公差配合与技术测量课件7

公差配合与技术测量项目六机械零件的综合检测公差配合与技术测量项目六机械零件的综合检测1项目六机械零件的综合检测减速器输出轴的检测【项目描述】本项目通过对减速器输出轴的尺寸精度、几何精度和表面结构要求进行检测来实施教学，使学生熟练掌握轴类零件的检测方法、检测步骤及所用仪器的使用方法。项目六机械零件的综合检测2【知识目标】1.掌握零件图中尺寸公差、几何公差和表面结构的标注方法。2.了解三坐标测量仪的分类、工作原理及组成。【技能目标】1.能正确识读、分析零件图。2.能根据零件的精度，正确选择测量工具。3.能独立检测减速器输出轴并正确判定其加工质量。【知识目标】3【任务描述】图6-1所示是一根在线生产的一级直齿圆柱齿轮减速器的输出轴零件图。要求对加工后的主轴各部分进行检测，确定其是否符合技术要求。【任务描述】4图6-2减速器输出轴实物图图6-2减速器输出轴实物图5【任务分析】轴类零件大多为回转类细长型零件，可以由圆柱、圆锥和球类等回转体同轴组合而成，其作用是安装、支撑回转零件并传递运动和动力。由于组成轴类零件的回转体都处于同一旋转轴上，通常由车床车削加工制成，因此其主要检测技术要求为：尺寸检测主要是径向直径尺寸的检测，轴向尺寸精度要求一般较低，若需要检测，则用加长游标卡尺检测即可；其几何精度检测主要是径向圆跳动、轴径部位的圆柱度和同轴度等精度检测；此外，光轴外圆表面结构也是重点检测的部分。【任务分析】61.零件的精度分析（1）尺寸精度如图所示，轴的尺寸精度要求较高的部位有外圆柱面和键槽。

输出轴上两端尺寸为φ30±0.0065的轴与两个规格相同的轴承内圈配合，其公差Ts=es-ei=(+0.0063)-(-0.0065)=0.013mm,查表1-3确定其精度为IT6级；尺寸为的轴与齿轮基准孔配合，其公差Ts=es-ei=(-0.025)-(-0.050)=0.025mm,查表1-3确定其精度为IT7级；尺寸为

的轴头与减速器外主动齿轮的基准孔配合，其公差为Ts=es-ei=(-0.020)-(-0.041)=0.021mm，查表1-3确定其精度为IT7级；直径分别为φ36mm和φ26mm的两个轴尺寸精度不高，属于未注公差的尺寸，由一般公差控制。由图6-1可知，轴与轴上的零件采用普通平键联接。尺寸为

的键槽，其公差Th=ES-EI=0mm-(-0.036mm)=0.036mm,查表1-3确定其精度为IT9级；尺寸为

的键槽1.零件的精度分析的轴与齿轮基准孔配合，其公差Ts=es-e7其公差Th=ES-EI=0mm-(-0.030mm)=0.030mm,查表1-3确定其精度为IT9级；另外，用于控制键槽深度的尺寸是键槽底面距轴外圆柱面的尺寸为

和在标准公差数值表中没有与这两个尺寸正好对应的公差等级，其精度介于IT12与IT11级之间。几何精度由于两端尺寸为φ30±0.0065的轴与轴承内圈配合，所以对其形状精度要求较高，规定其圆柱度公差为0.006mm，径向圆跳动公差为0.025mm，即在其外表面任意位置处，径向圆跳动误差均不得超过0.025mm，基准是由这两个轴的基准轴线组成的公共基准轴线。其公差Th=ES-EI=0mm-(-0.030mm)=0.08

为保证输出轴的使用要求，对两段尺寸为φ30±0.0065的轴及尺寸为

轴均提出了跳动公差要求，即两段尺寸为φ30±0.0065的轴对公共基准轴线的径向圆跳动公差为0.025mm，尺寸为

的轴对公共基准轴线的径向圆跳动公差为0.025mm。两个键槽的中间平面对基准轴线的对称度公差分别为0.015mm和0.012mm。

（3）表面结构要求

在尺寸精度较高的圆柱表面上均有表面结构要求。两段尺寸为φ30±0.0065的轴，其表面结构参数的上限值为1.6μm，其他轴径表面结构参数Ra的上限值为1.6μm，键槽配合表面结构参数Ra的上限值为3.2μm，非配合表面Ra的上限值为6.3μm，其余表面的结构参数的上限值均为6.3μm。为保证输出轴的使用要求，对两段尺寸为φ30±0.9公差配合与技术测量课件7102.检测量具及辅具的选择根据零件的精度要求，长度尺寸的检测量具选用量程为0～25mm，或25～50mm的外径千分尺，未注公差的尺寸选用量程为0～150mm的游标卡尺，键槽的宽度可将量块直接塞入进行测量；圆柱外表面的径向圆跳动误差的检测量具选用千分尺；表面结构参数的检测量具选用比较样块。【任务实施】（1）外圆尺寸的检测1）选择量具规格：尺寸为φ30±0.0065mm的轴和

