《公差配合与测量技术》电子教案

公差配合与测量技术ToleranceandMeasurementTechnology目录第1章绪论1.1互换性的基本概念1.2加工误差和公差1.3标准化与标准的概念1.4优先数和优先数系1.5测量技术发展概况第2章光滑圆柱体结合的极限与配合2.1公差配合的基本术语和定义2.2公差与配合国家标准2.3国标中规定的公差带与配合2.4线性尺寸的一般公差2.5常用尺寸段公差与配合的选用第3章测量技术基础3.1技术测量的基本知识3.2测量器具和测量方法的分类3.3测量器具和测量方法的主要度量指标3.4测量误差与测量数据的处理3.5测量器具的选择第4章形状与位置公差及其误差的检测4.1概述4.2形位公差带4.3形位误差的检测4.4公差原则与公差要求4.5选用形位公差的原则第5章光滑极限量规5.1概述5.2量规尺寸公差带5.3量规的设计第6章表面粗糙度6.1概述6.2表面粗糙度的评定参数和国家标准6.3表面粗糙度的标注6.4表面粗糙度的选用6.5表面粗糙度的测量第7章螺纹的公差配合及测量7.1概述7.2普通螺纹的几何参数误差对互换性的影响7.3普通螺纹的公差与配合7.4普通螺纹的测量第8章滚动轴承的公差与配合8.1概述8.2滚动轴承内径、外径公差带及其特点8.3滚动轴承与轴和外壳孔的配合及其选择第9章键与花键的公差与配合9.1键联结9.2花键联结第10章圆柱齿轮传动的公差及齿轮测量10.1概述10.2渐开线圆柱齿轮的偏差和公差10.3渐开线圆柱齿轮精度标准10.4渐开线圆柱齿轮精度的选择和确定第1章绪论•课时：2课时•重点：互换性的含义、加工误差与公差的区别、优先数系•难点：优先数系•授课方式：课堂教学•所用教具：课件•新课导入：公差是用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾；配合是反映机器零件之间有关功能要求的相关关系。“公差与配合”的标准化直接影响产品的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术指标。要求：（1）掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、定义。（2）培养公差设计及精度检测的基本能力。（3）学会查工具书，如手册、标准等。1.1.1什么叫互换性定义：是指在同一规格的若干个零件或部件中任取一件，不需作任何挑选、修配或调整，就能装配到机器或仪器上，并能满足机器或仪器的使用性能的特性。或者说，同一规格的零部件，按规定的要求分别制造，能彼此相互替换并能保证使用要求的特性。1.1.2互换性分类：(1）完全互换性特点：不限定互换范围，以零部件装配或更换时不需要挑选或修配为条件。如日常生活中所用电灯泡。1.1互换性的基本概念(1)分组互换法：如机器上某部位精度愈高，相配零件精度要求就愈高，加工困难，制造成本高，为此，生产中往往把零件的精度适当降低，以便于制造，然后再根据实测尺寸的大小，将制成的相配零件分成若干组，使每组内的尺寸差别比较小，最后，再把相应的零件进行装配。(2)修配法：修配互换是待零部件加工完毕后，装配时对某一特定的零件按所需要的尺寸进行调整，以满足装配要求和使用要求。当零件的装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件的公差很小，加工困难，加工成本很高，甚至无法加工。这时可根据精度要求、结构特点、生产批量等具体条件，各种不同形式的不完全互换法进行加工。（2）不完全互换性特点：零件在装配或更换时，需要经过适当的选择、调整或辅助加工（修配），才能具有相互替换的性能。即：指零件在一定范围内互换。(2)在制造方面，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。(1)在设计方面，有利于最大限度采用标准件、通用件和标准件，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。1.1.3互换性在机械制造中有什么作用(3)在使用、维修方面，可以减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转。提高了机器的使用寿命。