第四章 焊接工裝設(shè)計(jì)方法,第一節(jié)焊接工裝設(shè)計(jì)的基本原則和要求,一、實(shí)用性原則,實(shí)用性是指工裝的使用功能，它既表現(xiàn)為技術(shù)性能好，能滿足裝配焊接工藝要求，同時(shí)也表現(xiàn)為整個(gè)工裝系統(tǒng)與人體相適應(yīng)，操作舒展方便，安全省力，符合人體的生理和心理特征，使人機(jī)系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最佳狀態(tài)。,焊接過(guò)程是構(gòu)件體積和重量不斷增加、結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜的過(guò)程，所設(shè)計(jì)的工裝應(yīng)能適應(yīng)這種情況。 焊接過(guò)程是局部加熱過(guò)程，不可避免會(huì)產(chǎn)生焊接應(yīng)力和變形，在考慮定位夾緊方案時(shí)應(yīng)充分考慮到焊接應(yīng)力和焊接變形的大小和方向。 焊接方法不同，對(duì)工裝的結(jié)構(gòu)和性能要求也不同。 對(duì)于手動(dòng)夾具和移動(dòng)式工裝，在保證足夠剛度的前提下應(yīng)盡量減輕重量。 盡量使焊縫處于易于焊接的位置，盡量減少工件翻轉(zhuǎn)次數(shù)。 工裝的功能設(shè)計(jì)和造型設(shè)計(jì)必須從人機(jī)工程學(xué)的觀點(diǎn)，考慮人的各種因素，來(lái)確定適合人體機(jī)構(gòu)特點(diǎn)的設(shè)備系統(tǒng)。,二、經(jīng)濟(jì)性原則,經(jīng)濟(jì)性原則就是力求用最少的人力、物力和財(cái)力來(lái)獲得最大成效。 從經(jīng)濟(jì)角度考慮，采用工裝可提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品附加值。設(shè)計(jì)制造工裝時(shí)，應(yīng)降低工裝制造費(fèi)用，縮短工裝投資回收期；應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)零部件，在保證工裝可靠性的同時(shí)減少精加工比例和結(jié)構(gòu)重量。是否采用以及采用何種工裝要與生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)。,A1+W1+F1+J/N<A0+W0+F0,A1 ，W1，F(xiàn)1采用工裝進(jìn)行裝配、焊接、機(jī)加工等工 序的費(fèi)用。 A0，W0，F(xiàn)0未采用工裝進(jìn)行裝配、焊接、機(jī)加工等 工序的費(fèi)用。,式中：,三、可靠性原則,該原則要求工裝在使用期內(nèi)絕對(duì)安全可靠，凡是受力構(gòu)件都應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，足以承受焊件重量和因限制焊接變形等引起的各向拘束應(yīng)力。另一方面，工裝應(yīng)具有防差錯(cuò)功能，防止操作者出現(xiàn)錯(cuò)裝、漏焊或者錯(cuò)焊等制造誤差。,四、藝術(shù)性原則,該原則要求工裝設(shè)計(jì)造型美觀，在滿足功能使用和經(jīng)濟(jì)許可的條件下，使操作者在生理上、心理上感到舒展，給人以美的感受。 造型設(shè)計(jì)的原則：實(shí)用是第一位的，美觀處于從屬地位，經(jīng)濟(jì)是約束條件。,第二節(jié)焊接工裝設(shè)計(jì)的步驟和內(nèi)容,一、焊接工裝設(shè)計(jì)的步驟,1、明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集設(shè)計(jì)資料,產(chǎn)品的圖樣、焊接組件圖及技術(shù)要求； 產(chǎn)品裝配和焊接工藝文件； 工裝設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； 了解本廠制造、使用工裝情況和車(chē)間生產(chǎn)條件； 收集有關(guān)夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)，典型結(jié)構(gòu)圖冊(cè)和夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)等。,2、擬定工裝方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖,機(jī)械化、自動(dòng)化程度，是專(zhuān)用還是通用； 實(shí)現(xiàn)某種功能擬采用的原理和相應(yīng)機(jī)構(gòu)； 工裝基本構(gòu)成和總體布局，夾具體和主要零部件的基本機(jī)構(gòu)形式； 主機(jī)或主要機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和技術(shù)性能的初步確定。