机械精度设计与检测课件：机械精度设计与检测的认知

机械精度设计与检测的认知机械制造中的轴承互换性和标准《机械精度设计与检测》

目录互换性01标准02内容任务描述不同工厂生产的同型号轴承是否可以互换？轴承的生产应该采用什么样的标准？要完成本任务，应该了解互换性、标准、标准化的相关知识。任务分析内容任务实施1.互换性：轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，轴承是标准件。轴承内圈与输入轴/输出轴配合，轴承外圈则与轴承座配合。为了使轴承能与轴、轴承座配合，轴承应该满足一定的设计要求，即按照相关标准进行生产。不同工厂按照相同标准生产的同型号轴承通常可以相互替换使用，这是因为它们之间具有互换性，互换性是指同一规格的一批零件，任取其一,不需任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求。内容任务实施2.标准：我国的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准4个层次，为了使所生产的轴承适用范围较广，可以按照国家标准进行生产。查表1-1可得，轴承相关的国家标准为GB/T307.3-2017《滚动轴承通用技术规则》。课程用标准：产品几何技术规范（GPS）系列国家标准机械标准网:/tianya.asp?id=JB/jb/内容任务评价序号考核项目考核内容检验规则分值小组自评20%小组互评40%教师评分60%1互换性互换性的概念20分/考核点，共20分

2互换性的作用30分/考核点，共30分

3标准标准的分类20分/考核点，共20分

4轴承标准的选用30分/考核点，共30分

总分100分

合计

谢谢机械制造中的互换性《机械精度设计与检测》

目录互换性定义01互换性分类02互换性作用03互换性条件04内容互换性1.互换性事物之间可以互相替代的性能

在现代化生产中，组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件，如手机、手表、汽车、机器人上的零件，一般应遵守互换性原则。内容互换性内容1.互换性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。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。互换性内容1.互换性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。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。互换性标准的建立和发展是随着制造业的发展而逐步完善的。互换性内容1.互换性互换性内容1.互换性定义：同一规格的一批零件，任取其一,不需任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求，具有上述要求的零部件称为具有互换性的零部件。互换性包括：几何参数（尺寸、形状、位置、表面微观形状误差）机械性能理化性能方面的互换性。互换性内容互换性2.分类（1）完全互换性

特点：不限定互换范围，以零部件装配或更换时不需要挑选或修配为条件。如日常生活中所用电灯泡。（2）不完全互换性（也称有限互换）特点：因特殊原因，只允许零件在一定范围内互换。如机器上某部位精度愈高，相配零件精度要求就愈高，加工困难，制造成本高，为此，生产中往往把零件的精度适当降低，以便于制造，然后再根据实测尺寸的大小，将制成的相配零件分成若干组，使每组内的尺寸差别比较小，最后，再把相应的零件进行装配。除此分组互换法外，还有修配法、调整法。主要适用于小批量和单件生产。内容互换性3.作用（1）在设计方面:有利于最大限度采用标准件、通用件标准件，大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期。便于计算机辅助设计CAD。（2）在制造方面:有利于组织专业化生产，采用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率。（3）在使用、维修方面:可以减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转。提高了机器的使用寿命。

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均具有重大意义。互换性生产对我国社会主义现代化建设具有十分重要的意义。内容互换性4.公差与检测—实现互换性的条件若制成的一批零件实际尺寸数值=理论值。即这些零件完全相同，虽具有互换性，但在生产上不可能，且没有必要。而只要求制成零件的实际参数值变动不大，保证零件充分近似即可。要使零件具有互换性，就应按“公差”制造公差：实际参数允许的最大变动量。包括尺寸公差、形状公差、位置公差检测：评定零件合格与否并分析不合格原因。使用各种检测器具进行检测。如量块、量规等

