2012年公差配合与技术测量一体化教案

2012-13学年第一学期 公差配合与技术测量一体化教案备 课 本教 师班 级课 程学 期课题名称绪 论任务名称了解本课程的学习任务与要求授课时数1学时课时分配理论授课实际操作讨论分析1授课日期授课班级课堂教学目标知 识 点1. 了解本课程的地位、性质2. 了解本课程的学习任务与要求识记理解应用分析综合教学重点教学难点课前准备工具材料设备其它教学内容、方法和过程一、本课程的地位、性质地位：是机械类各专业的一门极其重要的核心专业技术基础学科，它涉及几何量公差与测量技术两个范畴。它在教学计划中起到承上启下的作用，它是联系机械设计课程与机械制造课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。性质：是机械类各专业的一门专业基础课。二、 本课程的学习任务与要求任务：是使学生获得技术工作必须具备的公差极限配合和测量技术方面的基础知识与一定的实际工作技能，为专业工种应用公差标准和掌握检测技术打下基础。 关键词：两个方面公差极限配合和测量技术要求：本课程是联系设计系统与工艺系统课程的纽带，是从基础课向专业课过渡的一环。关键词：公差极限配合-机械设计系统测量技术-机械制造系统【思考提问】设计与制造的关系？课题名称绪 论任务名称任务一 认识互换性授课时数课时分配理论授课实际操作讨论分析授课日期授课班级课堂教学目标知 识 点1.互换性的定义2.互换性的分类3.互换的条件识记理解应用分析综合教学重点互换的条件教学难点互换性的分类课前准备工具材料设备自行车其它教学内容、方法和过程理论部分1.互换性的含义在机械工业中,互换性是指制成的同一规格的一批零件或部件,不需作任何挑选,调整或辅助加工(如钳工修配),就能进行装配,并能满足机械产品的使用性能要求的一种特性。例：同型号的轴承、光管、螺钉等等。互换性内容：几何参数，力学性能，物理化学性能等方面。2、作用 有利于组织专业化协作。 有利于用现代化工艺装配。 有利于采用流水线和自动线生产方式。 提高生产效率，降低成本，延长机器使用寿命。3、分类完全互换性： 若零件在装配或更换时，不作任何选择，不需调整或修配，就能满足预定的使用要求，则成为完全互换性（当不限定互换范围时，称为完全互换法，也叫绝对互换法）。关键词：二不（不作任何选择，不需调整或修配）不完全互换性： 由于某种特殊原因只允许零件在一定范围内互换时，称为不完全互换性。关键词：组与组之间的零件不能互换，采用分组装配法。4、互换性条件一批相同规格的零件具有互换性的条件为： 实际尺寸在允许的范围内； 形状误差在允许的范围内； 位置误差在允许的范围内； 表面粗糙度达到规定的要求。关键词：标准化【思考提问】分别举例说出这两种不同互换类型的产品。实际操作观察自行车的组成结构，分析其组成部件属于互换性的哪一类操作步骤：1. 自行车的主要组成 传输机构、运动机构、操作机构等2. 自行车经济需要更换的部件有哪些轮胎、滚珠轴承、链条等【作业布置】教材P2 （1） （3）题课题名称绪 论任务名称任务二 认识标准化授课时数课时分配理论授课实际操作讨论分析授课日期授课班级课堂教学目标知 识 点1. 标准化的概念2. 标准化在设计、生产中的重要作用识记理解应用分析综合教学重点标准化在生产过程中的意义教学难点如何做到产品的标准化课前准备工具材料设备其它教学内容、方法和过程理论部分1. 什么是标准化？在现代化的大量或成批生产中，要求互相装配的零件或部件都要符合互换性原则。对零部件各项几何参数的变动范围加以限制而制定出的一个统一的变动范围就是标准。标准化是指以制定标准和贯彻标准为主要内容的全部活动过程。2. 标准化参数 几何参数误差实际几何参数偏离理想几何参数的偏离量尺寸的大小公差与配合 宏观几何形状形状公差相互位置关系位置公差微观几何形状表面粗糙度 几何参数公差零件实际几何参数的变动量 公差标准化几何参数公差是用来控制几何参数误差的大小的，因而需要确定几何参数公差的大小及对零件几何参数制定的相关要求，即制定公差标准。【思考提问】误差与公差的区别【拓展思考】如何实现产品的标准化？实际操作一堆螺母、一堆螺栓，观察分析实现互换性配合的要求和条件。在这四项中，哪些是必须满足的条件，才能实现配合。1.尺寸的大小公差与配合 2.宏观几何形状形状公差3.