38《公差配合与测量》教案

教案第周课型分类理论课上课时间年月日（第节）教学课题绪论教学目标1、理解互换性的基本概念，互换性的分类及互换性存在的必要性；2、了解标准化概念和公差标准发展概况；3、明确本课程的学习要求及学习方法。教学重点互换性的基本概念及分类教学难点几何量误差的理解教学后记教学过程:绪论一、本课程的内容和要求本课程的研究对象：研究机械设计中是怎样正确合理的确定各种零部件的几何精度及相互间的配合关系，研究测量工具和仪器的测量原理及正确使用方法，掌握一定的测量技术，本课程的具体要求：1.初步建立互换性的基本概念，熟悉有关公差配合的基本术语和定义。2.了解多种公差标准，重点是圆柱体公差与配合，形位公差以及表面粗糙度标准。3.基本掌握公差与配合的选择原则和方法，学会正确使用各种公差表格，并能完成重点公差的图样标注。第2页共65页24.建立技术测量的基本概念，具备一定的技术测量知识，能合理、正确的选择量具、量仪并掌握其调试、测量方法。本课程的学习方法：（1）及时总结归纳，找出各个概念，规定之间的联系；（2）加强实践环节的训练，理论与实践相结合；（3）举一反三，注重实际应用。二、互换性概述1.互换性定义举例：螺钉，灯泡，汽车，飞机，彩电等等互换性是指从一批相同的零件中任取一件，不经修配就能装配到机器或部件中，并满足产品的性能要求。2.互换性的种类（1）．按决定的参数或使用要求分：a.几何参数互换－对几何要素的尺寸、形状、相对位置提出互换性要求。(主要保证装配)b.功能互换－对物理、化学、机械性能，提出互换性要求。（保证使用）（2）．按程度分：a.完全互换：对同一规格的零件不加挑选和修配就能满足使用要求的互换性。特点：提高生产率，有利于专业化大生产，缩短维修时间，降低生产成本。b.不完全互换：虽是同一规格，但转配时需进行挑选或修配。特点：多用于生产批量小和装配精度要求高的情况，经常采用分组装配法和修配法。3.具有互换性的条件为了满足互换性要求，最理想的是同一规格的零部件的几何参数做的完全一样。这是不可能的，也是不必要的。只要同一规格的零部件的几何参数保持在一定范围内，就能达到互换的目的。这个范围就是公差。4.互换性在机械制造中的作用a.设计方面。有利于最大限度采用标准件、通用件，大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期。便于计算机辅助设计。b.制造方面。有利于组织专业化生产，采用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率。第3页共65页3c.使用、维修方面。减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转，提高机器的使用寿命。三、零件的加工误差和公差1.加工误差：指机械加工后，零件几何参数(尺寸、几何要素的形状和相互位置、轮廓的微观不平程度等)的实际值与设计理想值相符合的程度。2.加工误差的分类：尺寸误差形状误差位置误差表面微观不平度3.几何量公差：实际几何参数值允许的变动范围。几何量公差分为尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度指标允许值及典型零件特殊几何参数的公差等四、标准及标准化（参考）1、标准化的重要作用使分散的局部的生产部门和生产环节保持必要的技术统一，成为一个有机的整体，以实现互换性生产。2、标准的分类（1）技术标准：国家标准（GB）行业标准（机械标准JB）地方标准（DB）企业标准（QB）（2）公差标准五、本课程的任务本课程通过比较全面地讲述机械加工中有关尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、螺纹公差及技术测量等方面的基础知识，为专业教学和上次实习教学打下必要的基础。第4页共65页4教案第周课型分类理论课上课时间年月日（第节）教学课题基本术语及定义教学目标1、掌握尺寸、孔和轴、偏差、公差的概念，并能准确计算相关极限公差；2、准确计算孔、轴的最大过盈、最小过盈等极限配合尺寸；3、准确绘制公差带图、公差配合图和配合公差带图。教学重点尺寸、孔和轴、偏差、公差的基本概念教学难点公差带图、公差配合图的绘制教学后记教学过程:第一章光滑圆柱的公差与配合§1-1基本术语及定义精度设计包括：零件的精度、零件与零件之间、部件与部件之间的相互位置精度。