互换性与测量技术基础完整版.ppt

1,1,互换性与测量技术基础,讲授人：齐明侠 机电工程学院机电工程系,2,2,绪论,1,3,课程的研究对象和任务 互换性的意义和作用 机械产品的几何量精度设计 标准化与优先数,本章内容,4,课程性质 是机械类各专业的一门重要的专业技术基础课程，联系机械设计与后续机械加工工艺等课程。 课程的研究对象及任务 对机械产品进行几何量精度设计从“精度”与“误差”两方面分析研究机械零件及机构的几何参数。,本课程的研究对象及任务,5,极限与配合 形位公差 表面粗糙度,本课程的研究对象及任务,6,读懂工程图 正确理解图中标注的含义。 会标注工程图，能提出合理的图面要求。,本课程的研究对象及任务,7,学完本课程后应达到的要求 了解互换性和标准化的基本概念； 熟悉本课程所介绍的各公差标准的基本内容，掌握其特点和应用原则； 学会根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与配合，即进行精度设计，并能正确地标注到图样上； 了解一般几何参数测量的基础知识； 掌握各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量器具。,本课程的研究对象及任务,8,互换性概念 同一规格的一批零部件，任取其一，不经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。 要点 同一规格的一批零件或部件； 不经任何辅助工作（挑选、调整、修配等）； 互换后仍满足原定的使用要求（包括几何参数和力学性能的互换）。 如机器上的螺钉，汽车上的轴承等零部件，灯泡,互换性的意义及作用,9,互换性的分类 按其互换范围分为： 完全互换 装配时不需挑选和修配。 不完全互换 装配时允许挑选、调整和修配。 如：轴承部件，在装配内圈、外圈和滚珠时，通过测量将零件按照实际尺寸的大小分组，组内互换装配，以保证内、外圈之间的半径差变化小。 按是否应用在标准部件分为： 内互换 是指组成标准部件的零件的互换。 外互换 是指标准部件与其它零部件的互换。,互换性的意义及作用,10,互换性的作用 在设计方面 能最大限度地使用标准件，简化绘图和计算工作量，缩短设计周期，利于产品更新换代。 在制造方面 利于组织专业化生产，使用专用设备和CAM技术。 在使用和维修方面 便于及时更换丧失使用功能的零部件，对于易损件可提供备用件，既可及时维修、缩短停机时间，又减少维修成本。,互换性的意义及作用,11,机械产品的设计过程，一般需要进行三方面的分析计算： 运动分析与计算 由运动学原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元件，满足运动方面的要求。 强度的分析与计算 确定各零件合理的基本尺寸，进行结构设计，使其达到强度和刚度方面的要求。 几何精度的分析与计算 零件基本尺寸确定后，要进行精度计算，以决定产品各部件的装配精度、零件的几何参数和公差。 几何量精度设计是机械产品精度设计中的重要内容，对机械产品的使用性能和制造成本，对企业的经济效益有着重要的影响，有时甚至起决定性作用。,机械产品的几何量精度设计,12,几何量精度设计的基本概念 按照机械产品的使用功能要求和经济性要求，对构成机械产品的零部件的配合部位确定配合性质；确定各个零件上各处的尺寸精度、形状和位置精度、表面质量；确定机械产品在轴向上的定位精度等。 几何量精度设计的任务 在机械产品总装配图和部件装配图上，确定其各零件配合部位的配合代号和其他技术要求，并标注于装配图。 确定各零件各处的尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面(如：键、圆锥、螺纹、齿轮等)公差要求等，并标注于零件图上。,机械产品的几何量精度设计,13,机械产品的几何量精度设计,指同种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。 工艺性 、合理的精度要求、合理选材、合理的调整环节、提高寿命。 根据机器中各部分对机械精度影响程度的不同，对其提出不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好处。 探求并确定各组成零、部件精度处于最佳协调时的集合体。例如探求并确定先进工艺，优质材料等。,几何量精度设计的原则 互换性原则： 经济性原则： 匹配性原则： 最优化原则：,14,实现互换性的条件 公差 标准化 几何量公差 允许零件几何参数变动的范围称为几何量公差。 包括：尺寸公差、形状和位置公差、表面粗糙度要求以及典型表面（如：键、圆锥、螺纹、齿轮等）公差。 标准化 标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，作为共同遵守的准则和依据。 我国标准分为国家标准（代号为GB）、行业标准（如机械标准JB）、地方标准（DB）和企业标准（QB）。 国际标准化组织（ISO）。 本课程研究的公差标准属于国家基础标准。涉及到的标准如：GB/T 1800.1-1997、 GB/T 1801.1-1999等。,标准化及优先数,15,优先数和优先数系 机械设计中参数不是孤立的，会按照一定规律传递。故机械产品中的各种技术参数不能随意确定。 如螺栓的尺寸，会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。 