,工裝方案的內(nèi)容：,工裝結(jié)構(gòu)草圖的繪制步驟：,布置圖面； 設(shè)計(jì)定位元件； 設(shè)計(jì)夾緊裝置； 進(jìn)行傳動(dòng)裝置、夾具體和連接件等的繪制。,3、進(jìn)行必要的分析計(jì)算 幾何關(guān)系計(jì)算、定位誤差分析、夾緊力估算、傳動(dòng)計(jì)算、受力元件的強(qiáng)度和剛度計(jì)算等。,4、繪制總裝配圖,標(biāo)注有關(guān)尺寸、公差及配合； 制定工裝的技術(shù)條件； 標(biāo)注零件編號(hào)及編制零件明細(xì)表。,5、繪制工裝零件圖,6、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和使用說(shuō)明書(shū),二、焊接結(jié)構(gòu)裝配方案的確定,1、結(jié)構(gòu)分離面,設(shè)計(jì)分離面：由于設(shè)計(jì)構(gòu)造上和使用功能上的需要，將產(chǎn)品分解為部件和組合件等可單獨(dú)進(jìn)行裝配的單元，這種裝配單元之間的結(jié)合面稱(chēng)為設(shè)計(jì)分離面。設(shè)計(jì)分離面一般采用可拆卸的連接，以便使用和維修過(guò)程中迅速拆卸和重新安裝，而不損壞機(jī)體。 工藝分離面：在生產(chǎn)工程中，為了滿足工藝上的要求，將部件進(jìn)一步分解為若干生產(chǎn)上可獨(dú)立裝配的單元，這種裝配單元之間的分離面稱(chēng)為工藝分離面。工藝分離面的連接一般為不可拆卸的連接方法。,2、確定工藝分離面的原則,盡量保證部件和組合件構(gòu)造上的完整性，便于各部件間最后的總裝。 受部件和組合件的結(jié)構(gòu)形式限制，不能一次裝配，否則先裝配零件會(huì)直接影響后裝配零件的裝配工作，必須合理選擇工藝分離面。 復(fù)雜的組合件，必須合理選擇工藝分離面，每個(gè)單元單獨(dú)裝配、焊接和矯形，以免造成總裝時(shí)因變形太大而難以甚至無(wú)法矯形。 部件結(jié)構(gòu)雖然不復(fù)雜，但由于必須經(jīng)過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上的工藝才能完成，也應(yīng)合理選擇工藝分離面。 分離面對(duì)總成尺寸的影響應(yīng)盡量小，以減少總體尺寸的累計(jì)誤差。 必須考慮工藝和經(jīng)濟(jì)上的合理性。,3、裝配方法的分類(lèi),劃線定位裝配：先劃線后裝配，適用于試制、單件生產(chǎn)、修理和位置精度要求不高的場(chǎng)合。 安裝孔裝配：以現(xiàn)有孔和工藝孔為定位基準(zhǔn)。多用于汽車(chē)裝焊生產(chǎn)。 工裝定位裝配：采用工裝進(jìn)行定位夾緊，效率高，互換性好，應(yīng)用于批量生產(chǎn)。,按定位方式：,互換法：控制零件加工誤差保證裝配精度。零件加工精度高，互換性好，裝配簡(jiǎn)單，工人技術(shù)要求低，便于流水作業(yè)。 選配法：工人手工選配，對(duì)零件工藝精度要求低，增加了裝配工時(shí)和裝配難度。 修配法：工人手工修配，放寬零件制造精度，增加裝配工時(shí)，對(duì)工人技術(shù)要求高。,按互換程度：,隨裝隨焊法：裝配焊接交替進(jìn)行，適用于單件小批量生產(chǎn)和大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)生產(chǎn)。 整裝整焊法：完全裝配，整體焊接，適用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件數(shù)量少或大批量流水作業(yè)。 部件組焊法：部件分解裝配焊接，再總裝焊接，適用于批量生產(chǎn)，利于采用先進(jìn)工藝裝備提高裝配焊接效率和質(zhì)量。,按裝焊次序：,4、裝配方案的選擇,裝配方案的總體原則：,集中裝配：對(duì)某一焊接產(chǎn)品的裝配工作集中在較少的工作地點(diǎn)（工位），使用較少的工藝裝備來(lái)完成裝配工作，稱(chēng)為集中裝配原則。 分散裝配：對(duì)某一焊接產(chǎn)品的裝配工作，可以分散在較多的工作地點(diǎn)和工藝裝配上完成，稱(chēng)為分散裝配原則。,分散裝配的優(yōu)點(diǎn),分工細(xì)致，專(zhuān)業(yè)化程度高，工人技術(shù)熟練，生產(chǎn)效率和裝配焊接質(zhì)量高； 工作面大，有利于縮短焊接生產(chǎn)周期； 通過(guò)分解，使焊接結(jié)構(gòu)由復(fù)雜變簡(jiǎn)單，不僅改善了勞動(dòng)條件，還可廣泛采用自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)化裝備，為獲得良好的裝配焊接質(zhì)量創(chuàng)造條件； 分散裝配和焊接，有利于分別進(jìn)行矯正和熱處理，有利于改善總裝矯形條件，減少焊接應(yīng)力和變形。