极限配合与测量技术基础

河南理工大学机械与动力学院极限配合与测量技术基础主讲人：高爱华课程简介极限配合与测量技术基础是机械工程及自动化专业的主干技术基础课程，也是机械工程一级学科各专业的一门主干技术基础课。它是联系设计系列和工艺系列课程的纽带，也是架设在基础课、实践教学课和专业课之间的桥梁；其内容主要是标准化和工程计量学有关部分的有机结合，并贯穿于产品的市场调研与预测、研发、原材料和标准件的采购、零部件的制造与检测、生产的组织协作、产品装配与测试验收、产品的售后与使用等全部生产活动过程。与世界逐步接轨的中国，在科技、工农业生产(尤其是制造业)等方面亟待提高极限与配合及测量技术的水平。

课程涉及到制造工艺学、金属切削原理与刀具、机床夹具、机床概论等的基本内容及先进制造技术。课程具有很强的实践性。因此，希望学习本课程时必须重视实践环节，即通过实验、实习、课程设计及工厂调研来更好地体会、加深理解。本课程给出的仅是基本概念与理论，真正的掌握与应用必须在不断的实践--理论--实践的循环中善于总结，才能达到自由王国的境界。本课程是机械类及相关专业的一门重要的技术基础课，从“精度”和“误差”两方面去分析研究机械零件及机构的几何参数，学完本课程后应达到如下要求：掌握互换性和标准化的基本概念；了解本课程所介绍的各个公差标准和基本内容，掌握其特点和应用原则；本课程的研究对象及任务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；掌握一般几何参数测量的基础知识；了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量器具。

教学安排1特点：主干专业基础课，定义多，概念多，符号多,标准多，理解记忆内容多，有难度。2重要性：承上启下。从课程设计至毕业设计直到实际工作的应用。3学时：讲课32学时；实验8学时。4组成：上课，作业，测验，实验，考试。5性质：互换性属于标准化的范围，而技术测量属于计量学，本课程就是将理论和实践紧密结合的学科。6任务：从互换性角度出发，围绕误差与公差来研究如何解决使用与制造的矛盾。而这一矛盾的解决是依靠合理确定公差和采用适当的计量手段。7要求：要求掌握互换性与技术测量的基本原理。会使用各种公差标准与标注，并能进行一般的计量检测工作，为今后的学习和工作打下良好和坚实的专业基础。推荐的课外阅读参考资料1国家标准：形状和位置公差.中国标准出版社，20022王伯平.互换性与测量技术基础.机械工业出版社，20003顾必忠，杨好学.公差与技术测量.西北工业大学出版社19964邵晓荣，段福来.互换性与检测技术.机械工业出版社，19985GB/T1801-1999极限与配合公差带和配合的选择6GB/T1800.4-1999极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表李柱,廖念钊,甘永立7GB/T1800.3-1998极限与配合基础第3部分:标准公差和基本偏差数值表8GB/T1800.2-1998极限与配合基础第2部分:公差,偏差和配合的基本规定9GB5371-1985公差与配合过盈配合的计算和选用国家标准局10GB/T1958-2004产品几何量技术规范（GPS）形状和位置公差检测规定中国国家标准化管理委员会11GB/T17852-1999形状和位置公差轮廓的尺寸和公差注法国家质量技术监督局12GB/T17851-1999形状和位置公差基准和基准体系国家质量技术监督局13GB/T17773-1999形状和位置公差延伸公差带及其表示法国家质量技术监督局14GB/T16892-1997形状和位置公差非刚性零件注法国家技术监督局15GB/T16671-1996形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求国家技术监督局16GB/T1184-1996形状和位置公差未注公差值17GB/T1182-1996形状和位置公差;国家技术监督局18GB1958-1980形状和位置公差检测规定国家标准总局制造业中的互换性标准与标准化优先数与优先数系极限配合与测量技术的发展概况1.11.21.31.41.导论课程主线：互换性的三个方面Ⅰ、尺寸方面：尺寸误差

Ⅱ、形状方面：宏观的几何形状误差

Ⅲ、

微观的几何形状误差

Ⅳ、位置方面：位置误差尺寸公差形状公差表面粗糙度位置公差制造业中的互换性

互换性的概念

互换性的分类

互换性的意义概念：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的特性叫做互换性。举例：机器上的螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、钟表上的零部件。返回互换性的概念返回互换性应同时具备的三个条件（1）同一规格；（2）不需要辅助加工及修配便能装配与更换；（3）装配与更换后能满足使用和生产上的需求。保证互换性的条件：

