2022年互换性教案

1、学习必备 欢迎下载 互换性与测量技术 前言 本课程的教学目标与任务是 使同学初步把握有关明白互换性生产原就及公差与协作 的规律和选用；把握相关的基本概念和圆柱结合精度检测技术的基本学问,从互换性角度出 发,通过系统简练地介绍几何量公差的有关标准,选用方法和误差检测的基本学问,使同学 学到有关精度设计和几何量检测的基础理论和基本技能； 本课程的教学目标和才能培养目标是 学问教学目标 1,系统,简练地宣扬贯彻国家颁布的几何量公差的有关标准和选用方法； 2,从保证机械零件的互换性和几何精度动身,介绍测量技术的基本理论和方法； 才能培养目标 1,把握有关互换性,公差,检测及标准化概念； 2,把握公差协

2、作,形位公差,表面粗糙度标准的规定并能正确选用及标注； 3,基本把握常用件的互换性规定及常用检测方法； 4,把握尺寸传递概念,懂得计量器具的分类,常用度量指标,测量方法并能正确应用； 5,把握尺寸链的运算方法； 本课程的重点,难点及解决方法 课程重点 1,光滑圆柱体结合的互换性及检测,公差协作的选用,相关标准； 2,形位公差及其检测,形位公差的特点项目,标注及检测,公差原就； 3,表面粗糙度及检测,表面粗糙度的评定及标注； 4,尺寸链的运算； 课程的难点 1,公差 协作的选用； 2,形位公差公差带形状,方向和位置的确定,最小条件,公差原就； 3,常用标准件的互换性； 解决方法 整个教学过程中,

3、以突出“提高实际应用才能”为主导思想,以老师为主导,同学为主 体,结合试验,实训教学,制造真实的加工,使用,检测氛围,理论课程体系与实践课程体 系相辅相承；接受多媒体教学,使用教具,挂图等工具,并使用动画等手段,将“形位公差 的公差带”等抽象的概念具体化,立体化；通过同学自行对试验进行分析,设计,提高其应 用学问的才能和动手才能；在实训过程中,开设综合测量项目,组织同学将理论与实践相结 合,娴熟把握常用的测量器具及方法； 通过以上方式,提高同学对理论学问的懂得,锤炼同学的实际动手才能,取得较好的教 学成效； 第 1 页,共 83 页课 题 第一章 学习必备 欢迎下载 绪 论 学 时 目的要求

4、1,把握互换性的概念,互换性与公差,检测的关系； 2,熟识互换性在设计,制造,使用和修理等方面的重要作用； 3,明白标准化与优先数的概念； 重 点 互换性,标准化与优先数系的概念 难 点 零件互换性的基本概念 教学方法 讲授 教学内容： 性 质 第一节 本课程的性质与主要内容 是机械类各专业的一门技术基础课,是联系机械设计课程与机械制造课程的纽带,是从 基础课学习过渡到专业课学习的桥梁； 内 容 精度设计,几何量检测的基础理论学问和基本技能； 什么是精度设计？设计时依据使用要求和制造的经济性恰如其分地给出零件的尺寸公 差,形状公差,位置公差和表面粗糙度数植,将零件的制造误差限制在确定范畴内,使

5、机械 产品装配后能正常工作； 零件加工后是否符合精度要求,只有通过检测才能知道,所以检测是精度要求的技术保 证,是本课程要争辩的另一个重要问题； 其次节 机械制造中的互换性 一, 互换性及其意义 1 ,什么叫互换性 . 例如：组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件,如电灯泡,自行车,手表,缝纫 机上的零件,一批规格为 M10-6H 的螺母与 M10-69 螺栓的自由旋合；在现代化生产中,一 般应遵守互换性原就； 第 2 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 （ 1）定义 在制成的同一规格的一批零件中,不需任何挑选或附加加修配或再调整, 就可装上机器（或部件）上,而且达到规定的使用性能要求,具有

6、上述要求的零部件称为具 有互换性的零部件； （ 2）互换性给产品的设计,制造和使用带来很大便利 1）从设计方面 按互换性进行设计可以最大限度地接受标准件, 通用件, 大大削减绘 图,运算等工作量,缩短设计周期,并有利于产品多样化和运算机帮忙设计； 2）从制造方面 互换性有利于组织大规模专业化生产, 有利于接受先先进工艺和高效 率的专用设备,有利于运算机帮忙制造,实现加工,装配过程的机械化,自动化,减轻工人 的劳动强度,提高生产效率,证产品质量,降低生产成本； 3 ）从使用方面 零部件有互换性,可准时更换已经磨损,损坏了的零部件,削减了机 器的修理时间和费用,保证机器能够连续而长期的运转,提高了

7、机器的使用寿命； 所以互换性对保证产品质量,提高生产率和增加经济效益具有重要意义,因此互换性是 现代机械制造业中一个普遍遵守的原就； 二,互换性的分类 按互换的范畴分 功能互换,几何参数互换 本课程争辩 几何参数互换； 什么是几何参数互换？ 几何参数互换是指零部件的尺寸,形状,位置及表面粗糙度等参数具有互换性； 按互换程度分 完全互换,不完全互换 什么是完全互换？ 一批零件,部件在装配时不需分组,挑选,调整和修配,装配后既能中意预定的要求称 为完全互换； 什么是不完全互换？ 当装配精度要求较高时接受完全互换,将使零件精度要求提高,加工困难,成本增高； 这时可适当降低零件制造精度,使之便于加工；