由此可见，合理确定公差并进行正确检测，是保证产品质量、实现互换性生产的两个必要条件和手段。谢谢大家机械制造中的标准化《机械精度设计与检测》

目录标准化01优先数系02内容标准化与优先数系现代化工业生产的特点是规模大，协作单位多，互换性要求高，为了正确协调各生产部门和准确衔接各生产环节，必须有一种协调手段，使分散的局部的生产部门和生产环节保持必要的技术统一。成为一个有机的整体，以实现互换性生产。（标准制定的必要性）标准与标准化正是联系这种关系的主要途径和手段，是实现互换性的基础。内容（3）加工误差和公差A.加工误差：加工过程中产生的尺寸、几何形状和相互位置误差。B.公差：由设计人员给定的允许零件的最大误差。（1）技术标准：对产品和工程建设质量、规格及检验方面所作的技术规定。我国的技术标准分三级：国家标准（GB）、部门标准（专业标准，如JB）、企业标准。（2）公差标准：对零件的公差和相互配合所制订的标准。标准化与优先数系1.标准化内容课程用标准——产品几何技术规范（GPS）系列国家标准:GB/T1800-2009GB/T1182-2008GB/T1031-2009GB/T10095-2008GB/T1182—2018《产品几何技术规范（GPS)极限与配合》GB/T1182—2018《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》；GB/T4249—2018《产品几何技术规范（GPS）基础概念、原则和规则》；GB/T16671—2018《产品几何技术规范（GPS）几何公差最大实体要求（MMR）、最小实体要求（LMR）和可逆要求（RPR）》；GB/T17852—2018《产品几何技术规范（GPS）几何公差轮廓度公差标注》标准化与优先数系1.标准化内容课程用标准——产品几何技术规范（GPS）系列国家标准:机械标准网:/tianya.asp?id=JB/jb/标准化与优先数系1.标准化内容2.优先数系（1）数值标准化(数值标准化的必要性)

