互换性与技术测量总复习.docVIP

第一章 绪论Chapter 1 Preface要点：了解本课程的性质、任务、基本内容；互换性的意义、概念、种类，懂得互换性的含义及其与标准化的关系，理解互换性生产在现代化建设中的作用；了解优先数系的基本原理及其应用。1-1 互换性的概念和作用现代化生产的两大特征： 高精度 高效率 为了提高劳动生产率，保证产品质量、降低生产成本，达到多快好省的要求，就要求进行高度专业化的协作生产。为了提高劳动生产率，机器上许多零件往往不是同一个车间甚至是不同厂家生产出来的，怎样对生产的零部件提出要求，顺利完成装配，成为一台可以正常运转的机器，这就是互换性要解决的问题。一、定义 是指机器中零件或部件按照规定的要求制造，在装配时可不经钳工修配或其它任何辅助加工及调整就能装成机器，并完全符合规定的使用性能要求。按照这一原则生产的零件或机器，就称为具有互换性。在使用过程中，某些零件损坏时，该备件不需任何钳工修配就能装上机器，并完全满足使用要求，这样的备件也具有互换性。二、种类互换性可按不同方法分类：按互换参数范围，可分为几何参数互换性和功能互换性；按互换程度，可分为完全互换和不完全互换；对标准部件或机构，可分为外互换和内互换。完全互换性(perfect interchangeability)完全满足上述原则的零部件称其具有完全互换性。 优点：利于组织协作生产、组成装配生产自动线和使用维修不完全互换性(infinite interchangeability) 有些零件使用要求很高，若按完全互换性生产，成本大大提高。采用不完全互换性生产：将零件的尺寸公差放大，使加工经济合理，但为了保证使用要求，采用分组装配，也可插入补偿环节，或在装配时对某个零件进行少量的修配以及补充加工等办法来达到，这样一类生产方式称为不完全互换性或有限互换。常常在单件生产的机器（如重型机器、特高精度机器）生产中应用。内部互换性(internal exchangeability) 内部互换性是指部件或机构内部零件的互换性，如滚动轴承内圈和钢球为部件内部之间的配合。内部互换，一般要求装配精度较高，在本厂内部组装，故可采用不完全互换性（在使用过程中无须更换）。外部互换(external exchangeability) 外部互换是机器内部件或机构与相配件之间的互换性。如滚动轴承外圈与箱体孔的配合，内圈与轴颈的配合。 外部互换一般应用于厂与厂之间的协作配合，在使用过程中需要更换的零件以及与标准件相配的零件应采用完全互换性。三、互换性重要性使用上，维修方便；制造上，提高效率和质量； 设计上，减少设计工作量；管理上，便于科学化管理。1-2 实现互换性的条件一、公差与检测公差指允许零件尺寸和几何参数的变动范围，包括尺寸公差、形状公差、位置公差等，用来控制加工误差。检测包括检验与测量。几何量的检验指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格与否的判断，而不必得出被测量的具体数值；测量是将被测量与作为计量单位的标准量相比较，以确定被测量具体数值的过程。我们将几何参数的公差标准化，并制定相应的检验标准，按公差标准制造，并按一定的标准来检验，这样互换性才能得以实现。因此，标准化是实现互换性的前提。二、标准和标准化标准是对重复性事物和概念所作的统一规定。按不同的颁发级别，我国的标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。在国际上还有国际标准和区域标准。采用国际标准已成为各国技术经济工作的普遍发展趋势：利于技术引进、提高竞争力、分工协作。三、优先数和优先数系统一的数值标准是标准化的重要内容。各种产品的性能参数和尺寸规格都需要通过数值来表达。优先数和优先数系就是国际上统一的对各种技术参数进行简化、协调的一种科学的数值制度。采用优先数和优先数系可防止数值传播紊乱。优先数系的构成指由一系列等比数列构成，代号R，分别用R5、R10、R20、R40、R80表示，R5系列、R10系列、R20系列、R40系列为基本系列，R80系列为补充系列。公比一般以表示。所以q51.60，q101.25，q201.12，q401.06，q801.03。如表中内的基本系列。 优先数系的派生系列和复合系列由于生产需要，优先数系还有变形系列：（）派生系列指从Rr系列中，每逢p项选取一个优先数，组成新的派生系列，以符号Rr/p表示。 （）复合系列 由若干公比系列混合构成的多公比系列。3优先数系的应用 用于产品几何参数、性能参数的系列化，如锻压机床吨位分类 用于产品质量指标分级，如尺寸分段、公差分级、表面粗糙度参数系列。1- 检测技术的发展简介（自学） 1- 本课程性质、内容和基本要求 课程性质：重要技术基础课,概念术语多，较难掌握。 