8、而在加工好后通过测量将零件按实际尺寸的 大小分为如干组,同一组内零件有互换性,组与组之间不能互换,属不完全互换,称为不完 全互换； 当使用要求与制造水平,经济效益没有冲突时接受完全互换,反之接受不完全互换； 三,公差与检测 实现互换性的条件 零件在加工过程中不行防止的会产生各种误差 内就能中意互换性的要求； ,只要把几何参数的误差把握在确定范畴 零件几何参数误差的答应范畴称为公差；包括尺寸公差,形状公差,位置公差等； 加工好的零件是否中意公差要求,通过检测来判定,检测是机械制造的“眼睛” ,产品质 量地提高除设计和加工的精度提高外,更有耐于检测精度地提高； 所以,合理确定公差,正确进行检测,是

9、保证产品质量和实现互换性生产的两个必不行少的 手段和条件； 第三节 标准化 一,标准化和标准 第 3 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 什么是标准化？ 标准化是指制定,贯彻标准的全过程；是实现互换性的前提； 标准分类 按范畴分为基础标准,产品标准,方法标准,安全与环境爱惜标准按级别 分为国际标准和区域性标准,国家标准（ 行业标准,地方标准； GB ）,部门标准（专业标准,如 JB）,企业标准, 国家标准和行业标准又分为：强制性标准和举荐性标准, 80% 以上标准属于举荐性标准 公差标准属于基础标准； 二,优先数和优先数系 （ 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

10、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,仍直接,间接地影响与其配套系列产品的参数值；如：螺母直径 数值,影响并准备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； 为中意不同的需求,产品必定显现不同的规格,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,使用修理带来困难；故需对数值进行标准化； （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/T 321-1980 与国际标准 ISO 举荐系列 符号 R5,R10 ,R20 ,R40 ,R80 系列,前四项为基本系列 , R80 为补充系列；其公比为： R5 系列 q5 R10

11、 系列 q10 R20 系列 q20 q80 R40 系列 q40 R80 系列 本课程所涉及的有关标准中,诸如尺寸分段,公差分级及表面粗糙度的参数系列等,也 接受优先数系； 第 4 页,共 83 页课 题 第一章 学习必备 欢迎下载 光滑圆柱体结合的互换性及其检测 课 时 8目的要求 1,把握公差与协作标准的相关规定； 2,娴熟应用公差表格,正确进行相关参数的运算； 3,懂得有关尺寸,公差,偏差,协作等术语和定义； 4,初步学会公差与协作的正确选用； 重 点 把握尺寸精度及协作的选用；孔,轴公差与协作在图样上的标注； 难 点 尺寸精度及协作的选用 教学方法 教学内容 第一节 概述 什么是极限

12、？用于和谐机器零件使用要求与制造经济性之间的冲突； 什么是协作？反映零件组合时相互之间的关系； 为什么要进行极限与协作的标准化？ 有利于机器的设计,制造,使用和修理,有利于保证机械零件的精度,使用性能和寿命 等要求,也有利于刀具,量具,机床等工艺标准的标准化； 其次节 基本术语及定义 一,有关孔和轴的定义 孔指圆柱形内表面及其它内表面中,由单一尺寸确定的部分,其尺寸由 D 表示； 基准孔 在基孔制协作中选作基准的孔确轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的 部分,其尺寸由 d 表示； 基准轴 在基轴制协作中选作基准的轴孔为包涵面, 所形成的内,外表面； 二,尺寸的术语及定义 轴为被包涵

13、面； 如图 31 所示由单一尺寸 A 第 5 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 1 ,尺寸：用特定单位表示长度值的数字； 图 3-1 孔和轴的定义示意图 2 ,基本尺寸：由设计给定的尺寸,一般要求符合标准的尺寸系列； 3 ,实际尺寸：通过测量所得的尺寸；包含测量误差,且同一表面不同部位的实际尺寸往 往也不相同；用 Da , d a 表示； 4 ,局部实际尺寸： 一个孔或轴的任意横截面中的任一距离, 即任何两相对点之间测得的 尺寸； 5 ,极限尺寸：答应尺寸变化的两个界限值；两者中大的称为最大极限尺寸,小的称为最 小极限尺寸：孔和轴的最大,最小极限尺寸分别为 Dmax , dm ax 和 Dm

14、in , d min 表示 ； 6 ,最大实体极限（ MML ）最大实体尺寸尺寸 MMS ）：对应于孔或轴的最大材料量（实（ 体大小）的那个极限尺寸；即：轴的最大极限尺寸 dmax ；孔的最小极限尺寸 Dmin ； 7 ,最小实体尺寸（ LML ）最小实体尺寸：对应于孔或轴的最小材料量（实体大小）的那 个极限尺寸；即：轴的最小极限尺寸 d min ；孔的最大极限尺寸 Dmax ； 三, 有关偏差与公差的术语及定义 1 ,极限制 经标准化的公差和偏差的术语及定义 2 ,偏差 某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差；包括实际偏差和极限偏 差； 依据某一尺寸为实际尺寸和极限尺寸,偏差又分为实际偏差和极限偏

15、差； 3 ,极限偏差 由于极限尺寸又有最大极限尺寸和最小极限尺寸, 所以极限偏差又分上偏差（ ES ,es） 和下偏差（ EI , ei）； D max dDEI Dmin D对于孔： ES 对于轴： es dnax d min ei d图 3-2 尺寸,偏差与公差 第 6 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 4 ,实际偏差 实际尺寸减其基本尺寸所得代数差；应位于及限偏差范畴之内；偏差可为正,负和零指, 除零值以外,应标上相应的“ 5 ,尺寸公差 +”和“ -”号； 答应尺寸的变动量；等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的确定值；孔,轴的公 差分别用 Th 和 Ts 表示； Ts Th Dm

