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文档简介
1、互换性与技术测量Interchangeability and Technical Measurement互换性与技术测量第1章 绪论 课程介绍 1.1 互换性的意义和作用 1.2 标准化与优先数系 1.3 几何量精度设计与测量技术第1章 绪论互换性与技术测量课程介绍课程性质:本课程是工科类各专业的一门专业基础课程,它担负着联系机械设计与制造类课程的纽带作用。课程的主要任务:使学生获得互换性、标准化、测量技术及精度设计的基础知识。第1章 绪论互换性与技术测量公差应用实例第1章 绪论互换性与技术测量课程教学目的:掌握各项公差标准及应用,为后续各类设计中进行公差标准的合理选用奠定基础。教学要求:学生
2、在学习本课程 的过程中,要求认真听课,记笔记。及时消化课堂讲授的内容。完成布置的作业。要敢于发现问题 、提出问题、解决问题。第1章 绪论互换性与技术测量 互换性 与 测量技术基础 使零件具有互换性 使互换性可实行的技术措施 基本原则、总纲 属于计量学的范畴 属于标准化的范畴 公差标准 保证公差实行的必要检验 公差 与 测量技术第1章 绪论课程体系:综合性的技术基础课互换性与技术测量第1章 绪论教学的基本内容:了解互换性生产的含义、特征、分类、优越性及基本原理,互换性生产的发展及其在国民经济发展中的作用;了解标准化的意义与基本原理,明确互换性与标准化的关系。掌握优先数与优先数系的基本内容和特点,
3、掌握数值标准化的意义以及优先数在标准化中的作用。教学重点难点:互换性的实质与意义。教学基本要求:建立互换性基本概念,了解标准化意义及标准化与互换性的关系,了解优先数和优先数系的含义。第1章 绪论互换性与技术测量1.1 互换性的意义和作用工业生产的基本原则 一系列标准 互换性公差公差是保证互换性能实现的基本条件第1章 绪论互换性与技术测量1、互换性:互换性是某一产品(包括零件、部件、构件)与另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。互换性是指在同一规格的一批零件或部件中,任取一件,不需经过任何选择、修配或调整,就能装配在整机上,并能满足使用性能要求的特性。1.1.1 互换性的含义第1章 绪论
4、互换性与技术测量 判断零件是否具有互换性可以从以下三点考虑: (1)按一定要求制造的。 (2)不经任何附加手续(挑选、调整、修理),就能装配。 (3)满足使用要求。 例如:灯泡、螺栓、螺母、轴承等。第1章 绪论互换性与技术测量键螺钉螺母弹簧第1章 绪论互换性与技术测量轴承各种标准件第1章 绪论互换性与技术测量2、公差:允许零件尺寸和几何参数的变动量。 3、互换性与公差的关系:保证互换性得以实现的基本条件。 第1章 绪论互换性与技术测量1.1.2 互换性的分类1、完全互换:简称互换性完全互换性以零部件装配或更换不需要挑选或修配为条件。优点:装配工作简单,生产率高,有利于组织流水生产,也容易解决备
5、件供应问题,有利于维修工作。 缺点:对加工精度要求高的零件,尤其当封闭环精度要求高而组成环的数目较多时,用完全互换装配法所确定的各组成环的公差值将会很小,难于加工,也不经济。第1章 绪论互换性与技术测量2、不完全互换:即有限互换 在零部件装配时允许有附加的选择或调整。(1)分组互换法:将尺寸链中的组成环公差放大到经济可行的程度,然后选择合适的零件进行装配,以保证规定的装配精度的方法。(举例见后) (2)调整互换法:在装配时用改变产品中可调整零件的相对位置或选用合适的调整件以达到装配精度的方法。(举例说明) 第1章 绪论互换性与技术测量例:活塞销和活塞销孔的装配 关系如图所示。活塞销直径d 与活
6、塞销孔径D的基本尺寸为 28mm。按装配技术要求,在 冷态装配时应有 0.00250.0075mm的过盈量。 配合公差是0.005mm,活塞销和活塞销孔的加工精度为0.0025;需用研磨加工的方法才能保证精度要求。第1章 绪论互换性与技术测量第1章 绪论互换性与技术测量分组互换法的特点:将零件的公差放大,使零件制造容易,靠测量分组、按对应组进行装配,来保证很高的装配精度。分组后各组的配合性质和配合精度要保证原设计要求,配合件的公差必须相等。第1章 绪论互换性与技术测量1.1.3 互换性在机械制造生产中的作用设计方面:过程简化,时间缩短,质量提高。制造方面:易实现机械化、自动化,提高效率。 使用
7、方面:方便,提高使用价值。第1章 绪论互换性与技术测量1.2 标准化和优先数系1、标准:指为了在一定的范围内获得最佳秩序,对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件。 2、标准化:指为了在一定的范围内获得最佳秩序,对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。1.2.1 标准与标准化的概念第1章 绪论互换性与技术测量标准的分类:国家标准、行业标准、地方标准、企业标准。国家标准:强制性标准和推荐性标准GB例:GB7718-1994食用标签通用标准GB/T例:GB/T 10095.12001渐开线圆柱齿轮 精度 第1部分:轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值GB/T 1800.1
8、1997 极限与配合 基础 第1部分:词汇第1章 绪论互换性与技术测量第1章 绪论互换性与技术测量行业标准:强制性和推荐性标准JB 机械JT 交通HJ 环境保护SN 商检QB 轻工LY 林业CJ 城镇建设YC 烟草WS 卫生SH 石油QC 汽车TB 铁路运输SJ 电子WH 文化YD 通信JG 建筑工业JC 建材JY 教育YB 黑色冶金HG 化工 第1章 绪论例:NY 农业标准 NY/T 互换性与技术测量YC/T 304-2009 烟草商业企业卷烟物流配送中心绩效评价HG 20559-1993 化工装置工艺系统工程设计规定(三)HG/T 2226-2000 工业沉淀碳酸钙SH/T 0013-20