为使产品的参数选择能遵守统一的规律，必须对其数值作出统一规定。 优先数和优先数系（GB3212005）是其中最重要的一个标准。,标准化及优先数,16,优先数和优先数系（GB3212005）规定： 以十进制等比数列为优先数系； 规定了五个系列，分别用R5、R10、R20、R40、R80表示，其中前四个是基本系列， R80为补充系列。 级数的公比 (r为每个十进段内的项数）： R5的公比： q5= 1.60； R10的公比：q10 = 1.25； R20的公比：q20 = 1.12； R40的公比：q40 = 1.06； R80的公比：q80 = 1.03。,标准化及优先数,17,优先数系的基本系列： 所有大于10的优先数可按表列数字乘以10，100求得； 所有小于1的优先数可按表列数字乘以0.1，0.01，求得。,标准化及优先数,18,优先数系的派生系列： 从基本系列中每隔几项选取一个优先数，组成新的系列，即派生系列。 常用的派生系列：如R10/3，即从基本系列R10中每逢三项取出一个优先数组成，其公比约为2。首项为1的派生系列R5/2是从基本系列R5中，每逢两项取一个优先数组成的，即1.00，2.50，6.30，16.00，40.00，,标准化及优先数,19,优先数系的应用： 为满足技术与经济的要求，应当按照R5、R10、R20、R40的顺序，优先选用公比较大的基本系列，允许采用补充系列（R80）。也可以采用派生系列。 如：确定零件的尺寸时，应尽量地采用优先数系的常用值。如减速器设计中，经力学计算，得出输入轴的最小直径为30.01mm，则该处直径的基本尺寸按优先数系取值，即该处直径的基本尺寸应为30mm。 优先数除应用于标准尺寸外，还用于其它标准中。如国家标准在确定标准公差数值时，就是按R5系列的优先数值确定。,标准化及优先数,20,20,2,光滑圆柱体结合的公差与配合,21,21,2.1 公差与配合 的基本术语及定义,22,2.1 公差与配合的基本术语及定义,1 轴和孔 2 尺寸 3 尺寸偏差和公差 4 加工误差与公差的关系 5 配合与配合制,23,孔：通常指工件的圆柱形内表面，也包括其它内表面中由单一尺寸确定的部分。其直径尺寸用 D 表示。 轴：通常指工件的圆柱形外表面，也包括其它外表面中由单一尺寸确定的部分。其直径尺寸用 d 表示。,2.1公差与配合的基本术语及定义轴和孔,24,2.1公差与配合的基本术语及定义尺寸,（1）尺寸 是用特定单位表示长度的数字。 （2）基本尺寸(孔D、轴d) 设计给定的尺寸（理论值）, 由设计者经过计算或按经验确定后，再按标准选取的、标注在设计图上的尺寸。 （3）实际尺寸(Da、da) 是通过测量所得的尺寸。 由于存在测量误差，故实际尺寸并非尺寸的真值； 由于存在形状误差，工件同一表面上不同部位的实际尺寸往往不相等。 （4）极限尺寸 是允许尺寸变化的两个界限值。 如孔 轴 其中：较大的一个称为最大极限尺寸（Dmax、dmax） 较小的一个称为最小极限尺寸（Dmin、dmin）。,25,2.1公差与配合的基本术语及定义偏差与公差,(1) 尺寸偏差（偏差）：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差 上偏差（ES、es）：最大极限尺寸减基本尺寸所得的代数差； 下偏差（EI、ei）：最小极限尺寸减基本尺寸所得的代数差； 上偏差和下偏差统称为极限偏差。 实际偏差：实际尺寸减其基本尺寸的代数差。 偏差可以是正，负或零值。实际偏差应位于极限偏差范围之内。,(2)尺寸公差（公差）TD (Th)和Td (Ts) ：允许尺寸的变动量。 等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值；也等于上偏差与下偏差的代数差的绝对值。 是一个绝对值的概念。,ecart inferieur,ecart superieur,tolerance,26,2.1公差与配合的基本术语及定义偏差与公差,(3)偏差与公差的一些公式 孔：ES=Dmax-D 轴：es=dmax-d EI=Dmin-D ei=dmin-d Th=Dmax-Dmin=ES-EI Ts=dmax-dmin=es-ei 用下例理解上述公式： 孔 和轴 孔 和轴 孔 和轴,27,2.1公差与配合的基本术语尺寸公差带图,公差带图中的基本尺寸、最大最小极限尺寸、公差等的概念,28,2.1公差与配合的基本术语尺寸公差带图,零线： 在公差带图中，表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。正偏差位于其上，负偏差位于其下 公差带：在公差带图中，由代表上偏差和下偏差的两条平行直线所限定的一个区域。,29,2.1公差与配合的基本术语尺寸公差带图,在国家标准中，公差带包括： 公差带大小 由“标准公差”确定 公差带位置 由“基本偏差”确定,标准公差就是国家标准所确定的公差。（p18表2-4）,基本偏差就是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。（p24表2-7，p26表2-8）,30,2.1公差与配合的基本术语尺寸公差带图,举例：（500:1） 孔55H7( ) 公差带大小为0.03； 公差带的位置：下偏差EI最靠近零线，是基本偏差，为0。 轴55k6( ) 公差带大小为0.019 下偏差最靠近零线，是基本偏差ei=+0.002 孔55H7公差带图 轴55k6公差带图 配合公差带图,31,2.1公差与配合的基本术语及定义加工误差与公差的关系,加工误差 包括尺寸误差、形状误差、位置误差。 