主要内容：几何量精度设计与误差检测两方面的国家标准。 基本要求： 认真听课，做好笔记； 坚持每次课后温习所学内容，温故知新； 独立完成课后作业，所上课章节，原则上要求习题全部完成，不再布置作业； 作业计入平时成绩20%,试验10%,考试70%；试验：自己动手，除交试验报告外，考试内容也包括试验，试验前要预习试验指导书；第二章 测量技术基础总要求：本章学习的目的是了解测量技术的基本知识，了解计量器具的分类、选择，了解各种测量方法的基本特征，通过对随机误差分布规律及特点的分析，掌握测量结果的数据处理方法，了解测量误差的来源及其防止措施。2-1 测量的基本概念 测量是指为确定被测对象的量值而进行的一系列实验过程，该过程就是将一个被测量与作为单位或标准的量进行比较，从而确定比值。q=x/E 一个完整的测量过程包括被测对象、测量单位、测量方法和测量精确度等四方面:测量过程四要素。 机械行业中的技术测量，主要指几何参数的测量，包括长度、角度、表面粗糙度、形位误差等的测量。2-2 长度和角度计量单位与尺寸传递一、长度和角度计量单位二、长度和角度量值传递系统 长度量值通过两个平行系统逐级传递到计量器具和工件：一为端面量具（量块），一为线纹量具（线纹尺）。如图2-2。角度标准是角度量块、测角仪或分度头。量值传递系统如图2-3。角度量值传递系统value transmission system实物基准：特殊合金钢或石英制成的多面棱体。 三、量块gauge block量块是由特殊的合金钢制成的六面体。线胀系数小，性能稳定，不易变形，耐磨性好，具研合性。量块长度length of gauge block ：一测量面任意点到另一测量面垂直距离Li。中心长度length of gauge block in center：一测量面中心点到另一测量面垂直距离L。量块的工作尺寸量块长度变动量： Lv =Lmax-Lmin量块长度偏差deviation of gauge block length ：实测值-标称值量块等级划分classing and grading of gauge block分级grading ：按制造精度分为k、0、1、2、3五级，k级最高，3级最低。量块按级使用时，以其标称值作为工作尺寸,包含了量块的制造误差;依据according to：量块长度极限偏差和量块长度变动量允许值。分等classing ：按检定精度分为1、2、3、4、5、6六等，1等最高，6等最低。按等使用时,剔除了制造误差的影响,仅含检定时较小的测量误差。因此，量块按等使用比按级使用的测量精度高。依据according to ：量块测量的不确定度和量块长度变动量允许值。量块包括长度量块和角度量块。量块的组合combination of gauge blocks 在一定尺寸范围内，将不同尺寸的量块进行组合而形成所需工作尺寸。成套量块有91、83、46、38等几种规格。量块组合从消除尾数开始,逐级向前进行。最多不能超过4块。例题: 38.785 - 1.005 (1) 37.78 - 1.28 (2) 36.5 - 6.5 (3) 30 (4)83块一套量块的尺寸组成1.01-1.49 间隔0.01 共49块 1.5-1.9 间隔0.1 共 5 块2.0-9.5 间隔0.5 共16块10-100 间隔10 共10块1、0.5、1.005 各1块23 计量器具分类及主要技术指标一、计量器具分类标准量具：以固定形式复现量值。分单值和多值两种。如量块、角尺等极限量规：无刻度专用计量器具。综合检验用。计量仪器：将被测几何量量值转换成直接观测值。有机械、光学、电动、气动等各式量仪。计量装置：为确定被测几何量所必需的计量器具和辅助设备的总体。二、主要技术指标刻度间距(a) scale spacing：相邻两刻线间距或圆弧长度分度值(i) value of scale division：每一刻线间距所代表量值示值范围nominal range：所能显示或指示被测量起终值范围测量范围measuring range：所能测出被测量下限值上限值范围灵敏度(k)sensitivity：器具对被测量变化Dx的响应变化DL能力k= DL/ Dx示值误差error of indication：器具示值与被测量真值之差不确定度uncertainty：因测量误差而对被测量值不能肯定的程度24测量方法measuring method一、测量方法分类 直接与间接测量-实测量是否为被测量； 绝对与相对测量-示值是否为被测量值； 接触与非接触测量-测头是否与被测面接触； 单项测量与综合测量-是否同时测量多个量； 主动测量与被动测量-是否在加工同时测量； 等精度测量与不等精度测量-测量因素或条件是否改变。二、测量基本原则 1.阿贝原则测量长度与仪器的基准长度共线 2.