互换性与技术测量基础高职全套教学课件

绪论全套可编辑PPT课件绪论尺寸公差、配合及检测测量技术基础几何公差及检测表面粗糙度及检测光滑极限量规设计尺寸链键联接的精度设计及检测螺纹联接的精度设计及检测滚动轴承的精度设计与检测圆柱齿轮精度评价与检测教学导读本绪论介绍互换性、标准化、误差等概念和优先数系及其特点。1知识点了解互换性的分类与作用;了解互换性与工业制造的联系;了解标准的组成与标准化的历程。2重点和难点互换性、优先数系的选用。30.1概述在工程或日常生活中随处可见互换现象,如自行车链轮坏了,维修人员可迅速换上同一规格的新零件,恢复自行车的使用功能。在工业制造业中,这种“互换”显得尤其重要。例如,减速箱滚动轴承损坏,可以更换同一规格的轴承,满足生产需要,且有利于提高企业的工作效率和生产效益。知识拓展互换性的发展互换性原理始于兵器制造。在中国，早在战国时期（公元前476～前222）生产的兵器便能符合互换性要求。西安秦始皇陵兵马俑坑出土的大量弩机（当时的一种远射程的弓箭）的组成零件都具有互换性。这些零件是青铜制品，其中方头圆柱销和销孔已能保证一定的间隙配合。18世纪初，美国批量生产的火枪实现了零件互换。随着织布机、缝纫机和自行车等新的机械产品的大批量生产的需要,又出现了高精度工具和机床,促使互换性生产由军火工业迅速扩大到一般机械制造业。知识拓展互换性的发展20世纪初，汽车工业迅速发展，形成了现代化大工业生产，由于批量大和零部件品种多，要求组织专业化集中生产和广泛的协作。工业标准是实现生产专业化与协作的基础。机械工业中最重要的基础标准之一是公差与配合标准。1902年英国纽瓦尔公司编制出版的“极限表”，是世界上最早的公差与配合标准。30年代前后，各工业国家都颁布了公差与配合国家标准。1926年国际标准化协会（ISA）成立，1935年公布了国际公差制ISA草案。知识拓展互换性的发展第二次世界大战后，重建国际标准化组织（ISO），1962年颁布ISO/R286-1926极限与配合制。中国于1959年颁布公差与配合国家标准GB159～174-59，1979年颁布公差与配合新标准GB1800-1804-79，已有尺寸、形状和位置、表面粗糙度等基本要素的公差和轴承、螺纹、齿轮等通用零件的公差与配合等整套标准。0.1.1互换性及其意义01互换性的概念互换性是指在质量合格的同一规格的一批零件中,任取其中一件、无须进行任何挑选和修配就能装在机器(或部件)上,并能满足其使用性能要求的特性。2.互换性的意义(1)设计方面零部件具有互换性就可以最大限度地采用通用件、标准件和标准部件,从而大大减少了绘图和计算等工作量,缩短了设计周期,有利于产品多样化和便于计算机辅助设计与制造。(2)制造方面当零件具有互换性时,可以进行分散加工、集中装配,如图0-2所示知识拓展互换性的作用从使用和维修方面来看，若零件具有互换性，则零件在磨损或损坏、丢失后，可立即用另一个新的储备件代替（如汽车、拖拉机的活塞、活塞销、活塞环等就是这样的备件），不仅维修方便，且使机器或仪器的维修时间和费用显著减少，保证了机械产品工作的持久性和连续性，从而延长了产品的使用寿命，使产品的使用价值显著提高。总之，互换性在提高产品质量和可靠性、提高经济效益等方面具有重要的意义。它已成为现代化机械制造业中一个普遍遵守的原则，对我国的现代化建设起着重要作用。但是，应当注意，互换性原则不是在任何情况下都适用，当只有采取单个配制才符合经济原则时，零件就不能互换。0.1.2互换性的分类1)完全互换(绝对互换)(2)不完全互换(相对互换)

若一批零部件在装配时不需要任何挑选、调整或修配,装配后即能满足产品的使用要求,则这些零部件属于完全互换。仅在同一组内零件有互换性,而组与组之间不能互换,以满足其使用性能要求的互换性,称为不完全互换。1.按互换程度分类当装配精度要求较高时,采用完全互换将使零件的加工精度要求很高,使得加工困难、成本增加,这时可适当降低零件制造精度,使之便于加工;而在加工好后,通过测量,将零件按实际尺寸的大小分为若干组,使各组内的零件间的实际尺寸差别减小,这种不完全互换为“分组互换法”。如图0-3所示。2.按部件或机构的互换性分类

(1)内互换。部件或机构内部组成零件间的互换性属于内互换(2)外互换。部件或机构与其装配件间的互换性属于外互换。12知识拓展按互换目的装配互换性：规定几何参数公差达到装配要求的互换称为装配互换；功能互换性：既规定几何参数公差，又规定机械物理性能参数公差达到使用要求的互换称为功能互换。上述的外互换和内互换、完全互换和不完全互换皆属装配互换。装配互换目的在于保证产品精度，功能互换目的在于保证产品质量。0.1.3机械零件的误差、公差及其检测要实现零部件的互换性要求,就必须合理限制零件的加工误差范围,只要将零件的误差控制在给定的设计要求范围内,就能满足互换性要求。把允许零件尺寸和几何参数的变动范围称为“公差”。零件的误差是否符合公差要求,只有通过检测和判断才能知晓。而检测包含测量和检验。120.1.3机械零件的误差、公差及其检测测量是指将被测量与作为计量单位的标准量比较,确定被测量的大小的过程;检验是指验证零件几何参数是否合格,而不必得出具体数值的过程。在零部件的设计过程中,合理地确定公差、限制零件的误差范围并进行正确的检测,是保证产品质量和实现互换性生产的必要手段和前提条件。340.2.1标准标准一般是指技术标准,是指对产品和工程的技术品质、规格及检验方法等方面所做的技术规定。标准是从事生产和建设工作的共同技术依据。0.2.2标准的类型(1)按范围分类。

