互换性与技术测量(全)(课堂PPT)

.1辽宁科技大学高职学院机械系刘世明.2绪论教案1任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度、刚度计算外，还要进行精度设计。研究机器的精度时，要处理好机器的使用要求与制造工艺的矛盾。解决的方法是规定合理的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。由此可见，“公差”在生产中是非常重要的。公差是一门专业基础课，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。.3绪论教案1一、互换性概述1、什么叫互换性举例：组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件，如电灯泡、自行车、手表、缝纫机上的零件、一批规格为M10-6H的螺母与M10-6g螺栓的自由旋合。在现代化生产中，一般应遵守互换性原则。（1）定义：互换性是指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)直接装在机器上，达到规定的功能要求。（2）互换性内容：①几何参数互换:包括尺寸、形状、位置、表面微观形状误差的互换性。②机械性能互换：如强度、硬度、材料等。.4绪论教案1（3）互换性类别根据互换性的性质，互换性可分为：①完全互换性：完全互换是指零部件在装配或更换时，无需挑选、辅助加工或修配就能顺利装在机器上并满足使用的性能。②不完全互换性：指一批零件有选择地进行互换。●通常采用概率法、分组法或调整法等工艺措施，实现顺利装配并在功能上达到使用性能要求。●优点：在保证装配、配合功能要求的前提下，能适当放宽制造公差，使得加工容易，降低制造成本。●缺点：降低了互换水平，不利于部件、机器的装配和维修。（4）互换性的意义①能实现大工业化生产。②是机器设计标准化、系列化、通用化的理论依据。③可大幅度地降低成本。.5绪论教案12、怎样才能使零件具有互换性若制成的一批零件实际尺寸数值等于理论值，即这些零件完全相同，这当然能够互换，但在生产上不可能，且没有必要。因而实际生产只要求制成零件的实际参数值在一定范围内变动，保证零件充分近似即可。要使零件具有互换性，就应按“公差”制造。.6绪论教案1二、实现互换性的条件现代化工业生产的特点是规模大，协作单位多，互换性要求高，为了正确协调各生产部门和准确衔接各生产环节，必须有一种协调手段，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。标准与标准化正是联系这种关系的主要途径和手段，是实现互换性的基础。1、公差与检测公差：允许零件尺寸和几何参数的变动量，用于控制加工中的误差。●公差标准是实现对零件误差控制和保证互换性的基础。检测：包含检验与测量。●制定相应的检验标准，按公差标准制造，并按一定的标准来检验，这样互换性才能得以实现.7绪论教案12、标准和标准化(1)标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。●我国的技术标准分三级：国家标准（GB）、部门标准（专业标准，如JB）、企业标准。2)公差标准：对零件的公差和相互配合所制订的标准。3)标准化是指制定及实施标准的全过程。3、优先数和优先数系（1）数值标准化：统一的数值标准是标准化的重要内容。制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要通过数值表示。任何产品的参数值不仅与自身的技术特性有关，还直接、间接地影响与其配套系列产品的参数值。如：螺母直径数值，影响并决定螺钉直径数值以及丝锥、螺纹塞规、钻头等系列产品的直径数值。由于参数值间的关联产生的扩散称为“数值扩散”。为满足不同的需求，产品必然出现不同的规格，形成系列产品。产品数值的杂乱无章会给组织生产、协作配套、使用维修带来困难。故需对数值进行标准化。.8绪论教案1（2）优先数系①优先数系：由一些十进制等比数构成的数系。②优先数系的构成●代号：为Rr（r取5、10、20、40、80）；●公比：。●个数：优先数系中，项数从1开始，可向大于1和小于1两边无限延伸，每个十进区间有r个优先数。●如：R5系列，q5≈1.6，在1～10中，共有5个数，分别为1，1.6，2.5，4.0，6.3。●优先数多为无理数，应用时要圆整。如:R10系列q10≈1.25R20系列q20≈1.12R40系列q40≈1.06R80系列q80≈1.03rrq10.9第1章极限与配合及检测教案1§1-1概述1、公差与配合的作用“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互关系。“公差与配合”的标准化，有利于机器的设计、制造、使用和维修，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。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》2、“公差与配合”标准.10第1章极限与配合及检测教案1GB/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》这些标准是尺寸精度设计的重要依据，我们将在本章进行介绍。而有关公差与配合的技术保证（即测量与检验）部分的国家标准将在下一章中介绍。.11第1章极限与配合及检测教案1§2-2公差与配合的基本术语及定义1、有关“尺寸”的术语和定义(1)尺寸：用特定单位表示长度值的数字。(2)基本尺寸：设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。(3)实际尺寸：通过测量所得的尺寸。包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。用Da、da表示。(4)极限尺寸：允许尺寸变化的两个极限值。●两者中较大的称为最大极限尺寸，较小的称为最小极限尺寸；孔和轴的最大、最小极限尺寸分别用Dmax、dmax和Dmin、dmin表示。(5)最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸最大实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态。在此状态下的尺寸称为最大实体尺寸。