制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要通过数值表示。任何产品的参数值不仅与自身的技术特性有关，还直接、间接地影响与其配套系列产品的参数值。如：螺母直径数值，影响并决定螺钉直径数值以及丝锥、螺纹塞规、钻头等系列产品的直径数值。由于参数值间的关联产生的扩散称为“数值扩散”。为满足不同的需求，产品必然出现不同的规格，形成系列产品。产品数值的杂乱无章会给组织生产、协作配套、使用维修带来困难。故需对数值进行标准化。标准化与优先数系内容2.优先数系（1）数值标准化(数值标准化的必要性)标准化的主要目的是：组织现代化生产；合理发展产品品种、组织专业化生产；实现科学管理和现代化管理；提高产品质量，保证产品安全、卫生等；合理利用国家资源、节约能源和节约原材料；推广新材料、新技术、新科研成果；消除贸易障碍、促进国际贸易发展。标准化的意义：统一、简化、协调和最优化标准化与优先数系内容2.优先数系（2）优先数系你可知道粗糙度为什么是0.8，1.6，3.2，6.3，12.5？你可知道油缸缸径为什么是63，80，100，125？你可知道油缸压力为什么是6.3，16，25，31.5？你可知道螺纹规格为什么是6，8，10，12，14，16？你可知道机械设计手册上无数的表格，所有产品样本上的参数表，都是怎么来的？一切都来源于伟大的优先数系。标准化与优先数系内容2.优先数系（2）优先数系法国工程师雷诺看到热气球上的钢丝绳规格繁多，他就想了一个办法，将10开5次方，得到一个数1.6，然后辗转相乘，得出5个优先数如下：1.0，1.6，2.5，4.0，6.3这是一个等比数列，后数为前数的1.6倍，那么10以下的钢丝绳一下子只剩下5种，10到100的钢丝绳也只有5种，即10，16，25，40，63。我们把上述1.0、1.6、2.5、4.0、6.3数列称为R5优先数系。但是这样分法太稀疏，雷先生就再接再厉，将10开10次方，得出R10优先数系如下：1.0，1.25，1.6，2.0，2.5，3.15，4.0，5.0，6.3，8.0，公比为1.25，于是10以内的钢丝绳只有10种，10到100的也只有10种，这就比较合理了。标准化与优先数系内容这时肯定有人说，这个数列，前面的数字好像相差不大，如1.0和1.25，简直没差别嘛，平常我就四舍五入了，但6.3和8.0间隔得就大了，这样合理吗？合理不合理，我们打个比方。比如说自然数1、2、3、4、5、6、7、8、9，看起来很顺溜，我们用这个数列来发工资，给张三发1000，给李四发2000，两人皆心服。突然通货膨胀，给张三发8000，给李四发9000。以前李四工资是张三的2倍，现在变成1.12倍。你说李四能愿意吗？他可是主管哪，给他发16000还差不多，张三是不会埋怨说主管比他多8000呢。标准化与优先数系自然界的事物，有两种比较方法，就是“相对”与“绝对”！优先数系是相对的。有人说他的产品规格有10吨，20吨，30吨，40吨的，现在看来就不合理了吧？如果你取两倍的话，应该是10吨，20吨，40吨，80吨，或者保住头尾，也应该是10吨，16吨，25吨，40吨，公比为1.6才合理。这就是“标准化”。常常看到有人说“标准化”，实际他们说的是“标准件”，所做的工作只是将整机的标准件整理一下，就叫标准化了，实际不是这样的。内容标准化与优先数系真正的标准化，你要把你的产品的所有参数按优先数系形成序列化，再把所有的零部件的功能参数及尺寸，用优先数系来序列化才对。自然数是无穷的，但在机械设计师眼里，世界上只有10个数，它就是R10优先数。并且，这10个数相乘，相除，乘方，开方，结果还在这10个数里，何其奇妙！内容当你设计的时候，不知道尺寸该选择多大为好时，就在这10个数里选，您说，何其方便！也许有人会发愁，说这尽是小数，我要按计算器，多麻烦。前人已设计好了计算方法，下面顺便将R20优先数系列出来，也就是20个数，公比为10的20次根即1.12，注意看后面的N序号。1.0N0，1.12N2，1.25N4，1.4N6，1.6N8，1.8N10，2.0N12，2.24N14，2.5N16，2.8N18，3.15N20，3.55N22，4.0N24，4.5N26，5.0N28，5.6N30，6.3N32，7.1N34，8.0N36，9.0N38，10.0N40。两个优先数，比如4和2，其序号分别为N24和N12，它们相乘，将其序号相加，其结果等于N36即8便是；相除，序号相减，等于N12即2便是；2的立方，将其序号N12乘以3得N36即8便是；4的开方，将其序号N24除以2得N12即2便是。如果求2的四次方呢？N12*4=N48，这里没有，怎么办？上面的列表，没有，写上一个数，就是10，它的序号是N40，凡是序号大于40的，只看大于40的部分，比如N48就看N8，即1.6，然后乘以10得16就对了。如果序号是N88呢，看N8得1.6，然后乘以100得160便是，因为100的序号是N80，1000的序号是N120，依此类推。标准化与优先数系内容做机械设计，一辈子用这20个数就足矣。但有时需用到R40数系，有40个数，就更完善了，若不够，还有R80系。我已将R40数系倒背如流，应付一般计算根本不用计算器。简单来说算40径的45钢的抗扭能力，其扭转系数是0.5*π*R^3，扭应力选屈服点360的一半即180MPa，圆周率选3.15，左右手捏小数点，心算加减序号，一会就出来。有人说你不加安全系数吗？说吧，是取1.25，还是1.5，还是2啊？黄金分割0.618，也即1.618，这里也有1.6。平方根数列，就是根号1，根号2，根号3，很容易求出吧？（3的序号是N19）π的平方等于多少？等于10。你算压杆稳定的时候就方便了吧？圆杆扭转系数约为0.1*D^3，现在你可以口算扭转系数了吧标准化与优先数系内容2.优先数系R5R10R20R40R5R10R20R40R5R10R20R401.001.001.001.00