1.尺寸误差 加工后实际尺寸和理想尺寸之差。 2.形状误差 广义上可分为宏观几何形状误差、表面波度、表面粗糙度。 3.位置误差 工件上各要素之间实际相互位置和理想位置之间的偏差。 误差与公差的关系：公差是误差的允许变动范围。误差不超过公差，零件就是合格的。,32,2.1公差与配合的基本术语及定义配合,配合是指基本尺寸相同、相互结合的轴和孔公差带之间的关系。 间隙与过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差， 差值为正时，称为间隙，用X表示， 差值为负时，称为过盈，用Y表示。,33,2.1公差与配合的基本术语及定义配合,配合种类 1.间隙配合 2.过盈配合 3.过渡配合,34,2.1公差与配合的基本术语及定义配合,配合种类 1.间隙配合,孔的公差带在轴的公差带之上，形成具有间隙的配合（包括最小间隙等于零的配合）。 孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差称为最大间隙(用Xmax 表示)。 孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差称为最小间隙(用Xmin 表示)。 Xmax =ES-ei Xmin =EI-es,35,2.1公差与配合的基本术语及定义配合,配合种类 2.过盈配合,轴的公差带在孔的公差带之上，形成具有过盈的配合（包括最小过盈等于零的配合）。 孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸之差称为最小过盈(用Ymin 表示)。 孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸之差称为最大过盈(用Ymax 表示)。 Ymin =ES-ei Ymax =EI-es,36,2.1公差与配合的基本术语配合,配合种类 3.过渡配合,是指可能具有间隙或过盈的配合。此时，轴公差带与孔公差带相互交叠。 孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸的差值称为最大间隙(用Xmax表示)。 孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸的差值称为最大过盈(用Ymax表示)。 Xmax =ES-ei Ymax =EI-es,37,2.1公差与配合的基本术语配合,配合公差Tf 指允许间隙或过盈的变动量，表示配合松紧程度的变化范围 间隙配合中：Tf=Xmax- Xmin 最大间隙-最小间隙 过盈配合中：Tf=Ymax- Ymin 最大过盈-最小过盈 过渡配合中：Tf=Xmax- Ymax 最大间隙-最大过盈 Tf =Xmax-Xmin=(ES - ei)- (EI - es) = (ES-EI)+(es-ei) = Th+Ts 即：配合公差 = 轴公差+孔公差,38,2.1公差与配合的基本术语及定义配合,配合公差带图：图解表示配合公差与极限间隙、极限过盈之间的关系。 配合公差带在零线上方时为间隙配合(如(1)、(2)组配合)；在零线下方时为过盈配合(如(3)、(4)组)；跨在零线上下两侧为过渡配合(如(5)、(6)组)。 用配合公差带宽窄可判断配合精度高低。图中，(6)组配合精度最高，(5)组配合精度最低。,39,2.1公差与配合的基本术语及定义配合,例2-2：已知 求Xmax Xmin, Ymax Ymin等 以及配合公差。,a) 间隙配合,解：最大间隙Xmax =ES- ei=+39-(-50) =+89m (=Dmax- dmin =50.039-49.950=+0.089mm=+89m) 最小间隙Xmin =EI-es=0-(-25)=+25m (=Dmin- dmax =50.0-49.975=+0.025mm=+25m) 配合公差Tf =|Xmax- Xmin|=|+89-(+25)|=64m (=Th+Ts=39+25=64m),40,2.1公差与配合的基本术语及定义配合,例2-3：已知 求Xmax Xmin, Ymax Ymin等 以及配合公差。,b) 过盈配合,解：最大过盈Ymax =EI- ex=0-(+79) =-79m (=Dmin- dmax =50.0-50.079=-0.079mm=-79m) 最小过盈Ymin =EX-ei=+39-(+54)=-15m (=Dmax- dmin =50.039-50.054=-0.015mm=-15m) 配合公差Tf =|Ymin- Ymax|=|-79-(-15)|=64m (=Th+Ts=39+25=64m),41,2.1公差与配合的基本术语及定义配合,例2-4：已知 求Xmax Xmin, Ymax Ymin等 以及配合公差。,c) 过渡配合,解：最大间隙Xmax =ES- ei=+39-(+9) =+30m (=Dmax- dmin =50.039-50.009=+0.030mm=+30m) 最大过盈Ymax =EI-es=0-(+34)=-34m (=Dmin- dmax =50.0-50.034=-0.034mm=-34m) 配合公差Tf =|Xmax- Ymax|=|+30-(-34)|=64m (=Th+Ts=39+25=64m),42,42,2.2 公差与配合国家标准,43,2.2 公差与配合国家标准,1 标准公差系列 2 基本偏差系列,44,2.2 公差与配合国家标准,公差带: 大小和位置。