9、08 微晶蜡NY/T 1681-2009 木薯生产良好操作规范(GAP)NY 5143-2002 无公害食品皮蛋LY/T 1670-2006 林业机械 园林工具 分类词汇互换性与技术测量互换性与技术测量地方标准:强制性和推荐性标准DB/ DB/T DB14/ 2281997 山西省强制性地方标准DB34/T 2272002 安徽省推荐性地方标准北京 11 天津 12 河北 13 山西 14 内蒙古自治区 15 辽宁 21 吉林 22 黑龙江 23 上海 31 江苏 32 浙江 33 安徽 34 福建 35 江西 36 山东 37 河南 41 湖北 42 湖南 43 广东 44 广西壮族自治区
10、45 海南 46 重庆 50 四川 51 贵州 52 云南 53 西藏自治区 54 陕西 61甘肃62第1章 绪论互换性与技术测量DB44/T 509-2008 主要商品棕榈藤种栽培技术规程DB35/T 930-2009 法式面包DB2103/T 001-2006 无公害农产品 露地辣椒生产技术规程DB44/ 425-2007 豆制品通用技术规范互换性与技术测量互换性与技术测量企业标准Q/ Q/ AUA 2181998 海尔企业标准 AUA是企业代号,218是标准顺序号 一般企业标准前加上省的简称,例如:黑Q/ES 1061983夏士莲自然营养洗法露Q/YQXA 205阿香婆香辣牛肉酱 Q/X
11、L 013第1章 绪论互换性与技术测量1.2.3 优先数系和优先数1、优先数系:由一些十进制等比数列构成。 代号为Rr,公比为qr=(10)1/r(r取5、10、20、40、80)。 例:R5、R10、R20 2、优先数: 优先数系中的所有数都为优先数。 在生产中,为了满足用户各种各样的要求,同一种产品的同一个参数还要从大到小取不同的值,从而形成不同规格的产品系列。 第1章 绪论互换性与技术测量3、优先数系的分类(GB/T 321-2005)基本系列 R5、R10、R20、R40派生系列 R10/3、R5/2、R10/2、R80/8补充系列 R80注意: (1)优先数是近似值。 (2)r值大的
12、优先数系的项值包括r值小的优先数系的项 值。请看优先数系表第1章 绪论互换性与技术测量第1章 绪论互换性与技术测量表1-1 优先数系基本系列的常用值(摘自GB/T321-2005)基本系列110的常用值R51.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00R101.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00R20 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.803.15 3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00R401.0
13、0 1.06 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.801.90 2.00 2.12 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.353.55 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75 5.00 5.30 5.60 6.00 6.306.70 7.10 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.001.3 技术测量及其发展 几何量的检测是实现互换性必不可少的重要措施。按照公差标准进行正确的精度设计,只是实现互换性的前提条件。 任何一项公差要求都要有相应的检测手段相配合。即规定公差和进行检测,是保证
14、机械产品质量和实现互换性生产的两个必不可少的条件。第1章 绪论互换性与技术测量误差与公差的关系误差:一批零件加工完成后,其尺寸的变动范围。公差:零件在设计时,尺寸所允许的变动范围。关系:误差应小于或等于公差。第1章 绪论互换性与技术测量测量技术是互换性得以实现的必要保障。加工完成后的零件是否满足几何精度的要求,需要通过测量加以判断。测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较,以确定被测量的具体数值的过程。测量技术包括测量的仪器、测量的方法和测量数据的处理和评判。 第1章 绪论互换性与技术测量问题?:1、标准化、公差与互换性的含义是什么?它们之间有何关系?2、何谓优先数系?R5系列的数每隔5位
15、,数值增加几倍?3、公差与误差的关系? 第1章 绪论互换性与技术测量互换性与技术测量Interchangeability and Technical Measurement互换性与技术测量第2章 技术测量基础 2.1 测量与检验的概念 2.2 基准与量值传递 2.3 计量器具和测量方法 2.4 测量误差及数据处理第2章 技术测量基础互换性与技术测量教学内容光滑工件的检验方法,量规设计原则,光滑极限量规的种类、用途、量规公差带及尺寸公差带的配置关系,量规工作尺寸的计算,量规型式及选用。光滑工件尺寸检验中有关误收、误废、安全裕度的基本概念,验收极限的确定,通用计量器具的选择。教学要求 重点:零件的
16、检测方法和数据处理的方法。 掌握测量技术的应用。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.1 测量与检验的概念国家标准GB/T 31771997光滑工件尺寸检验GB/T 19572006光滑极限量规技术条件GB/T 63221986 光滑极限量规型式与尺寸GB/T 6093-2001几何量技术规范(GPS)长度标准量块JJG 1462003 中华人民共和国国家检定规程 量块JJF 10011998 中华人民共和国国家计量技术规范通用计量术语及定义 互换性与技术测量第2章 技术测量基础2.1.1 测量的定义1. 测量 所谓的测量是以确定被测对象的量值为目的的一组操作。 2. 测试 测试是指具有试验