的轴选用量程为25～50mm的千分尺，尺寸为

的轴选用量程为0～25mm的千分尺，如图6-4所示。2.检测量具及辅具的选择【任务实施】11公差配合与技术测量课件7122）检测零件：检测时应在被测轴上的多个部位、多个方向进行，所测值均不超过极限尺寸才可判定合格。（2）径向圆跳动的检测1）模拟公共基准轴线：用自定心卡盘夹住零件的一端，零件的另一端用顶尖顶住。2）安装磁力表架：把千分表安装在磁力表架上，并把磁力表架吸合在平台靠近被测零件位置处，再将千分表测头置于被测零件圆柱面上，调整表架使千分表测头轴线垂直于零件轴线，并给予一定预压力，如图6-5所示。2）检测零件：检测时应在被测轴上的多个部位、多个方向进行，所133）检测径向圆跳动量：轻轻转动被测零件，观察千分表指针的摆动范围并记录；在被测轴上的多个部位重复检测并记录，所测读数均不超过图样所给的公差值才可判定为合格。3）检测径向圆跳动量：轻轻转动被测零件，观察千分表指针的摆动14（3）圆柱度误差的检测用千分表在几个不同的径向平面内检测几次，取其中的最大值作为该轴段的圆柱度误差，如图6-6所示。（3）圆柱度误差的检测15（4）键槽尺寸的检测1）槽宽的检测：用校对量块直接塞入键槽进行检测。2）槽深的检测：将一个尺寸精度较高的垫块（或量块）平置于槽底，用千分尺测量垫块的外露面到对应圆柱面的尺寸，再用实测尺寸减去垫块尺寸得到键槽深度，如图6-7所示。注意：垫块的厚度应略大于键槽深度。（4）键槽尺寸的检测16（5）表面结构参数的检测采用标准样块与被测零件直接目测或采用触觉法进行对比，如图6-8所示。（5）表面结构参数的检测17（6）其他未注公差尺寸的检测用游标卡尺直接检测并记录数据，如图6-9所示。（6）其他未注公差尺寸的检测18【知识拓展】三坐标测量仪（1）三坐标测量仪的工作原理

三坐标测量仪是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量机或三坐标量床，如图6-10所示。其可定义为一种具有可在三个相互垂直的导轨上移动的探测器，此探测器以接触或非接触等方式传递讯号，三个轴的位移测量系统（如光栅尺）经数据处理器或计算机等计算出工件的各点（x，y，z）及各项功能测量的仪器。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。【知识拓展】19公差配合与技术测量课件720（2）三坐标测量仪的应用领域三坐标测量仪主要用于机械、航空航天、汽车零部件、五金、模具等行业的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面测量，也可以对工件的尺寸、几何公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。三坐标测量仪是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟，并快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息。（2）三坐标测量仪的应用领域21（3）三坐标测量仪的分类1）移动桥式：移动桥式测量仪(见图6-11)是当前三坐标测量仪的主流结构。有沿着相互正交的导轨而运行的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上，并相对其作垂直运动，第一和第二部分的总成相对第三部分作水平运动，第三部分被架在机座的对应两侧的支柱支承上，并相对机座作水平运动，机座承载工件。移动桥式坐标测量仪是目前中小型测量仪的主要结构型式，承载能力较大，本身具有台面，受地基影响相对较小，开敞性好，精密比固定桥式稍低。（3）三坐标测量仪的分类22优点：①

结构简单，结构刚性好，承重能力大；②

工件重量对测量机的动态性能没有影响。缺点：①X向的驱动在一侧进行，单边驱动，扭摆大，容易产生扭摆误差；②

光栅是偏置在工作台一边的，产生的阿贝臂误差较大，对测量机的精度有一定影响；③

测量空间受框架影响。优点：23公差配合与技术测量课件7242)固定桥式：固定桥式测量仪（见图6-12）有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动，第一和第二部分的总成沿着牢固装在机座两侧的桥架上端作水平运动，在第三部分上安装工件。2)固定桥式：25优点：①