相互位置关系位置公差5.微观几何形状表面粗糙度【课堂小结】标准化是实现互换性的前提，只有按照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。【作业布置】P3 （1）题课题名称课题一 尺寸公差与配合任务名称任务一 认识尺寸偏差与公差授课时数课时分配理论授课实际操作讨论分析授课日期授课班级课堂教学目标知 识 点1. 了解极限尺寸的定义2. 了解偏差的定义及标注方法3.了解公差的定义及计算4.掌握加工误差与公差之间的关系识记理解应用分析综合教学重点尺寸偏差与公差的定义教学难点偏差与公差的计算课前准备工具材料设备其它教学内容、方法和过程理论知识一、 孔和轴孔指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）轴指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行面或切面形成的被包容面）二、尺寸的术语和定义1、基本尺寸（D,d）定义： 标准规定，设计时给定的尺寸称为基本尺寸。孔-D 轴- d标准尺寸： 标准化了的尺寸称为标准尺寸。适用于有互换性或系列化要求的主要尺寸。2、实际尺寸（Da,da）通过测量获得的尺寸。注意：由于存在测量误差，实际尺寸并非尺寸的真值。由于零件表面存在形状误差，所以同一表面的不同位置的局部实际尺寸不一定相等。 图1-2 实际尺寸3、极限尺寸定义 允许尺寸变化 的两个界限值，统称为极限尺寸。最大极限尺寸： 一个孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸（Dmax,dmax）。最小极限尺寸： 一个孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限尺寸（Dmin,dmin）。图1-3 极限尺寸如图1-3所示：D=30mm d=30mmDmax=30.021mm dmax=29.993mmDmin=30mm dmin=29.980mm分析：基本尺寸和极限尺寸是设计时给定的。基本尺寸可以在极限尺寸确定的范围内，也可以在极限尺寸所确定的范围外。即基本尺寸大于，等于，小于极限尺寸。尺寸合格条件最小极限尺寸实际尺寸最大极限尺寸；孔：DminDaDmax轴: dmindadmax 【思考提问】看下图分析零件的基本尺寸、极限尺寸图1-1 车床主轴箱中间轴装配图和零件图 a) 装配图 b)中间轴零件图 c)齿轮衬套零件图实际操作由老师测量一批零件，结合图纸，分析各零件的尺寸。【课堂小结】基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸的关系是只有实际尺寸是测量出来的，而基本尺寸、极限尺寸都是设计尺寸。三、公差与偏差的术语及定义教学回顾 1、尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸的定义及符号。2、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸的关系。课题引入从基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸的关系我们可以看出，当用极限尺寸减基本尺寸或者用实际尺寸减基本尺寸时，两者之间会等到一个差值，这个值我们把它叫做偏差值。这就是我们这节课要讲述的内容：讲授新课1.尺寸偏差（简称偏差）定义：尺寸偏差是指某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。注： 由于尺寸有极限尺寸，实际尺寸之分，因此偏差可分为极限偏差和实际偏差。极限偏差定义： 极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为极限偏差。由于极限尺寸有最大极限尺寸和最小极限尺寸之分，极限偏差又可分为上偏差和下偏差（图1-4）。上偏差：最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差，（ES,es），ES=DmaxD - 轴 es=dmaxd - 孔 （1-1a）下偏差：最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。