16、ax D min ES EI dmin es ei dmax 公差与极限偏差两者的区分 ： 从数值上看 ,极限偏差是代数值,正,负或零值是有意义的；而公差是答应尺寸的变动 范畴,是没有正负号的确定值,也不能为零（零值意味着加工误差不存在,是不行能的） ；实 际运算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸,故可省略确定值符号； 从作用上看 ,极限偏差用于把握实际偏差,是判定完工零件是否合格的依据,而公差就 把握一批零件实际尺寸的差异程度； 从工艺上看 ,对某一具体零件,对于同一尺寸段内的尺寸（尺寸分段后）公差大小反映 加工的难易程度,即加工精度的高低它是制定加工工艺的主要依据,而极限偏差就是调整机 床

17、准备切削工具与工件相对位置的依据； 两者的联系 公差是上,下偏差之代数差的确定值,所以确定了两极限偏差也就确定 了公差 ； 6 ,零线 表示基本尺寸的一条直线,以其为基精确定偏差和公差,零线以上为正,以下为负；如 图 3-2 所示； 7 ,公差带 公差带图解中,由代表上,下偏差的两条直线所限定的一个区域；公差带 有两个基本参 数,即公差带大小与位置； 大小由标准公差确定,位置由基本偏差确定 ；如图 3-3 所示； 图 3-3 公差带图 8 ,标准公差（ IT） 极限与协作国家标准中所规定的任一公差； 9 ,基本偏差 用以确定公差带相对于零线位置的上 偏差或下偏差； 一般为靠近零线的那个极限偏差

18、 ； 间隙 孔的尺寸减去与其协作的轴的尺寸所得数值为“正”者,称为间隙； 过盈 孔的尺寸减去与其协作的轴的尺寸所得数值为“负”者,称为过盈； 第 7 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 四,有关协作的术语及定义 通过公差带图的分析,我们能清楚地看到基本尺寸相同的,相互结合的孔和轴公差带之 间的关系,可分为间隙协作,过盈协作和过渡协作三大类； 1 ,协作 ： 基本尺寸相同,相互结合的孔,轴公差带之间的关系,称为协作； 2 ,间歇协作 ：具有间隙（包括最小间隙为零）的协作名称为间隙协作；此时,孔的尺寸 减去相协作的轴的尺寸之差为正； 孔的公差带在轴的公差带的上方 ；如图 34 所示； 图 3-4

19、间隙协作 其特点值是最大间隙 X max 和最小间隙 X min ； 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙,用 Xmax 表示： X max D max dmin ES ei 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间为隙,用 X min 表示： X min D min dmax EI es 实际生产中,平均间隙更能表达其协作性质； 3 ,过盈协作 X av X max 2X min 具有过盈（包括最小过盈等于零）的协作称为过盈协作；此时,孔的尺寸减去相协作的 轴的尺寸之差为负； 孔的公差在轴的公差带的下方 ；如图 3 5 所示； 其特点值是最大过盈 Y

20、max 和最小过盈 Ymin 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得代数差称为最大过盈,用 Ymax 表示： Ymax Dmin d max EI es 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得代数差称为最小过盈,用 Ymin 表示： Ymin Dmax d min ES ei 实际生产中平均过盈能表达其协作性 Yav Ymax 2Ymin 图 3-5 过盈协作 4,过渡协作 可能具有间隙也可能具有过盈的协作称为过渡协作；此时, 孔的公差带与轴的公差带 第 8 页,共 83 页相互重叠 ,其特点值是最大间隙 X max 学习必备 欢迎下载 ； 和最大过盈 Ym ax 孔的最大极限尺寸减去轴的

21、最小极限尺寸所得到的代数差称为最大间隙, 用 X max 表示： X max Dmax d min ES ei Ym ax 表示 孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈,用 Ymax Dmin dmax EI es Yav ,即 实际生产中,其中平均松紧程度可能为平均间隙 X av ,也可能为平均过盈 X av 或 Yav X mxax Ymax 2图 3-6 过渡协作 5 ,协作公差 协作公差是指答应间隙或过盈的变动量,它是设计人员依据机器协作部位使用性能的要 求对协作松紧变动的程度给定的答应指, 它反映协作的松紧变化程度,表示协作精度 ,是评 定协作质量的一个重要的中

22、和指标； 在数值上,它是一个没有正,负号,也不能为零的确定值；它的数值用公式表示为： 对于间隙协作 Tf Th Ts X max X min 对于过盈协作 Tf ThTs YminYmax 对于过渡协作 Tf Th Ts X max Ymax 协作公差反映协作精度,协作种类反映协作性质； 例题 3-1： 运算 25 0孔与 25 轴协作的极限间隙,平均间隙及协作公差,并画出 公差带图； 解：极限间隙 X max =ES-ei= （）mm- （-0.033 ）X min 平均间隙 X av X max X min 22协作公差 Tf X max X min 公差带图如图 3-7（ a）； 例题

23、3-2：运算 25 0孔与 25 0.028 轴协作的极限过盈, 平均过盈及协作公差, 并画出公 差带图； 解：极限过盈 Ym ax =EI-es=0mm- （+0.041 ） Ym in 平均过盈 Y av Ymax 2Ymin = 0.041 2 0.007 协作公差 Tf Ymin Ymax 第 9 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 公差带图如图 3-7b ； 图 3-7 公差带 例题 3-3：运算 25 0孔与 25 轴协作的最大间隙和最大过盈, 平均间隙或平均过盈 及协作公差,并画出公差带图； 解： 最大间隙 X max =ES-ei= （）mm- （） Ymax =EI-es=0