圆周封闭原则- 3.最短尺寸链原则25 测量误差与数据处理一、概述1绝对误差： ，适于评定相同尺寸几何量的测量精度。相对误差： ，适于评定不同尺寸几何量的测量精度。2测量误差来源origin of measuring error计量器具的误差方法误差环境误差人员误差（1） 计量器具误差：计量器具本身所具有的误差，包括计量器具的设计、制造和使用过程中的各项误差，这些误差的总和反映在示值误差和测量重复性上。（2） 方法误差：测量方法的不完善（包括计算公式不准确、测量方法选得不当，工件安装、定位不正确）引起的误差，他会产生测量误差。（3） 环境误差：测量时的环境不符合标准的测量条件所引起的误差，他会产生测量误差。测量条件包括温度、湿度、气压、振动、灰尘等项要求，其中温度的影响最为突出。图样上标准温度20，测量过程中实际温度偏离标准温度，温度变化时引起的测量误差： L被测尺寸；1、2基准件、被测件材料的线胀系数； t1、t2基准件、被测件的温度；t室温变化（4） 人员误差（人为误差）：测量人员的主观因素（如技术熟练程度、工作疲劳程度、测量习惯、思想情绪等）引起的误差。例如，计量器具调整不正确、瞄准不正确、估读误差即读取示值的辨别能力不强3测量误差的分类classification of measuring error4测量精度measurement accuracy正确度correctness:测量结果中系统误差的大小特性.若系统误差小,则正确度高.精密度precision:测量结果中随机误差的分散特性.若随机误差小,则精密度高.准确度(准确度-精度)accuracy:测量结果中系统误差和随机误差综合特性.若两者皆小,则准确度高.二、随机误差random error1.随机误差分布规律及特性 多次N重复测量,将测得值分组,各组内测得值出现次数频率ni/N为纵坐标，测得值为横坐标，作直方图-连线为实际分布曲线。大量实验结果分布曲线基本相似,若无系统误差和粗大误差,则以 代替x0，则：随机误差的特性：单峰性、对称性、有界性、抵偿性。 理论上,标准偏差可按下式计算：2.随机误差的极限值如果随机误差落在 之间，则其概率令：则t=3概率值达到99.73%时的极限误差为：3.随机误差的处理1 求算术平均值：2 计算残差：3 计算标准偏差： 4 计算算术平均值的标准偏差：5 测量结果为：三、系统误差系统误差以一定的规律对测量结果产生显著影响。1系统误差的发现：定值、变值。2系统误差的消除：（1）从产生根源（2）加修正值（3）两次读数法（4）被测量内在联系四、粗大误差对测量结果产生明显歪曲。凡绝对值大于3的残差，就看作粗大误差剔除。五、测量误差的合成等精度直接测量列的数据处理。等精度间接测量列的数据处理。1直接测量法测量误差的合成（1）已定系统误差代数法（2）随机误差、未定系统误差方和根法2间接测量法误差的合成（1）已定系统误差Y=f(xi)（2）随机误差、未定系统误差Y=f(xi)第三章尺寸公差、圆柱结合的 精度设计与检测31 概 述 尺寸公差与光滑圆柱体结合（即圆柱形孔和轴的结合）的国家标准极限与配合是最基础、最典型、广泛而重要的标准。包括公差与配合、测量与检验两部分。一、极限配合的基本术语和定义1.有关孔、轴的定义 孔hole指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面；轴shaft指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面。2.有关尺寸的术语和定义尺寸size：用特定单位表示的长度值的数字。基本尺寸basic size ：设计给定的尺寸，D、d 。实际尺寸actual size 通过测量得到的实际尺寸。（并非真实尺寸），Da、da。极限尺寸extreme size 允许尺寸变化的两个界限值。（最大极限尺寸Dmax dmax、最小极限尺寸Dmin dmin，设计时给定，表示精度高低，在尺寸范围内者合格，否则不合格）3.有关尺寸偏差和尺寸公差的术语尺寸偏差deviation ：某一尺寸减其基本尺寸所得代数差（常称偏差），孔用E表示，轴用e表示。（1）极限偏差：极限尺寸-基本尺寸上偏差top deviation：最大极限尺寸-基本尺寸。孔用代号ES，轴用代号es表示：ES=Dmax-D es=dmax-d下偏差lower deviation：最小极限尺寸-基本尺寸。孔用代号EI，轴用代号ei表示： EI=Dmin-D ei=dmin-d上下偏差皆可为正、为负、为零。（2）实际偏差：实际尺寸-基本尺寸所得代数差，孔Ea表示，轴ea表示。 Ea=DaD，ea=dad尺寸公差tolerance：简称公差，允许尺寸的变动量 孔公差 Th=Dmax-Dmin = ES-EI 轴公差 Ts=dmax-dmin = es-ei 公差代表制造精度的要求，反映加工难易的程度；偏差表示偏离基本尺寸的多少，与加工的难易没有关系。