17、研究性质的测量,也可理解为试验和测量的全过程。3. 检验 检验是判断被测物理量(参数)是否合格(在极限范围内)的过程。通常不能测出被测对象的具体数值,例如用光滑极限量规检验孔和轴,用螺纹量规检验螺纹工件。 4. 计量 计量是为实现测量单位的统一和量值准确可靠的活动。测量有时也称计量。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.1.2 测量过程的四要素1. 测量对象 在机械制造中,测量对象主要是几何量,包括长度、角度、表面粗糙度轮廓、形状和位置误差以及螺纹、齿轮的几何参数等。2. 计量单位计量单位是定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。3. 测量方法 测量方法是进行测量时所用的,按类别叙述
18、的一组操作逻辑次序。4测量误差 测量误差是指测得量值与被测量的真值之间的差。由于测量过程总不可避免地会出现测量误差,测量结果只是在一定范围内近似真值,绝对等于真值是不可能的。测量误差大说明测量精度低,所以误差和精度是两个相对的概念。第2章 技术测量基础互换性与技术测量在生产和科学实验中测量需要标准量,而标准量所体现的量值需要由基准提供,因此,为了保证测量的准确性,就必须建立起统一、可靠的计量单位基准。1. 计量基准 计量基准是为了定义、实现、保存和复现计量单位的一个或多个量值,用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质和测量系统。2.测量基准可分为长度基准和角度基准两类。2.2.2 量块量块的横截
19、面形状为矩形,并具有一对相互平行的测量面的实物量具,又称块规。它是保证长度量值统一的一种端面长度标准,用耐磨材料制造。除了作为工作基准之外,量块还可以用来调整仪器、机床或直接测量零件。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.2 基准与量值传递量块2.3 计量器具和测量方法2.3.1 测量仪器的基本技术性能指标测量仪器的基本技术性能指标是合理选择和使用计量器具的重要依据。依据国家计量技术规范标准JJF1001-1998通用计量术语及定义。 1标尺间距标尺间距是指计量器具沿着标尺长度的同一条线测得的两相邻标尺标记之间的距离。2标尺间隔 标尺间隔也称为分度值,是指计量器具标尺对应两相邻标记的两个值之
20、差。 3分辨率 分辨率是指计量器具所能有效辨别的最小的示值。4示值范围 示值范围是极限示值界限内的一组值。第2章 技术测量基础互换性与技术测量千分尺5测量范围 测量范围是指测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值,也称为工作范围。测量范围的上限值与下限值之差称为量程。6灵敏度 灵敏度是指测量仪器响应的变化除以对应的激励变化,即量仪对被测量变化的反应能力。7示值误差示值误差是指测量仪器的示值与被测几何量的真值之差。通常示值误差越小,则测量仪器的精度就越高。8修正值 修正值用代数法与未修正测量结果相加,以补偿其系统误差的值。9测量结果的重复性 测量结果的重复性是指在相同的测量条件下,对同一个被
21、测几何量进行连续多次测量所得结果之间的一致性10测量不确定度 测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.3.2 测量仪器及分类测量仪器(计量器具),是指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。1实物量具 实物量具是指以固定形式复现或提供给定量的一个或多个已知值的计量器具。该种器具结构往往比较简单。它可分为单值量具和多值量具两种。单值量具是指复现单一量值的量具。多值量具是指能复现同一物理量一系列不同量值的量具。 2测量传感器 测量传感器是指提供与输入量有确定关系的输出量的器件。3测量系统 测量系统是指组装起来以进行特定测量
22、的全套测量仪器和其它设备。第2章 技术测量基础互换性与技术测量4显示式测量仪器 显示式测量仪器是指能将被测几何量的量值转换成可直接观测的指示值(示值)的测量仪器。5记录式测量仪器 记录式测量仪器是指提供示值记录的测量仪器。6数字式测量仪器 数字式测量仪器是指提供数字化输出或显示的测量仪器。7. 测量设备 测量设备是指为确定被测几何量量值所必需的测量仪器、测量标准、参考物质和辅助设备的总称。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.3.3 测量方法及分类测量方法是指在进行测量时所用的,按类别叙述的一组操作逻辑次序。1. 直接测量和间接测量 直接测量 直接测量是指被测的量值直接由计量器具读出。 间接
23、测量 间接测量是指欲测量的量值由几个实测的量值按一定的函数关系式运算后获得的。2绝对测量和相对测量 绝对测量 绝对测量是指计量器具显示或指示的示值即是被测几何量的量值。 相对测量 相对测量也称为比较测量,是指计量器具显示或指示出被测几何量相对于已知标准量的偏差,测量结果为已知标准量与该偏差值的代数和。第2章 技术测量基础互换性与技术测量3接触测量和非接触测量 接触测量 接触测量是指测量时计量器具的测头与被测表面直接接触。 非接触测量 非接触测量是指测量时计量器具的测头不与被测表面接触。4单项测量和综合测量 单项测量 单项测量是指分别对工件上的各被测几何量进行独立测量。 综合测量 综合测量是指同
24、时测量零件上几个相关参数的综合效应或综合指标,以判断综合结果是否合格。第2章 技术测量基础互换性与技术测量5被动测量和主动测量 被动测量 被动测量是指在零件加工后进行测量。测量结果只能判断零件是否合格。 主动测量 主动测量是指在零件加工过程中进行测量。其测量结果可及时显示加工是否正常,并可以随时控制加工过程,及时防止废品的产生,缩短零件生产周期。6动态测量和静态测量 动态测量动态测量是指在测量过程中,被测表面与测头处于相对运动状态。 静态测量 静态测量是指在测量过程中,量值不随时间变化的测量,即被测表面与测头处于相对静止状态。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.4.1 测量误差的基本概念绝
