精度设计与检测

互换性与技术测量基础2010-3-12第一章绪论学习指导本章学习目的是了解本课程的性质和任务。学习要求是懂得互换性的含义；了解互换性与标准化的关系及其在现代化生产中的重要意义；了解优先数的基本原理及其应用。第一节互换性概述一、互换性的定义互换性：在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配)就能装在机器上，达到规定的功能要求。这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。由定义可知，具有互换性的零部件在装配过程中，必须满足三个条件：装配后满足使用要求装配前不挑装配时不调整或修配缺一不可2010-3-14二、互换性的种类尺寸形状相对位置对几何要素的提出互换性要求。1.按决定的参数或使用要求分为：1)几何参数互换性(主要保证装配)2)功能互换（保证使用）机械物理化学对性能提出互换性要求。2010-3-152.按程度分：1)完全互换装配或更换时，不挑、不调、不修的互换性。2)不完全互换包括采用概率法装配、分组装配或在装配时采用调整等措施。（还要附加修配、辅助加工的，则不具有互换性）3.对标准件：内互换：（例如：滚动轴承）外互换：2010-3-16三、互换性的重要性不仅是使用上的需要，也是设计、制造上的需要。1.使用上1)军用2)民用2.制造上可采用先进的生产方式（专业化生产、流水线、自动线）,产品单一，分工精细，可采用专用设备，提高生产率，进行文明生产。给日常生活带来极大方便(举例：备胎、电子元件等等)军工产品易损件：子弹、炮弹都具有互换性。2010-3-173.设计上采用了互换性原则设计和生产的标准零部件，可简化设计、计算、制图工作量，缩短了设计周期，并便于用计算机进行辅助设计。总之，遵循互换性原则进行设计、制造和使用，可大大降低产品成本，提高生产率，降低劳动强度。也为标准化、系列化、通用化奠定了基础。所以，互换性原则是机械工业中的重要原则，是我们设计、制造中必须遵循的，即使是单件、小批生产，零件不具有互换性，此原则也必须遵循。第二节实现互换性的条件一、公差与检测1.公差:允许零件尺寸和几何参数的变动范围称为“公差”二、标准和标准化（自学）2.检测：检测包含检验与测量。3.实现互换性的条件：标准化是实现互换性的前提。9三、优先数和优先数系（GB/T321—1980）优先数就是一种对各种技术参数进行简化、协调和统一的一种科学的数值制度。2010-3-1101.优先数系的构成2.优先数的派生系列和复合系列（自学）3.优先数系的应用举例（自学，表绪-1优先数系）由一系列十进制等比数列构成，代号Rr(r=5、10、20、40、80)，每个数都是一个优先数，其公比为qr=(10)r-1,它的含义是在每个十进制数的区间各有r个优先数。（优先数系创始人Renard）R5公比q5＝1.6R10公比q10＝1.25基本系列R20公比q20＝1.12R40公比q40＝1.06R80公比q80＝1.03补充系列第四节本课程的性质、内容和基本要求12•本课程是机械类各专业的重要技术基础课•它包含几何量精度设计与误差检测两方面的内容，是联系《机械设计》、《机械制造工艺学》、《机械制造装备设计》等课程及其课程设计的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。•学生学完本课程以后，应达到如下基本要求：•（1）掌握标准化和互换性的基本概念及有关的基本术语及定义；•（2）基本掌握几何量公差标准的主要内容、特点和应用原则；•（3）初步学会根据机器和零件的功能要求，选用公差与配合；•（4）能够查用本课程讲授的公差表格和正确标注图样；•（5）建立技术测量的基本概念，了解基本测量原理与方法和初步学会使用常用计量器具，知道分析测量误差与处理测量结果，会设计检验圆柱形零件的量规。•总之，本课程的任务在于使学生获得机械工程技术人员所必须具备的几何量公差与检测方面的基本知识和技能。2010-3-113小结1.互换性的概述互换性简单的说就是同一规格的零件或部件具有能够彼此互相替换的性能。