结构稳定，整机刚性强，中央驱动，偏摆小；②

光栅在工作台的中央，阿贝误差小；③X、Y方向运动相互独立，相互影响小。缺点：①

被测量对象由于放置在移动工作台上，降低了机动的移动速度，承载能力较小；②

基座长度大于2倍的量程，所以占据空间较大；③

操作空间不如移动桥式开阔。优点：263)固定工作台悬臂式：固定工作台悬臂式坐标测量仪（见图6-13）有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对第三部分作水平运动，第三部分以悬臂状被支撑在一端，并相对机座作水平运动，机座承载工件。优点：①

结构简单，测量空间开阔。缺点：①

悬臂沿Y向运动时受力点的位置随时变化，从而产生不同的变形，造成测量的误差较大，因此，悬臂式测量机只能用于精度要求不太高的测量中，一般用于小型测量仪。3)固定工作台悬臂式：27公差配合与技术测量课件7284）龙门式：（高架桥式测量仪）龙门式坐标测量仪（见图6-14）有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动，第三部分在机座两侧的导轨上作水平运动，机座或地面承载工件。龙门式坐标测量仪一般为大中型测量仪，要求较好的地基，立柱影响操作的开阔性，但减少了移动部分重量，有利于精度及动态性能的提高，正因为此，近来亦发展了一些小型带工作台的龙门式测量仪，龙门式测量仪最长可到数十米，由于其刚性要比水平臂好，因而对大尺寸而言可具有足够的精度。4）龙门式：（高架桥式测量仪）29优点：①

结构稳定，刚性好，测量范围较大；②

装卸工件时，龙门可移到一端，操作方便，承载能力强。缺点：①

因驱动和光栅尺集中在一侧，造成的阿贝误差较大，驱动不够平稳。优点：305）L型桥式：L型桥式坐标测量仪（见图6-15）有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装有探测系统的第一部分，装在第二部分上并相对其作垂直运动，第一和第二部分的总成相对第三部分作水平运动，第三部分在机座平面或低于平面上的一条导轨和在机座上另一条导轨的两条导轨上作水平运动，机座承载工件。L型桥式坐标测量仪是综合移动桥式和龙门式测量机优缺点的测量仪，有移动桥式的平台，工作开敞性较好，又像龙门式减少移动的重量，运动速度、加速度可以较大，但要注意辅腿的设计。5）L型桥式：31公差配合与技术测量课件7326）移动工作台悬臂式：移动工作台悬臂式坐标测量仪（见图6-16）有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动。第三部分以悬臂被支承在一端，并相对机座作水平运动。第三部分相对机座作水平运动并在其上安装工件。此类测量机载力不高，应用较少。6）移动工作台悬臂式：337）水平悬臂式：水平悬臂式坐标测量仪（见图6-17）有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作水平运动。第一和第二部分的总成相对第三部分作垂直运动。第三部分相对机座作水平运动，并在机座上安装工件。如果进行细分，可以分为水平悬臂移动式坐标测量仪，固定工作台水平悬臂式坐标测量仪，移动工作台水平悬臂坐标测量仪。7）水平悬臂式：34公差配合与技术测量课件7358）柱式：柱式坐标测量仪（见图6-18）有两个可移动组成部分，装有探测系统的第一部分相对机座作垂直运动。第二部分装在机座上并相对其沿水平方向运动，在该部分上安装工件。柱式坐标测量仪精度比固定工作台悬臂测量仪高，一般只用于小型高精度测量仪，适于要求前方开阔的工作环境。8）柱式：36公差配合与技术测量项目六机械零件的综合检测公差配合与技术测量项目六机械零件的综合检测37项目六机械零件的综合检测减速器输出轴的检测【项目描述】本项目通过对减速器输出轴的尺寸精度、几何精度和表面结构要求进行检测来实施教学，使学生熟练掌握轴类零件的检测方法、检测步骤及所用仪器的使用方法。项目六机械零件的综合检测38【知识目标】1.掌握零件图中尺寸公差、几何公差和表面结构的标注方法。2.了解三坐标测量仪的分类、工作原理及组成。【技能目标】1.能正确识读、分析零件图。2.能根据零件的精度，正确选择测量工具。3.能独立检测减速器输出轴并正确判定其加工质量。【知识目标】39【任务描述】图6-1所示是一根在线生产的一级直齿圆柱齿轮减速器的输出轴零件图。要求对加工后的主轴各部分进行检测，确定其是否符合技术要求。【任务描述】40图6-2减速器输出轴实物图图6-2减速器输出轴实物图41【任务分析】轴类零件大多为回转类细长型零件，可以由圆柱、圆锥和球类等回转体同轴组合而成，其作用是安装、支撑回转零件并传递运动和动力。由于组成轴类零件的回转体都处于同一旋转轴上，通常由车床车削加工制成，因此其主要检测技术要求为：尺寸检测主要是径向直径尺寸的检测，轴向尺寸精度要求一般较低，若需要检测，则用加长游标卡尺检测即可；其几何精度检测主要是径向圆跳动、轴径部位的圆柱度和同轴度等精度检测；此外，光轴外圆表面结构也是重点检测的部分。【任务分析】421.零件的精度分析（1）尺寸精度如图所示，轴的尺寸精度要求较高的部位有外圆柱面和键槽。