(2)按级别分类。

标准按范围分为基础标准、产品标准、方法标准、安全与环境保护标准。基础标准是指生产基础活动中最基本的具有广泛指导意义的标准。标准按级别高低分为国际标准、区域标准、国家标准(GB)、部门标准(专业标准JB)、行业标准、地方标准、企业标准,如图0-4所示。0.3优先数和优先数系在产品设计和制定技术标准时,涉及很多技术参数,这些技术参数在生产各环节中往往不是孤立的。当选定一个数值作为某种产品的参数指标后,该数值就会按一定的规律向一切相关的制品、材料等的有关参数指标传播扩散。0.3优先数和优先数系例如,螺纹的直径确定后,该直径参数会传播到螺钉的直径上,也会传播到加工这些螺纹的刀具、丝锥和板牙上,还会传播到螺钉的尺寸、加工螺纹孔的钻头的尺寸以及检测这些螺纹的量具和装配它们的工具上,如图0-5所示。0.3.1优先数系国家标准(GB/T321—2005/ISO3:1973)规定的优先数系是公比q为且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。各系列分别用系列符号R5、R10、R20、R40和R80表示,分别称为R5系列、R10系列、R20系列、R40系列和R80系列。其中前四个系列是优先数系中的常用系列,称为基本系列,而R80系列为补充系列,仅用于分级很细的特殊场合。优先数系中的任何一个项值称为优先数,表0-1所示为优先数系的基本系列与对应的优先数。0.3.2优先数系的特点优先数系具有以下特点:(1)表0-1中的数值乘以10n后仍然是优先数。(2)在同一系列中,优先数的积、商和整数乘方仍为优先数。(3)优先数具有相关性。在上一系列优先数系中隔项取值,就得到下一系列的优先数系;相反,在下一系列中插入比例中项,就得到上一系列。谢谢观看项目一教学导读通过本项目的学习,需要掌握有关尺寸公差、极限偏差等术语的定义及有关计算方法。理解配合制的概念及尺寸公差等级的选用、配合类型的选择。1知识点能够正确读出零件图纸上的尺寸公差,理解其符号的含义;正确选择量具、并使用量具对给定的轴、孔进行精度评价。2重点和难点配合类型的选择,进行外圆面和内孔配合的误差检测。3第一部分理论基础知识1.1概述尺寸公差和配合是机械工程专业方面重要的基础标准,它不仅用于圆柱内、外表面的结合,也用于其他结合中由单一尺寸确定的部分,如键结合中的键宽与槽宽,花键结合中的外径、内径,以及键齿宽与键槽宽等。1.1.1孔、轴的概念1.孔孔是指工件的圆柱形内表面,也包括非圆柱形内表面(由两平行平面或切面形成的包容面),如图1-1所示。孔的直径尺寸用D表示。2.轴轴是指工件的圆柱形外表面,也包括非圆柱形外表面(由两平行平面或切面形成的被包容面),如图1-1所示。轴的直径尺寸用d表示。从装配关系看,孔是包容面,轴是被包容面。从加工过程看,随着加工余量被逐渐切除,孔的尺寸由小变大,轴的尺寸由大变小。从加工看:孔的尺寸越加工越大，轴的尺寸越加工越小:从配合看:孔是包容面，如轴承内圈的内径，轴上键槽宽度等:轴是被包容面，如圆柱体直径、长度:长方体长、宽、高:键宽等。一般来说，零部件上的尺寸要么是孔，要么是轴，但有一类尺寸例外，既不是孔，也不是轴，如两个孔的中心距尺寸。知识拓展理解1.1.2有关尺寸的术语及定义01尺寸(线性尺寸或长度尺寸)尺寸是指用特定单位表示线性尺寸值的数值。长度值包括直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。在机械工程图样中,常用毫米(mm)作为尺寸的特定单位。1.尺寸:以特定单位表示线性尺寸值的数值。广义地说:尺寸也包括以角度单位表示角度尺寸的数值。知识拓展有关尺寸的术语1.1.2有关尺寸的术语及定义02公称尺寸(基本尺寸D、d)公称尺寸是设计给定的尺寸,孔的公称尺寸用D表示,轴的公称尺寸用d表示。通过公称尺寸,再结合上、下偏差便可算出极限尺寸。1.1.2有关尺寸的术语及定义03实际尺寸(Da、da)实际尺寸是指“通过测量”所得的尺寸。孔的实际尺寸用Da表示,轴的实际尺寸用da表示。按同一图纸要求加工的各个零件，其实际尺寸往往是不相同的，这是由于加工误差的存在。甚至同一个零件的不同位置、不同方向的实际尺寸也往往不同，存在形状误差。知识拓展实际尺寸1.1.2有关尺寸的术语及定义04极限尺寸(Dmax、dmax和Dmin、dmin)极限尺寸是指“允许尺寸变化”的两个界限值,如图1-2所示。极限尺寸是以公称尺寸为基数来确定的。在两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸;较小的一个称为最小极限尺寸。孔和轴的最大、最小极限尺寸分别用Dmax、dmax和Dmin、dmin表示。极限尺寸是以基本尺寸为基数来确定的。极限尺寸用于控制实际尺寸，合格的零件其实际尺寸应位于极限尺寸之中，也可达到极限尺寸。知识拓展极限尺寸最大实体极限(MML):孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最多时的那个极限尺寸。对于孔:是最小极限尺寸Dmin对于轴:是最大极限尺寸dmax知识拓展最大实体极限(MML)最小实体极限(LML):孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最少时的那个极限尺寸。对于孔:是最小极限尺寸Dmin对于轴:是最大极限尺寸dmax知识拓展最小实体极限(LML)1.1.3有关偏差、公差的术语及定义1.偏差(尺寸偏差)2.实际偏差(Ea,ea)某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为尺寸偏差,简称偏差。偏差可能为正数或负数,也可能为零。实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。孔的实际偏差:Ea=Da-D轴的实际偏差:ea=da-d3.极限偏差(ES,es;EI,ei)极限尺寸减去其公称尺寸所得的代数差,称为极限偏差。极限偏差分为上极限偏差与下极限偏差,上极限偏差简称上偏差,下极限偏差简称下偏差。13.极限偏差(ES,es;EI,ei)(1)上偏差。最大极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为上偏差。孔的上偏差用ES表示,轴的上偏差用es表示。(2)下偏差。最小极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为下偏差。孔的下偏差用EI表示,轴的下偏差用ei表示。孔的极限偏差:轴的极限偏差:允许尺寸的变动量称为尺寸公差,简称公差。公差是用以限制误差的。工件的误差在公差范围内即为合格;反之,则不合格。公差等于最大极限尺寸减去最小极限尺寸之差,或上偏差减去下偏差之差。公差一定是大于零的数,是一个没有符号的绝对值,不存在负值和零,在实际计算时常省略绝对值符号。孔的公差:轴的公差：4.公差(尺寸公差,Th、Ts)4.公差(尺寸公差,Th、Ts)图1-3(a)所示为孔、轴的公差与配合的示意图,它表明了两个相互结合的孔和轴的公称尺寸、极限尺寸、极限偏差与公差之间的相互关系。图1-3(b)所示为孔、轴的公差带图。1.1.3有关偏差、公差的术语及定义尺寸公差与尺寸极限偏差之间既有区别又有联系,下面用表1-1说明这两个术语之间的关系。两者区别:从数值上看:极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的;而公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零(零值意味着加工误差不存在,是不可能的)。实际计算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸，故可省略绝对值符号。从作用上看:极限偏差用于控制实际偏差,是判断完工零件是否合格的根据,而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。知识拓展公差与极限偏差的比较从工艺上看:对某一具体零件，公差大小反映加工的难易程度,即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。两者联系:.公差是上、下偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限偏差也就确定了公差。知识拓展公差与极限偏差的比较5.尺寸公差带(公差带)及公差带图(1)尺寸公差带。由代表上偏差和下偏差(或由最大极限尺寸和最小极限尺寸)的两条平行直线所限定的区域,称为尺寸公差带,简称公差带。公差带是代表公差大小的区域,可以用公差带图来表示,如图1-3(b)所示(2)零线。为了确定极限偏差的基准线,用一条水平线表示极限偏差的起始线,极限偏差的这条基准线即为“零线”。零线上方表示正极限偏差,零线下方为负极限偏差。125.尺寸公差带(公差带)及公差带图(3)公差带图。公差带图是用来表示公差大小和公差带相对于零线位置的图形。公差带图可以直观、形象地表示公称尺寸、极限偏差或极限尺寸和尺寸公差之间的关系。在画公差带图时,在零线的一端标注“0”“+”和“-”符号,在零线下方画“单箭头”的尺寸线,并标公称尺寸值。5.尺寸公差带(公差带)及公差带图(4)标准公差。(5)基本偏差。极限与配合标准中,用来确定公差带大小的任一公差称为标准公差。用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差。一般以公差带靠近零线的那一个极限偏差作为基本偏差。画出基本尺寸为ϕ50，最大极限尺寸为

