第5章机械制造

章节课题第5章测量技术基础5．1测量技术基础知识5．2测量误差时数日期2课时2007年9月18日数控0601班目的要求通过学习对测量技术有初步的了解，学会使用量块，并掌握测量误差重点难点重点：量块的使用难点：测量误差的分类教学方法讲授法互动法提问法教具教学过程时间分配教学内容及师生活动过程组织教学5分钟检查出勤情况引入新课5分钟方法手段：讲授法在机械制造过程中对零件的几何参数进行严格的度量与控制，并将这种度量与控制纳入一个完整且严密的研究、管理体系，将它称之为几何量计量。它包括长度基准的建立、尺寸量值的传递、检验与精度分析、各级计量器具的检定与管理、新的计量器具及检测方法的研制、开发和发展等内容。新课教学75分钟方法手段：讲授法一、测量技术基础知识在机械制造中，测量技术主要是研究对零件几何参数进行测量和检验的问题。所谓测量就是将被测量（如长度、角度等）和作为计量单位的标准量进行比较，以确定其量值的过程。为了保证测量的准确度，首先需要建立统一、可靠的测量单位基准。我国是以米（m）作为法定的基本长度单位。米的定义是：光在真空中,在（1/299792458）秒时间间隔内所经过的距离。尺寸量值传递的媒介是各级计量标准器，上一级的计量标准器用来检定下一级的标准器，以实现量值的准确传递。尺寸量值通过两个平行的系统向下传递。一个是线纹量具系统，一个是端面量具系统。1、量块量块又称块规，是无刻度的端面量具，在计量部门和机械制造中应用较广。它除了作为计量标准器进行尺寸量值传递以外，还可用于计量器具、机床、夹具的调整以及工件的测量和检验。量块的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。长方体量块具有上、下测量面和四个非测量面。上、下测量面是经过精密加工的很平、很光的平行平面。标称尺寸0.5～10㎜的量块，其截面尺寸为30㎜×9㎜；标称尺寸大于10～1000㎜的，其截面尺寸为35㎜×9㎜。【例5–1】从83块一套的量块中组合尺寸38.935㎜。解：量块组合如下：38.935-）1.00537.93-）1.4336.5-）6.530则可选用1.005㎜、1.43㎜、6.5㎜、30㎜等四块量块进行组合。二、测量误差测量误差=测得值－真值1、测量误差的来源①计量器具误差、②环境误差、③方法误差、④人员误差。2、测量误差的分类①系统误差:在相同条件下，多次重复测量时，其绝对值和符号保持不变或按一定规律变化的误差，称为系统误差。②随机误差:在相同条件下，多次重复测量时，其绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。③粗大误差:超出在规定条件下预期的误差。3、测量不确定度测量的根本目的是要获得具有一定可靠程度的测量结果。但在任何一次测量中，由于受到环境条件的影响，各种误差因素不可避免，再加上测量器具本身的误差等，肯定会造成测量结果对被测尺寸真值的偏离，偏离程度的大小可用测量不确定度来表征。测量不确定度是用来表征测量过程中各项误差综合影响测量结果分散程度的一个误差限，一般用代号μ表示。本节小结5分钟1、量块的使用；2、测量误差的分类；3、测量不确定度板书设计一、测量技术基础知识1、量块二、测量误差1、来源2、分类3、不确定度课后评注章节课题5．3孔、轴尺寸公差检测时数日期2课时2007年9月20日数控0601班目的要求1、掌握普通量具的选择方法；2、掌握光滑极限量规检验孔、轴尺寸。重点难点重点：普通计量器具测量孔、轴尺寸难点：光滑极限量规检验孔、轴尺寸教学方法讲授法互动法提问法教具教学过程时间分配教学内容及师生活动过程组织教学5分钟检查出勤情况检查复习5分钟方法手段：提问法1、举例量块的使用2、测量误差分类引入新课5分钟方法手段：讲授法对孔轴尺寸公差的检测方法很多，最常见的就是用普通测量器具测量。新课教学60分钟方法手段：讲授法一、普通计量器具测量孔、轴尺寸1.工件的误收与误废2.