（EI,ei）。EI=DminD ei=dmind （1-1b）强调：偏差可以为正值、负值、零值。计算时应注意偏差的正，负符号，应一起代到计算式中运算偏差的五种类型：a、上正下正； b、上负下负； c、上正下负； d、上正下零； e、上零下负。 （2）实际偏差（Ea,ea）定义： 实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。公式： 孔：Ea=DaD 轴：ea=dad零件合格条件： 孔：EIEaES 轴：eieaes因此，合格零件的实际偏差应在上，下偏差之间。（3）在图样和技术文件上，尺寸偏差的标注方法上偏差标准在基本尺寸的右上角，下偏差标准在基本尺寸的右下角当偏差为零时不能省略 当上下偏差数相同，而符号相反时就简化标注。尺寸偏差计算举例例1-1：看图样1-5，计算其上偏差、下偏差各为 ES=DmaxD=50.04850=0.048mm EI=DminD=50.00950=+0.009mm例1-2 设计一轴，其直径的基本尺寸为60mm，最大极限尺寸为60.018mm，最小极限尺寸为59.988mm（图1-6），求轴的上偏差、下偏差。解： es=dmaxd=60.01860=0.018mm ei=dmind=59.98860=-0.012mm【学生练习】某轴设计尺寸为60mm，加工时的尺寸范围要求为59.90560.095mm。求轴的上偏差、下偏差、公差，并将该尺寸范围要求写成偏差标注形式。加工后的三根轴，其实际尺寸分别为59.9 mm、60 mm、60.095 mm，求各轴的实际偏差并判断各轴的尺寸是否合格。【课堂小结】（1）偏差的定义及种类。（2）偏差的计算。（3）偏差的符号（+、-）。（4）极限偏差与实际偏差的关系。2.尺寸公差（T）定义：尺寸公差是最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，可上偏差减下偏差之差。Th孔的公差， Ts轴的公差。（1）在数值上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。表达式为： Th=Dmaxdmin=ESEI Ts=dmaxdmin=esei强调：公差是用绝对值定义的，没有正、负含义，在公差值前面不能标“+”号或“”号；公差不能取零值。（2）尺寸公差计算举例例1- 3：求孔20的尺寸公差（图1-7）。解：由公式（1-2）可得孔的尺寸公差为：Th=Dmaxdmin=20.10420.020=0.084mm或：Th=ESEI=0.1040.020=0.054mm例1- 4： 求轴25的公差（图1-8）解： Ts=dmaxdmin=24.99324.980=0.013mm或: Ts=esei=0.007(0.020)=0.013mm【课堂练习】例：计算孔50mm和轴100mm 的公差，并指出其基本偏差。解：孔： ThESEI0.017(0.042)0.025mm轴： Tsesei0(0.054)0.054mm孔的基本偏差为：ES0.017轴的基本偏差为：es0【思考提问】公差尺寸有大小对零件的加工有什么影响？公差是个绝对值，没有正负。公差值越小，零件的加工精度越高，制造越困难。【课堂小结】1. 偏差是标注在零件图样上提供给加工者的尺寸范围2. 公差是允许尺寸变动的两个界限值【作业布置】P7-8 2.4.7题课题名称课题一 尺寸公差与配合任务名称任务二 认识尺寸公差带图授课时数课时分配理论授课实际操作讨论分析授课日期授课班级课堂教学目标知 识 点1. 什么是尺寸公差带2. 尺寸公差带图解的画法识记理解应用分析综合教学重点尺寸公差带图解的画法教学难点尺寸公差带的含义课前准备工具材料设备其它为了清晰地表达上述各量及相互关系，一般采用极限与配合公差带图，在图中将公差和极限偏差部分放大，如图1-9所示公差带图解定义： 不必画出孔与轴的全形，只要扫着标准的规定将有关的部分放大画出来的图示方法称为尺寸公差带图解(图1-10所示)。图1-9 极限与配合示意图 图1-10 公差带图解（1）零线定义：表示基本尺寸的一条直线称为零线。（或在公差带图中，确一偏差的一条基准线称为零线）。