25、对误差:是测量结果减去被测量的真值,常称为测量误差或误差。 相对误差:是测量误差(取绝对值)除以被测量的真值。 2.4 测量误差及数据处理第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.4.2 测量误差的来源:1. 测量方法误差 指测量方法的不完善引起的误差。2. 计量器具的误差 指计量器具本身所具有的误差以及各种辅助测量工具、附件等的误差。 原理误差 制造和调整误差 测量力引起的测量误差 3. 测量环境误差 指测量时环境条件不符合标准的测量条件所引起的误差。4主观误差主观误差是指测量人员主观因素造成的人为差错,它也会产生测量误差。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.4.3 测量误差的分类1. 系
26、统误差 指在相同的条件下,多次测取同一量值时,绝对值和符号均保持不变,或者绝对值和符号按某一规律变化的测量误差。前者称为定值系统误差,后者称为变值系统误差。定值系统误差,对测量引起的误差大小是不变的。变值系统误差,对测量的影响是按一定的规律变化的。2. 随机误差 指在相同的条件下,多次测取同一量值时,绝对值和符号以不可确定的方式变化着的测量误差。主要是由测量过程中一些偶然性因素或不稳定因素引起的。3. 粗大误差 指超出在规定测量条件下预计的测量误差。 由于测量者粗心大意造成不正确的测量、读数、记录及计算上的错误,外界条件的突然变化等原因造成的误差。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2.4.4
27、 测量精度测量精度是指被测几何量的测得值与其真值的接近程度。1. 正确度 反映测量结果中系统误差的影响程度。系统误差小,则正确度就高。2. 精密度 反映测量结果中随机误差的影响程度。随机误差小,则精密度就高。3. 准确度 反映测量结果中系统误差和随机误差的综合影响程度。如果系统误差和随机误差都小,则准确度就高。第2章 技术测量基础互换性与技术测量正确度、准确度、精确度2.4.5 随机误差的特征及其评定1. 随机误差的处理随机误差的特性及分布规律:服从正态分布规律。 其正态分布曲线具有如下四个基本特性。 单峰性 绝对值越小的随机误差出现的概率越大,反之则越小。 对称性 绝对值相等的正、负随机误差
28、出现的概率相等。 有界性 在一定测量条件下,随机误差的绝对值不会超过一定的界限。 抵偿性 随着测量次数的增加,各次随机误差的算术平均值趋于零。 第2章 技术测量基础互换性与技术测量正态分布曲线2.4.6 各类测量误差的处理1)发现系统误差的方法系统误差分为定值系统误差和变值系统误差。 实验对比法指改变产生系统误差的条件而进行不同条件下的测量,以发现系统误差。 残差观察法指根据测量列的各个残差大小和符号的变化规律,直接由残差数据或残差曲线图形来判断有无系统误差。这种方法主要适用于发现大小和符号按一定规律变化的变值系统误差。第2章 技术测量基础互换性与技术测量2)消除系统误差的方法 从产生误差根源
29、上消除系统误差 用修正法消除系统误差这种方法是预先将计量器具的系统误差检定或计算出来,作出误差表或误差曲线,然后取与系统误差数值相同而符号相反的值作为修正值,将测得值加上相应的修正值,即可得到不包含系统误差的测量结果。 用抵消法消除定值系统误差这种方法要求在对称位置上分别测量一次,以使这两次测量中测得的数据出现的系统误差大小相等,符号相反,取这两次测量中数据的平均值作为测得值,即可消除定值系统误差。 用半周期法消除周期性系统误差对周期性系统误差,可以每相隔半个周期进行一次测量,以相邻两次测量的数据的平均值作为一个测得值,即可有效消除周期性系统误差。第2章 技术测量基础互换性与技术测量3测量列中
30、粗大误差的处理 3准则(莱以特准则) 当测量列服从正态分布时,残余误差落在3外的概率仅有0.27,即测量列中超出3的残差概率非常小。因此,当测量列中出现绝对值大于3的残差时,即: vj3 如果该式成立,则认为该残差对应的测得值含有粗大误差,应予以剔除。 罗曼诺夫斯基准则 (t检验准则)应用于测量次数较少的情况下,当对某量进行多次等精度测量后,获得系列测量值,首先将其中的一个测得值Lj作为可疑值剔除,然后计算剔除了Lj后的测量列的平均值和标准差。 vjK 如果该式成立,则认为剔除的测得值Lj含有粗大误差,剔除也是正确的,否则认为Lj不含有粗大误差,剔除是不正确的,应该将该值保留。第2章 技术测量
31、基础互换性与技术测量4等精度测量结果的数据处理等精度测量是指在测量条件(包括量仪、测量人员、测量方法及环境条件等)不变的情况下,对某一被测几何量进行的连续多次测量。1)直接测量列的数据处理对某量进行直接测量,为了得到正确的测量结果,应按前述误差理论对随机误差系统误差和粗大误差进行分析处理。2)间接测量列的数据处理间接测量是指直接测量的量与被测量之间有一定的函数关系,因此直接测量的测得值误差也按一定的函数关系传递到被测量的测量结果中。第2章 技术测量基础互换性与技术测量互换性与技术测量Interchangeability and Technical Measurement互换性与技术测量第3章
32、孔轴极限与配合 3.1 基本术语及定义 3.2 极限与配合国家标准 3.3 极限与配合的选用 3.4 线性尺寸的一般公差第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量本章重点:基本术语及定义;公差带与配合;公差与配合的选择。本章难点:公差带与配合。公差与配合的选择。3-1 基本术语及定义 一、有关孔和轴的定义轴是指圆柱形外表面,也包括形成凸肩厚度的外表面,例如平键的宽度表面,如图3-1a所示。孔是指圆柱形内表面,也包括形成凹槽宽度的表面,例如键槽的宽度表面,如图3-1b所示。 从装配关系讲,孔是包容面, 轴是被包容面。从加工过程看, 随着余量的切除,孔的尺寸由小 变大,轴的尺寸由大变小。第3章 孔轴极