验收极限和安全裕度:验收极限分别由被测工件的最大、最小极限尺寸向其公差带内内缩一个安全裕度A值，这就形成了新的上、下验收极限。安全裕度A，实际上就是测量不确定度μ的允许值。3.计量器具的选择:使用普通计量器具进行测量验收工件时，在查表确定安全裕度A值和计算出验收极限之后，重要的一步就是根据与安全裕度相对应的计量器具不确定度允许值μ1来选择适当的计量器具。【例5–2】工件为φ50f8(),试确定验收极限和选择计量器具。解：（1）确定安全裕度A根据工件公差IT=0.039㎜，查表5‐1得：A=0.003㎜，μ1=0.0027㎜（2）选择计量器具根据工件尺寸φ50，查表5‐3，分度值为0.002㎜的比较仪可满足要求，其不确定度为0.0018㎜（3）确定验收极限上验收极限=最大极限尺寸-A=φ50-0.025-0.003=φ49.972㎜下验收极限=最小极限尺寸+A=φ50-0.064+0.003=φ49.939㎜二、光滑极限量规检验孔、轴尺寸1.量规的作用与分类:在车间条件下，当孔、轴单一要素遵守包容原则时，常使用光滑极限量规来检验孔、轴是否合格。量规是一种没有刻度的专用检验工具。光滑极限量规的外形与被检验对象相反。如图5‐4所示.光滑极限量规一般是通规和止规成对使用。通规是检验工件最大实体尺寸的量规，止规是检验工件最小实体尺寸的量规。因此，通规应按工件最大实体尺寸制造，止规应按工件最小实体尺寸制造。2.极限尺寸判断原则（泰勒原则）：孔或轴的作用尺寸（D作用、d作用）不允许超过最大实体尺寸，在任何位置上的实际尺寸（D实际、d实际）不允许超过最小实体尺寸，如图5‐5所示。如果通规做成点状量规，止规做成全形量规，就可能将废品误判为合格品。如图5‐6所示，孔的实际轮廓已超出尺寸公差带，应为废品。若用点状通规检验，则可能沿着y方向通过；用全形止规检验，则不能通过。这样，由于量规形状不正确，就把该孔误判为合格品。3.光滑极限量规的公差:（1）工作量规的公差带。（2）校对量规的公差带。4．量规争议的解决:用户代表在用量规验收工件时，通规应接近工件的最大实体尺寸；止规应接近工件的最小实体尺寸。量规仲裁：通规应等于或接近工件最大实体尺寸；止规应等于或接近工件最小实体尺寸。本节小结5分钟1、普通量具的选择方法；2、光滑极限量规检验孔、轴尺寸（泰勒原则）。板书设计一、普通计量器具测量孔、轴尺寸1、2、【例5–2】二、光滑极限量规检验孔、轴尺寸1、2、3、4、课后评注章节课题5．4形状和位置误差的检测时数日期2课时2007年9月22日数控0601班目的要求1、掌握最小条件和最小区域法；2、掌握形状、位置误差的检测方法。重点难点重点：最小条件和最小区域法难点：形状、位置误差的检测方法教学方法讲授法互动法提问法教具教学过程时间分配教学内容及师生活动过程组织教学5分钟检查出勤情况检查复习5分钟方法手段：提问法1、普通量具的选择方法；2、光滑极限量规检验孔、轴尺寸。引入新课5分钟方法手段：讲授法本节课学习形状和位置误差的检测原则和方法。新课教学70分钟方法手段：讲授法一、形状和位置误差的检测原则1.第一检测原则——与理想要素比较原则2.第二检测原则——测量坐标值原则3.第三检测原则——测量特征参数原则4.第四检测原则——测量跳动原则5.第五检测原则——控制理想边界原则二、形状和位置误差的评定1.最小条件:评定形状误差时，理想要素的位置应符合最小条件，以便得到唯一的最小的误差值。最小条件是指被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小。最小条件是评定形状误差的基本原则。2.最小区域法:最小区域法实质上是最小条件的具体体现，它是评定被测要素形状误差的基本方法。三、形状误差的检测1．直线度误差的检测:直线度误差是指被测实际直线对理想直线的变动量。检测直线度误差，一般均采用“与理想要素比较原则”。体现该原则的测量与评定方法很多，最常用的有光隙法、节距法等。【例5‐4】用分度值为0.02/1000的框式水平仪按节距法测量导轨在1000㎜长度上的直线度误差。