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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；
n——包括封閉環(huán)在內的總環(huán)數。
(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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