公差是不为零的绝对值；偏差可以为正、负和零。用公差是不能判断零件是否合格的，而偏差才是判断零件尺寸合格与否的依据。尺寸公差带tolerance zone零线：以基本尺寸作为零线。因基本尺寸与公差值大小悬殊，不能在图上用同一比例表示。相对零线画出上下偏差，以表示孔、轴公差带之间的关系（画图）。极限偏差为正画在零线上方，为负画在下方，为零与零线重合。公差带：公差带图中，由代表上下偏差的两条平行直线所限定的区域。 公差带大小是指它在垂直于零线方向的宽度，由标准公差确定，公差带位置是指它在垂直于零线方向的坐标位置，由基本偏差确定。 标准公差(standard tolerance)：国家标准极限与配合制中，所规定的任一公差。 基本偏差(fundamental deviation)：国标极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个极限偏差。a. 在公差带图解中，基本尺寸的单位为mm，偏差和公差的单位一般为m。b. 基本偏差决定公差带位置，影响孔、轴结合的松紧程度；标准公差决定公差带大小，影响孔、轴结合的精确程度及加工难易和成本。4有关配合的术语及定义配合fit：指基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系。不同的配合就是指其关系不同。 A相配合的孔、轴基本尺寸相同； B公差带之间的关系指公差带之间相互位置之间的关系也就是基本偏差之间的关系； C配合是对一批零件而言。间隙或过盈 clearance and interference孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差 5配合的分类（1）间隙配合clearance fit：具有间隙（包括最小间隙为零）的配合。此时，孔的公差带在轴的公差带上方。采用极限间隙（Xmax，Xmin）来描述间隙配合时的松紧程度： Xmax DmaxdminESei Xmin DmindmaxEIes平均间隙：Xav= (Xmax Xmin) /2间隙配合主要用于孔、轴间的活动联结。间隙的作用在于储藏润滑油，补偿温度变化引起的尺寸变化，补偿弹性变形及制造与安装误差等。间隙大小影响孔、轴相对运动的活动程度。（2）过盈配合interference fit ：是指具有过盈（包括最小过盈为零）的配合，此时，孔公差带在轴公差带的下方。采用极限过盈（Ymax，Ymin）来描述过盈配合时的松紧程度： YmaxDmindmaxEIes YminDmaxdminESei平均过盈：av= (max min) /2过盈配合主要用于孔、轴间的固定联结。常常是不可拆卸的。装配时，或者加压力，或者用热胀冷缩方法进行装配。采用过盈配合，不另加紧固件，依靠孔、轴表面结合时的变形，实现紧固联结，可承受一定的轴向力和扭矩。过渡配合transition fit：过渡配合是指可能具有间隙或过盈的配合，孔、轴公差带相互重叠。可用最大间隙（Xmax）和最大过盈（Ymax）来描述过渡配合的松紧程度： XmaxDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIes平均间隙或过盈：a.所谓可能具有间隙或过盈是对一批孔、轴结合的整体而言；b.对具体一对孔、轴结合，只能是或者有间隙，或者有过盈，不会出现“过渡”情况。过渡配合主要用于孔、轴间的定位联结。其间隙或过盈都很小，可以保证结合零件既有很好的对中性和同轴度，有便于拆卸和装配。配合公差Tf配合公差：组成配合的孔、轴公差之和，间隙或过盈允许的变动量。间隙配合：Tf=XmaxXmin=(Dmaxdmin)(Dmindmax)=(DmaxDmin)(dmaxdmin)TDTd过盈配合：TfYminYmaxTDTd过渡配合：TfXmaxYmaxTDTd 配合精度（Tf）决定于相配合的孔和轴的尺寸精度。故可根据配合公差来确定孔、轴的尺寸公差。配合公差反映配合精度，配合种类反映配合性质。二、基准制basis system of fitGB规定了两种平行的基准制，即基孔制和基轴制1基孔制hole-basis system of fits：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。在基孔制配合中，孔为基准孔，它的公差带位于零线上方，基本偏差为下偏差，用代号H表示，且EI=0。2基轴制shaft-basis system of fits：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。