24、mm- （）平均间隙或平均过盈 X max 2Ymax = 0.019 2 0.015 mm=+0.002mm 平均间隙 协作公差 Tf X max Ymax 公差带图如图 3-7c ； 转变孔和轴的公差带位置可以得到许多种协作,为便于现代大生产,简化标准, 标准对协作规定了两种协作制：基孔制和基轴制； 6 ,基孔制：基本偏差为确定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种协作 的一种制度；基孔制中的孔为基准孔,其下偏差为零； 8 , 基轴制：基本偏差为确定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差带形成各种协作的 一种制度；基轴制中的轴为基准轴 ； 综上所述,各种协作是由孔,轴公差带之间的关系准备

25、的,而公差带的大小和位置又分 别由标准公称和基本偏差所准备； 标准公称和基本偏差的制定及如何构成系列在下一节祥介； 第三节 极限与协作国家标准的构成 极限与协作国家标准由 12 个部分标准构成； 包括基础, 挑选,协作与运算, 测量与检验, 应用等 5 个方面,它适用与非圆柱形光滑工件的尺寸公差, 尺寸检验以及由它们组成的协作； 一,标准公差系列 标准公差是为国家标准极限与协作制中所规定的任意公差；它的数值取决于孔或轴的标 准公差等级和基本尺寸； 1 ,标准公差等级及其代号 将标准公差分为 20 个等级,它们用符号 IT 和阿拉伯数字组成的代号 表示,分别为 IT01 ,IT0 ,IT1 ,I

26、T2 IT18 表示；其中, IT01 等级最高,然后依次降低 IT1 8 最低；而相应的标准公差值依次增大,即 2 ,标准公差因子 IT01 公差值最小, IT18 公差值最大； 第 10 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 标准公差因子（单位： m）是运算标准公差的基本单位,也是制定标准公差数值系列的基 础；基本尺寸 500mm 的尺寸段,标准公差因子 i 3D 式中 D 为基本尺寸段的几何平均值； 3 ,标准公差数值的运算 基本尺寸 500mm 的尺寸段,其标准公差数值运算式为： 4 ,基本尺寸分段 T= ai 依据标准公差运算式来看,每一个基本尺寸都应当有一个相应的公差值；但在实际生产

27、 中,基本尺寸许多,会形成一个庞大的公差数值表,反而给生产带来许多困难；实际上,公 差等级相同而基本尺寸相近的公差数值差别并不大；机械产品中,基本尺寸不大于 500 的尺 寸段在生产中应用最广,该尺寸段称为常用尺寸段； 各种协作是由孔与轴的公差带之间的关系准备的,而孔轴公差带是由它的大小和位置决 定的,而公差带大小由标准公差准备,公差带的位置由基本偏差准备；为了简化标准公差数 值表格,国标接受了基本尺寸分段的方法；对同一尺寸段内的全部基本尺寸,在公差等级相 同的情形下,规定相同的标准公差； 二, 基本偏差系列 1 ,基本偏差定义 用来确定公差带相对于零线位置 的上偏差或下偏差,一般 指最靠近零

28、线的那个偏差 ；当公差 带位于零线上方时,其基本偏差为下偏差,当公差带位于零线下方时,其基本偏差为上 偏差；基本偏差是新国家标准中使公差带位置标准化的唯独指标； 2 ,基本偏差代号及其特点 基本偏差的代号用拉丁字母表示,大写字母代表孔,小写字母代表轴在 除去易与其他含义混淆的 I,L,O, Q,Wi,l, o, q, w5 个字母外,接受 26 个字母中, 21 个,再加上 用双字母 CD,EF,FG,ZA,ZB,ZC,Js,cd,ef,fg,za,zb,zc, js表示的 7 个,共 有 28 个,即孔和轴各有 28 个基本偏差其中 JS 和 js 在各个公差等级中完全对称,因此, 其基本偏

29、基可为上偏差 IT ,也可为下偏差 IT ； 223 ,基本偏差系列图 基本偏差系列如图 3-8 所示,图中公差带的一端是封闭的,它表示基本偏差,可查表确 定其数值；另一端是开口的,它的位置将取决于标准公差等级；各种基本偏差所形成配 合的特点 （ 1）间隙协作 孔： 基本偏差代号为 AH 的孔与基准轴相配形成间隙协作,其基本偏差（封口一端） 为 EI,EI 的数值依次减小,其未封口一端为 ES,ES=EI+IT ；H 的基本偏差 EI=0； 轴： 基本偏差代号为 ah 的轴与基准孔相配形成间隙协作,其基本偏差（封口一端）为 es（可查表 33）, 依次降低,其未封口一端为 （ 2）过渡协作 e

30、i, ei=es-IT；h 的基本偏差 es =0； js ,j ,k, m, n（或 JS,J,K,M,N）等五种基本偏差与基准孔 H（或基准轴 h）形成 过渡协作,基本偏差（封口一端）为 ES, 依次增大,其中 JS,J, K,M,N 未封口一端为 E I , EI=ES-IT ；其中, JS, J,对称于零线,即 ES= IT ,EI= IT ； 2 2js ,j ,k, m, n j ,基本偏差（封口一端）为 ei ,ei 依次增大,其未封口一端为 es, es=ei+IT ；其中, js 对称于零线,即 es= IT ,ei= IT ； 2 2第 11 页,共 83 页学习必备 欢迎

31、下载 （ 3）过盈协作 p-zc （或 P-ZC）等 12 种基本偏差与基准孔 H（或基准轴 h）形成过盈协作,其中 P-ZC 基本偏差（封口一端）为 ES,依次增大,未封口一端为 EI,EI=ES-IT ； p-zc ,基本偏差（封口一端）为 ei ,ei 依次增大,其未封口一端为 es, es=ei+IT ； 图 3-8 基本偏差系列图 三,轴的基本偏差的确定 轴的基本偏差数值是以基孔制为基础,依据各种协作要求,经过理论运算,试验或统计 分析得到的；见表 3-3 ；轴的另一极限偏差个可依据下式运算； es ei ei Ts 或es Ts 四,孔的基本偏差的确定 第 12 页,共 83 页学