ϕ50.025、最小极限尺寸为ϕ50mm的孔与最大极限尺寸为ϕ49.975、最小极限尺寸为ϕ49.959mm的轴的公差带图。知识拓展尺寸公差带图(举例)例1-1写出孔ϕ45±0.008的极限偏差、公差,并画出公差带图。解:(1)极限偏差。上偏差es=+0.008mm,下偏差ei=-0.008mm(2)公差。孔的公差Th=ES-EI=+0.008-(-0.008)=0.016mm(3)公差带图(图1-4)。例1-2指出下列尺寸的公差和基本偏差:轴ϕ50±0.0125;孔ϕ50+0.0250;轴ϕ50-0.025-0.050。解:(1)画公差带图(图1-5)。(2)计算公差,并判断基本偏差。轴ϕ50±0.0125的公差Ts=es-ei=12.5-(-12.5)=25μm,其基本偏差为es=+12.5μm或ei=-12.5μm孔ϕ50+0.0250的公差Th=ES-EI=25-0=25μm,其基本偏差为EI=0轴ϕ50-0.025-0.050的公差Ts=es-ei=-25-(-50)=25μm,其基本偏差为es=-25μm1.1.4有关配合的术语及定义1.配合配合是指公称尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。2.间隙或过盈在孔与轴的配合中,孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差,当差值为正时称为间隙,用X表示;当差值为负时称为过盈,用Y表示。12通过公差带图,我们能清楚地看到孔、轴公差带之间的关系。根据其公带位置不同,可分为三种类型:知识拓展配合类型1.1.4有关配合的术语及定义3.配合种类国家标准规定配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合三种类型。(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。在间隙配合中,孔的公差带在轴的公差带之上,如图1-6所示。3(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。在过盈配合中,孔的公差带在轴的公差带之下,如图1-7所示。(3)过渡配合。可能具有间隙或过盈的配合,此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠,它是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合,但其间隙量或过盈量都较小,如图1-8所示。4.配合公差(Tf)在上述间隙、过盈和过渡三类配合中,允许间隙或过盈在两个界限内变动。允许间隙或过盈的变动量称为配合公差Tf,是一个绝对值。配合公差的大小表明配合松紧程度的变化范围,配合公差越大,孔、轴的配合精度越低;反之,配合精度越高。例1-3求下列孔、轴配合的:(1)公称尺寸;(2)上、下偏差;(3)尺寸公差;(4)配合公差;(5)画公差带图,并判断配合类型;(6)极限间隙或极限过盈,平均间隙或平均过盈。1.2尺寸公差与配合标注的主要内容1.2.1配合制及标准公差等级配合制是以两个相配合的零件中的其中一个零件为基准件,并对其选定标准公差带,将其公差带位置固定,而改变另一个零件的公差带位置,从而形成各种配合的一种制度,国家标准规定了两种配合制,即基孔制和基轴制。基孔制是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,如图1-10(a)所示。1.基孔制基轴制是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。如图1-10(b)所示2.基轴制确定尺寸精确程度的等级称为尺寸公差等级(简称公差等级)。公称尺寸≤500mm的常用尺寸范围内,各级标准公差数值见表1-2。3.公差等级(尺寸公差等级)知识拓展基孔制知识拓展基轴制IT6可读作:标准公差6级或简称6级公差。同-基本尺寸的孔与轴,其标准公差数值大小应随公差等级的高低而不同。公差等级↑，公差值↓同一公差等级的孔与轴,随着基本尺寸大小的不同应规定不同的标准公差值。基本尺寸↑,公差值↑公差是加工误差的允许值,同一等级的公差具有相同的加工难易程度。标准公差的数值,一与公差等级有关,二为基本尺寸的函数。知识拓展标准公差的特点1.2.2基本偏差系列基本偏差是用来确定公差带相对于零线位置的偏差,是对公差带位置的标准化,其数量将决定配合种类的数量。为了满足机器中各种不同性质和不同松紧程度的配合需要,国家标准对孔和轴分别规定了28个公差带位置,分别由28个基本偏差来确定。1.基本偏差代号基本偏差代号用拉丁字母表示,孔用大写字母表示,轴用小写字母表示。28种基本偏差代号由26个拉丁字母中除去5个容易与其他参数混淆的字母I、L、O、Q、W、(i、l、o、q、w),剩下的21个字母加上7个双写的字母CD、EF、FG、JS、ZA、ZB、ZC(cd、ef、fg、js、za、zb、zc)组成。这28种基本偏差构成了基本偏差系列。

