泵製造中尺寸鏈的解算與應用

tags:    時間:2014-03-07 10:38:49
泵製造中尺寸鏈的解算與應用簡介
1、前言   泵產品設計給定了零件的設計尺寸,尺寸鏈的審查是圖樣審核中必不可少的內容之一。在泵零件製造過程中,由毛坯尺寸到工序尺寸,工件尺寸不斷的變化,最後達到設計要求尺寸后……
泵製造中尺寸鏈的解算與應用正文
1、前言
泵產品設計給定了零件的設計尺寸,尺寸鏈的審查是圖樣審核中必不可少的內容之一。在泵零件製造過程中,由毛坯尺寸到工序尺寸,工件尺寸不斷的變化,最後達到設計要求尺寸后裝配。泵零件是由泵整機所要求的功能決定的,而整機的精度則由零件的加工尺寸精度來保證。運用尺寸鏈理論分析尺寸鏈各環之間的內在聯繫,及解算尺寸鏈,掌握其變化規律,是設計者正確選擇設計基準、合理確定工序尺寸及其公差和計算各種工藝尺寸的基礎。
2、基本概念
在機器裝配或零件加工過程中,由相互連接的尺寸形成封閉的尺寸組稱為尺寸鏈。組成尺寸鏈的每一個尺寸稱為環;環可分為封閉環和組成環;封閉環是指尺寸鏈中在裝配或加工過程中最後自然形成的那個環;組成環是指尺寸鏈中對封閉環有影響的全部環。這些環中任何一環的變動必然引起封閉環的變動,引起封閉環同向變動(該環增大或減小使封閉環隨之增大或減小)的組成環稱為增環,引起封閉環反向變動(該環增大或減小反而使封閉環隨之減小或增大)的組成環稱為減環。裝配尺寸鏈是指全部組成環為不同零件的設計尺寸所形成的尺寸鏈,零件尺寸鏈是指全部組成環為同一零件的設計尺寸所形成的尺寸鏈。裝配尺寸鏈和零件尺寸鏈俗稱設計尺寸鏈。工藝尺寸鏈則是指全部組成環為零件加工時同一零件的工藝尺寸所形成的尺寸鏈。
實際工作中對尺寸鏈的解算和應用,關鍵在於正確建立尺寸鏈,正確區分增、減環和封閉環。本文通過實例用完全互換法(又稱極值法)的分析解算理論,闡述泵製造中常見的直線尺寸鏈(指全部組成環平行於封閉環的尺寸鏈)的解算和應用。
3、尺寸鏈的建立
正確地建立尺寸鏈是進行尺寸鏈計算的前提,首先應明確封閉環,再查找組成環畫出尺寸鏈。
裝配尺寸鏈中的封閉環通常是裝配后的某一項裝配精度要求。如圖1,為保證葉輪后口環端面與泵蓋端面之合理間隙L0的裝配要求,而圖2則是為保證軸承與壓蓋之適當間隙L0的裝配要求,相應建立的二個尺寸鏈,顯然間隙L0尺寸是裝配后最後自然形成的,即為封閉環。在裝配關係中,對裝配精度要求有直接影響的那些零件上的尺寸(能引起封閉環變動的尺寸),都是裝配尺寸鏈的組成環,且每個零件應只有一個尺寸作為組成環列入該裝配尺寸鏈中。
圖1
圖2
在查找裝配尺寸鏈組成環時應遵循“最短尺寸鏈原則”。如圖1中若將尺寸鏈延伸到軸承體後端面或圖2中擴展到葉輪前端來確定裝配尺寸鏈都是錯誤的。
在裝配精度要求既定的前提下,組成環數目越少,則組成環所分配的公差就越大,組成環所在的部位的加工就越容易保證。
零件尺寸鏈和工藝尺寸鏈之封閉環的確定,則應根據具體加工工序而定。當工序基準或測量基準與設計基準重合時,設計尺寸是直接控制的,無需尺寸鏈的計算;但當測量基準或定位基準與設計基準不重合時,應通過尺寸鏈計算求得測量控制的工序尺寸及公差,並標註在工序圖上,提供加工、測量和檢驗依據。