,45,2.2 公差与配合国家标准,公差带代号 基本尺寸 + 基本偏差代号 + 公差等级数字,46,2.2 公差与配合国家标准,1 标准公差(IT -ISO Tolerance)系列 是国家标准规定的极限制中列出的任一公差数值， 其数值与标准公差等级和基本尺寸有关。,公差等级 标准公差共分20级: IT01、IT0、IT1、IT2、到IT18。 公差等级依次降低，相应的标准公差数值依次增大。,47,2.2 公差与配合国家标准,基本尺寸分段 为简化和方便使用，采用尺寸分段的方法。 尺寸不大于 500 mm的为常用尺寸段，分 13个主尺寸段； 5003150 mm尺寸段，分8个尺寸段； 315010 000 mm尺寸段，分 5个尺寸段。 不大于 500 m的常用尺寸分段： 1：3 2：36 3：610 4：1018 5：1830 6：3050 7：5080 8：80120 9：120180 10：180250 11：250315 12：315400 13：400500 主尺寸段，中间尺寸段。,48,2.2 公差与配合国家标准,标准公差 （表2-4）,标准公差数值表,49,2.2 公差与配合国家标准,2 基本偏差系列 1) 基本偏差的种类及其代号 标准对轴和孔各规定了28个公差带位置,分别由28个基本偏差表示。 基本偏差代号用英文字母表示。小写代表轴，大写代表孔。在26个字母中去掉5个容易混淆的字母I(i)、L(l)、O(o)、Q(q)、W(w)，增加7个双写字母CD(cd)、EF(ef)、FG(fg)、JS(js)、ZA(za)、ZB(zb)、ZC(zc)，作为基本偏差代号。,50,2.2 公差与配合国家标准,孔的基本偏差,轴的基本偏差,51,2.2 公差与配合国家标准,孔的基本偏差,52,2.2 公差与配合国家标准,轴的基本偏差,53,2.2 公差与配合国家标准,2) 基本偏差数值（轴） 以基孔制配合为基础，依据配合要求，从生产实践经验和统计分析结果整理出一系列的轴基本偏差计算公式。见表2-6 基本尺寸500mm的基本偏差公式 可根据基本尺寸、轴的基本偏差代号和公差等级查表2-7获得轴的基本偏差数值 注意：需明确该轴的基本偏差是上偏差还是下偏差。 另一个极限偏差数值按照轴的极限偏差与标准公差之间的关系求得。,例 30k6 查表2-7，得到该轴的基本偏差数值为：ei=+0.002； 该轴的标准公差(查表2-4) IT= 0.013 则另一个极限偏差为：es=+0.015,54,2.2 公差与配合国家标准,基本偏差数值（轴）,55,2.2 公差与配合国家标准,3) 基本偏差数值（孔） 基本尺寸500mm时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换算得来 孔与轴基本偏差换算原则：用同一字母表示孔和轴的基本偏差所组成的公差带，按照基孔制形成的配合和按照基轴制形成的配合(称为同名配合)，两者的配合性质应相同。 如： 30H9/d9 30D9/h9 为同名配合，它们的配合性质相同。即：30 H9/d9的极限间隙与30 D9/h9的极限间隙相等。 50H7/p6 50P7/h6 为同名配合，50 H7/p6与50 P7/h6配合性质相同，它们的极限过盈相等。,56,2.2 公差与配合国家标准,基于上述原则，在孔的基本偏差换算时，按两种规则进行： (1) 通用规则 用同一字母表示的孔、轴的基本偏差,绝对值相等，符号相反。孔的基本偏差与轴的基本偏差相对于零线对称分布，即呈“倒影”关系。 即有： (2) 特殊规则 用同一字母表示孔、轴的基本偏差时，孔的基本偏差ES和轴的基本偏差ei符号相反，而绝对值相差一个值。 即有：,57,2.2 公差与配合国家标准,孔的基本偏差数值 可根据基本尺寸、孔的基本偏差代号和公差等级查表2-8获得。 注意：需明确该孔的基本偏差是上偏差还是下偏差。 另一个极限偏差数值按照孔的极限偏差与标准公差之间的关系求得，即,如50P7 基本偏差代号P，公差等级为7级，查表2-8知，其基本偏差ES= - 0.026 +，而=0.009，故其基本偏差ES= - 0.026 +0.009= - 0.017。 查表2-4，确定标准公差数值为IT=25 由此得：EI=-0.042,58,2.2 公差与配合国家标准,基本偏差数值（孔）,59,2.2 公差与配合国家标准,例题 查表法确定给定孔轴配合中孔和轴的极限偏差，并绘出公差带图 1. 2. 3.,60,60,2.3 国家标准规定的 公差带与配合,61,2.3 公差带与配合,1 常用尺寸段公差带 2 常用尺寸段配合 3 大尺寸段的公差与配合（自学） 4 小尺寸的公差与配合（自学）,62,2.3.1 常用尺寸段公差带,公差带系列 公差带代号（回顾） 由基本偏差代号和公差等级数字表示。,63,2.3.1 常用尺寸段公差带,2）公差带在零件图上的标注 一是注公差尺寸的表示；二是未注公差尺寸的表示。 注公差尺寸的表示可有三种形式： 标注基本尺寸和极限偏差值。如： ，此种标注一般适用在单件或小批量生产的产品零件图样上，应用广泛。 标注基本尺寸、公差带代号和极限偏差值。如： ，此种标注一般适用在中、小批量生产的产品零件图样上。 标注基本尺寸和公差带代号。如 ，此种标注适用在大批量生产的产品零件图样上。,64,2.3.1 常用尺寸段公差带,3）国标推荐选用的尺寸公差带 国家标准推荐了孔和轴的一般、常用和优先选用的公差带 轴公差带 国家标准推荐的一般、常用和优先选用的轴公差带共有119种，见表2-11。