在基轴制配合中，轴为基准轴，它的公差带位于零线下方，基本偏差为上偏差，用代号h表示，且es=0。极限与配合国家标准极限与配合国家标准GB/T1800.1-1997， GB/T 1800.2-1998， GB/T1800.3-1997及GB/T1801-79GB1803-79是用于尺寸精度设计的基础标准。新国标全面采用了国际公差制ISO标准，它是确定光滑圆柱体零件及其它光滑表面和相应的结合尺寸公差与配合的依据。极限与配合国家标准由标准公差系列和基本偏差系列两部分组成。3-2 标准公差系列极限与配合国家标准由标准公差系列和基本偏差系列两部分组成。 标准公差是国家标准极限与配合制中，所规定的任一公差。一、标准公差因子standard tolerance factor 标准公差因子用以确定标准公差的基本单位，也是评定公差等级，制定标准公差数值系列的基础。 基本尺寸500时，标准公差因子 i 用表示：式中，D 基本尺寸（mm）。 标准公差因子是基本尺寸的函数，式中包括两项：第一项主要反映加工误差，它与基本尺寸之间成立方抛物线之间的规律；第二项反映测量误差，主要是测量过程中温度变化引起的测量误差，与基本尺寸呈线性关系。基本尺寸5003150时，标准公差因子用 I示：式中，D 基本尺寸（mm）。 大尺寸标准公差因子也是基本尺寸的函数，式中也包括两项：第一项反映测量误差，主要是测量过程中温度变化引起的测量误差，与基本尺寸呈线性关系，是误差的主要因素；第二项主要反映加工误差，由于大尺寸零件尺寸误差中加工误差所占比例较小，变化不明显，可近似认为是一常数。二、标准公差等级Tolerance Grade在极限与配合国家标准中，同一公差等级对所有基本尺寸的一组公差值均被认为具有同等精确程度。 在基本尺寸不大于500mm范围内规定了20个标准公差等级。 IT01，IT0，IT1，IT2，IT18 精度逐渐降低，公差值逐渐增大 在基本尺寸5003150mm范围内规定了18个标准公差等级。 IT1，IT2，IT18 精度逐渐降低，公差值逐渐增大三、标准公差的计算 在基本尺寸不大于500mm范围内，公差等级为IT5IT18的常用精度段，其标准公差值按下式计算IT = ai式中：a公差等级系数，i标准公差因子(m)。公差等级系数a按R5优先数系取值, 即为公比是q5= 1.6 的等比级数。由于 =10，所以从IT6起每增加5个等级，标准公差值增加到10倍 。IT2 IT4标准公差与基本尺寸成等比关系公差等级公式公差等级公式公差等级公式IT010.3+0.008DIT610iIT13250iIT00.5+0.012DIT716iIT14400iIT10.8+0.020DIT825iIT15640iIT2IT1(IT5/IT1)0.25IT940iIT161000iIT3IT1(IT5/IT1)0.5IT1064iIT171600iIT4IT1(IT5/IT1)0.75IT11100iIT182500iIT57iIT12160i对IT01、IT0、IT1三个最高公差等级，主要考虑测量误差的影响。其系数和常数均采用R10/2优先数系。其公比为q10= 1.25。四、基本尺寸分段为了减少标准公差的数目，简化公差表格，便于应用，将基本尺寸分成若干段。基本尺寸分段后，在同一尺寸段内，只要公差等级相同，不论尺寸大小，标准公差值都相同。标准公差计算公式中，基本尺寸用每一尺寸段首尾两个尺寸的几何平均值，即：实际应用中，我们可以从表中直接查出，无须用标准公差因子计算。已知基本尺寸和公差等级查表得公差数值。标准公差(等级)用来确定公差带的大小。3-3 基本偏差系列基本偏差是指由极限与配合国家标准规定的，用以确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般是靠近零线的那个极限偏差。一、基本偏差代号及其特点规定28种基本偏差，在26个拉丁字母中去掉5个容易同其它含义相混淆的字母：I（i），L（l），O（o），Q（q），W（w）；再增加7个双写字母：CD（cd），EF（ef），FG（fg），JS（js），ZA（za），ZB（zb），ZC（zc）。基本偏差具有如下特点： （1）孔的基本偏差AH的基本偏差为EI(+)，绝对值逐渐减小；JZC的基本偏差为ES(，除J，K外)，绝对值逐渐增大。 轴的基本偏差ah基本偏差为es()，绝对值逐渐减小；jzc的基本偏差为ei（+，除j外），绝对值逐渐增大。 （2）H和h分别为基准孔和基准轴的基本偏差代号，H的基本偏差EI0；h的基本偏差es0 。 （3）基本偏差JS和js的公差带对称分布于零线两侧，其基本偏差既可以是上偏差（+ IT/2），也可以是下偏差（IT/2）。（4）基本偏差J、j的公差带跨越零线两侧，近似对称分布。