32、习必备 欢迎下载 对于同一字母的孔的基本偏差与轴的基本偏差相对零线是完全对称的；即孔与轴的基本 偏差的确定值相等,而符号相反； EI es ES ei 适用范畴： 以下情形除外的全部孔的基本偏差； 当基本尺寸大于 3mm至 500mm,标准公差等级 IT8 的 K,M,N和标准公差等级 IT7 的 P 到 ZC,孔或轴的基本偏差的符号相反,而确定值相差一个 值；既： ES ES运算值 ITn IT n 1 Th TS IT n：某一级孔的标准公差； IT n-1 ：某一级孔高一级的轴的标准公差 （极限与协作在图样上的标注已在机械制图课程中讲授） 五,一般,常用和优先的公差带与协作 原就上,任意

33、一对孔,轴公差带都可以构成协作,为了简化公差协作的种类,削减定值 刀,量具和工艺装备的品种及规格,国家标准在尺寸 500mm 的范畴内,规定了基孔制和轴制的优先（基孔制,基轴制各 13 种）和常用协作（基孔制 59 种,基轴制 47 种）； 常用尺寸段协作特点 公差设计时,尺寸 500mm 的常用尺寸段协作,应按优先,常用和一般公差带和协作次序,选用合适的公差带和协作； 的 对于某些特别需要, 无中意要求的公差带, 用需接受非基准制协作, 如 M8/f7 ,G8/n7 等； 六,一般公差线性尺寸的未注公差 指在车间一般工艺条件下,机床设备一般加工才能可保证的公差；主要用于低精度的非 协作尺寸；

34、国标对线性尺寸的一般公差规定了 4 个公差等级： f （精密级）, m （中等级）,e （粗糙级）, v （最粗级）；对孔,轴与长度的极限偏差值均接受对称偏差值； 第四节 极限与协作的挑选 一,基准制的挑选 两种基准制： 基孔制和基轴制 怎样选用？ 从工艺上看： 加工中等尺寸的孔通常要用价格较贵的定值刀具,而加工轴就用一把车刀 或砂轮就可以加工不同的尺寸； 因此,接受基孔制可以削减备用定值刀具和量具的规格数量, 降低成本,提高加工的经济性；所以,一般优先挑选基孔制 ；但在有些情形下,由于结构和 材料等缘由,挑选基轴制更适宜；如： 由冷拉材制造的零件,其协作表面不经切削加工,与 标准件相协作的孔

35、与轴,同一根轴上（基本尺寸相同）与几个零件孔协作,而且有不同的配 合性质,滚动轴承的协作等； （如图 3-9 ） 第 13 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 图 3-9 基轴制协作挑选示例 二,公差等级的挑选 原就： 在中意使用要求的前提下,尽可能挑选大的公差等级 ； 确定方法： 类比法 考虑以下几个方面问题： 1,工艺等价性 对 500mm 基本尺寸,当公差等级小 IT8 ,举荐轴比孔小一级, H8/f7 ,H7/n6；公差等 于 H8/f8 ,当公差等级大于 IT9 , H9/c9； 级为 IT8 ,也可接受同级孔,轴协作,如 对500mm基本尺寸,一般接受同级孔,轴协作；对 3mm 的

36、基本尺寸,由于工艺的多样 Th=Ts 或 ThTs； 2,协作性质 对过渡,过盈协作,公差等级不宜太大,一般：孔 IT8 ,轴 IT7 ,对间隙协作,间隙 小的公差应较小,间隙大的公差等级可较大； 3,协作零部件的精度要匹配 齿轮孔与轴的协作它们的公差等级取决于齿轮的精度等级：与滚动轴承协作的外壳孔和 轴的公差等级取决于滚动轴承的公差等级； 4,各方法可选到的公差等级； （表 3-8 ） 5,非基准制协作,零件精度不高,可与相协作零件的公差等级相差 2-3 级； 6,常用协作尺寸公差等级的应用见表 3-10 ； 三,协作的挑选 挑选目的： 确定非基准轴或非基准孔公差带的位置,即挑选非基础基本偏

37、差的代号； 步骤： 协作类别挑选,非基准件基本偏差代号的挑选； 1,协作类别的挑选 依据使用要求,有三种情形：装配后有相对运动要求,选用间隙 协作；装协作需靠过盈 传递载荷,选用过盈协作；装配后有定位精度要求,需拆卸的,应选用过渡协作或小间隙, 小过盈的协作； 尽可能地选用优先协作,其次,选常用协作,再次是一般协作； 2,非基准件基本偏差代号的挑选 1）运算法 2 ）试验法 3）类比法 第 14 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 3,各类协作的特性与应用 确定基孔制,关键是确定轴的基本偏差代号； 确定基轴制,关键是确定孔的基本偏差代号； 各类协作的特性与应用,可依据基本偏差来反映； 表 3-

38、13 列出了基孔制轴的基本偏差的特性及应用 例 3-7 某协作的基本尺寸为 40mm,要求间隙在 之间,试确定孔和轴 的公差等级和协作种类； 解：（ 1）挑选基准制 基孔制 EI=0 （ 2）选孔,轴公差等级 Tf =Th+Ts =|Xmax-X min| T f =|X max-X min|=|0.066-0.022|mm=0.044mm=44 m既：孔,轴公差之和 Th+Ts 应最接近 Tf 而不大于 Tf 查表 3-2 ,孔和轴的公差等级介于 IT6 和 IT7 属于高的公差等级,故：取孔比轴大一级, 选 IT7 , Th=25 m；轴为 IT6 ,Ts=16m,就协作中意使用要求； （

