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机床配件工序尺寸及其公差的确定
日期：2009年12月14 来源：沈阳第一机床厂 关键字：机床配件
机床配件零件上的设计尺寸一般要经过几道机械加工工序的加工才能得到，每道工序所应保证的尺寸叫工序尺寸，与其相应的公差即工序尺寸的公差。工序尺寸及其公差的确定，不仅取决于设计尺寸、加工中心余量及各工序所能达到的经济精度，而且还与定位基准、工序基准、测量基准、编程坐标系原点的确定及基准的转换有关。所以，计算工序尺寸及公差时，应根据不同的情况，采用不同的方法。
一、基准重合时工序尺寸及其公差的计算
当工序基准、测量基准、定位基准或编程原点与设计基准重合时，工序尺寸及其公差直接由各工序的加工余量和所能达到的精度确定。机床配件其计算方法是由最后一道工序开始向前推算，具体步骤如下：
(1)确定毛坯总余量和工序余量。
(2)确定工序公差。最终工序尺寸公差等于零件图上设计尺寸公差，其余工序尺寸公差按经济精度确定。
(3)计算工序基本尺寸。从零件图上的设计尺寸开始向前推算，直至毛坯尺寸。加工中心最终工序 基本尺寸等于零件图上的基本尺寸，其余工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上或减去后道工序余量。
(4)标注工序尺寸公差。最后一道工序的公差按零件图上设计尺寸标注，中间工序尺寸公差按“人体原则”标注，毛坯尺寸公差按双向标注。
例如，某车床主轴箱主轴孑L的设计尺寸为巾100飞“‘mm，表面粗糙度只。为0．81lm，毛坯为铸铁件。已知其加21232艺过程为粗镗——半精镗——精镗——浮动镗。加工中心用查表修正法或经验估算法确定毛坯总余量和各工序余量，其中粗镗余量由毛坯总余量减去其余工序余量确定，机床配件各道工序的基本余量如下：
工序尺寸及其公差的确定
浮动镗Z=0．1mm
精 镗 Z=0．5mm
半精镗 Z=2．4mm
毛 坯 Z=8mm
粗 镗 Z二[8—(2．4+0．5+0．1)]mm：
按照各工序能达到的经济精度查表确定的各工序尺寸公差分别为
精 镗 T=0．054mm
半精镗 T=0．23mm
粗 镗 T=0．46mm
毛 坯 T=2．4mm
各工序的基本尺寸计算如下：
浮动镗 D：lOOmm
精 镗 D：(100—0．1)mm：99．9mm
半精镗 0二(99．9—0．5)mm二99．4mm
粗 镗 D：(99．4—2．4)mm：97mm
毛 坯 D：(97—5)mm二92mm
按照工艺要求分布公差，最终得到的工序尺寸为
毛 坯 中92±1．2mm
粗 镗 中97飞46mm
半精镗 少99．4飞23mm
精镗中99．9飞054mm
浮动镗 中100飞”‘mm
二、基准不重合时工序尺寸及其公差的计算
当工序基准、测量基准、机床配件定位基准或编程原点与设计基准不重合时，工序尺寸及其公差的确定，需要借助于工艺尺寸链的基本知识和计算方法，通过解工艺尺寸链才能获得。
(一)工艺尺寸链
1．工艺尺寸链的概念
(1)工艺尺寸链的定义。在机器装配或零件加工过程中，加工中心互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。其中，由单个零件在加工过程中的各有关工艺尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。
尺寸A，、且y为设计尺寸，先以底面定位加工上表面，得到尺寸A：，
当用调整法加机床配件工凹槽时，为了使定位稳定可靠并简化夹具，仍然以底面定位，按尺寸／4：加工凹槽，于是该零件上在加工时并未直接予以保证的尺寸且2就随之确定。这样相互联系的尺寸A，一A，--A，，就构成一个封闭尺寸组合，即工艺尺寸链。
尺寸A，及A2为设计尺寸。在加工过程中，因尺寸／42不便直接测量，若以面1为测量基准，按容易测量的尺寸A：加工，就能间接保证尺寸／410这样相互联系的尺寸A，--A：--A，也同样构成一个工艺尺寸链。