零线画法a: 通常将零线沿水平方向绘制，在其左端画出表示偏差大于的纵坐标轴并标上“0”和“+”“”号，在其左下方画上单向箭头的尺寸线，并标上基本尺寸值。b: 正偏差位与零线上方，负偏差位于零线下方，零偏差于零线重合。（2）公差带公差带定义： 在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域称为尺寸公差带，简称公差带。 一般在同一图中，孔和轴的公差带的剖面线的方向应该相反，且疏密程度不同。 公差带包括了公差带大小与公差带位置两要素，大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。标准公差标准极限与配合制中，所规定的任一公差。见表13。基本偏差在标准极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。标准规定：一般以靠近零线的那个偏差作为基本偏差。【课堂练习】例：写出下列各尺寸的公差，基本偏差，并画出尺寸公差带图。（1）孔:20mm （2）孔：40mm （3）孔:40mm （4）轴：60mm （5）轴:60mm解：（1）ThESEI0.03300.033mm基本偏差：EI0（2）ThESEI0.02500.025mm基本偏差：EI0（3）ThESEI0.0330.0170.016mm基本偏差：EI0.017（4）Tsesei0(0.019)0.019mm基本偏差：es0（5）Tsesei0.021(0.051)0.030mm基本偏差：es0.021mm课题名称课题一 尺寸公差与配合任务名称任务三 认识配合授课时数课时分配理论授课实际操作讨论分析授课日期授课班级课堂教学目标知 识 点1. 了解配合定义2. 掌握配合类型3. 掌握配合的特征及计算4. 理解配合公差含义及其计算识记理解应用分析综合教学重点掌握配合类型教学难点掌握配合的特征及计算课前准备工具材料设备其它理论知识1、配合 基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为轴合。2、间隙与过盈(1) 间隙（X）孔尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差，当此值为正值时称为间隙。间隙数值应标“+”号。（2）过盈 (Y) 孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差，当此值为负值时称为过盈。过盈数值前面应标上“”号3、配合的类型（1）间隙配合: 具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。孔的公差带在轴的公差带之上。（2）过盈配合 具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。过盈配合时孔的公差带在轴的公差带之下。（3）过渡配合可能具有臆隙或过盈的配合称为过渡配合。当孔的尺寸大于轴的尺寸时，具有间隙；小于轴的尺寸时，具有过盈。过渡配合时孔的公差带和轴的公差带相互交叠。（4）配合公差（Tf）定义 ： 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差间隙配合公差等于最大间隙与最小间隙之代数差的绝对值。TfXmaxXminThTs 过盈配合公差等于最小过盈与最大过盈三代数差的绝对值.TfYminYmaxThTs 过渡配合公差等于最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值。（5）间隙配合计算举例例： 50mm的孔与50mm的轴是间隙配合，求最大间隙和最小间隙。解： 按极限尺寸计算XmaxDmaxdmin50.03949.9500.089mmXminDmindmax5049.9750.025mm 按偏差计算XmaxESei0.039(0.050)0.089mmXminEIes0(0.025)0.025mm【思考提问】1.配合公差与尺寸公差的不同特征是什么？2.配合精度与尺寸精度的关系是什么？ 配合精度是由相配合的孔轴的尺寸精度决定的，配合精度越高，孔轴的尺寸精度要求越高，加工成本越高。