39、 3）确定孔,轴公差带代号 由于是基孔制协作,孔 =IT7 ,所以 40H7（ 0 .025 ）； 0又由于是间隙协作, Xmin=EI-es=0-es=-es ,X min=+22 m；即轴的基本偏差 es 应最接近 22m 查表 33,取基本偏差f,es= 25mm,就 ei=es-IT6=-25-16m=-41m,所以轴 为 0 .025 ； 的公差带为 40f6 0 .041 （ 4）验算设计结果 协作代号为 40H7/f6, 其最大间隙 Xmax=+25-41 m=+ 66m=+0.066mm=X max, 最小间隙 Xmin=0-25mm=+25 m=+0. 025mmX mix,

40、故间隙在 之间,设计结果中意使 用要求； 0）,轴为 40-f6 （ ）； （偏差单位： m） 孔为 40H7（ 图 3-10 公差带图 课 题 其次章 形状和位置精度设计 课 时 8目的要求 1 , 熟记形位公差特点项目符号及名称,基本学会分析典型的形位公差带的形状,大 小,方向和位置； 2, 把握评定形位误差时“最小条件”的概念及“最小条件”的意义； 3, 懂得最小包涵区与公差带的关系； 第 15 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 4, 懂得独立原就,相关原就在图样上的标注,含义,检验手段和主要应用场合； 5, 把握形位公差的选用及标注方法； 6, 明白形位公差的检测方法； 重 点 深刻

41、懂得与娴熟把握 1,形位公差特点项目的名称和符号 2,形位公差在图样上的表示方法 3,形位公差和形位公差带 4,公差原就 难 点 公差原就,形位公差的挑选及标注； 教学方法 教学内容 第一节 概述 零件在加工过程中由于工件,刀具,夹具及工艺操作等因素的影响,不仅有尺寸误差, 而且会使被加工零件的各几何要素产生确定的形状误差和位置误差差；如：圆柱形零件的圆 度,圆柱度误差,机床导轨的直线度误差；这些几何要素的形位误差会直接影响机械产品的 工作精度,运动平稳性,密封性,耐磨性,使用寿命和可装配性等,对零件的工作会产生直 接影响；因此,为了中意零件的使用要求,保证零件的互换性和制造经济性,在设计时应

42、对 零件的形位误差给以必要而合理的限制,即应对零件规定形状和位置公差； 什么是形位误差？ 图样上给出的零件都是没有误差的理想几何体,但是,由于加工中 工艺系统本身存在各 种误差,以及加工过程中存在受力变形,振动,磨损等各种干扰,致使加工后的零件的实际 形状和相互位置,与理想几何体的规定形状和线,面相互位置存在差异,这种形状上的差异 就是形状误差,而相互位置的差异就是位置误差,统称为形位误差；为保证机械产品的质量 和零件的互换性,必需对形位误差加以把握,规定形状和位置公差； 一,形位误差的争辩对象 - 几何要素 几何要素 任何零件都是由点,线,面组合而 构成的,这些构成零件几何特点的点,线,面称

43、为几 何要素；如图 4-1 所示； 要素的分类 1,按存在的状态分 （ 1）理想要素 图 4 1 零件的几何要素 理想要素是指具有几何意义的要素,即不存在形位和其它误差的要素；如图样上组成零 件图形的点,线,面,他们是没有任何几何误差的理想要素； （ 2）实际要素 第 16 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 零件上实际存在的要素；在测量时由测得的要素代替实际要素； 2,按所处位置分 （ 1）被测要素 是指图样上给出了形状和位置公差要求的要素,也就是需要争辩和测量的要素；被 测要素按功关系分为单一要素和关联要素 单一要素 仅对要素本身提出形状公差要求的被测要素； 关联要素 指相对基准要素有方向

44、或位置功能要求而给出位置公差要求的被测要素； （ 2）基准要素 是指图样上规定用来确定被测要素的方向和位置的要素；理想的基准要素称为基准； 3,按结构特点分 （ 1）轮廓要素 是指构成零件轮廓的点,线,面的要素； （ 2）中心要素 轮廓要素对称中心所表示的点,线,面各要素；如图 二,形位公差特点项目及符号 形位公差是被测实际要素答应形状和位置变动的区域； 4-1 ； 4-1 中的球心,轴线等； 形位公差特点项目有 14 个,见表 表 4-1 形位公差的分类,特点项目及符号 三,形位公差带 形位公差带的概念 形位公差是实际被测要素对图样上给定的理想形状,理想位置的答应变动量,包括 形状公差和位置

45、公差；形状公差是指实际单一要素的形状所答应的变动量,位置公差是指实 际关联要素相对于基准的位置所答应的变动量； 由此,我们可知,争辩形位公差的一个重要问题是如何限制实际要素的变动范畴； 由于实际要素在空间占据确定形状,位置和大小,必需用具有确定形状,大小,方向和位置 的各种空间或平面区域来限制它；用于限制实际要素形状和位置变动的区域,叫做形位公差 带；它与尺寸公差带的概念一样,但形位公差带可以是空间区域,也可以是平面区域；只要 实际被测要素能全部落在给定的公差带内,就说明实际被测要素合格； 第 17 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 形位公差是用形位公差带来表示的,构成形位公差带的四个要素是

