《互换性与技术测量》课件2

互换性与技术测量互换性是指产品在制造过程中，各零件之间可以相互替换，保证产品组装后的功能和性能一致。技术测量是保证互换性的基础，通过测量和检测，可以控制产品的尺寸、形状、位置等关键参数，保证产品的质量和可靠性。课程概述11.互换性产品可替换性和可互换性22.技术测量保证产品质量和尺寸精度33.设计与制造公差设计和测量控制44.质量保证提高生产效率和产品质量互换性的基本概念可互换性是指在不需任何调整或修改的情况下，不同零件或组件可以互相替代使用。生产效率提高生产效率，减少装配时间和成本，简化制造过程，降低库存。维修简便方便维修，损坏的零件可以直接用同型号的零件替换，无需特殊加工。重要性及应用领域提高产品质量互换性保证零件的通用性和可替换性，降低生产成本，提高生产效率。它使产品设计、制造和维修更加便捷，提高产品质量和可靠性。促进标准化发展互换性是标准化的基础，促进产品设计和制造标准的制定和推广。它有利于推动制造业的协调发展，提高生产效率和产品质量。应用于各种行业互换性广泛应用于机械制造、汽车、航空航天、电子等领域。例如，在汽车制造中，互换性确保零部件的通用性，方便维修和保养。提高生产效率互换性简化了生产流程，降低了生产成本，提高了生产效率。它减少了生产过程中的人工操作，提高了自动化程度，提高生产效率。几何公差与尺寸链分析1公差定义定义零件尺寸允许的偏差范围2公差种类包括尺寸公差、形状公差、位置公差等3尺寸链分析分析尺寸链中各环节公差对最终尺寸的影响4公差分配合理分配各环节公差，控制最终尺寸精度几何公差是用来控制零件几何形状和位置的偏差，确保零件之间的互换性和装配精度。尺寸链分析是通过对尺寸链中各环节公差进行分析，确定最终尺寸的公差范围，保证产品满足设计要求。产品几何要求的表达图纸标注使用图纸上的尺寸、公差和几何公差符号来表达产品几何要求。文字描述使用文字描述产品几何形状、尺寸、位置和表面质量等要求，例如“圆形孔，直径10mm，公差±0.1mm”。三维模型使用三维模型来展示产品几何形状、尺寸、位置和表面质量等要求。符号与标准使用标准化符号和术语来表达产品几何要求，例如ISO标准。传统公差设计基于经验传统公差设计主要依靠经验和工程判断，通过多年的实践积累，并结合零件的功能要求，确定公差的大小和分配。经验和直觉传统公差设计主要依靠经验和直觉，在没有充分的统计数据的情况下，选择比较宽松的公差，以保证零件的加工制造。设计图纸传统公差设计主要通过设计图纸来表达，将公差标注在图纸上，供制造和检验人员参考。统计公差设计降低成本统计公差设计可以有效降低生产成本，因为允许更大的公差范围，减少了对昂贵加工设备的需求。提高效率统计公差设计简化了生产过程，因为它允许更大的公差范围，从而减少了对严格质量控制的要求。增强可靠性通过考虑产品的实际使用情况，统计公差设计可以优化产品设计，使其更可靠，更耐用。形状公差圆度是指零件截面轮廓偏离理想圆形的程度。圆柱度是指零件轴线方向上所有截面偏离理想圆形的最大值。直线度是指零件上某线段偏离理想直线的最大值。平面度是指零件上某平面偏离理想平面的最大值。位置公差定义与作用位置公差规定被测要素允许偏离其理想位置的范围。它控制零件各要素之间的相对位置，确保功能实现。应用场景位置公差广泛应用于机械、电子、航空航天等领域，确保产品尺寸、形状、位置的精度，保证产品的正常功能。常见类型常见的类型包括：同轴度、对称度、平行度、垂直度、角度、位置度等。每种类型都具有独特的应用场景和控制要求。方向公差定义方向公差是指零件某一特征线或特征面相对于其基准线或基准面的角度偏差。用于控制零件的倾斜、倾斜、旋转和倾斜等角度变化。应用场景方向公差常用于控制轴、孔、平面、线等特征的相互位置关系。例如，控制齿轮轴的轴线相对于机床主轴的倾斜度，以及机床工作台面的水平度。运动公差11.运动副运动公差定义在两个相互运动的零件之间，以确保其配合精度和稳定性。22.运动范围公差限制了零件之间的相对运动，保证其在工作过程中不会出现卡死或过松的情况。33.运动类型包括平移、旋转、滑移等，根据不同的运动类型，制定相应的公差要求。44.运动精度运动公差影响产品的精度和寿命，需要根据具体应用场景制定适当的公差范围。表面质量与功能关系表面质量直接影响零件的功能和性能。表面粗糙度、形状误差等会影响零件的摩擦、磨损、疲劳强度、密封性、润滑性和抗腐蚀性等方面。例如，发动机缸体的表面粗糙度影响着润滑油的分布和摩擦力，从而影响发动机效率和寿命。精密仪器的表面质量影响着仪器的精度和可靠性。表面粗糙度的测量方法1触探式测量仪利用金刚石触针接触表面，根据触针移动的轨迹来获取表面轮廓数据。适用于各种材料表面，精度较高。2光学测量仪通过光学干涉原理，测量表面反射光的光程差，获取表面轮廓数据。适用于光滑表面，精度较高，非接触式测量，不会损坏工件表面。