變，該環(huán)增大(或減小)使封閉環(huán)隨之增大(或減小)的組成環(huán)。 減加工中心環(huán)是當其他組成環(huán)不變，該環(huán)增大(或減小)，使封閉環(huán)隨之減小(或增大)的組成環(huán)。
3)組成環(huán)的判別。機床配件為了迅速判別增、減環(huán)，可采用下述方法：在工藝尺寸鏈圖上，先給封閉環(huán)任定一方向并畫出箭頭，然后沿此方向環(huán)繞尺寸鏈回路，依次給每一組成環(huán)畫出箭頭，凡箭頭方向和封閉環(huán)相反的則為增環(huán)，相同的則為減環(huán)。
2．工藝尺寸鏈計算的基本公式
工藝尺寸鏈的計算關鍵是正確地確定封閉環(huán)，否則計算結果是錯的。加工中心封閉環(huán)的確定取決于加工方法和測量方法。
工藝尺寸鏈的計算方法有兩種：極大極小法和概率法。生產(chǎn)中一般多采用極大極小法，其基本計算公式如下。
(1)封閉環(huán)的基本尺寸。機床配件封閉環(huán)的基本尺寸丑，等于所有增環(huán)的基本尺寸丑j之和減去所有減環(huán)的基本尺寸A，之和，即
Az’∑Ai—∑／4+
'：1 j‘m十1
式中 m——增環(huán)的環(huán)數(shù)；
n——包括封閉環(huán)在內(nèi)的總環(huán)數(shù)。
(2)封閉環(huán)的極限尺寸。封閉環(huán)的最大極限尺寸丑Ymax等于所有增環(huán)的最大極限尺寸Aim~x之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸Aimin之和，即
m n一1
A：。。。二∑Aim。—∑Aymi。
封閉環(huán)的最小極限尺寸A：+等于所有增環(huán)的最小極限尺寸Aim．,加工中心之和減去所有減環(huán)的最大極限尺寸Ajm~x之和，即
m n一1
／4：…二∑Ai,．i。—∑斗。，
(3)封閉環(huán)的平均尺寸。封閉環(huán)的平均尺寸／4zN等于所有增環(huán)的平均尺寸AiM之和減去所有減環(huán)的平均尺寸AiM之和。
(4)封閉環(huán)的上、下偏差。機床配件封閉環(huán)的上偏差ESAz等于所有增環(huán)的上偏差ESA；之和減去所有減環(huán)的下偏差EIAj之和
封閉環(huán)的下偏差EIAz等于所有增環(huán)的下偏差EIAi之和減去所有減環(huán)的上偏差ESAj之和。
(5)封閉環(huán)的公差。封閉環(huán)的公差rA 2等于所有組成環(huán)的公差mi之和。
(二)數(shù)控編程原點與設計基準不重合的工序尺寸計算
零件在設計時，從保證使用性能角度考慮，尺寸多采用局部分散標注，加工中心而在數(shù)控編程中，所有點、線、面的尺寸和位置都是以編程原點為基準的。當編程原點與設計基準不重合時，為方便編程，必須將分散標注的設計尺寸換算成以編程原點為基準的工序尺寸。
一根階梯軸簡圖，機床配件上部的軸向尺寸Z，—Z6為設計尺寸。編程原點在左端面與中心線的交點上，與尺寸Z：、乙、Z4及Z5的設計基準不重合，編程時須按工序尺寸引、Z；、…、Zl編程。其中工序尺寸Z，I和Zl就是設計尺寸Z，和Z6，即Z，l二Z，：20二oasmm，Zl二Z，；230』mm為直接獲得尺寸。其余工序尺寸Z；、Z；、Zl和Z；可分別利用工藝尺寸鏈計算。尺寸鏈中Z2、Z3、Z：和Z，為間接獲得尺寸，是封閉環(huán)，加工中心其余尺寸為組成環(huán)。
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