【作业布置】P13 (1)(2)【课堂小结】一、尺寸1、基本尺寸（D,d）2、实际尺寸（Da,da）3、极限尺寸最大极限尺寸（Dmax,dmax）最小极限尺寸（Dmin,dmin）4、零件合格条件DminDaDmax；dmindadmax;EIEaES eieaes。二、偏差1、偏差分为实际偏差和极限偏差，极限偏差又分为上偏差和下偏差。2、实际偏差（Ea,ea）Ea=DaD, ea=dad3、上偏差与下偏差上偏差(ES,es)ES=DmaxD, es=dmaxd下偏差 EI=DminD ei=dmind三、公差 允许尺寸变动的两个界限值。Th=DmaxDmin=ESEITf=dmaxdmin=esei四、配合1、种类 间隙配合，过盈配合，过渡配合。2、定义 （1）间隙配合 具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合。Xmax=Dmaxdmin=ESeiXmin=Dmindmax=EIes（2）过盈配合 具有过盈（包括最小过盈为零）的配合称为过盈配合。Ymax=Dmindmax=EIesYmin=Dmaxdmin=ESei（3）过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。Xmax=Dmaxdmin=ESeiYmax=Dmindmax=EIes3、配合性质的区别（1）用公差带相互位置来区分配合性质。当孔的公差带位于轴的公差带之上时为间隙配合；位于轴的公差带之下时为过盈配合，相互交叠时为过渡配合。（2）用极限偏差来区分配合性质当 es EI , 为间隙配合当 ESei , 为过盈配合当 上式均不成立时，为过渡配合二、配合公差配合公差Tf 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。其数值等于相互配合的孔公差与轴公差之和。 间隙配合：TfXmaxXminThTs 过盈配合：TfYminYmaxThTs 过渡配合：TfXmaxYmaxThTs 课题名称课题一 尺寸公差与配合任务名称任务四 公差配合标准规定授课时数课时分配理论授课实际操作讨论分析授课日期授课班级课堂教学目标知 识 点1.了解标准公差系列2.基本偏差系列及新标准3.学会查表并计算极限偏差值。识记理解应用分析综合教学重点了解标准公差系列教学难点学会查表并计算极限偏差值课前准备工具材料设备其它理论知识一、标准公差标准公差： 极限与配合标准已对公差值进行标准化，标准中所规定的任一公差称为标准公差。标准公差的数值与两个因素有关：标准公差等级和基本尺寸分段。见表1-11、标准公差等级（1）定义：确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。（2）国标规定了标准公差20级。各级代号由字母IT与阿拉伯数据字两部公组成。IT标准公差，阿拉伯数字公差等级。（3）标准规定：同一公差等级对所有基本尺寸的一组公差被认为具有同等精确程度。（4）等级系列为：IT01，IT0，IT1IT18，其中IT01最高，IT18精确度最低。（5）标准公差的数值，一是公差等级有关，二与基本尺寸有关。（6）公差等级高，零件的精度高，使用性能提高，但加工难度大，生产成本高；公差等级低，零件的精度低，使用性能降低，但加工难度减小，生产成本低。因而要同时考虑零件的使用要求和加工的经济性能这两个因素，合理确定公差等级。2、基本尺寸分段（1）标准公差数值不仅与公差等级有关，还与基本尺寸有关。（2）基本尺寸可分为主段落和中间段落。（3）将至3150mm的基本尺寸分为21个主段落，将至500mm的常用尺寸段分为13个主段落。（4）主段落用于标准公差中的基本尺寸分段，见表1-1。中间段落用于基本偏差中的基本尺寸分段。（5）同一公差等级的不同尺寸段，其标准公差值不相等，但其精确程度和加工难易程度应理解为相同。反之，其公差值相等时，其加工程度不一定相同。（6）考虑到基本尺寸的因素，不能以公差值的大小来判断零件精度的高低，而应以公差等级作为判断的依据。二、基本偏差1、基本偏差及其代号定义： 用以确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差。基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写代表孔的基本偏差，小写代表轴的基本偏差。