泵制造中尺寸链的解算与应用
1、前言
图1
图2在查找装配o寸链组成环时应遵循“最短尺寸链原则”。如图1中若将尺寸链延伸到轴承体后端面或图2中扩展到叶轮前端来确定装配尺寸链都是错误的。在装配精度要求既定的前提下，组成环数目越少，则组成环所分配的公差就越大，组成环所在的部位的加工就越容易保证。零件尺寸链和工艺尺寸链之封闭环的确定，则应根据具体加工工序而定。当工序基准或测量基准与设计基准重合时，设计尺寸是直接控制的，无需尺寸链的计算；但当测量基准或定位基准与设计基准不重合时，应通过尺寸链计算求得测量控制的工序尺寸及公差，并标注在工序图上，提供加工、测量和检验依据。对于工艺尺寸链，要认定封闭环是“间接、最后”获得的尺寸，在大多数情况下，封闭环可能是零件设计中的一个尺寸或者是加工余量。封闭环的确定还要考虑到零件的加工方案，如加工方案的改变，则封闭环也可能变成另一个尺寸。如图3为叶轮加工尺寸链，按工序过程是先找正进出口流道夹外圆车进口端面A、内端面B，反面夹口环外圆靠平端面A，车轮毂端面C直接保证总长34，显示轮毂尺寸32为间接最后得到的，是封闭环。
图3为保证封闭环尺寸的加工精度须控制AB、AC长度，即封闭环公差的合理分配；但如果反面车轮毂端面C时保证轮毂长度BC，则总长34是间接最后获得的尺寸，即为封闭环。4、尺寸链的解算和应用通常在泵产品设计过程中按整机或部件的装配精度要求，确定了封闭环的极限尺寸，如图1，叶轮与泵盖之间隙，图2中轴承与压盖之间隙，然后据此确定叶轮、轴、泵盖、轴承体等零件各组成环的尺寸公差和极限偏差，即把封闭环公差合理地分配给各组成环，这就是装配尺寸链的设计计算。而校核计算则是指已知泵零件组成环的基本尺寸和偏差，计算封闭环的基本尺寸和偏差，验证装配精度是否得到保证，或者验算零件图上标注的各组成环的基本尺寸和偏差在装配之后能否满足凡品的设计要求。工艺尺寸计算应用于泵零件加工中，由于定位基准与设计基准的不重合，计算某工序需要确定而在零件图样上没有标注的工序尺寸，通常是已知封闭环和某些组成环的基本尺寸和极限偏差，计算确定某一组成环的尺寸和偏差。尺寸链的解算实际上就是为了确定图样标注的基本尺寸和极限偏差，保证零件的互换性，满足泵整机设计要求。各环的基本尺寸和极限偏差有着必然的联系：封闭环基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和；封闭环最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和减去所有减环最小极限尺寸之和；封闭环最小极限尺寸等于所有增环最小极限尺寸之和减去所有减环最大极限尺寸之和；封闭环公差等于所有组成环公差之和。工艺尺寸链解算示例一：如图4为轴流泵导轴承体的图样，工序安排是先夹右端外圆车
图4左端面和内孔获得深度L尺寸，反面车夹具以内孔及端面定位，车右端外圆、法兰背面获得L1尺寸，间接获得的尺寸L0为封闭环，与封闭环反向变动的尺寸L1为减环，与封闭环同向变动的尺寸L1为增环，而图样中未标注工序尺寸L，依据上述封闭环基本尺寸和极限偏差与组成环基本尺寸和极限偏差的关系，通过计算得到L的工序尺寸为305±0.10。装配尺寸链解算示例二：在图2中图样设计要求后轴承装配间隙0.1~0.3mm，通过对尺寸链（图5a）的校核计算出最小间隙为零，不能满足设计要求。为此需重新分配零件组成环的极限偏差，经调整零件组成环的极限偏差（如图5b）,再次核校计算后轴承的间隙完全满足装配设计要求。
图5a 图5b5、结语本文简述的只是泵设计和加工中常用的尺寸链计算的一些方法，而做为设计者在实践中更应探讨求解复杂尺寸链的有效工具，高度关注图样尺寸标注的正确性，使装配尺寸链、零件尺寸链能满足零件的加工和整机的技术性能，保证零件的制造精度和降低生产成本，提高企业经济效益。
泵产品设计给定了零件的设计尺寸，尺寸链的审查是图样审核中必不可少的内容之一。在泵零件制造过程中，由毛坯尺寸到工序尺寸，工件尺寸不断的变化，最后达到设计要求尺寸后装配。泵零件是由泵整机所要求的功能决定的b而整机的精度则由零件的加工尺寸精度来保证。运用尺寸链理论分析尺寸链各环之间的内在联系，及解算尺寸链，掌握其变化规律，是设计者正确选择设计基准、合理确定工序尺寸及其公差和计算各种工艺尺寸的基础。2、基本概念在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组称为尺寸链。组成尺寸链的每一个尺寸称为环；环可分为封闭环和组成环；封闭环是指尺寸链中在装配或加工过程中最后自然形成的那个环；组成环是指尺寸链中对封闭环有影响的全部环。这些环中任何一环的变动必然引起封闭环的变动，引起封闭环同向变动（该环增大或减小使封闭环随之增大或减小）的组成环称为增环，引起封闭环反向变动（该环增大或减小反而使封闭环随之减小或增大）的组成环称为减环。