對於工藝尺寸鏈,要認定封閉環是“間接、最後”獲得的尺寸,在大多數情況下,封閉環可能是零件設計中的一個尺寸或者是加工余量。封閉環的確定還要考慮到零件的加工方案,如加工方案的改變,則封閉環也可能變成另一個尺寸。如圖3為葉輪加工尺寸鏈,按工序過程是先找正進出口流道夾外圓車進口端面A、內端面B,反面夾口環外圓靠平端面A,車輪轂端面C直接保證總長34,顯示輪轂尺寸32為間接最後得到的,是封閉環。
圖3
為保證封閉環尺寸的加工精度須控制AB、AC長度,即封閉環公差的合理分配;但如果反面車輪轂端面C時保證輪轂長度BC,則總長34是間接最後獲得的尺寸,即為封閉環。
4、尺寸鏈的解算和應用
通常在泵產品設計過程中按整機或部件的裝配精度要求,確定了封閉環的極限尺寸,如圖1,葉輪與泵蓋之間隙,圖2中軸承與壓蓋之間隙,然後據此確定葉輪、軸、泵蓋、軸承體等零件各組成環的尺寸公差和極限偏差,即把封閉環公差合理地分配給各組成環,這就是裝配尺寸鏈的設計計算。而校核計算則是指已知泵零件組成環的基本尺寸和偏差,計算封閉環的基本尺寸和偏差,驗證裝配精度是否得到保證,或者驗算零件圖上標註的各組成環的基本尺寸和偏差在裝配之後能否滿足泵產品的設計要求。工藝尺寸計算應用於泵零件加工中,由於定位基準與設計基準的不重合,計算某工序需要確定而在零件圖樣上沒有標註的工序尺寸,通常是已知封閉環和某些組成環的基本尺寸和極限偏差,計算確定某一組成環的尺寸和偏差。
尺寸鏈的解算實際上就是為了確定圖樣標註的基本尺寸和極限偏差,保證零件的互換性,滿足泵整機設計要求。各環的基本尺寸和極限偏差有著必然的聯繫:封閉環基本尺寸等於所有增環基本尺寸之和減去所有減環基本尺寸之和;封閉環最大極限尺寸等於所有增環最大極限尺寸之和減去所有減環最小極限尺寸之和;封閉環最小極限尺寸等於所有增環最小極限尺寸之和減去所有減環最大極限尺寸之和;封閉環公差等於所有組成環公差之和。
工藝尺寸鏈解算示例一:如圖4為軸流泵導軸承體的圖樣,工序安排是先夾右端外圓車
圖4
左端面和內孔獲得深度L尺寸,反面車夾具以內孔及端面定位,車右端外圓、法蘭背面獲得L1尺寸,間接獲得的尺寸L0為封閉環,與封閉環反向變動的尺寸L1為減環,與封閉環同向變動的尺寸L1為增環,而圖樣中未標註工序尺寸L,依據上述封閉環基本尺寸和極限偏差與組成環基本尺寸和極限偏差的關係,通過計算得到L的工序尺寸為305±0.10。
裝配尺寸鏈解算示例二:在圖2中圖樣設計要求后軸承裝配間隙0.1~0.3mm,通過對尺寸鏈(圖5a)的校核計算出最小間隙為零,不能滿足設計要求。為此需重新分配零件組成環的極限偏差,經調整零件組成環的極限偏差(如圖5b),再次核校計算后軸承的間隙完全滿足裝配設計要求。
               圖5a                                          圖5b
5、結語
本文簡述的只是泵設計和加工中常用的尺寸鏈計算的一些方法,而做為設計者在實踐中更應探討求解複雜尺寸鏈的有效工具,高度關注圖樣尺寸標註的正確性,使裝配尺寸鏈、零件尺寸鏈能滿足零件的加工和整機的技術性能,保證零件的製造精度和降低生產成本,提高企業經濟效益。

 

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