2.基本偏差系列图及其特征图1-11所示为基本偏差系列图。图中,基本偏差系列各公差带只画出一端,另一端未画出,它取决于公差值的大小。3.基本偏差数值(1)轴的基本偏差数值。轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础,按照各种配合要求,再根据生产实践经验和统计分析结果得出的一系列公式,经计算后圆整尾数而得出。公称尺寸≤500mm的轴的基本偏差数值参考表1-3。1.2.3极限与配合在图样上的标注1.公差带代号与配合代号孔、轴的公差带代号由基本偏差代号和公差等级数字共同组成。2.尺寸公差与配合在图样中的标注形式尺寸公差在零件图中的标注形式如图1-12所示。孔、轴的公差在零件图上主要标注公称尺寸和极限偏差数值或标注公称尺寸和公差带代号,也可标注公称尺寸、公差带代号和极限偏差数值。在装配图上,主要标注公称尺寸和配合代号,即标注孔、轴的公称尺寸、基本偏差代号及公差等级,如图1-13所示。1.2.3极限与配合在图样上的标注3.常用和优先的公差带国家标准规定了20个尺寸公差等级和28种基本偏差。如将任意一种基本偏差与任意一个标准公差组合,在公称尺寸≤500mm范围内,孔的公差带有20×27+3(J6、J7、J8)=543种,轴的公差带有20×27+4(j5、j6、j7、j8)=544种。在工程实际中,若将这么多公差带全部都使用,则必然导致定制刀具和量具规格繁多,显然很不经济。国家标准规定了一般、常用和优先轴用公差带共116种,如图1-14所示。图中方框内的46种为常用公差带,圆圈内的13种为优先公差带。国家标准规定了一般、常用和优先孔用公差带共105种,如图1-15所示。图中方框内的30种为常用公差带,圆圈内的13种为优先公差带。4.常用和优先的配合国家标准规定了基孔制常用配合46种、优先配合13种,见表1-5;基轴制常用配合36种,优先配合11种,见表1-6。5.孔、轴的同名配合按照工艺等价性原则,对于孔、轴之间的配合,若分别采用基孔制与基轴制,且使得两种配合制的孔、轴公差等级对应相等、两种配合所产生的极限盈隙(极限间隙量或极限过盈量)对应相等,则认为这两种配合的配合性质相同,称它们为同名配合。例如,ϕ25H7/f6与ϕ25F7/h6为同名配合。下面用例题详细说明同名配合的情况。例1-4确定配合ϕ25H7/f6与ϕ25F7/h6中孔、轴的极限偏差,计算其极限盈隙,并判断其配合性质是否相同。解:由标准公差数值表中查得公称尺寸D(d)=ϕ25的孔与轴的IT7=21μm,IT6=13μm(1)确定ϕ25H7/f6的极限偏差孔ϕ25H7为基准孔,基本偏差EI=0上偏差ES=IT7+EI=21+0=+21μm轴ϕ25f6的基本偏差查“轴的基本偏差数值表”,得基本偏差:es=-20μm下偏差:ei=es-IT6=-20-13=-33μm(2)确定ϕ25F7/h6的极限偏差孔ϕ25F7的基本偏差查“孔的基本偏差数值表”,得基本偏差:EI=+20μm上偏差ES=IT7+EI=20+21=+41μm轴ϕ25h6为基准轴,基本偏差es=0下偏差ei=es-IT6=0-13=-13μm(4)画公差带图(图1-16)(5)计算两种配合的极限盈隙ϕ25H7/f6:Xmax=ES-ei=+21-(-33)=+54μmXmin=EI-es=0-(-20)=+20μmϕ25F7/h6:Xmax=ES-ei=+41-(-13)=+54μmXmin=EI-es=20-0=+20μm(6)判断配合性质由图1-16公差带图知,ϕ25H7/f6和ϕ25F7/h6属于间隙配合中的“同名配合”,孔、轴公差等级对应相等,其配合性质相同。1.2.4一般公差在车间普通工艺条件下,机床设备一般加工能力可保证的公差称为一般公差。在正常维护和操作情况下,一般公差代表生产车间的一般经济加工精度。国家标准GB/T1804—2000《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级,它们分别是精密级f、中等级m、粗糙级c、最粗级v;对对应的适用尺寸进行了新的较大的尺寸分段,具体数值见表1-7。一般公差的f、m、c、v四个等级分别相当于线性尺寸的IT12、IT14、IT16、IT17。倒圆半径与倒角高度尺寸的极限偏差数值见表1-8。1.3尺寸公差与配合的选用1.3.1配合制的选择基孔制和基轴制是两种平行的配合制度,在进行配合制的选择时,应从零件的结构、工艺性和经济性等方面综合分析,合理确定配合制,使得所选择的基准制应有利于零件的加工、装配和降低制造成本。1.一般情况下优先选用基孔制因为在加工孔时,当孔的公称尺寸和公差等级相同而基本偏差改变时,就需要更换刀具、量具。而在加工轴时,用一种规格的磨砂轮或车刀,可以加工不同基本偏差的轴,并且可以用通用量具对轴进行测量。在生产中,孔通常用定值刀具加工,用极限量规检验。为了减少定值刀具、量具的规格和数量,利于生产,提高经济性,应优先选用基孔制。2.下列情况下选用基轴制(1)当在机械制造中采用具有一定公差等级的冷拉钢材,其外径不经切削加工即能满足使用要求时,就应选择基轴制。(2)根据零件结构上的特点,宜采用基轴制。例如,图1-19(a)所示为发动机的活塞销轴与连杆铜套孔、活塞孔之间的配合。根据工作需要,活塞销轴与活塞孔应为过渡配合,而活塞销与连杆之间有相对运动,应为间隙配合。若活塞销轴与连杆铜套孔和活塞孔之间采用基孔制配合,其活塞销轴结构和公差带如图1-19(b)所示;若采用基轴制配合,其活塞销轴结构和公差带如图1-19(c)所示。标准件通常由专业工厂大量生产,在制造时其配合部位的配合制已确定。因此,与其配合的轴和孔一定要服从标准件既定的配合制。例如,在滚动轴承与轴颈、轴承座孔之间的配合中,滚动轴承的内圈与轴颈之间应选用基孔制,而滚动轴承的外圈与轴承座孔之间应选用基轴制,如图1-20所示。3.与标准件配合时,以标准件为基准件确定配合制非配合制配合是指由不包含基本偏差H和h的任一孔、轴公差带组成的配合。如图1-20所示,轴承座孔同时与滚动轴承外圈和端盖配合。4.在特殊需要时可采用非配合制配合选择公差等级的基本原则是:在满足零件使用要求的前提下,尽量选取较低的公差等级。公差等级的选择常采用类比法,即参考从生产实践中总结出来的经验资料,联系待定零件的工艺、配合和结构等特点,经分析后再确定公差等级。1.联系工艺生产中一般要求孔和轴的工艺等价性相同,即加工孔和轴的难易程度应相当。在公差等级IT01~IT8范围内,加工中、小尺寸的孔比加工相同尺寸、相同公差等级的轴要困难,加工成本也高些,两者的工艺是不等价的。1.3.2公差等级的选择2.联系配合对过渡配合和过盈配合,一般不允许其配合的间隙或过盈变动太大,因此公差等级不能太低,孔可选标准公差ITn≤IT8,轴可选标准公差ITn≤IT7。间隙配合可不受此限制,但间隙小的其配合公差等级应较高,间隙大的配合公差等级可以低些。3.联系零部件的相关精度要求相配合的零部件精度必须要匹配。例如,与滚动轴承相配合的外壳孔和轴颈的公差等级取决于相配合的轴承的公差等级;与齿轮配合的轴的公差等级要与齿轮精度相适应。用类比法选择公差等级时,应熟悉各个公差等级的应用范围和各种加工方法所能达到的公差等级,具体参见表1-9~1-11。1.3.2公差等级的选择1.3.3配合种类的选择计算法是根据一定的理论公式计算出所需的间隙或过盈,再根据计算结果对照国家标准选择合适的配合,在实际应用中还要根据实际工作情况进行必要的修正。试验法是对选定的配合进行多次试验,根据试验结果找到最合理的间隙或过盈,从而确定配合。类比法是参考现有同类机器或类似结构中经生产实践验证过的配合情况,与所设计零件的使用要求相比较,经修正后确定配合。1.计算法2.试验法3.类比法(1)载荷的大小。载荷过大时:对过盈配合,要求增加过盈量;对间隙配合,要求减小间隙量;对过渡配合,要选用过盈概率大的过渡配合。(2)配合的装拆。经常需要装拆的配合比不经常需要装拆的配合要松。有时零件之间虽然不常装卸,但受结构限制而装配困难的配合,也要选择较松的配合。(3)配合件的长度。当配合件之间的结合面较长,由于受到配合面的几何误差的影响,实际形成的配合面比结合面短时,需要较紧的配合,在选择配合时应适当增大过盈量或减小间隙量。(4)配合件的材料。当配合件中的其中一件是塑性较好的材料,如铜或铝等塑性材料时,选择配合时可适当增大过盈量或减小间隙量。(5)温度的影响。当装配温度与工作温度相差较大时,要考虑热变形对配合的影响。(6)工作条件。工作情况对配合的影响见表1-12。用类比法选择配合时,还要综合考虑其他一些因素。选择配合种类的主要依据是零部件的使用要求和工作条件。首先要确定配合的类别,选定是间隙配合、过渡配合,还是过盈配合。配合类别的选择见表1-13。1.3.4各种配合的特征及应用示例在确定了配合类别之后,再进一步确定应选用哪种配合。表1-14为各种基本偏差的特性及应用,表1-15为基孔制优先、常用配合的选用说明。当相互配合的孔与轴的定心精度要求高时,不宜选用间隙配合,多选用过渡配合或过盈配合,其中过盈配合能保证较高的定心精度。若载荷较大,对过盈配合过盈量应增大,对过渡配合要选用产生过盈量概率较大的过渡配合。经常拆装的孔、轴比不经常拆装的孔、轴的配合要松些。有些场合中,相互配合的零件之间虽然不经常拆装,但受结构限制而装配困难,这时应该选择松一些的配合。1.孔和轴的定心精度2.受载情况3.拆装情况1.3.5选择配合种类时应考虑的主要因素4.配合件的材料由于塑性材料在外力或受热等情况下容易变形,因而当配合件中的其中一零件为塑性材料时,选择配合时可适当增大过盈量或减小间隙量。5.装配变形零部件之间配合时产生的装配变形量应给予考虑。如图1-21所示。6.工作温度当工作温度与装配温度相差较大时,选择配合时要考虑热变形的影响。7.生产类型在选择配合时,对同一使用要求,单件、小批量生产时采用的配合比大批量生产时要松一些。例1-7