46、形位公差带的形 状,方向,位置和大小； 其形状取决于被测要素的理想形状,给定的形位公差项目和标注 形式；下图表出了形位 公差带的主要形状；其大小用形位公差带的宽度或直径表示,由给定的形位公差值准备；方 向就由给定的形位公差项目和标注形式确定 图 4-2 形位公差带 其次节 形状公差与误差 一,形状公差与公差带 形状公差是指单一实际要素的形状所答应的变动全量； 1 ,直线度 直线度是零件上被测直线的不直程度；直线度公差是实际直线对理想直线 所答应的最大 变动量；其被测要素是直线要素；零件上直线要素有：轴线,对称中心线以及轮廓面上的素 线等；将上述任一条实际直线放大看,都是一条空间曲线或平面曲线；

47、依据零件的功能要求, 对被测实际直线有时需要限制某一平面内的误差,有时需要限制某个方向上的误差,有时需 要限制某两个方向上的误差或任意方向上的误差；故依据零件实际需要按公差带类型对直线 度公差规定了三种情形； （ 1） 给的定平面内的直线度： 如图 4-3 标注表示 被测表面的素线 必需位于平行于图样所示投影面且距离为公差 两平行直线内； 第 18 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 图 4-3 直线度公差带 公差带的形状分析： 表示公差带是距离为公差值为 的两平行直线之间的区域 ； （ 2） 给定方向上的直线度 给定方向上的直线度,主要把握面与面交线即棱线直的程度；例如：常用的刀口尺的刀 口

48、棱线有较高的直线度要求；对于刀口棱线来说,它可能在空间同时产生直线度误差,依据 零件的使用要求,有时只需要把握其中一个方向的直线度误差,就给定一个方向的直线度公 差要求,有时必需在两个方向上可同时给定直线度公差要求； 图 4-4 直线度公差带 如图 44 所示,给出刀口尺棱线的直线度公差为 ,其被测方向是在空间 Z 方向； 公差带的形状分析：被测要素是棱线, 给定方向为一个方向,公差带形状为两平行平面, 其公差带是距离为给定公差值 的两平行平面之间的区域 ； （ 3） 任意方向上的直线度 一般回转体零件为中意协作或装配要求, 对其轴线在空间 360o 的任意方向上都有直线度 要求；被测实际轴线

49、也是一条空间曲线,为保证上述功能要求,必需在任意方向上将它的直 线 度 误 差 限 制 在 给 定 范 围 内； 如图 4-5 ,给出 d 圆柱体的轴线在空间任意方向上直线度公差为 0.04mm,当被测要素是 中心要素轴线或圆心 , 指引线和直径尺寸线对齐时； 当被测要素在任意方向上都有形位公差要 求, 且其形位公差带是圆柱圆 ；公差值前加 “ ”表示； 公差带的形状分析 被测要素是轴线, 给定方向为任意方向,公差带形状为圆柱面, 由此得到其公差带是直径为给定公差值为 的圆柱面内的区域 ； 图 4-5 直线度公差带 第 19 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 2,平面度 平面度是限制实际表面

50、对理想平面变动的一项指标；用于平面的形状精度要求； 公差带 是距离为公差值 t 的两平行面之间的区域； 如图 4-6 所示,零件上表面的实际表面必需位于 距离为公差值 的两平行面内； 图 46 平面度公差带 3,圆度 圆度公差用于把握回转体表面的垂直于轴线的任一正截面轮廓的形状误差；如图 4-7 所 示,图中圆柱面给出圆度公差值为 0.02mm. 图 4-7 圆度公差带 公差带的形状分析 将回转体正截面的实际轮廓放大来看,实际上是一条封闭的平面 曲线,所以 , 被测要素应是线 , 而不是面； 测量方向是在垂直于轴线的任一正截面上 , 所以给定 方向应是平面内； 其公差带是在同一正截面上半径差为

51、公差值 的两同心圆之间的区域 ； 4, 圆柱度 圆柱度公差用于把握被测实际圆柱面的形状误差； 图 4-8 圆柱度公差带 第 20 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 如图 4-8 所示轴颈,给出圆柱度公差来把握其形状精度； 公差带形状分析 被测轴颈的实际轮廓是近似圆柱面的空间任意封闭曲面；所以被测 0要素是面, 由于被测要素是整个回转体的表面,所以其测量方向是 360 范畴内,也就是在 任意方向； 其公差带形状应挑选同轴圆柱面； 其公差带是半径差为公差值 的两同轴圆 柱； 圆柱度公差的标注,应留意公差框格指引线箭头必需与回转体零件轴线垂直； 二,轮廓度公差与公差带 轮廓度公差分为 线轮廓度和面

52、轮廓度（无基准要求时为形状公差,有基准要求时为 位置公差）； 1,线轮廓度 线轮廓度公差带是指包括一系列直径为公差值 t 的圆的两包络线之间的区域 ,诸圆圆心 应位于理想轮廓线上；如图 4-9 所示,在平行于正投影面的任一截面上,实际轮廓线必需位 于包络一系列直径为公差值 ,且圆心在理论轮廓线上的圆的两包络线之间； 从图 4-9 可以看到,理想轮廓线的形状是用带框格的尺寸来确定；这种带框格的尺寸称 为理论正确尺寸；理论正确尺寸不附带公差,为了与未注公差尺寸相区分,所以在尺寸数值 的外面加上框格；理论正确尺寸除可用于确定被测要素的理想形状外,仍可以用于确定被测 要素的理想方向和理想位置；故理论正

53、确尺寸可定义为：确定被测要素的理想形状,方向, 位置的尺寸； 图 4 9 线轮廓度公差带示例 2,面轮廓度 面轮廓度是限制实际曲面对其理想曲面变动量的一项指标；它是对零件上曲面提出的形 状精度要求； 面轮廓度公差带是指包括一系列直径为公差指 t 的球的两包络面间的区域 ；诸如球的球 心应为于理想轮廓面上；如以下图,实际轮廓面必需位于包络一系列球的两包络面之间,诸 球的直径为公差值 ,且球心在理想轮廓面上； 线轮廓与面轮廓度两者把握的对象及使用范畴：前者用于把握给定平面内由两坐标系确 定的平面线,而后者用于把握由三坐标系确定的空间曲面； 第 21 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 图 4 10