其中方框内(除括号外)为常用公差带，有59种；括号内的为优先选用的公差带，有13种。 孔公差带 国家标准推荐的一般、常用和优先选用的孔公差带共105种，见表2-12。其中方框内(除括号外)为常用公差带，有44种；括号内的为优先选用的公差带，有13种。 选用时，应按照优先、常用、一般公差带的顺序选取。,65,表2-11 不大于500mm的一般、常用和优先轴公差带,66,表2-12 不大于500mm的一般、常用和优先孔公差带,67,2.3.2 常用尺寸段配合,1. 配合制 是由同一种极限制的轴和孔的公差带组成配合的一种制度。 国家标准规定了两种配合制：基孔配合制和基轴配合制。,（1）基孔配合制 指基本偏差为一定的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度，简称基孔制。 在基孔制配合中，孔为基准孔，其基本偏差(下偏差)为零，基准孔的基本偏差代号为H。,68,2.3.2 常用尺寸段配合,（2）基轴配合制 指基本偏差为一定的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度，简称基轴制。 在基轴制配合中，轴为基准轴，其基本偏差(上偏差)为零，基准轴的基本偏差代号为h。,69,2.3.2 常用尺寸段配合,2. 配合系列 配合代号 标准规定用孔和轴的公差带代号以分数形式组成配合代号。其中，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号，如30H7/g6或 。 配合代号在装配图上的标注形式： 国家标准推荐选用的配合 (1)基孔制的优先和常用配合。GB/T 18011999规定基孔制常用配合59种，优先配合13种。 (2)基轴制的优先和常用配合。GB/T18011999规定基轴制常用配合47种，优先配合13种。,70,表2-13 基孔制优先、常用配合,71,表2-14 基轴制优先、常用配合,72,实例,设：在某钻夹具上，钻套与衬套的配合代号为30H7/g6，衬套与钻模板的配合代号为45H7/n6。 根据这两组配合代号，完成以下工作：,可换钻套 1-钻套 2-衬套 3-钻模板 4-螺钉,73,(1)用文字说明“30H7/g6和45H7/n6”所代表的含义(指出：基本尺寸、基准制、公差等级)。 (2)查表求出“30H7/g6和45H7/n6”中，轴、孔的基本偏差数值、轴公差和孔公差数值。 (3)计算另一个极限偏差数值、配合的极限间隙或极限过盈、配合公差,配合性质。 (4)绘制“30H7/g6和45H7/n6”的尺寸公差带图和配合公差带图。 (5) 在“30H7/g6和45H7/n6”中，是优先选用的配合还是常用配合？组成配合的公差带是一般选用的公差带/常用公差带/还是优先选用的公差带？,74,74,2.4 常用尺寸公差与配合 的选用,75,2.4 公差与配合的选用,1 基准（配合）制的选择和应用 2 尺寸公差等级的选择 3 配合的选择和应用,76,主要考虑两方面的因素： 一是零件的加工工艺可行性及检测经济性； 二是机械设备及机械产品的结构形式的合理性。 基准配合制的选择原则是： 优先采用基孔配合制，其次采用基轴配合制，特殊场合应用非基准制。 1.基孔配合制的选择 同样公差等级情况下，一般来说，孔比轴的加工难度大，尤其是中、小孔的加工检测，常采用定值刀具和量具。采用基孔配合制，可以减少孔公差带的数量，从而减少定值刀具、量具的规格和数量，可获得较佳的经济效益。,2.4.1 基准配合制的选用,77,2.基轴配合制的应用场合 1) 用冷拉钢制圆柱型材的光轴作为基准轴 这类圆柱型材的规格已标准化，它作基准轴，轴径不需外圆的切削加工，只要按照不同的配合性质来加工孔。 2) 轴为标准件或标准部件(如：键、销、轴承等) 如某轴承外圈外径与箱座孔的配合(100J7)、输出轴上键与输出轴上的键槽的配合16N9/h8和键与齿轮毂槽的配合16Js9/h8)。,2.4.1 基准配合制的选用,3) “一轴多孔” 且多处配合的松紧程度不同的场合。 “一轴多孔”指一轴与两个或两个以上的孔组成配合。如内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合，共组成三处两种性质的配合。,78,2.4.1 基准配合制的选用,内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合 1活塞销；2活塞；3连杆小头孔 一轴多孔且配合性质不同场合应用基轴制的选择示例,79,2.4.1 基准配合制的选用,采用基孔制配合时,采用基轴制配合时,80,3.非基准制应用的场合 国家标准规定：为了满足配合的特殊需要，允许采用非基准制配合，即采用任一孔、轴公差带(基本偏差代号非H的孔或h的轴)组成的配合（图2-23）。,2.4.1 基准配合制的选用,81,1.公差等级的选择原则 在满足使用性能的前提下，尽量选取较低的公差等级。 2. 公差等级的选择方法 1) 类比法（经验法） 通过查阅有关参考资料、手册，进行分析比较后确定。多用于一般要求的配合。 2) 计算法 根据工作条件和使用性能要求确定配合部位的间隙或过盈允许的界限，然后再根据极限与配合的标准确定合理的公差等级。多用于重要的配合。,2.4.2 公差等级的选用,82,3. 