零、部件在装配前不挑，装配时不调整或修配，装配后能满足使用要求的互换性称完全互换；零、部件在装配时要采用分组装配或调整等工艺措施，才能满足装配精度要求的互换性称不完全互换。如装配时，还需要附加修配的零件，则不具有互换性。互换性原则是机械工业生产的基本技术经济原则，是我们在设计、制造中必须遵循的。既便是采用修配法保证装配精度的单件或小批量生产的产品（此时零、部件没有互换性）也必须遵循互换性原则。2.实现互换性的前提标准化是实现互换性的前提。只有按一定的标准进行设计和制造，并按一定的标准进行检验，互换性才能实现。3.优先数系由一系列十进制等比数列构成，代号Rr。优先数系中的每个数都是一个优先数。每个优先数系中，相隔r项的末项与首项相差10倍；每个十进制区间中各有r个优先数。2010-3-114第二章尺寸的极限与配合学习指导本章学习的目的是掌握基础标准《极限与配合》的一般规律，为合理选用尺寸公差与配合、学习其它典型零件的公差与配合，进行尺寸精度设计打下基础。学习要求是对极限与配合标准中的术语定义，要着重搞清其概念与作用，并抓住它们之间的区别与联系进行分析，避免单纯从定义上孤立地去理解；重点要掌握标准公差与基本偏差的结构、特点和基本规律以及尺寸公差与配合的选用原则。第一节概述1944年：国民党政府制定了“尺寸公差与配合”的国家标准，但实际使用的是日本、德国、美国标准。1955年：参照苏联标准，第一机械工业部颁布“公差与配合”的部颁标准，此标准只是将苏联标准（OCT标准）付与了中文名词。1959年：颁布了“公差与配合”的国家标准GB159～174—1959（简称“旧国标”）（精度等级偏低、配合种类偏少）1979年：参照国际标准制定了“公差与配合”的国家标准GB1800～1804—1979（简称“新国标”）取代GB159～174—19591992～1996年上述新国标进行了部分修订，将《公差与配合》改为《极限与配合》，用《极限与配合基础第一部分：词汇》（GB/T1800.1—1996）替代GB1800-1979中的《公差与配合的术语及定义》，用《一般公差线性尺寸的未注公差》（GB/T1804—1992）替代《未注公差尺寸的极限偏差》（GB1804—1979）。2010-3-116国家标准《极限与配合》中，公差与配合部分的标准主要包括：GB/T1800.1—1997《极限与配合基础第1部分：词汇》GB/T1800.2—1998《极限与配合基础第2部分：公差、偏差和配合的基本规定》GB/T1800.3—1998《极限与配合基础第3部分：标准公差和基本偏差数值表》GB/T1800.4—1999《极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表》GB/T1801—1999《极限与配合公差带和配合的选择》GB/T1804—2000《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》第二节极限与配合的常用术语与定义一、有关尺寸的术语及定义（GB/T1800.1—1997）1．尺寸以特定单位表示线性尺寸值的数值。如直径、宽度、高度、中心距等。2．孔和轴孔通常指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面，即由两平行平面或切平面形成的包容面。2010-3-1183．基本尺寸(公称尺寸）通过它并应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸（如图1-1）。它可以是一个整数或一个小数值。（设计尺寸，孔和轴配合的基本尺寸相同）4．实际尺寸（提取组成要素的局部尺寸）通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。孔和轴的实际尺寸分别用Da和da表示。由于测量误差实际尺寸不一定是尺寸的真值。由于形状误差同一表面不同部位的实际尺寸往往不相等，因此要用二点法进行测量。2010-3-119零线下偏差上偏差轴孔最大极限尺寸最小极限尺寸基本尺寸公差最大极限尺寸基本尺寸最小极限尺寸公差下偏差上偏差图1-22010-3-1205．