54、 面轮廓度公差带示例 第三节 位置公差与误差 位置公差与形状公差的区分在于位置公差中存在基准要素,对被测要素起到定向或定位 的作用,所以位置公差又分为定向公差,定位公差和跳动公差；其中定向公差具有确定方向 的功能,既确定被测要素相对于基准要素的方向精度；定位公差具有确定位置的功能,即确 定被测实际要素相对于基准要素的位置精度；跳动公差具有综合把握的才能,即能确定被测 要素与基准要素的位置精度；跳动公差具有综合把握的才能,即能确定被测要素的形状和位 置两方面的综合精度； 一,定向公差 定向公差是实际要素对基准在方向上答应的变动全量； 当被测要素对基准的理想方向为 其它任意角度时,为倾斜度； 0

55、00 时,定向公差为平行度,当 90 时,为垂直度,当为 依据被测要素与基准要素各自的几何特点不同,平行度,垂直度,和倾斜度有：面对面, 线对面；面对线和线对线等四种情形； 依据零件的功能不同,定向公差也有给定一个方 向,给定相互垂直的两个方向和任意方 向等情形； 1,平行度 平行度是限制实际要素对基准的平行方向上变动量的一项指标； 当给定一个方向时 ,平行度公差带是距离公差值 t ,且平行于基准平面（或直线,轴线） 的两平行平面之间的区域；当给定任意方向时,平行度公差带时直径为公差值 t ,且平行于 基准轴线的圆柱面内的区域； 图 4-13 为给定一个方向时,面对面,线对面,面对线和线对线的

56、平行度公差带示例；其 中, a）与 c）图的被测要素为表面, b）与 d）图的被测要素为轴线,全部被测要素均应位于 距离为公差值 ,且分别平行于基准平面或基准轴线之间的区域内； 图 4-14 为在任意方向上平行度公差带示例,表示 D孔的轴线必需位于直径为公差值 ,且平行于基准线 D 的圆柱内；此时应留意在公差值前面,加注直径符； 号 第 22 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 图 4-13 给定一个方向的平行度公差带示例 2,垂直度 垂直度是限制实际要素对基 准在垂直方向上变动量的一项指标； 当给定一个方向时,垂直度的公差带是距离为 公差值 t ,且垂直于基准面（或直线,轴线）的两 平行平面

57、（或）直线之间的区域；如图 4-15a ）与 b）分别为给定一个方向时,线对面和面对线垂直 度 公差带的示例； 当给定两个相互垂直的方向时, 垂直度的公差 带时正截面为公差值 t 1t 1 ,且垂直于基准平面的 4-15c ）为这种情形垂直度公 图 4-14 任意方向的平行度公差带示例 四棱柱内的区域；图 差带的示例； 在任意方向上,垂直度的公差带时直径为公差值 域；图 4-15d 为这种情形垂直度公差带的示例； t ,且垂直于基准平面的圆柱面内的区 将图 4-15b）与 d）进行比较后可以看出,虽然两零件的结构完全相同,但由于零件的实 用功能要求不同,所以被测要素不一样,且限制的方向不一样,

58、因而其公差带的形状也随之 不同；图 4-15b）中垂直度公差带的形状为两平行平面,而图 4-15d）中垂直度公差带的形状 为一个圆柱；如前所述,对于圆柱形公差带,标注时在公差值前必需标上直径符号 ,如图 4-15d）所示,而标注图 4-15b）中公差代号时,由于公差带形状不是圆柱形,所以切不行加 标直径 ；上述两处情形对于初学者常简洁发生错误,应加以留意； 第 23 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 ） 图 4 15 垂直度公差带示例 3,倾斜度 倾斜度是限制实际要素对基准的倾斜方向上变动量的一项标准； 被测要度对基准倾斜的理想方向由理论正确角度来确定,理论正确角度用带框格的角度 值来表示,

59、如图 4-16 所示；对于平行度和垂直度,由于相应的理论正确角度为 0 00 和 90 都是 特别角度,在图样上可以省略标注； 图 4-16 倾斜度公差带示例 第 24 页,共 83 页学习必备 欢迎下载 在给定方向上,倾斜度的公差带是距离公差值 t ,且与基准平面（或直线,轴线）成理 论正确角度的两平行平面（或直线）之间的区域 ；图 4-16a）与 b）分别为给定方向上面对面 或线对线倾斜度公差值测示例； 应留意：在倾斜度中理论正确角度的单位是角度单位,而公差值的单位是长度单位；理 论正确角度是确定公差带的方向,而公差值是确定公差带的大小； 二,定位公差 定位公差值是关联实际要素对基准在位置

60、上答应的变动全量；关联要素相对基准的理想 位置由理论正确尺寸确定； 1,同轴度 在某些零件上,使用功能要求被测轴线的理想位置应与基准轴线同轴, 即理想位置定位的理论正确尺寸为零；如被测实际轴线相对基准轴线发生平移,倾斜或弯曲 图 4-17 同轴度公差带示例 （可能同时发生）,就生产同轴度误差；故同轴度是限制被测轴线偏离基准轴线一项指标； 由于被测轴线对基准轴线的变动范畴是任意方向的,故 同轴度的公差带是直径为公差值 t , 且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域； 图 4-17 为同轴度公差带的示例； 同轴度的基准轴线可以是单个圆柱面的轴线,这种作为单一基准使用的单个要素被称为 单一基准要素如图 4