确定公差等级应考虑的几个问题 （1）基本尺寸500mm，标准公差IT8时，孔比同级的轴加工困难，取孔比轴低一级配合；当标准公差IT8级或基本尺寸500mm时，由于孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用孔、轴同级配合。 （2）既要满足设计要求，又要考虑工艺的可能性和经济性。 IT01、IT0、IT1用于高精度量块和标准块的公差； IT2IT5用于特别精密零件的配合； IT6(孔到IT7)用于要求精密配合的情况； IT7IT8用于一般精度要求的配合； IT9IT10用于一般要求或精度要求较高的槽宽配合； IT11IT12用于不重要的配合； IT12IT18用于未注尺寸公差的尺寸精度。,2.4.2 公差等级的选用,83,3) 了解各个公差等级的应用范围 4) 熟悉各种工艺方法的加工精度 公差等级的应用范围、公差等级与加工方法的关系见表2-21。 5) 协调与相配零(部)件的精度关系 例如：与滚动轴承配合的轴或孔的公差等级应与滚动轴承的公差等级相匹配。,2.4.2 公差等级的选用,84,公差等级的应用范围,2.4.2 公差等级的选用,85,表2-21 各种工艺方法的加工精度,2.4.2 公差等级的选用,86,1. 配合选择的原则： 根据使用要求配合公差(间隙或过盈)的大小，确定与基准件相配的孔、轴的基本偏差代号，同时确定基准件及配合件的公差等级。 尽可能选用国标推荐的优先配合。 2. 配合选择的方法 1) 类比法。主要应用在一般、常见的配合中。 2) 计算法。主要用于两种情况：一是用于保证与滑动轴承的间隙配合；二是完全依靠装配过盈传递负荷的过盈配合。 3) 试验法。主要用于新产品和特别重要配合的选择。,2.4.3 配合的选用,87,3. 各类配合的选择 1) 间隙配合的选择 应用于：孔轴之间有相对运动或需拆卸的无相对运动的场合。 基孔制的间隙配合，轴的基本偏差代号为：ah； 基轴制的间隙配合，孔的基本偏差代号为AH。 2) 过渡配合的选择 主要场合：孔与轴之间有定心要求，而且需要拆卸的静联接(即无相对运动)的配合部位。 基孔制的过渡配合，轴的基本偏差代号为：jsm (n、p)； 基轴制的过渡配合，孔的基本偏差代号为JS M(N)。 3) 过盈配合的选择 应用场合：孔与轴之间需要传递扭矩的静联接的配合部位。 基孔制的过盈配合，轴的基本偏差代号为：(n、p) rzc； 基轴制的过盈配合，孔的基本偏差代号为(N)PZC。,2.4.3 配合的选用,88,表2-23 轴的基本偏差选用说明,2.4.3 配合的选用,89,表2-23 轴的基本偏差选用说明,2.4.3 配合的选用,90,表2-23 轴的基本偏差选用说明,2.4.3 配合的选用,91,表2-24 优先配合选用说明,2.4.3 配合的选用,92,孔的基本偏差,轴的基本偏差,2.4.3 配合的选用,93,2.5 一般公差 线性尺寸的未注公差,1 线性尺寸的一般公差的概念 2 有差标准规定 3 线性尺寸的一般公差的表示方法,94,1 线性尺寸的一般公差的概念,精密级（f） 中等级（m） 粗糙级（c） 最粗级（v）,2 有关标准规定,GB/T 1804-2000 一般加工能力能够保证的公差,3 线性尺寸的一般公差的表示方法,GB/T 1804-m GB/T 1804-c,95,表2-25 线性尺寸的极限偏差数值 (mm) 表2-26 倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差数值 (mm),2 有关标准规定,96,练习,下列配合属于哪种基准制的哪种配合，确定其配合的极限间隙（过盈）和配合公差。并画出其公差带图。 50H8/f7 30K7/h6 30H7/p6,0,0,0,+,+,+,-,-,-,50,30,30,+0.039,-0.025,-0.050,+0.006,+0.021,+0.035,+0.022,-0.015,-0.013,97,练习,已知某过盈配合的孔、轴基本尺寸为45mm，孔的公差为0.025 mm，轴的上偏差为0，最大过盈为-0.050 mm，配合公差为0.041 mm。试求：孔的上、下偏差；轴的下偏差和公差；最小过盈；平均过盈；画出尺寸公差带示意图；写出配合代号。,98,98,3,测量技术基础,99,国家标准 GB/T 31771997光滑工件尺寸检验 GB/T 19572006光滑极限量规技术条件 GB/T 63221986光滑极限量规型式与尺寸 GB/T 6093-2001几何量技术规范（GPS）长度标准量块 JJG 1462003中华人民共和国国家检定规程 量块 JJF 10011998中华人民共和国国家计量技术规范通用计量术语及定义,100,100,3.1 概述,3.1.1 测量的概念 3.1.2 量值传递系统 3.1.3 量块,101,测量 将被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定两者比值的过程。 一个完整的几何测量过程包括四个要素： 测量对象 指零件的尺寸、形状和位置误差以及表面粗糙度等几何参数，其基本对象是长度和角度。 计量单位 几何量中的长度、角度单位。 测量方法 进行测量时所采用的测量原理、计量器具以及测量条件的总和。 测量精度 指测得值与其真值的一致程度，即测量结果的可靠程度。,3.1.1 测量的概念,102,长度的基本单位是米(m)：“米是光在真空中 1/299 792 458s 的时间间隔内所经过的路程的长度”。 工程上不能直接按照米的定义用光波来测量零件，而是采用各种计量器具。为了保证量值的准确和统一，须有统一的量值传递系统。 