2.242.24

5.005.005.00

1.06

2.36

5.30

1.121.122.502.502.502.50

5.605.60

1.18

2.65

6.00

1.251.251.25

2.802.806.306.306.306.30

1.32

3.00

6.70

1.401.40

3.153.153.15

7.107.10

1.50

3.35

7.501.601.601.601.60

3.553.55

8.008.008.00

1.70

3.75

8.50

1.801.804.004.004.004.00

9.009.00

1.90

4.2510.0010.0010.0010.00

2.002.002.00

4.504.50

2.12

4.75

表1-1优先数系的基本系列标准化与优先数系内容2.优先数系（2）优先数系优先数系是一种十进制的几何级数。我国标准GB/T321-1980与国际标准ISO推荐系列符号R5、R10、R20、R40、R80系列，前四项为基本系列,R80为补充系列。选用基本系列时，应遵循先疏后密的原则，即按照R5、R10、R20、R40、R80的顺序选取，以免规格过多。范围1到10的优先数系列见表1-1，所有大于10的优先数均可按表列数乘以10、100…求得，所有小于1的优先数都可按表列数乘以0.1、0.01…求得。标准化与优先数系内容2.优先数系（2）优先数系为什么大螺丝从M36直接跳到M40？为什么齿轮的传动比有个6.3或者7.1？为什么槽钢有个市场上很少见的12.6号？为什么外协厂打电话来说140的方管没有，而有120和160的？因为R5数系比R20数系优先。为什么标准件的参数有个第一序列，第二序列？一般来说第一序列就是R5序列。为什么Inventor的螺孔列表有个M11.2？现在你知道它不是胡诌出来的数吧？还有钢板厚度，型钢型号，齿轮模数，一切标准件，一切工业品样本上的功能参数，尺寸参数，标准公差表，等等等等，它们的来源，此刻在我们的心中慢慢清晰起来。可以说，我们已经理解了半部机械设计手册，以及那些还没做出来的工业品。标准化与优先数系内容2.优先数系（2）优先数系那么，我们在设计产品的时候，就可以同时设计出一系列了，而不是设计完之后再进行所谓的“标准化”；更进一步，如果产品注定要序列化，那么我们甚至可以在对实际工况不甚了解的情况下设计产品，因为优先数系已将所有型号包括其中了。优先数系的应用，上面列出的，可谓沧海一粟，无尽的应用等着我们自己去开发。背诵优先数系吧，这可是一劳永逸的事。标准化与优先数系谢谢减速器轴检测的计量器具《机械精度设计与检测》

目录检测01计量器具02内容任务描述如何判断图中的输入轴是否符合设计要求？举例说明常见的计量器具有哪些？检测、检验和测量的区别是什么？计量器具中哪一类只能用于检验？检测技术的发展有利于推动机械加工精度的提高。要完成本任务，应对机械精度检测有基本的认识，同时也要了解计量器具的分类和度量指标知识。任务分析项目五

典型零件的公差与配合内容任务实施1.检测通过对输入轴进行检测，可以判断零件是否符合设计要求。根据设计要求，主要需要对尺寸精度、形位精度、表面粗糙度三个方面进行检测。检测包含检验和测量，检验需要确定被测量是否达到预期，不一定得出具体数值，而测量需要确定量值。比如检测输入轴外径是否合格，可以采用外径千分尺进行测量，这种方法可以得到具体的外径数值；也可用环规（光滑极限量规的一种）进行检验，采用此方法无法得到具体的数值。内容任务实施2.计量器具尺寸精度常用的计量器件有游标卡尺、千分尺、三坐标测量仪等，形位精度常用的计量器具有百分表、千分表、刀口尺等，表面粗糙度常用的计量器具有表面粗糙度仪、表面粗糙度比较样块等。计量器具可分为量具、量规、量仪和测量装置等四类，其中量规（如光滑极限量规）不能获得被测几何量的具体数值，因此仅能用于检验。内容任务评价序号考核项目考核内容检验规则分值小组自评20%小组互评40%教师评分60%1检测如何判断输入轴是否合格20分/考核点，共20分