33、限与配合互换性与技术测量二、有关尺寸的定义1.线性尺寸 线性尺寸(简称尺寸)是指两点之间的距离。2.公称尺寸 设计给定的尺寸。孔和轴的公称尺寸分别用符号D和d表示。3. 提取组成要素的局部尺寸(孔Da;轴da)4.极限尺寸 允许孔或轴尺寸变化的两个界限值。两个界限值较大的一个称为上极限尺寸,用符号Dmax 、dmax表示; 较小的一个称为下极限尺寸,用符号Dmin、dmin表示。第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量三、有关偏差和公差的术语及定义 1、尺寸偏差 指某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差。 2. 实际偏差 实际尺寸减去公称尺寸所得的代数差。合格零件的实际偏差应控制在规定的极限偏差范围之
34、内。孔和轴的实际偏差分别用Ea和ea表示: Ea=Da-D ea=da-d 3、极限偏差 极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差。上偏差= 上极限尺寸公称尺寸下偏差= 下极限尺寸公称尺寸代号:孔为ES 轴为es代号:孔为EI 轴为ei第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量4、尺寸公差(简称公差):允许实际尺寸的变动量。Th、Ts公差 = 上极限尺寸下极限尺寸 = 上偏差下偏差例: 500.008上偏差 = 50.00850 = +0.008下偏差 = 49.99250 = -0.008公差 = 0.008(-0.008) = 0.016偏差可正可负公差恒为正第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量下偏
35、差公差带+0.008-0.008+0.008+0.024-0.006-0.0225、尺寸公差示意图(公差带图) 公差带图可以直观地表示出公差的大小及公差带相对于零线的位置。50+0.024+0.00850-0.006-0.02200基本尺寸50例:500.008上偏差第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量基本偏差基本偏差标准公差6、标准公差 用以确定公差带的大小,国家标准共规定了20个等级。 标准公差的数值由基本尺寸和公差等级确定。7、 基本偏差用以确定公差带相对于零线的位置。一般为靠近零线的那个偏差。基本尺寸+00标准公差第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量(1)已知公称尺寸为50mm的轴
36、,其下极限尺寸为49.98mm,公差为0.01mm,则它的上极限偏差是 mm,下极限偏差是 mm。(2) mm孔的基本偏差数值为 mm , mm轴的基本偏差数值为 mm。(3)孔和轴的公差带由 决定大小,由 决定位置。(4)写出孔 轴 的基本尺寸,最大、最小极限尺寸,上下偏差、公差、公差带图。练习第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量四、有关配合的术语及定义 1、配合 指基本尺寸相同的,相互结合的孔、轴公差带之间的关系。根据孔、轴公差带之间的不同关系,配合可分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三大类。 2、间隙与过盈 指的是孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。此差值为正时是间隙,用符号X表示
37、;为负时是过盈,用符号Y表示。 注意间隙数值的前面必须冠以正号过盈数值的前面必须冠以负号 第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量3、间隙配合 指间隙配合是指具有间隙的配合(包括最小间隙等于零的配合)。此时,孔公差带在轴公差带的上方。 孔轴图例:最大极限尺寸最小极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸最大间隙最小间隙最大间隙最小间隙孔的公差带在轴的公差带之上。Xmax=Dmax-dmin=ES-ei Xmin=Dmin-dmax=EI-es 第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量4、过盈配合 指具有过盈的配合(包括最小过盈等于零的配合)。此时,孔公差带在轴公差带的下方 。 最大过盈最小过盈孔轴图例:最大
38、过盈最小过盈孔的公差带在轴的公差带之下最大极限尺寸最小极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸Ymin=Dmax-dmin=ES-ei Ymax=Dmin-dmax=EI-es 第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量平均间隙 最大间隙与最小间隙的平均值称为平均间隙,实际设计中经常会用到。间隙配合中的平均间隙用符号Xav表示,即 Xav=(Xmax+Xmin)/2 平均过盈 最大间隙与最小间隙的平均值称为平均过盈,实际设计中经常会用到。过盈配合中的平均过盈用符号Yav表示,即 Yav=(Ymax+Ymin)/2 第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量5、 过渡配合 过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合。