3扫描式电子显微镜通过电子束扫描表面，获取表面高分辨率图像，可用于测量纳米级别的表面粗糙度。适用于各种材料表面，精度极高，但成本较高。粗糙度参数1Ra(平均粗糙度)测量表面轮廓曲线在规定测量长度内所有点的算术平均值。2Rz(十点平均粗糙度)取五个最高峰和五个最低谷的绝对值之和，并除以五得到。3Rt(最大轮廓高度)测量表面轮廓曲线在规定测量长度内最高点与最低点之间的距离。4Rq(均方根粗糙度)指表面轮廓曲线在规定测量长度内所有点偏离其平均值的平方和的算术平均值的平方根。形位公差的测量1数据采集利用三坐标测量机(CMM)采集数据2数据处理软件分析计算形位公差参数3结果展示生成详细测量报告形位公差的测量通常采用三坐标测量机(CMM)进行。CMM是一种精密测量仪器，能够精确测量工件的几何尺寸和形状。测量过程中，CMM通过触针或光学传感器采集工件表面数据。采集到的数据经过软件处理，计算出形位公差参数，并生成详细的测量报告。CMM测量原理三坐标测量机CMM是一种精密测量设备，主要用于测量工件的尺寸、形状和位置。触针探测触针通过接触工件表面来获取坐标数据。三维模型重建CMM通过采集到的坐标数据，重建工件的完整三维模型。触针型CMM触针型CMM采用触针探测，通过传感器测量工件表面的坐标，将测量数据转换为计算机可识别的数字信号。触针型CMM适用于各种复杂形状工件的尺寸和形状测量，例如：汽车零部件、航空航天部件、模具等。光学CMM光学CMM利用光学原理进行测量，无需接触被测物体，适合测量复杂形状、易损或脆弱的工件。常见的光学CMM类型包括：激光扫描仪、白光干涉仪和结构光投影仪。关键点测量几何特征的特定点关键点是指几何特征上具有代表性的点。例如，圆的中心点、直线的端点等。这些点通常用于定义几何特征的位置、尺寸和形状。通过测量关键点，可以确定零件是否符合设计要求。测量结果可用于评估零件的质量和性能。综合测量数据分析数据整理测量数据需要进行整理和分类，以便进行进一步分析和解读。统计分析使用统计方法分析数据，以确定数据的分布、中心趋势和离散程度。图表展示将分析结果以图表的形式呈现，例如直方图、散点图、控制图等，方便理解数据。趋势分析分析数据随时间或其他因素的变化趋势，以识别潜在的趋势和问题。结论与建议根据分析结果得出结论，并提出针对性的改进建议，提高产品质量。公差设计与制造一致性设计意图与实际结果公差设计是设计阶段的精确要求，而制造过程受设备、工艺和人员等因素影响，最终产品可能存在偏差。制造过程控制通过严格的制造过程控制，例如测量、检验和调整，可以将制造偏差控制在合理的范围内。沟通与协作设计人员和制造人员之间的有效沟通和协作，可以确保设计意图在制造过程中得到准确的实现。公差设计方法实例汽车发动机活塞活塞直径公差影响发动机性能和可靠性。尺寸过大：会造成磨损增加、油耗增加、功率下降。尺寸过小：会造成活塞卡死、发动机无法运转。手机外壳手机外壳的公差控制影响手机的装配精度、外观美观度。公差过大：会造成手机外壳松动、缝隙明显，影响外观和使用体验。公差过小：会造成手机外壳难以装配，影响生产效率。精密仪器精密仪器的公差控制影响仪器精度和测量结果的准确性。公差过大：会造成仪器精度下降，影响测量结果的准确性。公差过小：会造成仪器难以制造，成本增加。标准化与规范性标准化标准化是实现互换性的基础。通过制定统一的标准，确保不同产品或部件能够相互替代，提高生产效率和产品质量。规范性规范性是指对产品设计、制造、检验等环节进行约束和指导。规范性的目的是保证产品质量，避免产品设计和制造过程中的随意性，提高产品的一致性。测量系统分析1识别确定测量系统所有组件。2评估评估每个组件对测量结果的影响。3改进优化系统以提高精度和可靠性。测量系统分析是确保测量结果准确可靠的关键步骤。通过分析每个组件，可以识别潜在的误差来源并制定相应的改进措施。量具校准原理与方法量具校准是指通过与已知准确度标准进行比较，确定量具误差的过程。它是保证测量结果准确性的关键环节。1校准目的确保量具准确度2校准方法比较法、替代法3校准过程准备、测量、记录、分析4校准记录校准日期、结果、偏差5校准频率定期校准或使用后校准量具校准不仅可以保证测量结果的准确性，还可以提高测量效率，减少测量误差，确保产品质量。测量不确定度11.定义与概念测量不确定度是指测量结果的离散程度,反映了测量结果的可靠性。22.影响因素测量仪器、环境条件、操技术水平等都会影响测量结果的不确定度。33.表达方式通常用标准差或置信区间来表示测量不确定度。44.重要性测量不确定度是评估测量结果质量的重要指标,对产品质量控制和科学研究具有重要意义。测量能力指标与分析测量能力指标反映测量系统性能，包括准确度、精密度和线性度等。这些指标通过分析样本数据进行评估。准确度精密度线性度重复性通过测量能力分析，可以判断测量系统是否满足测量要求，并采取措施改进系统性能。测量质量保证体系文件化系统建立