输出轴上两端尺寸为φ30±0.0065的轴与两个规格相同的轴承内圈配合，其公差Ts=es-ei=(+0.0063)-(-0.0065)=0.013mm,查表1-3确定其精度为IT6级；尺寸为的轴与齿轮基准孔配合，其公差Ts=es-ei=(-0.025)-(-0.050)=0.025mm,查表1-3确定其精度为IT7级；尺寸为

的轴头与减速器外主动齿轮的基准孔配合，其公差为Ts=es-ei=(-0.020)-(-0.041)=0.021mm，查表1-3确定其精度为IT7级；直径分别为φ36mm和φ26mm的两个轴尺寸精度不高，属于未注公差的尺寸，由一般公差控制。由图6-1可知，轴与轴上的零件采用普通平键联接。尺寸为

的键槽，其公差Th=ES-EI=0mm-(-0.036mm)=0.036mm,查表1-3确定其精度为IT9级；尺寸为

的键槽1.零件的精度分析的轴与齿轮基准孔配合，其公差Ts=es-e43其公差Th=ES-EI=0mm-(-0.030mm)=0.030mm,查表1-3确定其精度为IT9级；另外，用于控制键槽深度的尺寸是键槽底面距轴外圆柱面的尺寸为

和在标准公差数值表中没有与这两个尺寸正好对应的公差等级，其精度介于IT12与IT11级之间。几何精度由于两端尺寸为φ30±0.0065的轴与轴承内圈配合，所以对其形状精度要求较高，规定其圆柱度公差为0.006mm，径向圆跳动公差为0.025mm，即在其外表面任意位置处，径向圆跳动误差均不得超过0.025mm，基准是由这两个轴的基准轴线组成的公共基准轴线。其公差Th=ES-EI=0mm-(-0.030mm)=0.044

为保证输出轴的使用要求，对两段尺寸为φ30±0.0065的轴及尺寸为

轴均提出了跳动公差要求，即两段尺寸为φ30±0.0065的轴对公共基准轴线的径向圆跳动公差为0.025mm，尺寸为

的轴对公共基准轴线的径向圆跳动公差为0.025mm。两个键槽的中间平面对基准轴线的对称度公差分别为0.015mm和0.012mm。

（3）表面结构要求

在尺寸精度较高的圆柱表面上均有表面结构要求。两段尺寸为φ30±0.0065的轴，其表面结构参数的上限值为1.6μm，其他轴径表面结构参数Ra的上限值为1.6μm，键槽配合表面结构参数Ra的上限值为3.2μm，非配合表面Ra的上限值为6.3μm，其余表面的结构参数的上限值均为6.3μm。为保证输出轴的使用要求，对两段尺寸为φ30±0.45公差配合与技术测量课件7462.检测量具及辅具的选择根据零件的精度要求，长度尺寸的检测量具选用量程为0～25mm，或25～50mm的外径千分尺，未注公差的尺寸选用量程为0～150mm的游标卡尺，键槽的宽度可将量块直接塞入进行测量；圆柱外表面的径向圆跳动误差的检测量具选用千分尺；表面结构参数的检测量具选用比较样块。【任务实施】（1）外圆尺寸的检测1）选择量具规格：尺寸为φ30±0.0065mm的轴和