我国长度量值传递的主要标准器是量块系统和线纹尺系统。其传递系统如图3-1所示。,3.1.2 长度单位和量值传递系统,103,104,具有一对相互平行的测量面的实物量具，又称块规，是一种无刻度的标准端面量具。主要形状是长方体，上、下两测量面之间的距离为其工作尺寸，用耐磨材料制造。,3.1.3 量块,105,量块的用途 尺寸传递系统中的中间标准量具; 在相对法测量时作为标准件调整仪器的零位; 直接测量零件。 为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块按一定的尺寸系列成套生产。有91块、83块、46块等17套。,3.1.3 量块,106,量块的精度(GB/T 6093-2001) 按制造精度分00、0、1、2、3和K级，精度依次降低。K级为校准级。 按检定精度分1、2、3、4、5等。其中1等精度最高，5等精度最低。 各级量块的精度指标见表3-1 （极限偏差和长度变动量的允许值） 各等量块精度指标见表3-2 （测量不确定度允许值和长度变动量的允许值）,3.1.3 量块,107,按“级”使用时,以量块的标称长度为工作尺寸,即不计量块的制造误差和磨损误差,但它们将被引入到测量结果中,使测量精度受到影响,但使用方便。 按“等”使用时, 用量块经检验后所给定的实际中心长度尺寸作为工作尺寸。但存在测量误差。 因此,在高精度的科学研究、测量工作中应按等使用，而在一般测量时按级使用，以简化计算。,3.1.3 量块,108,量块 GB/T6093-2001,3.1.3 量块,109,109,3.2 计量器具和测量方法,3.2.1 计量器具的分类 3.2.2 计量器具的基本度量指标 3.2.3 测量方法的分类,110,按测量原理、结构特点和用途，计量器具可分为： 1) 标准量具 调整和校对其他计量器具或作为标准尺寸进行比较测量的器具。如量块、基准米尺、线纹尺等。 2) 通用计量器具 能将被测几何量的量值转换成可直接观测的指示值或等效信息的器具。如游标量仪、机械类量仪、光学类量仪等。 3) 专用计量器具 专门用来测量某种特定参数的计量器具，如圆度仪、渐开线检查仪等。 4） 检验夹具 是量具、量仪和定位元件等组合的一种专用计量器具。如检验滚动轴承的专用检验夹具，可同时测得内、外圈尺寸和径向与端面圆跳动误差等。,3.2.1 计量器具的分类,111,通用计量器具 固定刻线量具：卷尺、直尺等 游标类量具: 游标卡尺、游标高度尺等。 螺旋类量具: 千分尺、公法线千分尺等。 机械式量仪: 百分表、齿轮杠杆比较仪、扭簧比较仪等。 光学量仪: 光学测角仪、光栅测长仪、激光干涉仪等。 电动量仪: 电感比较仪、电动轮廓仪、容栅测位仪。 气动量仪: 水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。 光电式量仪: 光电显微镜等,3.2.1 计量器具的分类,112,3.2.1 计量器具的分类,带表卡尺,数显卡尺,游标卡尺,高度游标卡尺,113,3.2.1 计量器具的分类,游标卡尺读数方法,114,外径千分尺,3.2.1 计量器具的分类,公法线千分尺,螺纹千分尺,深度千分尺,115,百分表 千分表,3.2.1 计量器具的分类,电子数显百分表,磁力表架,116,平面度检查仪,3.2.1 计量器具的分类,台式投影仪,117,表面粗糙度量仪,3.2.1 计量器具的分类,三坐标测量机,118,塞规类,3.2.1 计量器具的分类,普通螺纹量规 螺纹环规 螺纹塞规,光滑极限塞规,卡规,塞规系列,119,度量指标是表征计量器具性能和功能的参数 1) 刻度间距 指刻度尺或刻度盘上相邻两刻线中心线间的距离。常为等距刻线。一般为0.752.5mm。 2) 分度值（刻度值） 指刻度尺或刻度盘上每一刻度间距所代表的量值。常用分度值有0.1、0.05、0.02、0.0l、0.002和0.001mm。 量仪的分辨率：量仪显示的最末一位数所代表的量值。 3) 测量范围 指在允许误差限内计量器具所能测量的最小和最大被测量值的范围。如某千分尺的测量范围是5075mm。 4) 示值范围 指由计量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围。如机械比较仪的示值范围是0.1mm。,3.2.2 计量器具的基本度量指标,120,5) 灵敏度和放大比 指计量器具对被测量变化的反映能力。 6) 示值误差 指测量仪器的示值与被测量真值之差。 7) 测量力 指在测量过程中，计量器具与被测表面之间的接触力。 8) 重复精度 指在相同的测量条件下，对同一被测参数进行重复测量时，其结果的最大差异。,3.2.2 计量器具的基本度量指标,121,测量方法是指测量原理、测量器具、测量条件的总和。 1、按所测得的量（参数）是否为欲测量分类 直接测量 直接从测量器具的读数装置上得到欲测量的数值或对标准值的偏差。 如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测量长度尺寸等。 间接测量 先测出与欲测量有一定函数关系的相关量，然后按相应的函数关系式，求得欲测量。 其测量精度不仅取决于测量精度，还与计算精度有关。常用于无法直接测量的场合。,3.2.3 测量方法的分类,122,例如用“弦高法”测量大尺寸圆柱体的直径，由弦长S与弦高H的测量结果，可求得直径D的实际值。 由图知： 对上式微分后，得到测量结果的测量误差为： 式中 dS弦长S的测量误差 dH弦高H的测量误差。