桥板长200㎜，分五段进行，水平仪气泡相对于其零线的格数分别为-1、-1、+1、+3、0。试分别用最小区域法和两端点连线法求出导轨的直线度误差值。解：水平仪分度值为0.02/1000，表示气泡移动一格，在1000㎜长度上相对高度差为0.02㎜。今水平仪放在200㎜长度的桥板上，则气泡移动一格，在200㎜长度上相对高度差为200×0.02/1000=0.004㎜。1）用最小区域法评定其直线度误差值。根据直线度误差最小区域法判别准则，用两平行线包容被测廓线，经过的最高点为0与4点，最低点为2点，且最低点落在两最高点之间。此时两平行线沿纵坐标方向的距离f=12μｍ，即为直线度误差。2．平面度误差的检测：见右图3．圆度误差的检测：圆度误差可用圆度仪、光学分度头、坐标测量装置或带电子计算机的测量显微镜、投影仪等测量。四、位置误差的检测1．基准及其体现：基准即理想基准要素，基准在位置公差中对被测要素的位置起着定向或定位的作用，也是确定位置公差带方位的依据。按几何特征，基准可分为基准点、基准直线（轴线、中心线）和基准平面。（1）基准的建立。基准应由基准实际要素根据最小条件（或最小区域法）建立。如图5-17~5-19。（2）基准的体现。实际上测量位置误差时常常采用模拟法来体现基准。2．位置误差的检测（1）平行度误差的检测1）面对面的平行度测量。2）线对线的平行度测量。3）面对线的平行度测量。（2）垂直度误差的检测（3）跳动误差的检测1）端面全跳动。2）径向全跳动本节小结5分钟1、最小条件和最小区域法；2、形状误差的检测3、位置误差的检测板书设计一、形状和位置误差的检测原则二、形状和位置误差的评定三、形状误差的检测【例5‐4】四、位置误差的检测课后评注章节课题5．5圆柱齿轮误差检测时数日期2课时2007年9月27日数控0601班目的要求掌握齿轮误差的检测方法。重点难点重点：齿轮误差（偏差）的单项测量难点：齿轮误差的综合测量教学方法讲授法互动法提问法教具教学过程时间分配教学内容及师生活动过程组织教学5分钟检查出勤情况检查复习5分钟方法手段：提问法1、最小条件和最小区域法；2、形状误差的检测3、位置误差的检测引入新课5分钟方法手段：讲授法新课教学70分钟方法手段：讲授法一、齿轮、齿轮副公差与极限偏差项目根据GB10095—88《渐开线圆柱齿轮精度》的规定，法向模数mn≥1ｍｍ的渐开线圆柱齿轮及齿轮副的主要公差与极限偏差项目按影响齿轮使用要求分成三个公差组及侧隙公差。GB10095—88对齿轮及齿轮副规定12个精度等级，第1级精度最高，第12级的精度最低。二、圆柱齿轮误差检测渐开线圆柱齿轮误差的检测可分为单项检测、综合检测以及齿轮副检测等。1．齿轮误差（偏差）的单项测量：齿圈径向跳动误差（△Fr）的测量：齿圈径向跳动误差是指在齿轮一转范围内，测头在齿槽内或轮齿上，位于齿高中部双面接触，测头相对于齿轮轴线的最大变动量。(2)齿厚偏差（△Es）的测量：齿厚偏差是指分度圆柱面上，齿厚实际值与公称值之差。测量齿厚的常用测量器具是齿厚游标卡尺或光学齿厚卡尺。(3)公法线长度变动（△Ew）的测量：在齿轮一周范围内，实际公法线长度最大值与最小值之差。如图5‐45所示。齿轮的公法线，即基圆上的切线，它的长度W是指跨K个齿的异侧齿形平行线间的距离或在基圆切线上所截取的长度。常用公法线百分尺测量，见图5‐46所示。测量时一般要求测量点分布在分度圆附近。因此，所跨齿数k及公法线长度W之间满足一定的关系。对标准直齿圆柱齿轮，跨齿数k及公法线长度W可查阅有关手册。(4)公法线平均长度偏差（△Fwm）的测量：公法线平均长度偏差是指在齿轮一周内，公法线长度平均值与公称值之差。2.齿轮误差的综合测量：齿轮综合测量是将被测齿轮与测量元件（指高精度的理想精确齿轮或齿条等）按单面或双面啮合作连续啮合运动，沿啮合线方向或径向测出齿轮的综合误差。（1）齿轮径向综合误差（△F″i和△f″i）的测量：见图5‐47所示(2)齿轮切向综合误差（△F′i和△f′i）的测量：光栅式单啮仪的测量原理如图5‐48所示，单啮测量的误差曲线，如图5‐4