即：轴的最大极限尺寸dmax；孔的最小极限尺寸Dmin。.12第1章极限与配合及检测教案1(6)最小实体状态（LMC）和最小实体尺寸最小实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最少时的状态。在此状态下的尺寸称为最小实体尺寸。即：轴的最小极限尺寸dmin；孔的最大极限尺寸Dmax。.13第1章极限与配合及检测教案1(7)体外作用尺寸GB/T1182—1996将体外作用尺寸定义为：在被测要素的给定长度上，与实际内表面体外相接触的最大理想面或与实际外表面相接触的最小理想面的直径或宽度（轴的体外作用尺寸）。●孔的体外作用尺寸是指与实际孔表面内接的最大理想圆柱体的直径；●轴的体外作用尺寸是指与实际轴表面外接的最小理想圆柱体的直径。●如图2-2所示。孔和轴的体外作用尺寸分别用Dfe和dfe表示。.14第1章极限与配合及检测教案1(8)极限尺寸判断原则（泰勒原则）●孔的体外作用尺寸应大于或等于孔的最小极限尺寸，并在任何位置上孔的最大实际尺寸应小于或等于孔的最大极限尺寸；●轴的体外作用尺寸应小于或等于轴的最大极限尺寸，并在任何位置上轴的最小实际尺寸应大于或等于轴的最小极限尺寸。可表示为Dmin≤Dfe≤Da≤Dmaxdmin≤da≤dfe≤dmax●极限尺寸判断原则是一个综合性的判断原则，它考虑了孔和轴的尺寸、形状等的误差的影响。对有配合要求的孔和轴，应按此原则来判断孔、轴零件尺寸是否合格。基本尺寸、极限尺寸、实体尺寸是由设计给定的尺寸；实际尺寸、体外作用尺寸是零件上实际存在的尺寸。.15第1章极限与配合及检测教案22、有关“公差与偏差”的术语和定义(1)尺寸偏差（偏差）偏差：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。上偏差：最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差，符号（ES、es）；下偏差：最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差，符号（EI、ei）；上偏差和下偏差统称为极限偏差。实际偏差：实际尺寸减其基本尺寸的代数差。(2)尺寸公差（公差）公差：允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差的代数差的绝对值，孔、轴的公差分别用Th和Ts表示。(3)偏差与公差的一些公式对于孔：ES=Dmax-D对于轴：es=dmax-dEI=Dmin-Dei=dmin-dTD=︱Dmax-Dmin︱=︱ES-EI︱Td=︱dmax-dmin︱=︱es-ei︱.16第1章极限与配合及检测教案2(4)零线与公差带零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。.17第1章极限与配合及检测教案2(5)基本偏差基本偏差：用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。一般为靠近零线的那个极限偏差。(6)标准公差标准公差：用确定公差带大小的任一公差。.18第1章极限与配合及检测教案23、有关“配合”的术语和定义(1)配合：基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。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配合的一种制度。基孔制中的孔为基准孔，其下偏差为零。基准孔的代号为“H”。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配合的一种制度。基轴制中的轴为基准轴，其上偏差为零。基准轴的代号为“h”。根据孔、轴公差带位置的不同，配合可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。.19第1章极限与配合及检测教案2(2)间隙配合孔与轴配合中，孔的尺寸减去相配合轴的尺寸，其差值为正时是间隙。最大间隙(Xmax)是孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差；最小间隙(Xmin)是孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差。配合公差：允许间隙的变动量。配合公差=|Xmax-Xmin|=孔公差+轴公差。间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上。(3)过盈配合孔与轴配合中，孔的尺寸减去相配合轴的尺寸，其差值为负时是过盈。最大过盈(Ymax)是孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差；最小过盈(Ymin)是孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差。配合公差：允许过盈的变动量。配合公差=|Ymin-Ymax|=孔公差+轴公差。过盈配合：孔的公差带完全在轴的公差带之下。.20第1章极限与配合及检测教案2(4)过渡配合过渡配合：孔与轴配合中，孔与轴的公差带相互交迭，任取其中一对孔和轴相配，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。过渡配合的极限情况是最大间隙(Xmax)与最大过盈(Ymax)。配合公差=|Xmax-Ymax|=孔公差+轴公差。例1：的孔与的轴相配合的基孔制配合算例。018.0002.050025.0050.21第1章极限与配合及检测教案2.22第1章极限与配合及检测教案2一.标准公差系列标准公差：国标规定的用以确定公差带大小的任一公差值。1、公差单位(公差因子)零件制造误差与加工方法和基本尺寸的大小有关。公差单位是计算标准公差的基本单位，是制订标准公差系列表格的基础，反映了加工误差和基本尺寸对公差等级的影响。当尺寸≤500时：第一项反映加工误差；第二项补偿与直径成正比的误差。2、公差等级公差等级指确定尺寸精度的等级。●标准公差(IT)等于公差等级系数a和公差单位i的乘积：IT=a×i。●标准公差分为20级：IT01、IT0、IT1、…IT18。等级依次降低，而公差值依次增大。30.450.001()iDDm§2-3公差与偏差国家标准.23第1章极限与配合及检测教案2当尺寸≤500mm时，IT5以下各级标准公差按表1-4计算。3.基本尺寸分段根据标准公差计算公式，每有一个基本尺寸就应该有一个相应的公差值。由于基本尺寸很多，这样就会形成一个极为庞大的公差数值表。为减少公差数目、统一公差值，国家