(2)工艺尺寸链的特征。机床配件通过以上分析可知。工艺尺寸链具有以下两个特征：
1)关联性。任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化，加工中心必将影响间接保证的尺寸及其精度。在尺寸链中，尺寸A，和且：的变化都将引起尺寸d：的变化。
2)封闭性。尺寸链中各个尺寸的排列呈封闭性，--A：--A，，首尾相接组成封闭的尺寸组合。
(3)工艺尺寸链的组成。把组成工艺尺寸链的各个尺寸称为环。／4：、A，都是工艺尺寸链的环，它们可分为两种：
1)封闭环。机床配件工艺尺寸链中间接得到的尺寸，称为封闭环。它的尺寸随着别的环的变化而变化。均为封闭环。一个工艺尺寸链中只有一个封闭环。
2)组成环。工艺尺寸链中除封闭环以外的其他环，称为组成环。根据其对封闭环的影响不同，组成环又可分为增环和减环。增环是当其他组成环不变，该环增大(或减小)使封闭环随之增大(或减小)的组成环。 减加工中心环是当其他组成环不变，该环增大(或减小)，使封闭环随之减小(或增大)的组成环。
3)组成环的判别。机床配件为了迅速判别增、减环，可采用下述方法：在工艺尺寸链图上，先给封闭环任定一方向并画出箭头，然后沿此方向环绕尺寸链回路，依次给每一组成环画出箭头，凡箭头方向和封闭环相反的则为增环，相同的则为减环。
2．工艺尺寸链计算的基本公式
工艺尺寸链的计算关键是正确地确定封闭环，否则计算结果是错的。加工中心封闭环的确定取决于加工方法和测量方法。
工艺尺寸链的计算方法有两种：极大极小法和概率法。生产中一般多采用极大极小法，其基本计算公式如下。
(1)封闭环的基本尺寸。机床配件封闭环的基本尺寸丑，等于所有增环的基本尺寸丑j之和减去所有减环的基本尺寸A，之和，即
Az’∑Ai—∑／4+
'：1 j‘m十1
式中 m——增环的环数；
n——包括封闭环在内的总环数。
(2)封闭环的极限尺寸。封闭环的最大极限尺寸丑Ymax等于所有增环的最大极限尺寸Aim~x之和减去所有减环的最小极限尺寸Aimin之和，即
m n一1
A：。。。二∑Aim。—∑Aymi。
封闭环的最小极限尺寸A：+等于所有增环的最小极限尺寸Aim．,加工中心之和减去所有减环的最大极限尺寸Ajm~x之和，即
m n一1
／4：…二∑Ai,．i。—∑斗。，
(3)封闭环的平均尺寸。封闭环的平均尺寸／4zN等于所有增环的平均尺寸AiM之和减去所有减环的平均尺寸AiM之和。
(4)封闭环的上、下偏差。机床配件封闭环的上偏差ESAz等于所有增环的上偏差ESA；之和减去所有减环的下偏差EIAj之和
封闭环的下偏差EIAz等于所有增环的下偏差EIAi之和减去所有减环的上偏差ESAj之和。
(5)封闭环的公差。封闭环的公差rA 2等于所有组成环的公差mi之和。
(二)数控编程原点与设计基准不重合的工序尺寸计算
零件在设计时，从保证使用性能角度考虑，尺寸多采用局部分散标注，加工中心而在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。当编程原点与设计基准不重合时，为方便编程，必须将分散标注的设计尺寸换算成以编程原点为基准的工序尺寸。
一根阶梯轴简图，机床配件上部的轴向尺寸Z，—Z6为设计尺寸。编程原点在左端面与中心线的交点上，与尺寸Z：、乙、Z4及Z5的设计基准不重合，编程时须按工序尺寸引、Z；、…、Zl编程。其中工序尺寸Z，I和Zl就是设计尺寸Z，和Z6，即Z，l二Z，：20二oasmm，Zl二Z，；230』mm为直接获得尺寸。其余工序尺寸Z；、Z；、Zl和Z；可分别利用工艺尺寸链计算。尺寸链中Z2、Z3、Z：和Z，为间接获得尺寸，是封闭环，加工中心其余尺寸为组成环。
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