有一孔、轴配合的公称尺寸为ϕ45mm,要求配合间隙为+0.025~+0.089mm,试用计算法确定此配合的孔、轴公差带和配合代号。1.3.6配合种类选择的实例分析第二部分技能训练1.任务内容根据阶梯轴和轴套在配合件中的地位和作用,分析阶梯轴和轴套零件的精度要求,识读阶梯轴和轴套的图样和工艺文件,如图1-22(b)和图1-23(b)所示。通过查阅相关计量标准,理解阶梯轴零件图1-22(b)上的尺寸标注ϕ15h8(0-0.027)、ϕ12f8(-0.016-0.043)、ϕ200-0.03、ϕ15±0.02、ϕ120-0.03和轴套零件图1-23(b)上的尺寸标注ϕ32H8(+0.0390)、ϕ15H8(+0.0270)、配合公差、配合误差等的含义;选择合适的测量工具对阶梯轴和轴套的外圆和内孔进行尺寸精度检测,绘制配合公差带图,确定配合类型,判断尺寸、配合是否合格,并出具检测评价表。任务阶梯轴与轴套的尺寸精度及配合误差检测2.任务准备安排学生提前观看阶梯轴和轴套尺寸的有关检验视频,并准备检测零件[图1-22(a)、图1-23(a)]和检测工具(图1-24)。任务阶梯轴与轴套的尺寸精度及配合误差检测通过分析阶梯轴和轴套的零件图,查阅标准公差数值表和孔、轴的基本偏差数值表后,将阶梯轴和轴套的尺寸误差检测方案分别填入表1-16和表1-17中。实训目的(1)了解游标卡尺、千分尺的作用、结构组成、测量范围及测量精度。(2)训练游标卡尺、千分尺测量的测量技能。(3)加深对公称尺寸、极限尺寸、极限偏差、尺寸公差等概念的认识,掌握公称尺寸与实际尺寸、尺寸公差与尺寸误差、配合公差与配合误差的区别与联系,正确判断阶梯轴与轴套尺寸及配合是否合格。3(1)根据图1-22和图1-23在零件尺寸误差测量与检验组合训练装置中找出阶梯轴和轴套零件及对应图纸和检测工具。(2)检测阶梯轴外圆尺寸。①校正外径千分尺零位:将外径千分尺旋到零尺寸,在组合训练装置中找到小扳手,转动固定套管,并使固定套管刻度与微分筒刻度对零。②看懂图1-22(b)中的所有标注和技术要求,并在表1-18中填入阶梯轴的图号、图纸标注尺寸及公差。4.检测步骤③自测实测尺寸:如图1-25所示,用外径千分尺独立测量阶梯轴的外圆尺寸,从三个不同角度的方向测量,取外径的算术平均值,并将计算的数据填入表1-18自测实测尺寸栏中。④商讨实测尺寸:同组学生商讨并确定实测尺寸,填入表1-18商讨实测尺寸栏中。⑤用商讨实测尺寸减去零件外圆的公称尺寸得到尺寸误差,并填入表1-18尺寸误差栏中。⑥根据误差大小判断所测外圆尺寸是否合格,合格打√,不合格打×。4.检测步骤(3)检测轴套内孔尺寸。①校正游标卡尺零位:将游标卡尺的游标尺移到零尺寸,转动表盘使指针对零。②看懂图1-23(b)中的所有标注和技术要求,并在表1-19中填入轴套的图号、图纸标注尺寸及公差。③自测实测尺寸:如图1-26所示,用游标卡尺独立测量轴套的内孔尺寸,从三个不同角度的方向测量,取内径的算术平均值,并将计算的数据填入表1-19自测实测尺寸栏中。④商讨实测尺寸:同组学生商讨并确定实测尺寸,填入表1-19商讨实测尺寸栏中。⑤用商讨实测尺寸减去零件内孔的公称尺寸得到尺寸误差,并填入表1-19尺寸误差栏中。⑥根据误差大小判断所测内孔尺寸是否合格,合格打√,不合格打×。4.检测步骤

(4)确定配合性质,检测配合误差。①认真查看图1-27中阶梯轴与轴套孔的配合,确定配合位置的尺寸参数,根据零件图纸中标注的公差值,在图1-28中画出阶梯轴与轴套孔的配合公差带图,并确定其配合性质。4.检测步骤

②将配合性质及配合公差值填入表1-20中。③将(2)、(3)项测量阶梯轴及轴套孔配合部位的对应参数填入表1-20中,并计算实测配合误差填入表中。④判断配合性质是否满足图纸要求。4.检测步骤谢谢观看项目二教学导读本章介绍测量的定义、测量过程四要素、量值传递系统、量块的基本知识、计量器具的基本技术性能指标、测量方式以及各类测量误差及其特点,针对不同测量误差给出了其处理方法和测量的数据处理步骤等。1知识点测量的基本概念及要素;测量误差的特性及数据处理方法;计量器具与测量方法的分类;常用量具使用方法;长度基准的概念和长度量值传递系统的应用;验收原则及验收极限,正确选择计量器具。2重点和难点测量过程四要素、量块等级划分、测量误差处理与数据处理方法。3第一部分理论基础知识2.1概述零部件品质要求不同,且形状各异,为了保证零部件满足互换性的要求,确保产品在制造完成后符合公差要求,需根据零部件的测量精度要求、测量系统所需使用环境、测量效率等因素选择测量系统,以保证几何量测量满足品质控制要求。1.1.1测量与测量技术1.测量与检验测量是以确定量值为目的的全部操作。测量就是将被测的几何量L与标准的单位量E进行比较,确定其比值q的过程,即q=L/E2.测量过程四要素一个完整的测量过程不仅必须有明确的被测对象、确定的计量单位、与被测对象相适应的测量方法,而且要对测量结果做出精确程度的判断。因此,任何一个测量过程都应包括四个基本要素:被测对象、计量单位、测量方法和测量精度。2.1.2长度基准与量值传递01长度单位和基准为了保证长度测量的精度,首先需建立国际统一的、稳定可靠的长度基准。国际上统一使用的公制长度基准是在1983年第17届国际计量大会上通过的,米(m)为长度基准。米的新定义为:“1米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内所行进的路径的长度。”02量值传递的概念由于光波波长作为长度基准,不便于在生产中直接使用。为了保证长度量值的统一,必须把复现的长度基准量值逐级地、准确地传递到生产应用的计量器具和被测工件上。长度基准的量值传递系统如图2-1所示。2.1.2长度基准与量值传递2.1.3量块的基本知识01量块及其术语量块是无刻度的平行平面端面量具,是精密测量中经常使用的标准器。量块不仅可作为长度量值传递的实物基准,还可以用于计量器具的校准和鉴定,以及精密设备的调整、精密工件的测量等。有关量块的尺寸术语如下:(1)量块的标称长度(ln)。量块的标称长度是指两相互平行的测量面之间的距离,在量块上标出的尺寸。标称长度小于10mm的量块,其截面尺寸为30mm×9mm;标称长度大于10mm的量块,其截面尺寸为35mm×9mm。