,分散裝配的缺點(diǎn),由于采用較多的專(zhuān)用工裝，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期較長(zhǎng)，也增加了工作的制造費(fèi)用； 專(zhuān)用工裝數(shù)量多，工裝之間的協(xié)調(diào)關(guān)系較復(fù)雜。 已合攏組合件對(duì)新合攏焊縫具有拘束作用，容易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力甚至焊接裂紋。而增加中間熱處理又使得裝配過(guò)程復(fù)雜化。,擬定裝配方案需考慮的內(nèi)容,結(jié)構(gòu)分離面的劃分和劃分的數(shù)量。 產(chǎn)品批量的大小。 工廠的生產(chǎn)條件。包括現(xiàn)有生產(chǎn)面積大小，生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)工人的配備情況等。,當(dāng)大批量生產(chǎn)時(shí)，采用分散裝配原則進(jìn)行生產(chǎn)，能顯著地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期、降低產(chǎn)品成本。 當(dāng)單件生產(chǎn)、試制和產(chǎn)量很少時(shí)，為了縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少工藝裝備的費(fèi)用，簡(jiǎn)化工藝裝備之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，宜采用集中裝配的原則。,三、裝配焊接工藝規(guī)范設(shè)計(jì),裝配焊接工藝過(guò)程是指由各種零件裝配焊接成組合件和部件，以及再進(jìn)一步裝配成總成的過(guò)程。規(guī)定此過(guò)程的工藝文件即為裝配焊接工藝規(guī)程。,工藝分析、工藝方案設(shè)計(jì)形成裝配焊接工藝流程進(jìn)行焊接工藝評(píng)定進(jìn)行生產(chǎn)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)工藝裝備設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)工藝裝備設(shè)計(jì)制造編制工藝定額等生產(chǎn)文件,是工廠組織生產(chǎn)、制定計(jì)劃、進(jìn)行成本核算的主要依據(jù)； 是工廠質(zhì)量體系運(yùn)轉(zhuǎn)和法規(guī)貫徹的見(jiàn)證件； 是焊接結(jié)構(gòu)制造質(zhì)量和實(shí)物質(zhì)量的軟件描述； 第三方監(jiān)檢和制造資格認(rèn)證審查的重要考核依據(jù)之一。,常用的裝配焊接工藝規(guī)程有指令性工藝規(guī)程和工作工藝規(guī)程兩種。,1、指令性工藝規(guī)程,指令性工藝規(guī)程亦即所謂裝配工藝方案，它對(duì)裝配過(guò)程中的主要問(wèn)題，作出原則性規(guī)定，如產(chǎn)品劃分為幾個(gè)裝配單元，其裝配順序如何，采用何種裝配方法，利用工件哪個(gè)面作為裝配基準(zhǔn)以及需要何種設(shè)備和裝備等。,編制步驟,（1）編制和確定結(jié)構(gòu)分解為各個(gè)裝配單元的裝配系統(tǒng)圖。 （2）協(xié)助設(shè)計(jì)人員確定設(shè)計(jì)分離面和工藝分離面的連接方法。 （3）確定部件的裝配方法以及主要零件和組合件的定位基準(zhǔn)。 （4）確定保證零部件互換性的方法及設(shè)備。 （5）確定所需要的工藝裝備種類(lèi)、數(shù)量及技術(shù)條件。 （6）確定裝配件的檢驗(yàn)或試驗(yàn)方法及所用設(shè)備，裝配過(guò)程所需的起重運(yùn)輸設(shè)備等。,2、裝配系統(tǒng)圖,所謂裝配系統(tǒng)圖，就是按部件的設(shè)計(jì)分離面和工藝分離面，將部件劃分為若干可獨(dú)立進(jìn)行裝配的單元，并將所有裝配單元按裝配順序加以排列，用以表明產(chǎn)品零部件之間相互裝配關(guān)系和裝配流程。,裝配系統(tǒng)圖應(yīng)說(shuō)明以下問(wèn)題： （1）部件的指令性裝配順序； （2）可分散和平行裝焊的工作地點(diǎn)數(shù)量； （3）主要工藝裝備的種類(lèi)和數(shù)量； （4）供裝配用的夾具和待裝配零件的供應(yīng)順序。,燃燒室進(jìn)氣裝置總成裝配系統(tǒng)圖,3、工作工藝規(guī)程,工作工藝規(guī)程是指令性工藝規(guī)程中每一工序內(nèi)容的具體說(shuō)明，它根據(jù)部件指令性工藝規(guī)程進(jìn)行編制，規(guī)定出各裝配零件的安裝順序、定位和焊接方法、焊接規(guī)范、工人的工種及等級(jí)、時(shí)間定額、工裝和設(shè)備以及消耗性器材等。