2检测对象主要有哪些？对应的计量器具举例。10分/考核点，共30分

3检测、检验和测量的区别10分/考核点，共10分

4计量器具计量器具的分类有哪些7分/考核点，共28分

5计量器具中哪一类只能用于检验？12分/考核点，共12分

总分100分

合计

谢谢机械检测技术的认知《机械精度设计与检测》

目录检测定义01长度基准与量值传递02内容检测技术1.检测定义检测：评定零件合格与否并分析不合格原因。

使用各种检测器具进行检测。如量块、量规等。检测包含检验与测量。

检验：为确定被测量是否达到预期要求所进行的测量，从而判断是否合格，不一定得出具体的量值。测量：为确定被测量值而进行的一组操作过程，其实质是将被测的量L与具有计量单位的标准量E进行比较，从而确定比值q的过程，即q=L/E。检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产品不合格的原因，以便及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。

内容检测技术1.检测定义一个完整的测量过程应包括以下四个要素：（1）被测对象：几何量，即长度、角度、形状、相对位置、表面粗糙度以及螺纹、齿轮等零件的几何参数等。（2）计量单位：采用我国的法定计量单位。长度为m（米），角度单位为rad（弧度）和o（度），，（分），，，（秒）。（3）测量方法：测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的总和。

（4）测量精度：测量结果与被测量真值的一致程度。内容检测技术2.长度基准与量值传递（1）长度基准为了进行长度的测量，必须建立统一可靠的长度单位基准。目前世界各国所使用的长度单位有米制和英制两种。（2）量值传递为了保证量值统一，必须把长度基准的量值准确地传递到生产中应用的计量器具和工件上去。因此，必须建立一套从长度的最高基准到被测工件的严密而完整的长度尺寸传递系统。量块（端面量具）和线纹尺（线纹量具）是实现光波长度到测量实践之间的尺寸传递媒介，以量块为媒介的传递系统应用较广。

谢谢大家计量器具的分类《机械精度设计与检测》

内容计量器具的分类

计量器具是指能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质。计量器具广泛应用于生产、科研领域和人民生活等各方面，具有重要的地位。计量器具按结构特点可分为量具、量规、量仪和测量装置等四类。目录量具01量规02量仪03测量装置04内容1.量具

量具具有某一个固定尺寸，通常是用来校对和调整其它计量器具或作为标准用来与被测工件进行比较。量具又可分为单值量具（如量块）和多值量具（如线纹尺）。量具的特点是一般没有放大装置。量块线纹尺内容1.量具量具特点如下：1）本身直接复现了单位量值，即量具的标称值就是单位量值的实际大小，如量块本身就复现了长度量的单位。

2）在结构上一般没有测量机构，没有指示器或运动着的元部件，如量块只是复现单位量值的一个实物。

3）由于没有测量机构，如不依赖其他配用的量具，就不能直接测出被测量值。例如量块要配用干涉仪、光学计，因此它是一种被动式测量器具。内容2.量规量规是一种没有刻度的专用检验工具，用来检验工件实际尺寸和形位误差的综合结果。量规只能判断工件是否合格，而不能获得被测几何量的具体数值，如光滑极限量规、螺纹量规等。螺纹量规光滑极限卡规光滑极限塞规内容2.量规1）按零件的检验方法分：标准量规和极限量规两种。2）按用途分：轴用量规，俗称卡规。孔用量规，俗称塞规。线尺寸量规，俗称号规。综合量规（螺纹环，塞量规）及外形量规，俗称样板。3）根据用途分：工作量规，检验量规，验收量规及校对量规。4）按结构分：固定量规和可调量规，全型和非全型，光滑量规，螺纹量规，锥度量规等。量规的分类：百分表内容3.量仪

是指能将被测量转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具。其特点是一般都有指示、放大系统。根据所测信号的转换原理和量仪本身的结构特点，量仪可分为以下几种：（1）卡尺