(3)调整法：修配互换是待零部件加工完毕后，装配时对某一特定的零件按所需要的尺寸进行调整，以满足装配要求和使用要求。1.2加工误差和公差1.2.1加工误差和公差的含义允许零件几何参数的变动量就是公差。零件的实际几何参数与理想几何参数之间的差异，称为几何量误差。它包括以下几个方面：1尺寸误差零件加工后的实际尺寸与理想尺寸之差。2几何形状误差零件的几何形状误差分为三种宏观几何形状误差微观几何形状误差表面波度(1)宏观几何形状误差指零件整个表面范围内的形状与理想形状之间的差异。如理想形状是正圆形，若加工后实际形状为椭圆形或其他非正圆形，则存在形状误差。如图1-1所示。宏观几何形状误差通常称作形状误差。(2)微观几何形状误差微观几何形状误差是加工后，刀具在工件表面上留下的许多微小的高低不平的波形。如图1-2所示。微观几何形状误差通常称作表面粗糙度。（3）表面波度表面波度是介于宏观和微观几何形状误差之间的一种表面形状误差，主要是由加工过程中的振动引起的，表面成明显的周期波形，如图1-2所示。理想形状（正圆）实际形状（非正圆）Ⅰ图1-1图1-23相互位置误差相互位置误差是指加工后，零件各表面或中心线之间的实际位置与其理想位置之间的差值。如两个平面之间的平行度、垂直度等。1.2.2误差与公差的区别加工误差是在零件加工过程中产生的，是不可避免的，是客在的，它的大小受到加工过程中的各种因素的影响。公差则是允许零件的尺寸、几何形状和相互位置的最大变动量。它是由设计人员根据零件的功能要求给定的。1.3标准化和标淮的概念1.3.1标准化和标淮含义标准化就是指在经济、技术、科学以及管理等社会实践中，对重复性的事物（如产品、零件、部件）和概念（如术语、规则、方法、代号、量值），在一定范围内通过简化、优选和协调，做出统一的规定，经审批后颁布、实施，以获得最佳秩序和社会效益一个活动过程。标准化的主要体现形式是标准。标准就是为在一定的范围内获得最佳秩序，对活动或结果规定的共同的和重复使用的规则、导则或特性文件。1.3.2标准的分类和分级1标准的分类技术标准生产组织标准经济管理标准按性质不同，分为按适应程度不同，分为基础标准一般标准按法律属性不同，分为强制性标准，其代号为“GB”推荐性标准，其代号为“GB/T”2标淮分级按制定的范围不同，标准分为国际标准ISOIEC国家标准GB地方标准行业标准如机械（JB）企业标准QB1.4优先数和优先数系1.4.1优先数和优先数系的概念优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准。GB/T321-1980《优先数和优先数系》就是其中的一个重要标准。在确定机械产品的技术参数时，应尽可能地选用该标准中的数值。1.4.2优先数系优先数系是一种十进制的几何级数。我国标准GB321-80与国际标准ISO推荐R5、R10、R20、R40、R80系列，前四项为基本系列（见表1-1）,R80为补充系列。其公比为：(1)基本系列优先数系中的R5、R10、R20、R40四个系列是常用系列，称为基本系列。(3)派生系列派生系列是从R5、R10、R20、R40、R80五个系列中，每隔P项取值导出的系列。其公比为：qr/p===10p/rpr10qpr代号为Rr/p，其中r代表5、10、20、40、801.5测量技术发展概况(略)(2)补充系列R80系列仅在参数分级很细或不能满足需要时才采用，称为补充系列。其代号表示方法与基本系列相同。本课小结机械零件必须同时满足两个条件才具有互换性：①装配时，不需要经过挑选、修配和调整。②装配后能满足使用要求。互换性在产品的设计、制造、使用维修等方面都具有积极作用。实际生产中，可根据产品的复杂程度、精度要求、生产规模的大小以及生产设备和技术水平等的不同，采用完全互换、不完全互换；内互换、外互换。互换性是现代化生产的重要原则。但互换性必须通过标准化来实现。制订和贯彻公差标准并采用相应的技术测量措施是实现互换性的必要条件。而优先数系则是标准化在互换性学科中最直接的应用。在加工过程中，零件的实际几何参数不可避免地会与其理想几何参数之间产生差异，即，产生几何量误差。但该误差只要在允许的范围内，零件就具有互换性。因此，设计人员在设计时应根据零件的功能要求给出允许该零件的变动量，即，规定公差，以便生产中以此为依据来判别零件是否合格。