,4、設(shè)計(jì)工藝規(guī)程的基本要求,工藝規(guī)程是直接指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作的重要技術(shù)文件，應(yīng)做到正確、完整、統(tǒng)一、清晰。 在充分利用本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件基礎(chǔ)上，盡可能采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。 在保證產(chǎn)品質(zhì)量基礎(chǔ)上，盡可能提高生產(chǎn)率和降低消耗。 必須考慮生產(chǎn)安全和環(huán)境保護(hù)，采取相應(yīng)措施。 結(jié)構(gòu)和工藝特征相近的零部件應(yīng)盡量設(shè)計(jì)典型工藝規(guī)程。 各專(zhuān)業(yè)工藝規(guī)程在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)協(xié)調(diào)一致。 工藝規(guī)程中所用的術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、代號(hào)要符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，計(jì)量單位要采用法定計(jì)量單位。,5、焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的基本工序,（1）備料及裝配工序,待焊零件準(zhǔn)備情況的好壞，對(duì)焊接質(zhì)量影響很大。零件的準(zhǔn)備工作包括：零件的尺寸精度和物理機(jī)械性能、焊縫坡口的制備和零件表面的清理。 零件裝配定位時(shí)可按夾具定位或劃線定位，使零件間保持相互正確的位置和焊接間隙。一般采用夾具定位，尤其是重要零件，即使是單件生產(chǎn)。,（2）定位焊工序,定位焊的目的在于將裝配好的工件增加一些剛性固定點(diǎn)，協(xié)同夾具的定位夾緊裝置，以便更牢靠地固定零件地相互位置和保證零件間具有均勻地焊接間隙，從而保證焊接過(guò)程中間隙不發(fā)生變化，同時(shí)顯著降低焊接變形。 設(shè)計(jì)定位焊工藝規(guī)范，主要確定定位焊方法、焊接順序、焊點(diǎn)位置和間距。,（3）焊接工序,焊接工序是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)的核心工藝過(guò)程，焊接方法選擇和焊接工藝過(guò)程實(shí)施對(duì)焊接結(jié)果具有決定性影響，另外操作工技術(shù)水平、焊接操作機(jī)和工裝配備以及生產(chǎn)協(xié)調(diào)管理也會(huì)嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量、效率和成本。,（4）矯正工序,每道焊接工序完成或熱處理之后一般要安排矯形，以減少或消除變形。矯形既可采用機(jī)械矯形，也可采用熱矯形。,（5）熱處理工序,為保證滿足焊接結(jié)構(gòu)技術(shù)條件，防止裂紋和某些其他的焊接缺陷產(chǎn)生，改善焊接接頭的機(jī)械性能，消除焊接應(yīng)力，一些結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行熱處理。熱處理工序可在焊前、焊后進(jìn)行，故分為預(yù)熱、后熱及焊后熱處理。,預(yù)熱的目的是減緩焊接接頭加熱時(shí)的溫度梯度和冷卻速度，改善焊縫和熱影響區(qū)顯微組織，防止氣孔、裂紋等焊接缺陷的產(chǎn)生。 后熱的目的是為了防止熱裂紋敏感性較大和拘束度較大焊件產(chǎn)生裂紋。 焊后熱處理的目的是為了改善焊接接頭組織和性能，消除焊接殘余應(yīng)力。,（6）整修工序,一般在焊件經(jīng)過(guò)矯形和檢驗(yàn)后需要進(jìn)行整修工作，以增加工藝補(bǔ)償性。一般采用精加工手段，包括鉆孔、鉸孔和銑削等機(jī)械加工。另外，焊件表面也需要進(jìn)行表面修正。