哈工大机械精度设计互换性与测量技术课件

哈工大机械精度设计互换性与测量技术课程简介课程目标培养学生机械精度设计、互换性与测量技术的专业知识和技能，为从事机械设计、制造、检测等领域的工作奠定坚实的基础。课程内容涵盖机械精度设计、互换性、测量技术等方面的基础理论和实践应用，包括尺寸链计算、几何公差、配合、测量仪器使用、测量不确定度等。学习方法课堂讲授、课后练习、实验操作相结合，注重理论与实践的紧密联系，培养学生的动手能力和解决问题的能力。机械制造基础知识1材料选择选择适合的材料，以满足产品的性能和成本要求。2加工工艺掌握各种加工方法，包括车削、铣削、磨削等，以确保产品的精度和表面质量。3装配技术了解装配流程，包括零件的配合、定位和固定，以确保产品的整体性能。4质量控制建立质量控制体系，以确保产品的合格率和一致性。长度单位与标称尺寸长度单位长度单位是用来描述物体尺寸的基本单位，常用的有毫米(mm)、厘米(cm)、米(m)等。标称尺寸标称尺寸是指设计图纸上标注的尺寸，它是一个理想值，实际加工的尺寸会存在误差。几何公差和配合几何公差定义允许零件尺寸和形状的偏差范围，确保零件的互换性和功能性。配合是指两个或多个零件相互连接，实现特定功能的配合关系，通过几何公差来控制配合的松紧程度。几何公差的种类形状公差控制单个特征的形状，例如直线度、平面度、圆度、圆柱度等。位置公差控制两个或多个特征之间的相对位置，例如平行度、垂直度、角度、对称度等。方向公差控制特征的方向，例如倾斜度、位置度等。轮廓公差控制特征的轮廓形状，例如轮廓度、轮廓线度等。形状和位置公差形状公差控制零件轮廓形状，例如直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度等。位置公差控制零件各要素之间的相对位置，例如平行度、垂直度、倾斜度、对称度、位置度等。表面质量要求1表面粗糙度反映表面微观几何形状特征的指标。影响零件的疲劳强度、耐磨性、密封性能等。2表面波纹度反映表面宏观几何形状特征的指标。影响零件的精度、外观等。3表面缺陷指表面上存在的各种缺陷，如划痕、毛刺、裂纹等。影响零件的强度、寿命等。配合的基本知识配合定义配合是指两个或多个零件之间在装配时，其尺寸之间的相互关系。配合类型配合可分为间隙配合、过渡配合和过盈配合。配合公差配合公差是指配合中各零件尺寸公差的总和。标准配合标准配合是指根据国家标准或行业标准，预先确定的一系列配合尺寸，这些配合尺寸可以满足不同零件的装配要求。标准配合一般以基本尺寸和公差等级来定义，基本尺寸表示配合件的理论尺寸，公差等级表示配合件的尺寸偏差范围。常见的标准配合类型包括：过盈配合、过渡配合和间隙配合，它们分别适用于不同的应用场景。焊件和铸件的公差焊接尺寸公差焊接尺寸公差用于控制焊缝尺寸和形状的偏差。铸件尺寸公差铸件尺寸公差用于控制铸件尺寸和形状的偏差。影响因素焊接和铸造工艺参数，材料性质，以及加工方式都会影响公差。机加件的公差尺寸公差机加件的尺寸公差由加工方法、设备精度和工艺要求决定。形状公差机加件的形状公差包括直线度、平面度、圆度、圆柱度等。位置公差机加件的位置公差包括平行度、垂直度、对称度、同轴度等。互换性的概念定义是指在不经任何调整或选择的情况下，可以将同类零件或部件相互替换，并能满足设计要求的特性。目的简化装配过程，提高生产效率，降低成本，并保证产品的质量和可靠性。实现条件零件的尺寸、形状、表面质量等必须符合一定的标准要求。互换性的重要性1提高生产效率无需额外调整，零件可以互换使用，提高生产效率。2降低生产成本简化生产流程，降低生产成本。3提高产品质量保证产品质量的稳定性和可靠性。