目前仅保留J6、J7、J8孔公差带和j5、j6、j7、j8轴公差带等几种。 （5）基本偏差的大小原则上与公差等级无关，只与基本尺寸有关。但js、j、k及JS、K、M、N等由于公差等级的不同，有两种以上的基本偏差值，其中k除IT4IT7以外所有的基本尺寸和公差等级均有ei=0。 在确定了基本偏差之后，另一个极限偏差按如下关系确定：(IT)h=ES-EI 或 (IT)s=es-ei二、孔、轴的基本偏差轴的基本偏差是以基孔制为基础制订的；孔的基本偏差是以基轴制为基础制订的。 孔的基本偏差与对应的轴的基本偏差（例如F对应f）之间在数值上应遵循下面的基本原则：同名配合配合性质不变。即：基本偏差代号字母相同的基孔制配合与基轴制配合称之为同名配合。如：F8/h8与H8/f8,H6/k5与K6/h5。 根据上述基本原则，已知轴的基本偏差，确定孔的基本偏差时应遵守的两条规则：通用规则和特殊规则。（1）通用规则universal rule 。用同名代号（例如A与a）表示的孔、轴的基本偏差绝对值相等，而符号相反。即EI = - es ， ES = - ei通用规则的适用范围：基本尺寸不大于500mm，所有标准公差等级的 AH（无论孔、轴公差等级是否相同）；基本尺寸不大于500mm，标准公差等级低于IT8 的K、M、N(孔、轴公差等级相同)；基本尺寸不大于500mm ，标准公差等级低于IT7 PZC(孔、轴公差等级相同)；基本尺寸大于500mm，所有标准公差等级的孔的所有基本偏差（孔、轴公差等级相同）（2）特殊规则special rule 。为保证加工工艺的等价性：对标准公差等级IT8且基本偏差代号为K、M、N的孔采用与高一级的轴相配合（如H8k7，K8h7）；对标准公差等级IT7且基本偏差代号为P至ZC的孔采用与高一级的轴相配合（例如H7u6，U7h6）。 给定孔的基本偏差为相同公差带的轴的基本偏差数值的相反数加上一个D值，即： ESeiD 其中，DITn-ITn-1例：查表确定f80H8/r8，f80R8/h8，f30H7/p6，f30P7/h6极限偏差数值。解：查附表。f80：IT8=46mm，f30：IT7=21mm，IT6=13mm则： f80H8：EI=0，f80h8：es=0, ei=-46 mm f30H7：EI=0, ES=+21mm；f30h6：es=0，ei=-13mmr：ei=+43mm；R：ES=-43mm；p：ei=+22mm：P：ES=-22+8=-14mm 3-4圆柱结合的精度设计圆柱结合的精度设计，即极限与配合的选择包括基准制的选择、标准公差等级的选择和配合的选择。一、基准制的选择1.一般情况下应优先选用基孔制配合 因为中小尺寸的孔多采用定值刀具（如钻头、铰刀、拉刀等）加工，用定值量具（如光滑极限量规）检验。2.某些情况下选用基轴制配合经济合理直接采用冷拔钢作轴。由于结构的需要，同一基本尺寸的轴与多个孔相配合，且配合性质不同。与标准件配合时，以标准件作为基准件确定基准制。a. 与滚动轴承配合：轴颈加工采用基孔制配合。外壳孔加工采用基轴制；b. 带轮、齿轮与电机轴配合采用基轴制;c. 键、销等配合采用基轴制。3.在某些特殊场合，允许采用任一孔、轴公差带组成的非基准件配合。二、标准公差等级的选择选择标准公差等级的基本原则：在充分满足使用要求的前提下，尽量选择较低的公差等级。选择公差等级时应注意以下几个问题：（1）孔和轴的工艺等价性；对于基本尺寸小于500mm，标准公差等级= 8级孔可与同一级的轴配合。（2）相配件的精度；滚动轴承相配合的轴颈和箱体孔的标准公差等级决定于相配件滚动轴承的类型和公差等级。（3）配合性质；过盈、过渡配合公差等级不能太低，否则效果不好。（4）根据零件的功能要求和工作条件，确定主次配合表面。确定主次配合表面及非配合表面；（5）掌握各种加工方法所能达到的公差等级； （6）掌握公差等级的应用范围。 三、配合的选择在选定基准制和公差等级后，就确定了基准孔或基准轴的公差带以及相应的非基准件公差带的大小，因此配合的选择实际上就是要确定非基准件公差带的位置，即确定非基准件的基本偏差代号。选择配合的方法：计算法、试验法、类比法1.计算法 根据流体润滑理论来计算保证液体摩擦状态所需的间隙，根据弹性变形理论计算过盈配合所需的最小过盈等。2.试验法 对机器性能影响比较大的重要配合，需用试验法来确定合理的极限间隙或极限过盈。3.类比法用类比法选择配合的大体选择方向。工作时，相结合的零件间有相对运动时，还应考虑其运动形式、运动速度、运动精度、支撑数目、润滑条件等。对过盈配合零件，承受动载荷要比承受静载荷的过盈大些；对间隙配合，则间隙应小些。形状或位置误差较大或结合面较长时，对过盈配合，过盈应减小，对间隙配合，间隙应增加。表面越粗糙，对过盈配合，过盈应增加；对间隙配合，间隙应减小。