装配尺寸链是指全部组成环为不同零件的设计尺寸所形成的尺寸链，零件尺寸链是指詹孔槌苫肺同一零件的设计尺寸所形成的尺寸链。装配尺寸链和零件尺寸链俗称设计尺寸链。工艺尺寸链则是指全部组成环为零件加工时同一零件的工艺尺寸所形成的尺寸链。实际工作中对尺寸链的解算和应用，关键在于正确建立尺寸链，正确区分增、减环和封闭环。本文通过实例用完全互换法（又称极值法）的分析解算理论，阐述泵制造中常见的直线尺寸链（指全部组成环平行于封闭环的尺寸链）的解算和应用。3、尺寸链的建立正确地建立尺寸链是进行尺寸链计算的前提，首先应明确封闭环，再查找组成环画出尺寸链。装配尺寸链中的封闭环通常是装配后的某一项装配精度要求。如图1，为保证叶轮后口环端面与泵盖端面之合理间隙L0的装配要求，而图2则是为保证轴承与压盖之适当间隙L0的装配要求，相应建立的二个尺寸链，显然间隙L0尺寸是装配后最后自然形成的，即为封闭环。在装配关系中，对装配精度要求有直接影响的那些零件上的尺寸（能引起封闭环变动的尺寸），都是装配尺寸链的组成环，且每个零件应只有一个尺寸作为组成环列入该装配尺寸链中。
图1图2在查找装配o寸链组成环时应遵循“最短尺寸链原则”。如图1中若将尺寸链延伸到轴承体后端面或图2中扩展到叶轮前端来确定装配尺寸链都是错误的。在装配精度要求既定的前提下，组成环数目越少，则组成环所分配的公差就越大，组成环所在的部位的加工就越容易保证。零件尺寸链和工艺尺寸链之封闭环的确定，则应根据具体加工工序而定。当工序基准或测量基准与设计基准重合时，设计尺寸是直接控制的，无需尺寸链的计算；但当测量基准或定位基准与设计基准不重合时，应通过尺寸链计算求得测量控制的工序尺寸及公差，并标注在工序图上，提供加工、测量和检验依据。对于工艺尺寸链，要认定封闭环是“间接、最后”获得的尺寸，在大多数情况下，封闭环可能是零件设计中的一个尺寸或者是加工余量。封闭环的确定还要考虑到零件的加工方案，如加工方案的改变，则封闭环也可能变成另一个尺寸。如图3为叶轮加工尺寸链，按工序过程是先找正进出口流道夹外圆车进口端面A、内端面B，反面夹口环外圆靠平端面A，车轮毂端面C直接保证总长34，显示轮毂尺寸32为间接最后得到的，是封闭环。图3为保证封闭环尺寸的加工精度须控制AB、AC长度，即封闭环公差的合理分配；但如果反面车轮毂端面C时保证轮毂长度BC，则总长34是间接最后获得的尺寸，即为封闭环。4、尺寸链的解算和应用通常在泵产品设计过程中按整机或部件的装配精度要求，确定了封闭环的极限尺寸，如图1，叶轮与泵盖之间隙，图2中轴承与压盖之间隙，然后据此确定叶轮、轴、泵盖、轴承体等零件各组成环的尺寸公差和极限偏差，即把封闭环公差合理地分配给各组成环，这就是装配尺寸链的设计计算。而校核计算则是指已知泵零件组成环的基本尺寸和偏差，计算封闭环的基本尺寸和偏差，验证装配精度是否得到保证，或者验算零件图上标注的各组成环的基本尺寸和偏差在装配之后能否满足凡品的设计要求。工艺尺寸计算应用于泵零件加工中，由于定位基准与设计基准的不重合，计算某工序需要确定而在零件图样上没有标注的工序尺寸，通常是已知封闭环和某些组成环的基本尺寸和极限偏差，计算确定某一组成环的尺寸和偏差。尺寸链的解算实际上就是为了确定图样标注的基本尺寸和极限偏差，保证零件的互换性，满足泵整机设计要求。各环的基本尺寸和极限偏差有着必然的联系：封闭环基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和；封闭环最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和减去所有减环最小极限尺寸之和；封闭环最小极限尺寸等于所有增环最小极限尺寸之和减去所有减环最大极限尺寸之和；封闭环公差等于所有组成环公差之和。工艺尺寸链解算示例一：如图4为轴流泵导轴承体的图样，工序安排是先夹右端外圆车图4左端面和内孔获得深度L尺寸，反面车夹具以内孔及端面定位，车右端外圆、法兰背面获得L1尺寸，间接获得的尺寸L0为封闭环，与封闭环反向变动的尺寸L1为减环，与封闭环同向变动的尺寸L1为增环，而图样中未标注工序尺寸L，依据上述封闭环基本尺寸和极限偏差与组成环基本尺寸和极限偏差的关系，通过计算得到L的工序尺寸为305±0.10。装配尺寸链解算示例二：在图2中图样设计要求后轴承装配间隙0.1~0.3mm，通过对尺寸链（图5a）的校核计算出最小间隙为零，不能满足设计要求。为此需重新分配零件组成环的极限偏差，经调整零件组成环的极限偏差（如图5b）,再次核校计算后轴承的间隙完全满足装配设计要求。 图5a 图5b5、结语本文简述的只是泵设计和加工中常用的尺寸链计算的一些方法，而做为设计者在实践中更应探讨求解复杂尺寸链的有效工具，高度关注图样尺寸标注的正确性，使装配尺寸链、零件尺寸链能满足零件的加工和整机的技术性能，保证零件的制造精度和降低生产成本，提高企业经济效益。