,（7）檢驗(yàn)工序,常用的檢驗(yàn)方法包括：外觀檢驗(yàn)，機(jī)械性能試驗(yàn)，無(wú)損探傷，氣密性試驗(yàn)和金相檢驗(yàn)等,四、夾具體設(shè)計(jì),1、對(duì)夾具體的基本要求,具有足夠的剛度和強(qiáng)度 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕 安裝穩(wěn)定可靠 結(jié)構(gòu)工藝性好 尺寸穩(wěn)定 清理方便,2、夾具體毛坯制造方法,（1）鑄造夾具體,優(yōu)點(diǎn)：可制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀，抗壓強(qiáng)度、剛度和抗振性能好 缺點(diǎn)：制造周期長(zhǎng)，單件生產(chǎn)成本高 常用材料為HT150或HT200，強(qiáng)度高時(shí)采用鑄鋼 適用于批量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的夾具體和振動(dòng)大的場(chǎng)合,（2）焊接夾具體,優(yōu)點(diǎn)：制造容易，結(jié)構(gòu)形式多樣，生產(chǎn)周期短，成本低，重量輕 缺點(diǎn)：焊接變形大，焊后需經(jīng)退火處理,（3）裝配式夾具體,選用標(biāo)準(zhǔn)毛坯和標(biāo)準(zhǔn)零部件組裝成所需的夾具體結(jié)構(gòu)，可大大縮短夾具體制造周期，并可進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，從而有利于降低成本、提高效益。,3、夾具體的外形尺寸,（1）鑄造夾具體的壁厚一般為825 mm，加強(qiáng)筋厚度為壁厚的0.70.9倍，加強(qiáng)筋高度一般不大于壁厚的5倍，定位面高度一般為35 mm。 （2）焊接夾具體的壁厚一般取616mm，若剛性不足可增設(shè)加強(qiáng)筋。,五、夾具元件的安裝方法,1、按劃線安裝,將夾具定位件和夾緊件，按鉗工劃線的方法安裝在夾具體上，測(cè)量工具為通用測(cè)量工具，一般適用于中小型夾具。,2、根據(jù)樣板或樣件安裝,對(duì)于復(fù)雜外形的工件，常采用型面定位，按照與工件外形完全相同或相近的樣板或樣件進(jìn)行夾具安裝。,第三節(jié)尺寸鏈及其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,一、尺寸鏈的基本概念,1、尺寸鏈的定義,在機(jī)器裝配或零件加工過(guò)程中，互相聯(lián)系的且按一定順序排列的封閉尺寸組合，稱(chēng)為尺寸鏈。 在零件上，相互聯(lián)系的尺寸所形成的一個(gè)封閉尺寸系統(tǒng)為零件尺寸鏈。 在機(jī)器的裝配過(guò)程中，由有關(guān)零件相互聯(lián)系的尺寸所形成的一個(gè)封閉尺寸系統(tǒng)為裝配尺寸鏈。,2、尺寸鏈的特點(diǎn),（1）關(guān)聯(lián)性：尺寸鏈中某一尺寸的變化將影響其他尺寸的變化。 （2）封閉性：尺寸鏈中間接獲得的尺寸與直接得到的尺寸之間構(gòu)成了封閉的尺寸組合。,3、尺寸鏈的組成,組成尺寸鏈的尺寸稱(chēng)為環(huán)，可分為封閉環(huán)和組成環(huán)，組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán)。,（1）封閉環(huán) 尺寸鏈中間接得到的尺寸稱(chēng)為封閉環(huán)。封閉環(huán)常用字母N表示。每個(gè)尺寸鏈只能有一個(gè)封閉環(huán)。在裝配尺寸鏈中，封閉環(huán)是裝配過(guò)程中最后行程的尺寸，代表裝配技術(shù)要求，體現(xiàn)裝配質(zhì)量指標(biāo)。在零件加工中封閉環(huán)代表間接獲得尺寸，或者被代換的原設(shè)計(jì)要求尺寸。,（2）組成環(huán) 尺寸鏈中除封閉環(huán)外的其他尺寸稱(chēng)為組成環(huán)。組成環(huán)本身的誤差是由其本身的制造條件獨(dú)立產(chǎn)生而存在的，不受其他環(huán)的影響。 在其他組成環(huán)不變時(shí)，若某一組成環(huán)的增大會(huì)導(dǎo)致封閉環(huán)增大，則該組成環(huán)稱(chēng)為增環(huán)；若某一組成環(huán)的增大反而使封閉環(huán)減小，則這個(gè)組成環(huán)稱(chēng)為減環(huán)。,（3）組成環(huán)的判別 對(duì)于環(huán)數(shù)較少的尺寸鏈，可以用增、減環(huán)的定于來(lái)判斷組成環(huán)的增減性質(zhì)。 對(duì)于環(huán)數(shù)較多的尺寸鏈，可在繪制尺寸鏈圖時(shí)，從封閉環(huán)開(kāi)始從任一方向畫(huà)一箭頭，然后一次畫(huà)出所有組成環(huán)箭頭。與封閉環(huán)箭頭方向相反者是增環(huán)，相同者為減環(huán)。,4、尺寸鏈的分類(lèi),按應(yīng)用場(chǎng)合，可分為零件尺寸鏈、裝配尺寸鏈、結(jié)構(gòu)尺寸鏈和工序尺寸鏈。 按空間位置，可分為直線尺寸鏈、平面尺寸鏈和空間尺寸鏈。 按幾何特征，可分為長(zhǎng)度尺寸鏈和角度尺寸鏈。 按尺寸鏈之間的聯(lián)系方式，可分為并聯(lián)尺寸鏈、串聯(lián)尺寸鏈和混合尺寸鏈。