生产类型不同，对配合的松紧程度影响也不同。当装配温度与工作温度相差较大时，特别是孔、轴温度相差较大或其统膨胀系数差异较大时，应考虑热变形的影响。这对于高温或低温下工作的机器尤为重要。注意：尽量选用常用公差带及优先、常用配合四、线性尺寸的未注公差的选用 线性尺寸未注公差（一般公差）是指在车间一般工艺条件下，机床设备的一般加工能力可以保证的公差。GB/T18042000对于一般公差，在图样上只标注基本尺寸，不标注极限偏差，零件加工后一般不作检验。若对其合格性发生争议，可根据极限偏差表3.13、3.14中的极限偏差作为判断的依据。适用范围：精度较低的非配合尺寸；功能上允许的公差大于、等于一般公差的尺寸。1.图样上采用未注公差的原因（1）简化制图，使图样清晰易读。（2）节省设计时间。（3）简化检验要求，利于质量管理。（4）突出重点，明确目标。2.线性尺寸的未注公差的公差等级和极限偏差国家标准 GB/T 18042000中对线性尺寸的一般公差规定了四个公差等级：精密级(f)、中等级(m)、粗糙级(c)、最粗级(v)。一般公差的极限偏差不分孔、轴或长度尺寸一律取对称分布。3.一般公差的图样表示法 线性尺寸的一般公差在图样上，技术文件或标准中应采用标准号和公差等级符号表示。例如：GBT 1804-m表示线性尺寸一般公差、中等级。3-5 尺寸精度的检测 为最终保证产品质量，还必须规定相应的检验原则作为技术保证。单件或小批量生产常采用通用计量器具测量（如游标卡尺、千分尺），对于大批量生产为提高检测效率，采用光滑极限量规检验。 一、通用计量器具测量工件（实际尺寸的测量）1.误废和误收的概念误废 把真实尺寸位于公差带内的合格品误判为不合格品而报废。误收 把真实尺寸位于公差带外的不合格品误判为合格品而接收。2.验收原则、安全裕度与验收极限（1）验收原则可允许误废，不允许误收。误收会影响产品质量，误废会造成经济损失。（2）验收极限的确定方法1)内缩方式验收极限是从规定的极限尺寸分别向工件尺寸公差带内移动一安全裕度A的距离来确定。安全裕度A值按工件尺寸公差T的1/10确定，其数值列于表3.15。上验收极限=Lmax A下验收极限=Lmin + A2)不内缩方式不内缩方式的验收极限是以图样上规定的最大和最小极限尺寸分别作为上、下验收极限，即取安全裕度为(A=0)。选用上应综合考虑尺寸功能、重要程度、尺寸公差等级、测量不确定度、工艺能力等因素选择。（3）验收极限的选择原则1)对采用包容要求或公差等级高的尺寸，选用内缩方式。2)工艺能力指数Cp=T/61，选用不内缩方式；但对于采用包容要求的孔、轴，最大实体尺寸一侧应单向内缩。3)偏态分布时，可以只对尺寸偏向的一侧单向内缩。4)非配合尺寸和一般公差的尺寸，选用不内缩方式。确定工件尺寸验收极限后，还需正确选择计量器具以进行测量。 3.计量器具的选择标准规定计量器具的选择，应按测量不确定度的允许值来确定。式中：u1计量器具不确定度；u2测量环境不确定度 为达到不误收，标准规定：按不确定度的允许值选择计量器具，即所选择计量器具不确定度U小于允许值u1，如表3.15、3.16、3.17。量具的选择步骤：计算工件的公差；根据公差的大小，查表得安全裕度A和计量器具不确定度的允许值；计算验收极限；查表3.16、3.17选择计量器具，使计量器具的不确定度u1二、用光滑极限量规检验工作量规是无刻度、不可读数的形位误差综合检具，能判断实际孔、轴合格性，但不能获得孔、轴实际尺寸和形位误差的具体数值。量规使用方便，检验效率高，因而在机械产品生产中得到广泛应用。（1）量规的作用光滑极限量规是检验光滑工件尺寸的一种量规，用模拟装配状态的方法来检验工件，检验孔的量规称为塞规，检验轴的量规称为环规或卡规。量规有通规（通端）和止规（止端），应成对使用。通规用来模拟体现被测孔或轴的最大实体边界（尺寸），检验孔或轴的实际轮廓(实际尺寸和形状误差的综合结果)是否超出最大实体边界。止规用来检验被测孔或轴的实际尺寸是否超出其最小实体尺寸。通规通过，止规不通过，即说明被测件尺寸合格。（）量规的种类工作量规：是指在零件制造过程中操作者所使用的量规，通规“”，止规“”。操作者应使用新的或磨损较少的量规。 验收量规：是指在验收零件时检验人员或用户代表所使用的量规。一般应使用与操作者所用相同类型且已磨损较多但未超过磨损极限的通规。 校对量规：检验轴用工作量规或验收量规的量规。 （a）校通-通（代号TT）检验通规 （b）校止-通（代号ZT）检验止规 （c）校通-损（代号TS）检验通规2. 量规的设计(1)量规的形状 1)符合量规设计原则的量规形状设计光滑极限量规时，应遵守泰勒原则(极限尺寸判断原则)的规定。泰勒原则：指孔或轴的实际尺寸与形状误差的综合结果所形成的体外作用尺寸(Dfe或dfe)不允许超出最大实体尺寸(DM或dM)，在孔或轴任何位置上的实际尺寸(Da或da)不允许超出最小实体尺寸(DL或dL)。