关于工艺尺寸链，基础知识详解来了！

前言

实际工作中，很多人对尺寸链不是很了解，有的也是一知半解。本文对尺寸链的一些常识性的基础知识进行阐述，便于大家对尺寸链有个基本的认识，认识到它的重用性！

工艺尺寸是根据加工条件，在工艺规程中给出的尺寸，是为了保证零件图纸的尺寸而设计的。如果工艺尺寸设计不合理，会直接导致零件加工不合格，因此对于复杂的轴类及箱体类零件、易变性零件等而言，保证工艺尺寸尤为重要。

在机械加工过程中，为了满足零件的技术要求，会进行大量的工艺尺寸链计算，包括工艺基准与设计基准是否重合、余量设计是否合理、表处理厚度是否达标等等。这些计算往往需要花费工程师较大精力，一旦工艺尺寸链计算出纰漏，则无法保证零件加工合格。

尺寸链计算与公差分析的目的：

• 获得合理的工序公差，保证产品加工质量；
• 检查工艺漏洞，提前优化，避免试生产造成的资源及时间浪费；
• 优化零件加工工艺路线，避免累计误差；
• 减少装配现场的修锉调整；
• 降低产品的返修率，帮助企业节约成本。

尺寸链的定义

尺寸链是由一组相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组。在工程设计和制造中经常用尺寸链来进行工艺尺寸换算，控制关键尺寸的公差，从而保证产品的制造精度。

如下图所示，L1、L2、L3、L4、L£等尺寸相连，形成了一条尺寸链环。

1）环

列入尺寸链的每一个尺寸（下图中A0-A3）

2）封闭环

尺寸链中在装配过程或加工过程最后形成的一环。（图中A0）

• 由于封闭环是最后形成的，因此在加工或装配完成前,它是不存在的。
• 封闭环的尺寸自己不能保证，是靠其它相关尺寸来保证的。

3）组成环

尺寸链中对封闭环有影响的全部环。这一环中任一环的变动必然引起封闭环的变动。（图中A1-A3）

4）增环

尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环同向变动，同向变动指该环增大时封闭环也增大，该环减小时封闭环也减小。（A1/A3）

5）减环

尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环反向变动，反向变动指该环增大时封闭环减小，该环减小时封闭环增大。（A2）

尺寸链的分类

1、按尺寸链性质来分

• 工艺尺寸链：全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。工艺尺寸包含过程工艺尺寸，定位尺寸与基准尺寸等。
• 
  
• 零件尺寸链：全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。
• 
  
• 装配尺寸链：全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。包含零件尺寸、间隙、形位公差等。

其中，装配尺寸链与零件尺寸链统称为设计尺寸链。

2、按照各构成尺寸所处的空间位置分

• 直线尺寸链：尺寸链全部尺寸位于两根或几根平行直线上，称为线性尺寸链。
• 平寸面链：尺寸链全部尺寸位于一个或几个平行平面内。
• 空间尺寸链：尺寸链全部尺寸位于几个不平行的平面内。

3、按照构成尺寸链各环的几何特征分：

• 长度尺寸链：所有构成尺寸的环，均为直线长度量。
• 角度尺寸链：构成尺寸链的各环为角度量，或平行度、垂直度等。

4、尺寸链的标法

如果尺寸链是水平的，那么从左至右标出功能条件矢量；如果尺寸链是从垂直的，从下至上标出功能条件矢量。

从功能条件的起点开始画，画出连续的参与影响的尺寸矢量。

尺寸链中的非尺寸矢量：这个不是一个尺寸，而仅仅是一个公差带。没有硬性标准规定，但为了方便，非几何尺寸矢量通过尺寸链最后的最后一个链环表示出来。（例如工艺过程变形，焊接变形等）。

工艺尺寸链的定义和换算

1、工艺尺寸链的定义

在零件的加工过程中，决定各个工序要素间相互关系的尺寸通常可用彼此相联系的点、线、面按一定顺序排列，形成一个封闭的尺寸系统，这个尺寸系统就称为工艺尺寸链。

2、尺寸链的分析与计算（换算形式）

由于产品的复杂性，产品制造需要很多工序才能完成。由于加工基准的转换，使工艺尺寸换算在工艺设计过程中占有非常重要的地位。尺寸换算主要有以下几种形式：

• 原始基准与设计基准不重合

图1中A为设计基准，B为加工面，C为原始基准，尺寸H必须通过换算后求出。

• 设计基准与测量基准不重合时的尺寸换算

图2中工序原始尺寸为20，B为加工面。若要对该尺寸直接测量比较困难，因此将一个芯轴安装在零件上，与零件内部的定位面接触，借助基准A进行间接测量。尺寸L为固定长度，因此可以通过测量H来间接保证工序尺寸为20。

• 多尺寸保证

图3中小孔在粗加工阶段已经加工完成，主设计基准A在最后面加工保证，与主设计基准有关的尺寸有4个：10、H、8、12。两个工序中，小孔中心与左端面的距离不变，因此H值由10、8、12 三个尺寸共同来保证。

工艺尺寸链的解算步骤由上所述，要利用尺寸链原理来分析相互关联的工序尺寸及余量的变化规律。首先要由零件工序图画出尺寸链图，然后找出封闭环、增环、减环等进行解算。解算关键在于能否正确地画出尺寸链，判断封闭环。

对于在生产实践中已出现和未出现的复杂尺寸链解算问题，都需要根据尺寸链的定义及工艺目的进行准确把握，再根据实际情况来进行解算。

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