(2)量块的中心长度(Lc)。量块的中心长度是指量块的一个测量面的中心点到与其相对的另一测量面之间的垂直距离。(3)量块的长度(Li)。量块的长度是指量块的一个测量面上任意点(不包括距离侧面为0.5mm的区域),到此量块另一测量面之间的垂直距离。(4)量块的长度偏差。量块的长度偏差是指量块的实测值与标称长度之差。(5)量块的长度变动量V。量块的长度变动量是指量块任意点长度中的最大长度与最小长度之差的绝对值,即V=Limax-Limin。2.1.3量块的基本知识02量块的精度等级(1)长度量块的分级。长度量块按制造精度分为五级,即0、1、2、3、K,其中0级精度最高,3级精度最低。K级为校准级,用来校准0、1、2级量块。(2)长度量块分等。国家计量局标准JJG146—2011规定,量块按检定精度分为5等,即1等、2等、3等、4等、5等,其中1等精度最高,精度依次降低,5等精度最低。知识拓展量块的用途量块在机械制造厂和各级计量部门中应用较广，常作为尺寸传递的长度标准和计量仪器示值误差的检定标准，也可作为精密机械零件测量、精密机床和夹具调整时的尺寸基准。知识拓展量块的选用量块在使用时，常常用几个量块组合使用。为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块应按定的尺寸系列成套生产供应。国家标准共规定了17种系列的成套量块。组合量块时，为减少量块组合的累积误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过4块。选用量块时，应从所需组合尺寸的最后一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一一位尾数。知识拓展量块的选用1.量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。2.使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损伤，影响其粘合性。3.分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。4.所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温度与环境温度相同后方可使用。知识拓展量块的选用5.轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。6.不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。7.使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防锈脂存于干燥处。2.2.1计量器具的分类1.量具

2.量规量具是通用的有刻度的或无刻度的一系列单值和多值的量块和量具等,分为标准量具和通用量具。量规是一种没有刻度的量具,用量规检验零件(尺寸、形状、位置)是否合格,不能获得被56测几何量的具体数值,只能判断合格性,如光滑极限量规、螺纹量规等。3.计量仪器4.计量装置计量仪器是将被测的量值转换成可直接观察的示值或等效信息的测量器具。计量装置由测量器具和辅助装置组成,用于完成特定测量的整体,如三坐标测量仪、齿轮综合精度检查仪等。2.2.1计量器具的分类知识拓展按用途分类(1)标准计量器具标准计量器具是指测量时体现标准量的测量器具。(2)通用计量器具通用计量器具是指通用性大、可用来测量某-范围内各种尺寸(或其他几何量)，并能获得具体读数值的计量器具，如千分尺、百分表、测量仪等。知识拓展按用途分类(3)专用计量器具专用计量器具是指用于专门测量某种或某日个特定几何量的计量器具，如量规、圆度仪、基节仪等。知识拓展按结构和工作原理分类(1)机械式计量器具(2)光学式计量器具(3)气动式计量器具

(4)电动式计量器具

(5)光电式计量器具知识拓展按结构和工作原理分类机械式计量器具:是指通过机械结构实现对被测t的感受、传递和放大的计器具，如机械式比较仪、百分表、测长仪等。光学式计量器具:是指用光学方法是实现对被测t的转换和放大的计上器具，如光学比较仪、投影仪、自准直仪和工具显微镜等。气动式计量器具:是指靠压缩空气通过气动系统时的状恋(流量或压力)变化来实现对被测量的转换的计量器具，如水柱式和浮标式气动量仪。知识拓展按结构和工作原理分类电动式计量器具:是指将被测量通过传感器转变为电量，再经变换而获得读数的计量器具，如电动轮廓仪和电感测微仪等。光电式计量器具:是指利用光学方法放大或瞄准，通过光电元件再转换为电量进行检测，以实现几何量上的测量的计量器具，如光电显微镜、光电测长仪等。2.2.2计量器具的度量指标刻度间距(a)示值范围示值误差修正值分度值(i)测量范围测量重复性误差分辨力灵敏度(K)不确定度知识拓展计量器具的基本度量指标示值变动量示值变动量是指在测条件不变的情况下，用计量器具对被测多次(一般5~10次)所得示值中的最大差值。回转误差(滞后误差)回转误差是指在相同条件下，对同一被测量进行往返两个方向测量时，计量器具示值的最大变动量。不确定度不确定度是指由于测误差的存在而对被测量不能肯定的程度。2.2.3测量方法及分类按实测几何量是否是被测几何量分类(1)直接测量。在测量过程中可以直接得到被测尺寸的数值或其相对于基本尺寸的实际偏差数值。例如,用游标卡尺、外径千分尺测量零件的直径。

(2)间接测量。在测量过程中先测量出与被测量值有关的几何参数,然后通过计算获得被测量值。例如,在测量大的圆柱形零件的直径D时,可以先量出其圆周长L,再通过D=L/π公式计算零件的直径D。12.2.3测量方法及分类按所测读数是否是被测几何量的量值来分类(1)绝对测量。绝对测量是指在测量过程中测量的读数就是被测几何量的量值。例如,用游标卡尺直接量出零件的实际尺寸。

(2)相对测量。相对测量是指在测量过程中测量的读数是被测几何量相对于已知标准量(通常用量块体现)的偏差。被测几何量的量值等于已知标准量与该偏差值(读数)的代数和。例如,用内径百分表测量零件的孔径。22.2.3测量方法及分类按被测零件的表面与测量头是否接触来分类(1)接触测量。接触测量是指测量时计量器具的测量头与被测表面直接接触,并有机械作用的测量力存在。例如,用机械比较仪测量轴径。

(2)非接触测量。非接触测量是指测量时计量器具的测量头不与被测表面直接接触,不存在测量力。例如,用光切显微镜测量表面粗糙度,用气动量仪测量孔径等。32.2.3测量方法及分类按零件被测几何量的多少来分类(1)单一测量。单一测量是对零件上的每一个几何量分别进行测量。例如,用工具显微镜分别测量螺纹单一中径、螺距和牙型半角的实际值,并分别判断它们各自是否合格。(2)综合测量。综合测量是指同时测量零件上几个相关几何量的综合效应或综合指标,以判断综合结果是否合格,而不要求知道有关单项值。例如,用螺纹量规检验螺纹单一中径、螺距和压测角实际值的综合结果是否合格。4知识拓展计量器具与测量方法在线测和离线测量在线测量是指在加工过程中对工件的测量。离线测是指在加工后对工件进行的测量。等精度测量和不等精度测量

等精度测量是指决定测量精度的全部因素或条件都不变的测量。不等精度测量是指在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件可能完全改变或部分改变的测量。2.3.