39、此时,孔公差带与轴公差带相互交叠 。孔轴图例:最大间隙最大过盈孔的公差带与轴的公差带相互交叠最小极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸最大过盈最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei Ymax=Dmin-dmax=EI-es 第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量过渡配合中的平均间隙或平均过盈为: Xav(或Yav)=(Xmax+Ymax)/2 计算结果为正时为平均间隙;计算结果为负时为平均过盈。第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量6、 配合公差(Tf ) 允许间隙或过盈的变动量。间隙配合中: Tf=Xmax-Xmin=Th+Ts最大间隙最小间隙孔轴图例:最大过盈最小过盈过盈配
40、合中: Tf=Ymin-Ymax=Th+Ts最大过盈最大间隙过渡配合中: Tf=Xmax-Ymax=Th+Ts1、配合公差等于相互配合的孔公差和轴公差之和。2、配合公差只能为正值。3、配合公差越大,配合精度越低;配合公差越小,配合精度越高。结论第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量【例3-2】 求下列三种孔、轴配合的最大、最小间隙或过盈,平均间隙或过盈及配合公差,并画出配合公差带图。(1)孔 mm与轴 mm相配合。(2)孔 mm与轴 mm相配合。(3)孔 mm与轴 mm相配合。第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量 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
41、的制度。基准孔间隙配合过渡配合过盈配合公差带图:0-0+五、基准制第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量基准轴间隙配合过渡配合过盈配合公差带图:-+ 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。第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量3-2 极限与配合国家标准 一、标准公差系列基本偏差基本偏差标准公差基本尺寸+00标准公差1、公差等级标准公差分为多少个等级?20个最高、最低公差等级各为多少?最高IT01,最低IT18常用公差等级是多少?IT5IT9第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量2、标准公差值的确定方法(计算法、查表法)对于基本尺寸500 mm,I
42、T5IT18的标准公差计算公式如下: 式中:T标准公差数值(m); a等级系数,其数值见表3-1; i标准公差因子(m)。对于基本尺寸500 mm的公差因子的计算公式如下: 式中:D孔或轴的基本尺寸(mm)。 T=ai i=0.45D1/3+0.001D(1)计算法(了解)第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量对于基本尺寸500 3150 mm,IT5IT18的标准公差计算公式如下: 式中:T标准公差数值(m); a等级系数,其数值见表3-1; I标准公差因子(m)。对于基本尺寸500 3150 mm的公差因子的计算公式如下: 式中:D孔或轴的基本尺寸(mm)。 T=aI I=0.004D+2
43、.1第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量(2)查表法(掌握) 表3-2 标准公差值(GB/T1800.2)如何确定90IT7的公差值?解:由90IT7查表3-2可得:IT7=0.035课堂练习:查表确定50IT6的公差值第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量特点4 JS(js)公差带完全对称地跨在零线上。上、下偏差值为IT/2。上、下偏差均可作为基本偏差。 特点3 H和h的基本偏差数值都为零,前者为下偏差,后者为上偏差。二、基本偏差系列1、基本偏差系列代号及特征基本偏差系列确定了孔和轴的公差带位置。RSTPCDEFFGCDEHYABGJSKMNUVXZZAZBZCF基本尺寸0+-孔J0+ra
44、fgdefcdbhjsjkmnpstuxzzazbzcgecfvy基本尺寸0-轴0特点1 28个偏差等级,变化趋势特点2各公差带只画出基本偏差一端,而另一个极限偏差没有画出 第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量2、基本偏差的数值(1)轴的基本偏差的数值。 轴的基本偏差数值是以基孔制为基础,依据各种配合的要求,从生产实践经验和有关统计分析的结果中整理出一系列公式而计算出来的。 实际应用中可以直接查表(3-3)确定基本偏差 。例如孔公差带代号H7、R6、K7,轴公差带代号f6、k5、r6。基本偏差代号公差等级确定位置确定大小公差带代号第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量(2)孔的基本偏差的数值
45、。 孔的基本偏差数值是从轴的基本偏差数值换算出来的。 换算前提:同一字母表示孔和轴的基本偏差所组成的公差带按基孔制形成的配合与按基轴制形成的配合性质相同。 实际应用中可以直接查表(3-4)确定基本偏差 。【例3-3】 试用查表法确定基孔制配合如: 20H7/p6与20P7/h6中孔和轴的极限偏差, 计算极限过盈并画出孔、轴公差带图。三、极限与配合在图样上的标注1、在零件图上的标注(3种)在基本尺寸后注出基本偏差代号和公差等级。30H830f7配合精度明确,标注简单,但数值不直观。适用于大规模检测的尺寸。标注方式特点方式一第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量注出基本尺寸及上、下偏差值(常用方法