,二、尺寸鏈的基本計(jì)算公式,1、概率法,概率法是根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對(duì)尺寸誤差進(jìn)行分析。封閉環(huán)公差TN與各組成環(huán)公差Ti之間的關(guān)系為：,在組成環(huán)公差不變時(shí)，由概率法計(jì)算出的封閉環(huán)公差要小于極限法計(jì)算的結(jié)果。因此，在保證封閉環(huán)精度不變的前提下，應(yīng)用概率法可使組成環(huán)公差放大，降低加工和裝配時(shí)對(duì)工藝尺寸的精度要求。,2、極限法,又稱(chēng)完全互換法，是根據(jù)各環(huán)的最大和最小極限尺寸進(jìn)行計(jì)算，只要尺寸鏈中各環(huán)的尺寸均合格，則可保證達(dá)到完全互換。,（1）封閉環(huán)的基本尺寸,（2）封閉環(huán)的極限尺寸,（3）封閉環(huán)的極限偏差,（4）封閉環(huán)的極限偏差,三、解尺寸鏈,基本任務(wù),為了正確確定有關(guān)尺寸的公差和極限偏差。,應(yīng) 用,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算部件或零件的公差，分析技術(shù)要求，以保證經(jīng)濟(jì)、合理地制造； 在裝配過(guò)程中，計(jì)算分析零件地制造公差，實(shí)現(xiàn)完全互換裝配； 在機(jī)械加工中，確定工序尺寸公差，保證能用最有效地加工方法和工藝過(guò)程來(lái)制造合格零件。,計(jì)算方法,1、正計(jì)算 已知各組成環(huán)地基本尺寸及極限偏差，求封閉環(huán)地基本尺寸和極限偏差。正計(jì)算主要用來(lái)驗(yàn)證設(shè)計(jì)地正確性。 2、反計(jì)算 已知封閉環(huán)的基本尺寸及極限偏差和各組成環(huán)的基本尺寸，求各組成環(huán)的極限偏差。反計(jì)算主要用于設(shè)計(jì)時(shí)合理確定各零件的公差和極限偏差。 3、中間計(jì)算 已知封閉環(huán)和其他組成環(huán)的基本尺寸及極限偏差，求尺寸鏈某一組成環(huán)的基本尺寸和極限偏差。中間計(jì)算主要用于零件加工工藝設(shè)計(jì)，正確解決工藝過(guò)程中出現(xiàn)的矛盾。,四、結(jié)構(gòu)尺寸鏈分析的內(nèi)容,1、設(shè)計(jì)開(kāi)始階段,分析部件與部件的聯(lián)系尺寸鏈，解決部件總體裝配時(shí)部件與部件之間的相互位置關(guān)系和技術(shù)要求。 應(yīng)用尺寸鏈分析機(jī)器的總體布局，并控制結(jié)構(gòu)尺寸鏈和各部件的輪廓尺寸。,2、部件分組設(shè)計(jì)階段,從機(jī)器的總體要求，確定各個(gè)部件的技術(shù)要求，由此合理確定部件的尺寸公差、形位公差和有關(guān)配合與連接。 分析運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)和和移動(dòng)，使在結(jié)構(gòu)上具有適當(dāng)?shù)拈g隙、過(guò)盈量、超越量及裕度，防止傳動(dòng)過(guò)程中的干擾與碰撞。 應(yīng)用尺寸鏈分析，在結(jié)構(gòu)中設(shè)置必要的補(bǔ)償和調(diào)整環(huán)，并合理確定補(bǔ)償量或者調(diào)整量，使制造容易，而且能經(jīng)濟(jì)地保證質(zhì)量。 應(yīng)用尺寸鏈分析確定基準(zhǔn)件、大件和主要連接件的尺寸公差和技術(shù)要求。,3、零件設(shè)計(jì)階段,應(yīng)用尺寸鏈，具體計(jì)算確定零件上有關(guān)尺寸的制造公差和技術(shù)要求。 應(yīng)用尺寸鏈分析各個(gè)零件的加工工藝性和可裝配性，使機(jī)器的制造在保證質(zhì)量的前提下盡量改善制造條件。,使用情況,對(duì)于與工藝裝備技術(shù)指標(biāo)和運(yùn)動(dòng)精度有關(guān)的尺寸鏈，要進(jìn)行細(xì)致的分析計(jì)算，確定相關(guān)公差和技術(shù)要求。 對(duì)于一般的傳動(dòng)件和緊固件，以及操縱件和潤(rùn)滑件等，只是按生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和加工經(jīng)濟(jì)精度制定加工公差和技術(shù)要求，一般不進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算。必要時(shí)也只是做一些大致的估算。 對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)、制造和安裝困難的環(huán)節(jié)，可設(shè)置補(bǔ)償調(diào)整環(huán)節(jié)來(lái)保證精度。