把几何参数的变动量控制在“一定的范围”。

这个“一定的范围”叫做公差，记为T

互换性的分类1.按互换的程度：完全互换和不完全互换定义：完全互换（极值互换）—指一批规格相同的零部件在加工好以后，不需要作任何挑选、调整或修配，在几何参数上具有互相替换的性能。完全互换性的实现:按公差T加工零件完全互换性的应用：完全互换性应用于中等精度、批量生产。返回不完全互换—指规格相同的零部件加工完以后，在装配（或更换）前需要挑选、调整或修配等辅助处理，在几何参数上才具有互相替换的性能。不完全互换性的实现:当装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件制造精度要求很高，难于加工，成本增高。这时，可以根据生产批量、精度要求、结构特点等具体条件，或者采用分组互换法，或者采用调整互换法，或者采用修配互换法.这样做既可保证装配精度和使用要求，又能适当地放宽加工公差，减小零件加工难度，降低成本。

不完全互换性的应用：不完全互换性应用于高精度或超高精度、小批量或单件生产。按其用于标准部件或机构内部和外部可分为外互换和内互换：外互换：指部件或机构与其相配件之间的互换性；如活塞与缸体、轴与轴承之间的互换性。特点：①用于厂外协作②使用中需要更换③与标准件配合的的零件内互换：指部件或机构内部零件之间的互换性。特点：

①厂内组装②精度高③使用中不再更换内部零件互换性的意义设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。装配过程：提高装配质量，缩短装配周期。使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。返回补充：专用术语对英文简写NC:NumericalControlCNC:ComputerNumericalControlCAD:ComputerAidedDesignCAM:ComputerAidedManufactureCAPP:ComputerAidedProcessionPlanningFMS:FlexibleManufactureSystemCIMS:ComputerIntegrateManufactureSystem标准和标准化的引入要使具有互换性的产品几何参数完全一致，是不可能，也是不必要的。在此情况下，要使同种产品具有互换性，只能使其几何参数、功能参数充分近似。其近似程度可按产品质量要求的不同而不同。允许零件几何参数的变动量称为公差。现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为使社会生产有序地进行，必须通过标准化使产品规格品种简化，使分散的、局部的生产环节相互协调和统一。1.2标准与标准化1.标准

定义：标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。2.标准的分类

①技术标准：a、基础标准（制图、单位、名词等）本书的重点。b、产品标准；c、方法标准。

②管理标准：③工作标准：3.标准的分级分为国家标准、专业标准（行业标准）和地方标准和企业标准。

国家标准的代号：GB表示强制性国家标准，GB/T表示推荐性国家标准，GB/*表示降为行业标准而尚为转化的原国家标准。

行业标准的代号：如机械工业标准（JB）、建设工业机械标准（JJB）。

地方标准：沪Q、京Q

企业标准有以下两种类型：国家大型企业标准和地方企业标准（Q）。2、1标准化定义：标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。2、2意义标准化是实现互换性生产的基础。标准化也是科学管理的重要组成部分，是组织现代化生产的重要手段，是发展贸易、提高产品在国际市场上的竞争能力的技术保证。标准化是实现专业化生产的前提和基础，是组织现代化大生产和提高生产效率和效益的重要手段。优先数和优先数系的引入在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的参数传播。例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、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。由于数值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的各种技术参数不能随意确定。例：普通车床加工最大直径φ320，φ400，φ500，φ630形成产品系列本身的零部件加工和检验用的刀、夹、量具及机床等使用性能防止数值传播的紊乱把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道

优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准优先数和优先数系GB321—1981中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五个系列，它们分别用系列符号R5、R10、R20、R40和R80表示，其中前四个系列作为基本系列，R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。各系列的公比为；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。R5的公比：q5=≈1.5849≈1.60；优先数是1，1.6，2.5，4.0，6.3，10除1外，有5个优先数。R10的公比：q10=≈1.25；这一系列中包括10个优先数，按1.25的比例中项插入到R5系列中。变形系列（有三种）：A、派生系列：是从基本（或补充）系列中每隔N项导出的系列。B、复合系列:

是指几个公比不同的系列组合而成的变形系列。优先数和优先数系的特点优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。按公比计算得到的优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整的精确程度，可分为：（1）计算值：取五位有效数字，供精确计算用。（2）常用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。(3)化整值：对部分常用值作进一步圆整。§1.4极限配合与测量技术的发展概况1.4.1极限配合与标准的发展概况年代代号国家1902NewallBritain1924BSEngland1925ANSIAmerica1926DINGermany1929OCTRussia1959GBChina完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格性判断，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进行比较，以确定被测量的具体数