即： 对于孔： Dmin(MMS)DfeDaDmax(LMS) 对于轴： dmin(LMS)da dfe dmax(MMS) 2)实际生产中量规的形状在被测孔或轴的形状误差不致影响孔、轴配合性质的情况下，为克服制造或使用符合泰勒原则量规时的不方便，允许使用偏离泰勒原则的量规。 如：量规制造厂供应统一量规工作部分的长度不一定等于或近似于被测孔或轴配合长度；大尺寸孔、轴用非全形通规； 特殊结构限制，曲轴轴颈不能用环规，只能使用卡规；为了延长使用寿命，止规不采用两点接触的形状，而制成非全形圆柱面；检小孔，为增加止规的刚度和便于制造，采用全形止规；检薄壁件时，为防两点式止规易造成该零件变形，也可采用全形止规。 满足泰勒原则的形状为：通规的测量面应与被测孔或被测轴成面接触(全形量规)；止规的测量面应与被测孔或被测轴成点接触(两点式止规)。检验孔或轴时，通规能自由通过，且止规不能通过，则表示被测孔或轴合格。反之不合格。.量规公差及工作尺寸的计算光滑极限量规的精度比被测孔、轴的精度高得 多，为保证质量，采用内缩方案。通规公差带中线内缩，预留磨损量，磨损极限为最大实体尺寸。止规很少通过工件，因此不留磨损公差。 量规工作尺寸的计算与孔、轴极限偏差、公差的计算类似。量规的技术要求量规测量面一般用淬硬钢和硬质合金等材料制造，硬度为5865HRC，以保证耐磨性。工作量规的形位误差在其制造公差范围内，公差为量规制造公差的50%。第4章 形状和位置精度设计与检测4.1 概述一、形位误差的定义及其对零件使用性能的影响1 形位误差的定义在加工过程中，由于机床、卡具、刀具和零件所组成的工艺系统本身具有一定的误差，以及受力变形、热变形、振动、磨损等各种因素的影响，使加工后零件各几何体的形状及其相对位置偏离理想状态而产生误差，这种误差称为形状和位置误差，简称形位误差。2 形位误差对零件使用性能的影响（1）影响可装配性。（2）影响配合性质。（3）影响工作精度。（4）影响其他功能。二、形位公差的研究对象几何要素1.按存在状态：理想要素、实际要素。2.按检测关系：被测要素、基准要素。3.按功能要求：单一要素、关联要素。4.按结构特征：轮廓要素、中心要素。三、形位公差项目及其符号形位公差国家标准（GB/T11821996）规定了14项形位公差，各项目的名称及符号四、形位公差带1 公差带的形状公差带的形状取决于被测要素的几何理想要素和设计要求。国家标准规定了九种主要的公差带形状。2 公差带的大小公差带的大小一般是指公差带的宽度或直径，当形位公差值为公差带的直径时，应在公差值的数字前加注或S。3 公差带的方向公差带的方向是指与公差带延伸方向垂直的方向，通常为被测要素指引线箭头所指的方向。4 公差带的位置公差带的位置分固定和浮动两种（1）位置固定的公差带。对于定位公差，其公差带的位置相对于基准要素是完全确定的，不随被测要素实际要素的尺寸、形状及位置的改变而变动。（2）位置浮动的公差带。对于形状公差和定向公差，公差带的位置随被测实际要素的有关尺寸、形状及位置的改变而变动。4.2 形位公差的标注方法一、形位公差1.公差框格形位公差要求在框格中给出，框格用细实线绘制，在样图上可沿水平或垂直方向放置（1）框格由两格或多格组成。（2）第一格标注形位公差项目符号；第二格标注形位公差值及其他有关符号；第三格及以后各格顺序标注表示基准的字母及有关符号。（3）关于被测要素数量及尺寸的说明应在框格上面标出，其他文字说明应在框格下面标注。2.被测要素的标注方法被测要素的标注方法是用带箭头的指引线将公差框格与被测要素相连。说明：a.指引线可从框格任一端垂直引出。b.箭头应指向公差带的宽度方向或直径方向。（1）被测要素为轮廓要素当被测要素为轮廓要素时，指引线箭头应置于该要素的轮廓线或其延长线上，并应明显地与尺寸线错开。（2）被测要素为中心要素当被测要素为中心要素时，指引线箭头应与构成该中心要素的轮廓线要素的尺寸线对齐。（3）几个被测要素有同一数值的公差要求3.基准要素的标注方法对于有位置公差要求的要素，在图样上必须用基准符号和注在公差框格内的基准字母表示被测要素与基准要素之间的关系。（1）基准符号用带小圆的大写字母用细实线与粗的短横线相连所构成。（2）无论基准符号在样图上方向如何，其圆中的基准字母都应水平书写。（3）基准字母不采用：E，I，J，M，O，P，L，R，F。（1）基准要素为轮廓要素。当基准要素为轮廓要素时，基准符号的短横线应置于该要素的轮廓线或其延长线上，并应明显地与尺寸线错开。（2）基准要素为中心要素。当基准要素为中心要素时，基准符号中的细连线应与构成该要素的轮廓线要素的尺寸线对齐，如尺寸线处安排不下两个尺寸箭头，则另一箭头可用短横线代替。二、 形位公差带形状公差是指单