的轴选用量程为25～50mm的千分尺，尺寸为

的轴选用量程为0～25mm的千分尺，如图6-4所示。2.检测量具及辅具的选择【任务实施】47公差配合与技术测量课件7482）检测零件：检测时应在被测轴上的多个部位、多个方向进行，所测值均不超过极限尺寸才可判定合格。（2）径向圆跳动的检测1）模拟公共基准轴线：用自定心卡盘夹住零件的一端，零件的另一端用顶尖顶住。2）安装磁力表架：把千分表安装在磁力表架上，并把磁力表架吸合在平台靠近被测零件位置处，再将千分表测头置于被测零件圆柱面上，调整表架使千分表测头轴线垂直于零件轴线，并给予一定预压力，如图6-5所示。2）检测零件：检测时应在被测轴上的多个部位、多个方向进行，所493）检测径向圆跳动量：轻轻转动被测零件，观察千分表指针的摆动范围并记录；在被测轴上的多个部位重复检测并记录，所测读数均不超过图样所给的公差值才可判定为合格。3）检测径向圆跳动量：轻轻转动被测零件，观察千分表指针的摆动50（3）圆柱度误差的检测用千分表在几个不同的径向平面内检测几次，取其中的最大值作为该轴段的圆柱度误差，如图6-6所示。（3）圆柱度误差的检测51（4）键槽尺寸的检测1）槽宽的检测：用校对量块直接塞入键槽进行检测。2）槽深的检测：将一个尺寸精度较高的垫块（或量块）平置于槽底，用千分尺测量垫块的外露面到对应圆柱面的尺寸，再用实测尺寸减去垫块尺寸得到键槽深度，如图6-7所示。注意：垫块的厚度应略大于键槽深度。（4）键槽尺寸的检测52（5）表面结构参数的检测采用标准样块与被测零件直接目测或采用触觉法进行对比，如图6-8所示。（5）表面结构参数的检测53（6）其他未注公差尺寸的检测用游标卡尺直接检测并记录数据，如图6-9所示。（6）其他未注公差尺寸的检测54【知识拓展】三坐标测量仪（1）三坐标测量仪的工作原理

三坐标测量仪是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量机或三坐标量床，如图6-10所示。其可定义为一种具有可在三个相互垂直的导轨上移动的探测器，此探测器以接触或非接触等方式传递讯号，三个轴的位移测量系统（如光栅尺）经数据处理器或计算机等计算出工件的各点（x，y，z）及各项功能测量的仪器。三坐标测量仪的测量功能应包括尺寸精度、定位精度、几何精度及轮廓精度等。【知识拓展】55公差配合与技术测量课件756（2）三坐标测量仪的应用领域三坐标测量仪主要用于机械、航空航天、汽车零部件、五金、模具等行业的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置、齿轮、凸轮、蜗轮、蜗杆、叶片、曲线、曲面测量，也可以对工件的尺寸、几何公差进行精密检测，从而完成零件检测、外形测量、过程控制等任务。三坐标测量仪是测量和获得尺寸数据的最有效的方法之一，它可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规，并把复杂的测量任务所需时间从小时减到分钟，并快速准确地评价尺寸数据，为操作者提供关于生产过程状况的有用信息。（2）三坐标测量仪的应用领域57（3）三坐标测量仪的分类1）移动桥式：移动桥式测量仪(见图6-11)是当前三坐标测量仪的主流结构。有沿着相互正交的导轨而运行的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上，并相对其作垂直运动，第一和第二部分的总成相对第三部分作水平运动，第三部分被架在机座的对应两侧的支柱支承上，并相对机座作水平运动，机座承载工件。移动桥式坐标测量仪是目前中小型测量仪的主要结构型式，承载能力较大，本身具有台面，受地基影响相对较小，开敞性好，精密比固定桥式稍低。（3）三坐标测量仪的分类58优点：①

结构简单，结构刚性好，承重能力大；②

工件重量对测量机的动态性能没有影响。缺点：①X向的驱动在一侧进行，单边驱动，扭摆大，容易产生扭摆误差；②

光栅是偏置在工作台一边的，产生的阿贝臂误差较大，对测量机的精度有一定影响；③

测量空间受框架影响。优点：59公差配合与技术测量课件7602)固定桥式：固定桥式测量仪（见图6-12）有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对其作垂直运动，第一和第二部分的总成沿着牢固装在机座两侧的桥架上端作水平运动，在第三部分上安装工件。2)固定桥式：61优点：①

结构稳定，整机刚性强，中央驱动，偏摆小；②

光栅在工作台的中央，阿贝误差小；③X、Y方向运动相互独立，相互影响小。缺点：①

被测量对象由于放置在移动工作台上，降低了机动的移动速度，承载能力较小；②

基座长度大于2倍的量程，所以占据空间较大；③

操作空间不如移动桥式开阔。优点：623)固定工作台悬臂式：固定工作台悬臂式坐标测量仪（见图6-13）有沿着相互正交的导轨而运动的三个组成部分，装有探测系统的第一部分装在第二部分上并相对第三部分作水平运动，第三部分以悬臂状被支撑在一端，并相对机座作水平运动，机座承载工件。优点：①

结构简单，测量空间开阔。缺点：①

悬臂沿Y向运动时受力点的位置随时变化，从而产生不同的变形，造成测量的误差较大，因此，悬臂式测量机只能用于精度要求不太高的测量中，一般用于小型测量仪。3)固定工作台悬臂式：63公差配合与技术测量课件7644）龙门式：（高架桥式