,五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中封閉環(huán)的確定,1、封閉環(huán)是保證配合的徑向間隙或過(guò)盈量,2、封閉環(huán)為防止運(yùn)動(dòng)件與固定件卡死或碰撞所留間隙,3、封閉環(huán)為防止裝配時(shí)的干涉現(xiàn)象所留間隙,4、封閉環(huán)為傳動(dòng)鏈中傳動(dòng)件之間的間距,5、封閉環(huán)為機(jī)器結(jié)構(gòu)中的等高線尺寸,第四節(jié)夾具公差配合與技術(shù)條件制定,一、制定的依據(jù)和基本原則,1、依據(jù)：產(chǎn)品圖樣，工藝規(guī)程，設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),2、基本原則,為了保證裝配焊接精度，應(yīng)使夾具的定位、夾緊、制造、調(diào)整等誤差之和小于相應(yīng)原始尺寸公差（工序公差），一般不超過(guò)工序誤差的1/3。 夾具中與工件尺寸有關(guān)的尺寸公差，不論是單向的還是雙向的，都應(yīng)化為雙向?qū)ΨQ(chēng)的公差。 當(dāng)工件加工尺寸未標(biāo)注公差時(shí)，則視為IT12IT14級(jí)，夾具上相應(yīng)尺寸公差按IT9IT11級(jí)制定；工件位置要求未注公差時(shí)，視為IT9IT11級(jí)，夾具上相應(yīng)位置公差按IT7IT9制定。 夾具裝配可采用調(diào)整法、修配法或裝配后組合加工法，其夾具零件的制造公差可適當(dāng)放寬。 為保證夾具的使用壽命，常留出一定的精度儲(chǔ)備量。,二、夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差,1、應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差,最大輪廓尺寸。即夾具的長(zhǎng)、寬、高尺寸。若有活動(dòng)部分，應(yīng)用雙點(diǎn)劃線畫(huà)出最大活動(dòng)范圍，或標(biāo)出活動(dòng)部分的尺寸范圍。 影響定位精度的尺寸公差。主要指工件與定位元件及定位元件之間的尺寸和公差。 影響定位元件在夾具體上安裝精度的尺寸和公差。 影響夾具精度的尺寸與公差。主要指定位元件、安裝基面之間位置尺寸和公差。 其他重要尺寸與公差。即一般機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差。,2、公差值的確定,夾具總圖上標(biāo)注定位元件之間以及其他相關(guān)尺寸（如孔間距）和相互位置（如同軸度、垂直度、平行度等）的公差，一般取工件相應(yīng)公差的1/51/2，最常用的1/31/2。各組成元件工作表面相互位置精度通常采用的有0.01100、0.02100、0.03100、0.05100。,三、技術(shù)條件的確定,對(duì)夾具制造和使用的一些特殊要求，無(wú)法用符號(hào)標(biāo)注的，可作為技術(shù)條件用文字在夾具總圖上加以說(shuō)明。 有的零件必須在裝配時(shí)再進(jìn)行相配加工，有的應(yīng)在裝配后再組合加工，應(yīng)根據(jù)具體加工工藝再零件圖上標(biāo)注。 根據(jù)夾具零件的使用情況，還應(yīng)注明熱處理和表面處理技術(shù)要求。,第五節(jié)零部件尺寸的合理標(biāo)注,一、尺寸標(biāo)注的一般原則,圖樣尺寸應(yīng)能明確而完整地表示零件特性。 圖樣尺寸的標(biāo)注不應(yīng)限制加工工藝的可能性。 要盡量標(biāo)注部件和零件的總長(zhǎng)及其他輪廓尺寸。 標(biāo)注方法應(yīng)使尺寸之間的誤差累計(jì)最小，即遵循尺寸標(biāo)注的“誤差最小原則”。 盡可能標(biāo)準(zhǔn)直接加工尺寸。 遵循尺寸不重復(fù)標(biāo)注的原則。 零部件上的未注明尺寸應(yīng)當(dāng)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上和制造上都沒(méi)有精度要求的尺寸。 零件上與裝配尺寸鏈有關(guān)的尺寸必須明確標(biāo)注其尺寸和公差。,二、尺寸標(biāo)注基準(zhǔn)的合理選擇,盡量選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)。 應(yīng)用測(cè)量基準(zhǔn)為尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)。 應(yīng)用工藝基準(zhǔn)為尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)。 在同一個(gè)零件上盡量有統(tǒng)一的、共同的基準(zhǔn)。 徑向尺寸和對(duì)稱(chēng)尺寸，應(yīng)以中心線為尺寸標(biāo)注的基準(zhǔn)。