基本尺寸链1定义由多个尺寸相互关联构成的闭合环路2组成包含基本尺寸、中间尺寸和封闭尺寸3作用用于分析和控制零件的尺寸精度尺寸链是机械设计中的重要概念，它可以帮助我们分析和控制零件的尺寸精度，并确保零件之间的互换性。尺寸链的计算1环形尺寸链2闭合尺寸链3线性尺寸链测量工具的分类长度测量游标卡尺、千分尺、高度尺、量块等角度测量角度尺、百分表、万能角度尺、经纬仪等表面质量测量轮廓仪、表面粗糙度仪、粗糙度计等形状和位置测量投影仪、三坐标测量机、光学测量仪等测量不确定度测量结果的可靠性评估。反映测量值与真实值之间的偏差。影响测量结果的各种因素。精度等级和测量精度精度等级测量仪器或方法的精度水平，用数字表示。测量精度实际测量值与真实值的接近程度，反映测量结果的可靠性。误差测量值与真实值之间的差异，是影响测量精度的主要因素。长度测量仪器长度测量仪器是机械加工和制造领域中必不可少的工具。它们用于测量零件的尺寸、形状和位置，以确保产品的质量和精度。常见的长度测量仪器包括：游标卡尺：用于测量零件的内外径、长度和深度。千分尺：用于测量零件的尺寸，精度更高。百分表：用于测量零件的尺寸变化，精度非常高。高度尺：用于测量零件的高度和深度。角度测量仪器角度测量仪器是用于测量角度的工具，广泛应用于机械加工、制造、测量、科研等领域。常见的角度测量仪器包括：角度尺：用于测量角度，通常以度为单位，精度一般为±0.5°或±1°。万能角度尺：可以测量各种角度，精度更高，通常为±0.1°或±0.2°。百分表角度附件：可用于测量角度，精度较高，一般为±0.01°或±0.02°。角度测量仪：利用光学或电子原理测量角度，精度较高，可以达到±0.001°或更高。表面质量测量表面质量是指零件表面几何形状的精确程度、表面粗糙度、表面硬度、表面清洁度等综合指标。表面质量测量是机械制造中重要的质量控制手段，它可以保证零件的性能和使用寿命。常用的表面质量测量方法包括:表面粗糙度测量表面硬度测量表面清洁度测量形状和位置测量形状和位置测量是机械精度设计互换性与测量技术中的重要环节。它用于检验零件的实际形状和位置是否符合设计要求。常用的形状和位置测量方法包括:轮廓测量:利用轮廓仪测量零件的轮廓形状。坐标测量:利用三坐标测量机测量零件的点坐标，进而计算其形状和位置。光学测量:利用光学仪器，如投影仪、显微镜等，测量零件的形状和位置。轮廓测量轮廓测量是测量物体表面形状和尺寸的测量方法，用于检查零件的形状和尺寸是否符合设计要求。轮廓测量通常使用轮廓测量仪器，例如轮廓仪、轮廓投影仪和三坐标测量机。轮廓测量仪器可以测量各种形状的轮廓，例如直线、圆弧、曲线、齿轮、螺纹等。这些仪器可以测量尺寸、形状、角度、位置等参数，并提供详细的测量数据。轮廓测量方法广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、电子等领域，是保证产品质量的重要手段之一。光学测量技术光学测量技术利用光的特性，如光的直线传播、光的折射、光的干涉等，进行测量。常见的仪器包括：显微镜、投影仪、干涉仪等。光学测量技术具有高精度、非接触式等优点，广泛应用于精密仪器、微纳米加工等领域。计算机辅助测量计算机辅助测量(CAM)技术在现代制造业中发挥着至关重要的作用。CAM系统将计算机技术与精密测量仪器相结合，实现更高效、更精准的测量结果。这种技术可以提高测量效率、降低人工误差，并提供更全面的数据分析能力。测量系统分析测量系统能力评估测量系统是否满足要求，包括准确度、重复性、再现性和线性度。测量系统误差分析测量系统中可能存在的各种误差源，例如随机误差、系统误差和人为误差。测量系统改进提出改进测量系统性能