常用计量器具

游标类：1.游标卡尺游标卡尺是一种常用的量具,具有结构简单、使用方便、精度中等和测量范围大等特点,可用于测量零件的内径、外径、长度、宽度、厚度、深度和孔距等,应用范围很广。游标卡尺的读数原理和读数方法(1)读数原理。游标卡尺的读数部分由主尺与游标组成。游标卡尺的读数原理是利用主尺刻线间距与游标刻线间距差实现的,即b=(n-1)×an(2-3)式中,b为游标刻线间距,mm;n为游标尺刻线数,常用的有10、20、50;a为主尺的刻度值,对于公制游标卡尺,一般a=1mm。(2)读数方法。用游标卡尺测量的最终读数为整毫米数+毫米以下部分。①整毫米数。整毫米数部分从主尺上读出,看游标尺的零刻线在主尺的哪个整毫米刻线的右边,读出以毫米为单位的整毫米数部分。60②毫米以下部分。看游标尺的第几条刻线与主尺的某条刻线对齐,毫米以下部分的读数就是该游标卡尺准确度的几倍。2.3.

常用计量器具

游标类：2.外径千分尺外径千分尺的测量精度比游标卡尺高,并且测量比较灵活。因此,当加工精度要求较高时多被采用,测量值可以准确到0.01mm。

外径千分尺的读数原理和读数方法(1)读数原理。外径千分尺又称为螺旋测微器,它是利用螺旋副的运动原理进行测量和读数的一种测微量具,即螺杆在螺母中旋转一周,螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。沿轴线方向移动的微小距离能用圆周上的读数表示出来。螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm,可动刻度有50个等分刻度,可动刻度旋转一周,测微螺杆可前进或后退0.5mm,因此旋转一个小分度,相当于测微螺杆前进或后退0.5mm/50=0.01mm。可见,可动刻度每一小分度表示0.01mm,因此螺旋测微器可精确到0.01mm。由于还能再估读一位,读到毫米的千分位,故又名千分尺。(2)读数方法。先读出微分筒左边固定套管中露出刻线整数与半毫米数值,接着读出微分筒上与固定套管上基线对齐刻线的小数值,然后将所读整数和小数相加,即得被测零件的尺寸。2.3.

常用计量器具

机械类：1.百分表百分表是一种精度较高的比较量具,它只能测出相对数值,不能测出绝对数值,主要用于测量形状和位置误差,也可用于机床上安装工件时的精密找正。百分表的读数精确度为0.01mm。2.3.

常用计量器具

机械类：2.内径百分表内径百分表是测量内孔尺寸的较高精度的量具,广泛应用于机械加工行业。内径百分表的结构如图2-11所示,内径百分表的测头部分如图2-12所示,活动测头的移动量很小,它的测量范围是由更换或调整可换测头的长度达到的。2.3.

常用计量器具

光学测量仪器：1.万能测长仪测长仪是一种可用于对零件外形尺寸进行直接测量和比较测量的光学测量仪器。按测量轴安置方位的不同,其可分为立式测长仪和卧式测长仪。2.3.

常用计量器具

光学测量仪器：2.万能工具显微镜万能工具显微镜是指可做二维坐标尺寸测量的光学仪器。其除做长度测量外,还可做角度、轮廓和极坐标测量等。2.3.

常用计量器具

光学测量仪器：3.投影仪投影仪是一种利用光学元件将工件的轮廓形状进行放大,并将轮廓像投影到影屏上的光学仪器。它可用透射光对工件的轮廓进行测量,也可用反射光对工件的表面形状进行测量(如盲孔的孔径测量)。2.3.

常用计量器具

三坐标测量机三坐标测量机是20世纪60年代后期发展起来的一种高效的新型精密测量设备,目前被广泛应用于机械、电子、汽车、飞机等工业部门,常用于测量各种机械零件、模具等的形状尺寸、孔位、孔中心距以及各种形状的轮廓,特别适用于测量带有空间曲面的工件。三坐标测量机由于具有高准确度、高效率、测量范围大的优点,因而已成为几何量测量的一个主要发展方向。2.4测量误差测量误差的概念由于计量器具本身的误差以及测量方法和条件的限制,任何测量过程都不可避免地存在误差。因此,每一个实际测得值,往往只是在一定程度上接近被测几何量的真值,这种实际测得值与被测几何量真值的差值称为测量误差。测量误差可以用绝对误差或相对误差来表示。12.4测量误差测量误差的概念1.绝对误差绝对误差是指被测几何量的测得值x与其真值x0之差,即

绝对误差可能是正值,也可能是负值。这样,被测几何量的真值可表示为

按照此式,可以由测得值和测量误差来估计真值存在的范围。测量误差的绝对值越小,则被测几何量的测得值就越接近真值,就表明测量精度越高,反之,则表明测量精度越低。对于大小不相同的被测几何量,用绝对误差表示测量精度不方便,需要用相对误差来表示或比较它们的测量精度。12.4测量误差测量误差的概念2.相对误差相对误差是指绝对误差的绝对值δ与真值x0之比,即由于真值无法得到,因而在实际应用中常以被测几何量的测得值代替真值进行估算,即相对误差是一个无量纲的数值,通常用百分比来表示。12.4测量误差测量误差的分类1.随机误差在同一测量条件(测量环境、测量人员、测量技术和测量仪器都相同)下,多次重复测量同一量值(等精度测量)时,每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差,称为随机误差。22.4测量误差测量误差的分类2.系统误差系统误差是指在相同条件下,对同一被测量进行多次测量时,绝对值和符号均保持不变的测量误差,或在测量条件改变时,按某一确定的规律发生变化的误差。前者称为定值系统误差,后者称为变值系统误差。22.4测量误差测量误差的分类3.粗大误差粗大误差是指超出一定测量条件下预计的测量误差,就是对测量结果产生明显扭曲的测量误差。含有粗大误差的测得值称为异常值,它的数值比较大。2例2-1用立式光学计对轴进行10次等精度测量,所得数据列入表2-2(设不含有系统误差和粗大误差),求测量结果。附常见测量工具的不确定度(1)附常见测量工具的不确定度(2)附常见测量工具的不确定度(3)谢谢观看项目三教学导读通过本项目的学习,掌握几何公差的定义、几何公差项目符号,理解零件几何精度的含义,熟悉基准、公差原则、几何误差检测及评定知识。1知识点识读零件图上的几何公差,理解其含义;标注零件几何公差;能够根据零件的几何精度要求和生产类型,选择合适的测量仪器进行几何误差检测。2重点和难点几何公差标注、公差原则、几何误差检测。3第一部分理论基础知识3.1概述在机械制造中,零件加工后不仅会产生尺寸误差,而且其表面、轴线、中心对称平面等的实际形状和位置相对于所要求的理想形状和位置不可避免地存在一定的误差,这种误差称为形状和位置误差,简称形位误差,又称几何误差。几何误差是由机床精度、加工方法等多种原因造成的。图3-1所示为ϕ250-0.013轴加工后可能产生的形状误差。3.1.1几何误差对零件使用性能的影响影响零件的功能要求影响零件的互换性影响零件的配合性质影响零件的运动特性和寿命知识拓展加工误差的种类尺寸误差形状误差宏观位置误差微观知识拓展形位误差不仅会影响机械产品的质量(如工作精度、联结强度、运动平稳性、密封性、耐磨性、噪声和使用寿命等)，还会影响零件的互换性。例如，圆柱表面的形状误差，在间隙配合中会使间隙大小分布不均，造成局部磨损加快，从而降低零件的使用寿命;平面的形状误差，会减少配合零件的实际接触面积，增大单位面积压力，从而增加变形。知识拓展要制造完全没有形位误差的零件，既不可能也无必要。因此，为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时不仅要控制尺寸误差和表面粗糙度，还必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定形状和位置公差。知识拓展几何公差是指零件的实际形状和实际位置相对于理想形状和理想位置所允许的最大变动量。几何公差对机械产品工作性能的影响不容忽视,它是衡量产品品质的主要指标。3.1.2几何公差的相关国家标准3.1.3零件的几何要素及分类01按结构特征分类(1)轮廓要素(或组成要素)。构成零件外形的点、线、面各要素称为轮廓要素(或组成要素)。组成要素包括以下几点。①公称组成要素②实际(组成)要素③提取组成要素