,三、零件尺寸的標(biāo)注方法,1、零件尺寸標(biāo)注的形式,（1）鏈環(huán)式尺寸標(biāo)注,其特點(diǎn)為尺寸之間沒(méi)有共同基準(zhǔn)，尺寸之間彼此相連。這種方法將導(dǎo)致各個(gè)尺寸的加工誤差累積，使總長(zhǎng)誤差增大。從設(shè)計(jì)觀點(diǎn)看，這種尺寸標(biāo)注方法主要應(yīng)用在各段尺寸要求嚴(yán)格而總長(zhǎng)尺寸要求較低的場(chǎng)合。,（2）坐標(biāo)式尺寸標(biāo)注,其特點(diǎn)為尺寸之間有共同基準(zhǔn)，各部分尺寸以共同基準(zhǔn)分別控制誤差，沒(méi)有誤差積累。但從制造觀點(diǎn)看，各段表面的加工尺寸和測(cè)量尺寸不等，對(duì)加工不利。由于這種尺寸標(biāo)注方法能保證制造精度，所以廣泛應(yīng)用于高精度零件的標(biāo)注。,（3）混合式尺寸標(biāo)注,在實(shí)際生產(chǎn)中，零件尺寸的標(biāo)注多采用混合式標(biāo)注法，既包括有坐標(biāo)式，也包括鏈環(huán)式，以適應(yīng)尺寸類(lèi)型及加工精度要求的不同。,2、與裝配尺寸有關(guān)的尺寸標(biāo)注,當(dāng)零件上有幾個(gè)尺寸分別和幾個(gè)尺寸鏈有關(guān)時(shí)，除分別標(biāo)注與尺寸鏈有關(guān)的幾個(gè)尺寸外，同時(shí)還要標(biāo)注兩個(gè)尺寸鏈之間的相關(guān)尺寸，并對(duì)此相關(guān)尺寸標(biāo)明技術(shù)要求。,3、考慮加工的尺寸標(biāo)注,（1）考慮毛坯成形需要，應(yīng)盡量標(biāo)注輪廓尺寸，特別對(duì)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜零件及較多不要求加工的毛坯表面的零件，應(yīng)當(dāng)盡量標(biāo)注尺寸范圍。,（2）對(duì)于全部要求加工的零件，盡量標(biāo)注機(jī)械加工時(shí)走刀及測(cè)量所需要的尺寸。但不應(yīng)破壞結(jié)構(gòu)尺寸鏈所要求的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸，并且不致由于改變個(gè)別工藝尺寸而使尺寸的公差太嚴(yán)格。,（3）盡量避免采用加工一個(gè)表面同時(shí)獲得幾個(gè)尺寸的標(biāo)注法，以消除間接獲得尺寸的影響。,（4）當(dāng)由于結(jié)構(gòu)需要必須標(biāo)注成加工一個(gè)表面同時(shí)獲得幾個(gè)尺寸時(shí)，零件尺寸的公差要進(jìn)行工序尺寸鏈的計(jì)算，正確標(biāo)注工序尺寸鏈的封閉環(huán)公差。,4、零件成形表面和特殊表面標(biāo)注,對(duì)于成形表面的加工，為了設(shè)計(jì)特殊刀具及決定刀具相對(duì)工件的位置，對(duì)被加工表面的曲率半徑以及刀具中心調(diào)整位置等應(yīng)當(dāng)在圖樣上明確標(biāo)注，有時(shí)甚至要標(biāo)注公差及必要的技術(shù)要求。,5、零件上表面不要求加工的尺寸標(biāo)注,要求加工表面和不要求加工表面之間只能有一個(gè)聯(lián)系尺寸，而不應(yīng)有兩個(gè)以上的聯(lián)系尺寸。 不要求加工的許多表面之間，應(yīng)當(dāng)能夠形成獨(dú)立的封閉尺寸鏈，而不包括加工尺寸在內(nèi)。 應(yīng)當(dāng)盡量單獨(dú)標(biāo)注兩個(gè)不加工表面之間的尺寸， 以便利用鑄造等方法達(dá)到所要求的尺寸與形狀。,6、未標(biāo)注公差的尺寸標(biāo)注,盡量考慮加工的需要，標(biāo)注工藝尺寸，以便直接進(jìn)行加工。 應(yīng)當(dāng)盡量考慮制造的先后次序，分段獨(dú)立標(biāo)注。 應(yīng)當(dāng)盡量避免和裝配尺寸鏈有關(guān)的尺寸在零件上形成封閉的尺寸鏈，以防止影響其他尺寸公差。 未注公差的尺寸的公差按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，可取IT12IT18的精度等級(jí)制造。,未注公差尺寸的公差也可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定，一般尺寸50mm以下的公差值可取10.30.5mm，大于50mm時(shí)可取0.75mm。在公差標(biāo)準(zhǔn)中IT12以后各級(jí)都是單向分布公差，實(shí)際應(yīng)用時(shí)要改成對(duì)稱(chēng)分布形式，這樣更符合于生產(chǎn)要求。因?yàn)楣顚?duì)稱(chēng)分布，對(duì)應(yīng)用萬(wàn)能刀具和量具有利，不必對(duì)刀具和量具提出特殊要求。,7、汽車(chē)裝焊夾具零件的尺寸標(biāo)注,