46、)。30+0.0330 -0.04130-0.020 数值直观,用万能量具检测方便。试制单件及小批生产用此法较多。标注方式特点方式二第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量在基本尺寸后,注出基本偏差代号、公差等级及上、下偏差值,偏差值要加上括号。30H8( )+0.033030f7( )-0.020-0.041既明确配合精度又有公差数值。适用于生产规模不确定的情况。标注方式特点方式三第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量2、在装配图上的标注基本尺寸孔的基本偏差代号、公差等级轴的基本偏差代号、公差等级例如:基孔制间隙配合基孔制过渡配合30H8f740H7n6轴轴套箱体30H8f740H7n6例外与
47、标准件有配合要求的零件,仅标出该零件的公差带代号即可,不必标注标准件的公差带代号 第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量四、优先常用公差带与优先常用配合一般、常用和优先孔公差带常用优先图例:一般:105常用:44优先:13第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量一般、常用和优先轴公差带常用优先图例:一般:119常用:59优先:13第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量【例】某配合的基本尺寸为50mm,要求其装配后的过盈量在-0.045mm至-0.086mm之间变化,试按照基孔制配合确定其配合代号。2、优先、常用配合(表3-5、3-6)第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量3-3 极限与配合的选用
48、 40H7n6配合基准制类型(基孔制或基轴制)公差等级基本偏差代号第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量一、基准制的选择1、优选选用基孔制50H7一把定值50H7钻头50f650 x650p6一把通用车刀基孔制的经济性第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量50M7一把车刀50h650F750X7三把定值钻头基轴制的经济性第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量结论: 采用基轴制,对实际生产而言,会增大定值刀具、量具的数目。优先采用基孔制!思考:那什么情况下采用基轴制呢?第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量2、有明显经济效益时选择基轴制(1)与冷拉轴相配时,采用基轴制(2)一轴多配时,采用基轴制
49、第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量3、与标准件相配时,应以标准件为基准件选用配合制4、特殊情况下,可以选择任意孔、轴公差带配合第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量二、公差等级的选择1、公差等级的选择原则 在满足使用要求的前提下,尽量选取较低的公差等级。2、公差等级的选择方法 (1)计算法 若已知Xmin、Xmax或Ymax、Ymin,由公式:Tx(或Ty)=ITh ITs ;根据孔轴配合的工艺等价性要求,可以由表3-2,采用试凑法,分配孔轴公差。 (2)类比法(常用方法) 类比法就是参考从生产实践中总结出来的经验资料进行对比来选择。 具体参照表3-10.第3章 孔轴极限与配合互换性与技术
50、测量应 用公 差 等 级(IT)010123456789101112131415161718量 块量 规特精密零件配合尺寸非配合尺寸原 材 料国标推荐的公差等级应用范围第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量用类比法选择公差等级时,还应该考虑以下几方面问题:(1)对相配合的孔和轴,应保证工艺等价性。 基本尺寸500 mm时 IT8的孔与轴组成配合时,孔的公差等级比轴的公差等级低一级。 如H7/m6,H8/f7; 少量8级公差的孔与8级公差的轴组成孔、轴同级的配合,如H8/f8; IT8时,孔、轴采用同级配合。 基本尺寸500 mm时 孔、轴采用同级配合,并尽量保证孔、轴加工难易程度相同。 (2)
51、相关件或相配件的结构或精度。如与滚动轴承相配合的轴颈和外壳孔的公差等级取决于与之相配的滚动轴承的类型和公差等级以及配合尺寸的大小。 (3)配合性质及加工成本。对于间隙配合,小间隙应选高的公差等级,反之,选低的公差等级;对于过渡、过盈配合公差等级不应低于8级。第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量三、配合种类的选择 选择配合的目的是为了解决配合零件(孔和轴)在工作时的相互关系,保证机器工作时各个零件之间的协调,以实现预定的工作性质。 选择配合的任务,当孔轴公差等级确定的情况下: 对基孔制配合,主要是确定轴的基本偏差代号; 对基轴制配合,主要是确定孔的基本偏差代号; 1、配合代号的选用方法 (1)
52、计算法:通过一定的公式计算出极限间隙或极限过盈量。然后从标准中选定合适的孔和轴的公差带。重要的配合部位才采用。 (2)类比法:经过实践考验认为选择得恰当的某种类似配合相比较,然后选取定其配合种类。一般的配合部位采用。 (3)试验法:用于特别重要的关键性配合。第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量2、配合种类的选择 (1)间隙配合 a(或)11种基本偏差与基准孔(或基准轴)形成间隙配合。间隙大小 应用场合:有相对运动,有活动结合的部位,要求经常拆卸,某些需要方便装卸的静止连接中(要加紧固件),也可采用间隙配合。 (2)过渡配合 js、j、k、m、n(或JS、K、J、M、N)5种基本偏差与基准孔(