,S,3.2.3 测量方法的分类,123,2、按测量结果的读数值不同分类 绝对测量 从测量器具上直接得到被测参数的整个量值 如用游标卡尺测量零件轴径。 相对测量 将被测量和与其量值只有微小差别的已知量（一般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。 如比较仪用量块调零后，测量轴的直径，比较仪的示值就是量块与轴径的量值之差。,3.2.3 测量方法的分类,124,3、按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类 接触测量 测头与被测表面接触，有机械作用力。 测量力可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，或可造成被测零件表面质量的损坏。 非接触测量 测量器具与被测零件不直接接触，不存在测量力。利用光、气、电、磁等与被测件表面联系。 4、按测量在工艺过程中所起作用分类 主动测量 在加工过程中进行的测量。测量结果直接用来控制零件的加工过程。 被动测量 加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品。,3.2.3 测量方法的分类,125,5、按零件上同时被测参数的多少分类 单项测量 综合测量 6、按被测工件在测量时所处状态分类 静态测量 动态测量,3.2.3 测量方法的分类,126,126,3.3 测量误差的有关概念,3.3.1 测量误差的基本概念 3.3.2 测量误差的来源及防止 3.3.3 测量误差的分类 3.3.4 测量精度,127,测量误差是指测得值与被测量的真值之差。 实际中测量误差总是存在。常用相对真值或不存在系统误差情况下的算术平均值来代替真值。 测量误差可分为： 1) 绝对误差 是指被测量的测得值 与其真值 之差，即： 绝对误差是代数值，即可为正值、负值或零。 同一尺寸的测量，可以用绝对误差的大小来判断测量精度的高低。 2) 相对误差 是指测量的绝对误差 与被测量的真值 之比，常用百分比表示。即 相对误差是无量纲的量； 对不同尺寸的测量，用相对误差的大小来判断测量精度。,3.3.1 测量误差的有关概念,128,1)计量器具的误差 其误差来源复杂，与计量器具的结构设计、制造和安装调试不良等有关 2)基准件误差 量块或标准件等基准件存在的制造误差和使用中磨损产生的误差。 3）调整误差 指计量器具或被测工件在测量前未能调整到状态所产生的误差。 4）测量方法的误差 指采用近似测量方法或测量方法不当而引起的误差。 5)测量力误差 接触测量时，由于测量力使测量器具和被测工件产生弹性变形而产生的误差。 6）环境条件的误差 指测量时的环境条件不符合标准条件而引起的测量误差。 环境的温度、湿度、气压、振动和灰尘等都会引起测量误差。 7)人为误差 指测量者的主观因素引起的误差，如估计判断误差、眼睛分辨能力的误差等。,3.3.2 测量误差的来源及防止,129,根据测量误差的性质、规律和特点，分成： 1)系统误差 在同一条件下，多次重复测量时，误差的绝对值和符号保持恒定（常值系统误差）；或当条件改变时，其值按照一定规律变化（变值系统误差）。 系统误差理论上可以消除。 2)随机误差 一定测量条件下，对同一被测量连续多次测量时，绝对值和符号以不可预定方式变化。 多次重复测量，随机误差总体将服从一定的统计规律。 3）粗大误差 由于测量不正确等原因引起的明显歪曲测量结果的误差或大大超过规定条件下预期的误差。 主要是测量操作方法不正确和测量人员的主观因素造成。,3.3.3 测量误差的分类,130,130,4,形位公差及检测,131,轴套的外圆可能产生的误差： 外圆在垂直于轴线的正截面上不圆（圆度误差） 外圆柱面上任一素线不直（直线度误差） 外圆柱面的轴心线与孔轴心线不重合（同轴度误差）,轴套,加工后外圆的形状和位置误差,132,4.1 概述 4.2 形位公差的标注 4.3 形状和位置公差 4.4 公差原则 4.5 形位公差的选用 4.6 形位公差检测原则,第4章 形位公差及检测,133,形位误差对零件使用性能的影响： 1）影响零件的功能要求； 2）影响零件的配合性质； 3）影响零件的互换性。 国家标准： GB/T 11821996形状和位置公差 通则、定义、符号和图样表示法 GB/T 11841996形状和位置公差 未注公差值 GB/T 42491996公差原则 GB/T 166711996形状和位置公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求 GB133191991形状和位置公差 位置度公差,第4章 形位公差及检测,134,内容: 形位公差的基本概念 形位公差的标注及公差带的分析 公差原则 重点: 形位公差的标注 公差带四要素分析 公差原则 难点: 形位公差带四要素分析 公差原则,135,1. 形位公差的研究对象几何要素,第一节 概述,定义：构成零件几何特征的点、线、面。,136,第一节 概述 定义,形状误差：零件加工后，实际形状与理想形状之间的差异。,位置误差：零件加工后，组成零件的若干个几何形状彼此偏离理论位置的偏离量。,137,第一节 概述 定义,形状公差：指单一实际要素的形状所允许的变动全量。 零件形状误差 形状公差，则该项形状要求合格。,位置公差：指关联实际要素的方向或位置对基准所允许的变动全量。 零件位置误差 位置公差，则该项位置要求合格。,138,第一节 概述 形位公差项目及其符号,139,