极限尺寸一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸；孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限尺寸孔和轴的最大极限尺寸分别用Dmax和dmax表示，最小极限尺寸分别用Dmin和dmin表示。实际尺寸合格条件：Dmin≤Da≤Dmaxdmin≤da≤dmax2010-3-1216．最大实体尺寸孔或轴具有允许材料量为最多时状态（最大实体状态，简称MMC）下的极限尺寸。孔和轴的最大实体尺寸分别用DMMS和dMMS表示。7．最小实体尺寸孔或轴具有允许材料量为最少时状态（最小实体状态，简称LMC）下的极限尺寸。孔和轴的最小实体尺寸分别用DLMS和dLMS表示。极限尺寸与实体尺寸有如下关系DMMS＝Dmin，DLMS＝DmaxdMMS＝dmax，dLMS＝dmin2010-3-122•特点：1）实际存在的，对一批零件而言是一随机变量。2）Dfe≤Da，dfe≥da3)只有Dfe≥dfe，孔、轴才能自由装配（不是Da≥da）8.体外作用尺寸（见下图，书P121）•定义：在配合面的全长上与实际孔相内接的最大理想轴的尺寸孔的作用尺寸（Dfe）•在配合面的全长上与实际轴相外接的最小理想孔的尺寸轴的体外作用尺寸（dfe）2010-3-123内接的最大理想轴Dfe图2-2孔和轴的体外作用尺寸实际孔外接的最大理想孔dfe实际轴2010-3-1249.极限尺寸判断原则•孔或轴的体外作用尺寸不允许超过MMS；•任何部位的实际尺寸不允许超过LMS。•Dfe变小保证配合不要小于Dmin•体外作用尺寸dfe变大不要大于dmax（极限尺寸）•有配合要求的零件尺寸合格条件：Dmin≤Dfe≤Da（实际尺寸）≤Dmaxdmin≤da≤dfe≤dmax2010-3-125小结2010-3-126二、有关“公差与偏差”的术语和定义2010-3-1273.公差带1)公差带图解：基本尺寸孔公差带轴公差带0+-ESEIeseia)零线：b)公差带特性：两个要素大小T标准公差位置极限偏差基本偏差标准化标准化c）画法：(1)零线。(2)确定公差带大小位置。(3)孔、轴(或)或在公差带里写孔、轴。(4)作图比例基本一致，单位µm、mm均可。(5)基本尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上。2010-3-128＃公差与偏差的区别：2010-3-1294．极限制公差带有两个参数：一是公差带的大小（即宽度）；二是公差带相对于零线的位置（基本偏差）。国标已将它们标准化，形成标准公差和基本偏差两个系列。5．标准公差（IT）指国家标准（GB/T1800.3—1998）极限与配合制中，所规定的任一公差。字母IT（tolerance）为“国际公差”的符号。标准公差确定了公差带的大小。2010-3-1306．基本偏差（公差带相对于零线的位置）eies基本尺寸基本偏差为下偏差基本偏差为上偏差EIES孔轴轴孔0+-基本偏差2010-3-131三、有关“配合”的术语及定义2010-3-1321）间隙配合孔的公差带在轴公差带上方，即具有间隙的配合（包括Xmin＝0的配合）。对一批零件而言，所有孔的尺寸≥轴的尺寸孔轴Xmax孔轴XmaxXminXmin=0特征参数：Xmax＝Dmax－dmin＝ES－eiXmin＝Dmin－dmax＝EI－es2010-3-1332)过盈配合孔孔轴轴Ymin=0YmaxYminYmax特征参数：•Ymin＝Dmax－dmin＝ES－ei•Ymax＝Dmin－dmax＝EI－es2010-3-1343)过渡配合:孔、轴公差带相互重叠，即可能具有X或Y的配合轴孔轴孔轴孔YmaxXmaxYmaxXmaxXmaxYmax过渡配合主要用于孔、轴间的定位联结(既要求装拆方便；又要求对中性好)特征参数：Xmax＝Dmax－dmin＝ES－eiYmax＝Dmin－dmax＝EI－es2010-3-135∣Xmax－Xmin∣∣Xmax－Ymax∣＝|ES－ei－（EI－es）|＝TD＋Td|Ymin－Ymax|若要提高配合精度（即↓Tf）可减小相配合的孔、轴尺寸公差（即提高↑相配合的孔、轴加工精度）。设计时，应使Tf≤TD＋Td。Tf