53、基准轴)形成过渡配合。形成的配合松紧程度由大小 应用场合:相配件对中性要求高,而又需要经常拆卸的静止结合部位。 (3)过盈配合 p(或)12种基本偏差与基准孔(或基准轴)形成过盈配合。过盈由小大 应用场合:无相对运动,无辅助连接件(如螺钉、键等)靠过盈传递扭矩,或是虽有辅助连接件,但扭矩大或是有冲击负载时采用过盈配合。第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量注意事项(1)孔、轴间是否有相对运动 相互配合的孔、轴间有相对运动,必须选用间隙配合,无相对运动且传递载荷(转矩、轴向力)时,则用过盈配合,也可选用过渡配合,但必须加键、销等紧固件。(2)过盈配合中的受载情况 用过盈配合中的过盈来传递转矩时,
54、需传递的转矩越大,则所选的配合的过盈量应越大。第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量(3)孔和轴的定心精度要求。 孔和轴配合,如果定心精度要求高时,不宜采用间隙配合,通常采用的是过渡配合或过盈量较小的过盈配合。(4)带孔零件和轴的拆装情况 对于需要经常拆装的零件的孔与轴,为了便于拆装,其配合要比不拆装零件的配合松一些。有些零件虽不经常拆装,但一旦要拆装却很困难,也要采用较松的配合。(5)孔和轴工作时的温度 如果相互配合的孔和轴工作时与装配时的温度差别较大,那么选择配合时要考虑热变形的影响。(6)装配变形(7)生产类型第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量3-4 线性尺寸的一般公差 对于车间一般
55、加工条件下可以保证的非配合线性尺寸和倒圆半径、倒角高度尺寸的公差和极限偏差可以不标注 ,并且在正常条件下可不进行检验。 GB/T 1804-1999对线性尺寸的公差规定了四个等级,即f(精密级)、m(中等级)、c(粗糙级)、v(最粗级)。 例如,选用中等级时,表示为:“未注公差按GB/T 1804m”。 第3章 孔轴极限与配合互换性与技术测量互换性与技术测量Interchangeability and Technical Measurement互换性与技术测量第4章 几何公差与误差检测 4.1 概述 4.2 几何公差的标注 4.3 几何公差 4.4 公差原则 4.5 几何公差的标准化与选用 4
56、.6 几何误差的检测互换性与技术测量第4章 几何公差与误差检测教学的基本内容:几何公差对零件使用性能的影响,几何公差的研究对象,几何要素,公差项目,几何公差定义,形位公差带,形位误差定义,几何误差评定方法,几何误差的测量,基准的概念、建立和体现,基准的选定方法,公差原则,几何公差的选用与标准方法。教学重难点重点:公差带和公差项目的选择及标注难点:公差原则 互换性与技术测量第4章 几何公差与误差检测 教学基本要求1认识几何公差的作用。2掌握几何公差特点和标准的基本内容。3了解几何公差选用方法。4学会几何公差标注方法。5熟悉公差原则含义。6了解几何误差评定及测量方法。互换性与技术测量第4章 几何公
57、差与误差检测4.1 概述一、几何公差对产品质量的影响 为了保证机器的装配和使用性能,机器的零、部件的精度光靠尺寸精度来控制是远远不能满足要求的,也不能保证其配合精度。例如:一根轴尽管在任意方向所测直径均在尺寸公差范围内,但由于存在直线度误差,装配时可能发生装不进去的现象。点击动画演示互换性与技术测量第4章 几何公差与误差检测 可见形状和位置误差将直接影响到零件的配合性质、机械的工作精度,运动的平稳性耐磨及密封性。 例如:内燃机配汽机构中的凸轮(见图)轮廓存在轮廓度误差,会直接影响气缸进、排气量的变化,从而影响发动机的功率。二、几何公差在零件设计中的作用及应用互换性与技术测量第4章 几何公差与误
58、差检测 三、几何公差标准的现况 1. GB/T 1182-2008产品几何技术规范(GPS)几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注 替换:GB/T 1182-1996 形状和位置公差 通则、定义、符号和图样表示法 等效采用:ISO 1101:1996 技术制图-几何公差-形状、定向、定位和跳动公差-通则 定义、符号和图样表示法 代替:GB1182-80、GB1183-802.GB/T 1184-1996形状和位置公差、未注几何公差值 等效采用:ISO 2768-2:1989 一般几何公差-第2部分 未注几何公差 代替:GB1184-80 形状和位置公差、未注几何公差值3.GB/T 4249-
59、1996 公差原则 等效采用:ISO 8015:1985 技术制图-基本的公差原则 代替:GB4249-84公差原则 互换性与技术测量第4章 几何公差与误差检测4.GB/T 16671-1996 形状和位置公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求 等效采用:ISO 2692:1996 技术制图-几何公差-最大实体要求、最小实体要求和可逆要求 (几何公差和尺寸公差的关系) 5.GB/T 17773-1999 形状和位置公差 延伸公差带及其注法 等效采用:ISO 10578:1982 技术制图 定向和定位公差 延伸公差带 6.GB/T 17773-1999 形状和位置公差 轮廓的尺寸和公差注法
60、等效采用:ISO 1660:1982 技术制图 几何公差 轮廓的尺寸和公差注法 互换性与技术测量第4章 几何公差与误差检测7.GB/T 17851-1999 形状和位置公差 基准和基准体系 等效采用:ISO5459:1981 技术制图 几何公差的基准和基准体系8.GB/T 1958-2004产品几何量技术规范(GPS) 形状和位置公差 检测规定9.GB/T 13319-2003产品几何量技术规范(GPS)几何公差 位置度公差注法互换性与技术测量第4章 几何公差与误差检测4.1.1 零件要素及其分类 1.要素:构成零件几何特征的点、线、面。 互换性与技术测量第4章 几何公差与误差检测2.提取要素
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