尺寸公差与配合的标准化是一项综合性的技术基础工作，是推行科学管理、推动企业技术进步和提高企业管理水平的重要手段。它不仅可防止产品尺寸设计中的混乱，有利于工艺过程的经济性、产品的使用和维修，还利于刀具、量具的标准化。一、有关孔和轴的定义1．孔（hole）：工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由第5页共65页5二平行平面或切面形成的包容面）。P5图1-1a2．轴（shaft）：工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。P5图1-1b二、有关尺寸的术语定义1.尺寸用特定单位表示长度值的数字。在机械制造中一般常用毫米(mm)作为特定单位。尺寸由数值和单位两部分组成。长度包括直径、半径、宽度、深度、高度、中心距等。2.基本尺寸（D,d）设计给定的尺寸。如图a中的ø30mm。。设计时，由计算法(强度、刚度计算)大概确定类比法（资料、经验）按GB321—1980进行圆整注：要说明圆整的目的是为了减少定尺寸刀具、量具的规格和数量。3.极限尺寸允许零件实际尺寸变化的两个界限值，叫极限尺寸。其中较大的一个尺寸称为最大极限尺寸，较小的一个尺寸称为最小极限尺寸。最大极限尺寸(孔Dmax、轴dmax)最小极限尺寸(孔Dmin、轴dmin)尺寸合格条件：Dmin≤Da≤Dmaxdmin≤da≤dmax4.实际尺寸零件制成后，通过测量所得的尺寸1.由于测量误差－实际尺寸不一定是尺寸的真值。2.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。三、有关偏差、公差和公差带的定义1、偏差某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。偏差分为称极限偏差和实际偏差。尺寸偏差有上偏差、下偏差（统称极限偏差）和实际偏差。第6页共65页6(1)极限偏差极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为极限偏差上偏差最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为上偏差下偏差最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差孔{ES=Dmax-D；EI=Dmin-D}轴{es=dmax-d；ei=dmin-d}偏差标注的国际规定：上偏差标在基本尺寸的右上角，下偏差标在基本尺寸的右下角。(2)实际偏差{Ea=Da-D；ea=da-d}注：a.偏差可正可负。除零外，偏差值前面必须加正负号；b.实际偏差必须介于上偏差和下偏差之间。极限偏差用于控制实际偏差。有关偏差的计算例题讲解。2、尺寸公差定义：允许尺寸的变动量叫做尺寸公差，简称公差。即：公差＝最大极限尺寸-最小极限尺寸或：公差＝上偏差-下偏差孔：Th=∣Dmax-Dmin∣=∣（D+ES）-（D+EI）∣=ES-EI轴：Ts=∣dmax-dmin∣=es-ei图1-2术语图解第7页共65页7上图1-2表示了一对互相结合的孔与轴的基本尺寸、极限尺寸、偏差、公差的相互关系。尺寸公差的计算例题讲解。3、零线与公差带(1).零线它是在公差配合图解(简称公差带图)中，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。通常以零线表示基本尺寸，偏差由此零线算起，零线以上为正偏差，零线以下为负偏差(2).尺寸公差带(简称公差带)它是由代表上下偏差的二条直线所限定的一个区域。表示公差大小和相对于零线位置的一个区域。一般只画出孔和轴的上、下偏差围成的方框简图，称为公差带图，见图1-3。基本偏差用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。往往是离零线近的或位于零线的偏差。图1-3孔、轴公差带图注：1.公差带的大小，是指垂直于零线方向计量。沿着零线方向的宽度，画图时任意确定，不具有特殊含义。在公差带图中，零线是表示基本尺寸的一条直线。当零线画成水平线时，正偏差位于零线的上方，加“＋”。