作业：1-1；1-2；1-3；1-6第2章光滑圆柱体结合的公差与配合课时：2课时重点：孔与轴含义、尺寸偏差与公差区别、配合与配合公差定义、公差带图与配合公差带图绘制。难点：公差带图与配合公差带图授课方式：新授所用教具：课件新课导入：光滑圆柱体结合是机械产品最广泛采用的一种结合形式，通常指孔与轴的结合。为使加工后的孔与轴能满足互换性要求，必须在结构设计中统一其基本尺寸，在尺寸精度设计中采用公差与配合标准。因此，圆体结合的公差与配合标准是一项最基本、最重要的标准。首先要掌握有关尺寸、偏差、公差及配合的基本概念。２.１公差配合的基本术语和定义2.1.1孔和轴(1)孔主要指工件圆柱形的内表面，也包括其它由单一尺寸确定的非圆柱形的内表面部分（由二平行平面或切面形成的包容面）。(2)轴主要指工件的圆柱形外表面，也包括其它由单一尺寸确定的非圆柱外表面部分（由二平行平面或切面形成的被包容面）在工差与配合标准中，孔是包容面，轴是被包容面，孔与轴都是由单一的主要尺寸构成，例如：圆柱形的直径、轴的键槽宽和键的键宽等。孔和轴不仅表示通常的慨念,即圆柱体的内、外表面，而且也表示由二平行平面或切面形成的包容面、被包容面。由此可见，除孔、轴以外，类似键连接的公差与配合也可直截应用公差与配合国家标准。如图2-1所示。孔轴BDdB2.1.2尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸(1)尺寸用特定单位表示长度值的数字。一般是指两点之间的距离.常用毫米（mm）作为特定单位(2)基本尺寸设计给定的尺寸(孔—D，轴---d)。通常有配合关系的孔和轴的基本尺寸相同。(3)实际尺寸通过测量所得的尺寸（Da,da）。实际尺寸并非真值。图2-1(4)极限尺寸允许尺寸变化的两个极限值，其中极限值较大者称为最大极限尺寸（Dmax，dmax），极限值较小者称为最小极限尺寸（Dmin，dmin）如图2-2所示。最小极限尺寸最大极限尺寸基本尺寸最小极限尺寸上偏差公差公差最大极限尺寸下偏差上偏差零线轴孔2.1.3尺寸偏差和公差（1）实际偏差实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。以公式表示如下：孔的实际偏差Ｅa=Da–D轴的实际偏差ea=da–d1.尺寸偏差某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差（简称偏差）。偏差分有：图2-2（2）极限偏差极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差。其中最大极限尺寸与基本尺寸之差称为上偏差（ＥＳ，es），最小极限尺寸与基本尺寸之差称为下偏差（ＥＩ，ei），孔的上偏差ＥＳ＝Ｄmax-Ｄ轴的上偏差es=dmax–d孔的下偏差ＥＩ＝Ｄmin-Ｄ轴的下偏差ei=dmin-d极限偏差用于控制实际偏差。完工后零件尺寸的合格条件常用偏差的关系式表示如下：孔合格的条件ＥＩ≤Ｅa≤ＥＳ轴合格的条件ei≤ea≤es2.尺寸公差（简称公差TD,Td）尺寸公差是最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值，或者是上偏差与下偏差代数差的绝对值，见图2-2，其关系式表示如下：孔的公差TD=Ｄmax－Ｄmin=ES–EI轴的公差Td=dmax－dmin=es–ei公差与偏差是两种不同的概念。从工艺上讲，公差大小决定了允许尺寸变动范围的大小;而极限偏差表示每个零件尺寸允许变动的极限值，是判断零件尺寸是否合格的依据。从作用上看，极限偏差用于控制实际偏差，影响配合的松紧；而公差则影响配合的精度。2.1.4零线和公差带图解(1)零线在公差带图中，确定偏差的一条基准直线称为零线。通常以零线表示基本尺寸，偏差由零线算起，零线以上为正偏差，零线以下为负偏差。(2)尺寸公差带在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的区域称为尺寸公差带（简称公差带）。公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值，上面线表示上偏差，下面线表示下偏差。(如图2-3所示)+0-零线孔公差带EIESesei轴公差带