(2)中心要素(或导出要素)。构成轮廓要素对称中心所表示的中心点、中心线和中心平面各要素称为中心要素(或导出要素)。导出要素包括以下两点。①公称导出要素②提取导出要素。3.1.3零件的几何要素及分类02按存在的状态分类(1)实际要素。零件上实际存在的要素,分为实际轮廓要素和实际中心要素。在测量时,由测量所得到的要素代替实际要素。(2)理想要素(拟合要素)。具有几何意义的要素,没有任何误差的要素称为理想要素(或拟合要素)。理想要素分为理想轮廓要素和理想中心要素。拟合要素包括以下两点。①拟合组成要素②拟合导出要素3.1.3零件的几何要素及分类03按所处的地位分类(1)被测要素。图样上给出了形状或(和)位置公差要求的要素称为被测要素,也就是需要研究和测量的要素。(2)基准要素。图样上用来确定被测要素的方向或(和)位置的要素称为基准要素。理想基准要素简称基准。知识拓展3.1.3零件的几何要素及分类04按功能关系分类(1)单一要素。仅对被测要素本身提出几何公差要求的要素称为单一要素。单一要素是只有形状要求的要素,即与其他要素无关的几何要素。

(2)关联要素。相对基准要素有方向或(和)位置功能要求而给出位置公差要求的被测要素称为关联要素。知识拓展3.2几何公差的标注3.2.1.几何公差特征项目及符号国家标准规定,几何公差的几何特征项目有14种。几何公差的几何特征及其符号见表3-1。几何公差标注要求及附加符号见表3-2。3.2几何公差的标注3.2.2.几何公差代号几何公差代号包括几何公差框格及指引线、几何公差特征项目符号、几何公差数值和其他有关符号、基准符号等组成,如图3-9所示。几何公差框格几何公差框格由两格或多格组成。几何公差框格应水平绘制,自左至右填写以下内容,如图3-9所示。第一格,几何公差特征项目符号。第二格,几何公差值及有关符号,几何公差值用线值单位,默认为mm。若几何公差带是圆形或圆柱形,则在几何公差值前加“ϕ”;若几何公差带形状是球形,则在几何公差值前加“Sϕ”。第三格及以后各格,表示基准(每一个基准字母表示单个基准,用多个字母表示基准体系或公共基准)及有关符号。1指引线指引线由细实线和箭头组成,用来连接几何公差框格和被测要素。指引线从几何公差框格的一端引出,并保持与几何公差框格端线垂直,箭头指向相关的被测要素。当被测要素为轮廓要素时,指引线的箭头应置于被测要素的轮廓线或其延长线上,并与尺寸线明显错开。当被测要素为中心要素时,指引线的箭头应与该要素的尺寸线对齐。指引线原则上只能从几何公差框格的一端引出一条,可以曲折,但曲折次数不能超过两次。2基准代号基准符号如图3-9所示。代表基准的字母用大写英文字母表示(为不引起误解,其中不用E、I、J、M、O、P、L、F等字母),并且要水平书写,如图3-11所示。单一基准由一个字母表示;公共基准采用由横线隔开的两个字母表示;基准体系由两个或三个字母表示,按照基准的先后次序,从左到右排列,分别为第Ⅰ基准、第Ⅱ基准和第Ⅲ基准。如图3-8(a)所示,公差框格第三格中的“A”表示单一基准“A”;如图3-8(b)所示,公差框格第三格中的“A-B”表示公共基准“A-B”;如图3-8(c)所示,公差框格第三格、第四格、第五格中的“C、A、B”分别表示由“C、A、B”三个基准组成的基准体系。3几何公差标注中的注意事项(1)当同一被测要素的几何公差值在全部要素内和其中任一部分有进一步的限制时,其标注方法如图3-12(a)所示。(2)当同一被测要素有多项几何公差要求时,其标注方法如图3-12(b)所示。(3)当几个被测要素有同一数值的几何公差要求时,其标注方法如图3-12(c)所示。(4)用同一几何公差带控制几个被测要素时,应在几何公差框格上面注明“共面”或“共线”,如图3-12(d)所示。(5)当指引线的箭头(或基准符号)与尺寸线的箭头重叠时,尺寸线的箭头可以省略,如图3-12(e)、图3-12(f)所示。43.2几何公差的标注3.2.3几何公差值及有关规定图样上对几何公差值的表示方法有两种:一种是用几何公差代号标注,在几何公差框格内注出公差值,称其为注出几何公差;另一种是不用几何公差代号标注,图样上不注出几何公差值,而用几何公差的未注公差来控制,这种图样上虽末用几何公差代号注出,但仍有一定要求的几何公差,称为未注几何公差。3.3几何公差带几何公差带的定义几何公差带是用来限定被测要素变动的区域。只要被测要素完全落在给定的几何公差带区域内,就表示被测要素的形状或位置符合设计要求。13.3几何公差带确定几何公差带的因素1.几何公差带的形状控制点、线、面的常用几何公差带的形状如图3-13所示。23.3几何公差带确定几何公差带的因素2.几何公差带的大小几何公差带的大小体现几何精度要求的高低,是由图样上给出的几何公差值确定的,一般指的是公差带的宽度或直径等。3.几何公差带的方向几何误差带的方向是指形位误差的检测方向。4.几何公差带的位置形状公差本身没有位置要求,只是用来限制被测要素的形状误差。圆度公差带