负偏差位于零线的下方，加“－”，偏差值的单位为微米。四、有关配合的定义第8页共65页81、配合基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。2、间隙孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正，用X表示。3、过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负，用Y表示。4、配合类别（1）间隙配合孔的公差带在轴的公差带之上图1-4间隙配合图最大间隙eiESdDXminmaxmax最小间隙esEIdDXmaxminmin平均间隙2minmaxXXdDXavavav（2）过盈配合孔的公差带在轴的公差带之下第9页共65页9图1-5过盈配合图最大过盈esEIdDYmaxminmax最小过盈eiESdDYminmaxmin平均过盈2minmaxYYdDYavavav（3）过渡配合孔和轴的公差带相互交叠图1-6过渡配合图最大间隙eiESdDXminmaxmax最大过盈esEIdDYmaxminmax平均过盈2maxmaxXYdDYavavav注：最大间隙和最大过盈的平均值：正时为平均间隙，负时为平均过盈。5、配合公差及配合公差带图（1）定义配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。间隙配合Tf=︱Xmax—Xmin︱过盈配合Tf=︱Ymin—Ymax︱过渡配合Tf=︱Xmax—Ymax︱配合公差应为孔公差与轴公差之和Tf=Th+Ts(2)配合公差带的画法第10页共65页10图1-7配合公差带图注：a、与公差带图类似，用长方形区域表示b、零线以上为正，表示间隙；零线以下为负，表示过盈。c、公差带上下两端至零线的距离为极限配合尺寸d、公差带上下两端之间的距离为配合公差五、基准制1.基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带,与不同基本偏差的轴的公差带形成各种不同配合的制度。2．基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带,与不同基本偏差的孔的公差带形成各种不同配合的制度。基准孔间隙配合过渡配合过盈配合0-0+基准孔的基本偏差代号为“H”。公差带图：第11页共65页11例1计算021.0030mm孔与020.0033.030mm轴配合的极限间隙、平均间隙和配合公差，并画出公差带和配合公差带图。解：最大间隙meiESX543321max）＝（＝最小间隙mesEIX20)20(0min平均间隙mXXXav342minmax配合公差Tf=︱Xmax—Xmin︱＝54-20＝34um公差带图配合公差带图基准轴间隙配合过渡配合过盈配合公差带图：００-+基准轴的基本偏差代号为“h”。第12页共65页12例2计算021.0030mm孔与061.0048.030mm轴配合的极限过盈、平均过盈和配合公差，并画出公差带和配合公差带图。解：最大过盈mesEIY61610max＝＝最小过盈meiESY274821min平均过盈mYYYav442minmax配合公差Tf=︱Ymax—Ymin︱＝-27-(-61)＝34um公差带图配合公差带图第13页共65页13例3计算021.0030mm孔与021.0008.030mm轴配合的极限间隙、极限过盈、平均过盈和配合公差，并画出公差带和配合公差带图。解：最大过盈mesEIY21210max＝＝最大间隙meiESX13821max＝＝平均过盈mXYYav42maxmax配合公差Tf=︱Ymax—Xmax︱＝34um公差带图配合公差带图第14页共65页14本节是公差配合的基础，涉及的概念都非常重要，在详细讲解的基础上，适当放慢速度，加深学生课堂上的学习记忆效率。P321.2.3.4对极限配合尺寸的计算、公差带、配合公差带的画法掌握情况很好，但对一些计算公式的熟练程度还不够。第15页共65页15教案第周课型分类理论课上课时间年月日（第节）教学课题极限与配合标准的基本规定教学目标1、熟悉标准公差等级和基本偏差系列2、学会查阅基本偏差数值表和标准公差数值表3、了解孔和轴极限偏差的确定方法教学重点基本偏差数值表和标准公差数值