除去易于其它代号混的I,L,O,Q,W(I,l,o,q,w)5个字母外，再加上用CD,EF,FG,ZA,ZB,ZC,JS(cd,ef,fg,za,zb,zc,js)两个字母表示的7个代号，共有28个代号，即孔和轴各有28个基本偏差2、基本偏差系列图及特征从基本偏差系列图可以看出：（1）孔与轴同字母的基本偏差基本相对零线呈对称分布。轴：a至h基本偏差为上偏差es，h的上偏差为零 ，其余均为负值，绝对值依次逐渐减小；j至zc基本偏差为下偏差ei，除j和k的部分外都为正值，其绝对值依次逐渐增大。孔：A至H基本偏差为下偏差Ei，J至ZC为上偏差ES。（2）代号JS和js，在各公差等级中完全对称。（3）代号K，k，N它们随公差等级不同而有两种基本偏差数据值；M有三种不同的情况（正值、负值、或零值）（4）基本偏差系列图中，公差带的另一端取决于公差等级和这位基本偏差的组合。三、公差带1、公差带代号孔、轴公差带代号用基本偏差代号与公差等级代号组成。例如： 孔公差带代号40H6 公差等级数字（公差带大小要素）孔基本偏差代号（公差带位置要素）基本尺寸值（表示直径）轴公差带代号450za6 公差等级数字（公差带大小要素）轴基本偏差代号（公差带位置要素）2、 公差带在图样上的标注国标规定公差带在图样有三种标注方法：450H6：450 ：450H6（）3、公差带的系列 孔公差带543种，轴公差带544种。 国标规定了优先，常用和一般用途的轴公差带119种，孔的优先，常用和一般用途公差带105种（图1-221-23）轴常用的公差带59种，孔常用的公差带44种；孔、轴各有13种优先公差带。四、孔、轴的基本偏差数值1、基本偏差的数值通用规则： 轴的基本偏差数值是直接利用公式计算而得。孔的基本偏差数值一般情况下可以按公式直接计算而得，称为通用规则。 特殊规则： 有些代号孔的基本偏差数值在某些尺寸段和标准公差等级时，必须在公式计算的结果上附加一个值，此称为特殊规则。2、另一极限偏差数值的确定对于孔：EI=ESIT， ES=EI+IT （1-16a）对于轴：ei=esIT， es=ei+IT (1-16b)例1 已知8e7，查标准公差和基本偏差并计算另一极限偏差。解：查表得： es=-25um=-0.025mm查表1-1得：IT7=15um=0.015mmei=es-IT7=-0.025-0.015=-0.040mm例2 已知10m6，查标准公差和基本偏差并计算另一极限偏差。解：查表1-1得: IT6=0.009mm查表得： ei=+6um=+0.006mmes=ei+IT=0.006+0.009=+0.015mm3、极限偏差表1、孔、轴的极限偏差表轴的极限偏差表（附表一），用来查轴的极限偏差；另一个是孔的极限偏差表（附表二），用来查孔的极限偏差。2、查表的步骤和方法 根据基本偏差的代号是大写还是小写，确定是查孔还是轴的极限偏差表。 在极限偏差中首先找到基本偏差代号，再从基本偏差代号下找到公差等级数字所在的列。 找到基本尺寸段所在的行，则横和列的相交处，就是所要查的极限偏差数值。3、举例例1、查表确定20c12的极限偏差表解：查表1-1得：IT12=210um=0.21mm查表得：es=-110um=-0.11mm故 ei=es-IT=-0.11-0.21=-0.32mm例2、55H1的极限偏差解：查表1-1得：IT1=2um=0.002mm查表得：EI=0mm故 ES=EI+IT1=0.002+0=+0.002mm例3、查表确定100M8的极限偏差解：查表1-1得： IT8=54um=0.054mm五、配合1、配合制定义： 配合制是指同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度。种类：基孔制和基轴制。（1）基孔制配合 定义： 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称为基孔制。基准孔基孔制配合中选作基准的孔称为基准孔，基本偏差为下偏差，其数值为零，代号为“H”，上偏差为正值，即其公差带在零线上侧，且上偏差用两条虚线段画出，以表示其公差带的变动范围。根据图1-24分析：当轴的基本偏差为上偏差且0时，为间隙配合。当轴的基本偏差为下偏差0时： 孔与轴的公差