互換性與技術測量+公差與配合

1、瀟湘科技學院機械工程系瀟湘科技學院機械工程系第一章緒 論教案教案 1 1 任何一臺機器的設計，除了運動分析、結構設計、強度、剛度計算外，還要進行精度設計。研究機器的精度時，要處理好機器的使用要求與制造工藝的矛盾。解決的方法是規(guī)定合理的公差，并用檢測手段保證其貫徹實施。由此可見，“公差”在生產中是非常重要的。 公差是一門專業(yè)基礎課，要求： （1） 掌握有關公差、測量的基本概念、基本理論、術語、 定義； （2） 培養(yǎng)公差設計及精度檢測的基本能力； （3） 學會查工具書，如手冊、標準等。 第一章 緒 論教案教案 1 1一、互換性概述一、互換性概述 1 1、什么叫互換性、什么叫互換性 舉例：組成現代技

2、術裝置和日用機電產品的各種零件，如電燈泡、自行車、手表、縫紉機上的零件、一批規(guī)格為M10-6H的螺母與M10-6g螺栓的自由旋合。在現代化生產中，一般應遵守互換性原則。 （1）定義： 互換性是指同一規(guī)格的一批零件或部件中，任取其一，不互換性是指同一規(guī)格的一批零件或部件中，任取其一，不需要任何挑選或附加修配需要任何挑選或附加修配( (如鉗工修配如鉗工修配) )直接裝在機器上，達到直接裝在機器上，達到規(guī)定的功能要求。規(guī)定的功能要求。 （2）互換性內容： 幾何參數互換幾何參數互換:包括尺寸、形狀、位置、表面微觀形狀誤差的互換性。 機械性能互換機械性能互換：如強度、硬度、材料等。 第一章 緒 論教案教

3、案 1 1（3）互換性類別 根據互換性的性質，互換性可分為： 完全互換性完全互換性 ：完全互換是指零部件在裝配或更換時，無需挑選、輔助加工或修配就能順利裝在機器上并滿足使用的性能。 不完全互換性不完全互換性：指一批零件有選擇地進行互換。 通常采用概率法、分組法或調整法等工藝措施，實現順利裝配并在功能上達到使用性能要求。 優(yōu)點：在保證裝配、配合功能要求的前提下，能適當放寬制造公差，使得加工容易，降低制造成本。 缺點：降低了互換水平，不利于部件、機器的裝配和維修。（4）互換性的意義 能實現大工業(yè)化生產。 是機器設計標準化、系列化、通用化的理論依據。 可大幅度地降低成本。第一章 緒 論教案教案 1

4、12 2、怎樣才能使零件具有互換性、怎樣才能使零件具有互換性 若制成的一批零件實際尺寸數值等于理論值，即這些零件完全相同，這當然能夠互換，但在生產上不可能，且沒有必要。因而實際生產只要求制成零件的實際參數值在一定范圍內變動，保證零件充分近似即可。 要使零件具有互換性，就應按“公差”制造。 第一章 緒 論教案教案 1 1二、實現互換性的條件二、實現互換性的條件 現代化工業(yè)生產的特點是規(guī)模大，協作單位多，互換性要求高，為了正確協調各生產部門和準確銜接各生產環(huán)節(jié)，必須有一種協調手段，使分散的局部的生產部門和生產環(huán)節(jié)保持必要的技術統(tǒng)一。成為一個有機的整體，以實現互換性生產。 標準與標準化正是聯系這種關

5、系的主要途徑和手段，是實現互換性的基礎。1 1、公差公差與檢測與檢測 公差：允許零件尺寸和幾何參數的變動量，用于控制加工中的誤差。 公差標準是實現對零件誤差控制和保證互換性的基礎。 檢測：包含檢驗與測量。 制定相應的檢驗標準，按公差標準制造，并按一定的標準來 檢驗，這樣互換性才能得以實現 第一章 緒 論教案教案 1 12 2、標準和標準化標準和標準化 (1)標準是對重復性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定。 我國的技術標準分三級：國家標準（GB）、部門標準（專業(yè)標準，如JB）、企業(yè)標準。 2)公差標準：對零件的公差和相互配合所制訂的標準。 3)標準化是指制定及實施標準的全過程。 3 3、優(yōu)先數和優(yōu)先數系

6、、優(yōu)先數和優(yōu)先數系（1）數值標準化：統(tǒng)一的數值標準是標準化的重要內容。 制定公差標準以及設計零件的結構參數時，都需要通過數值表示。任何產品的參數值不僅與自身的技術特性有關，還直接、間接地影響與其配套系列產品的參數值。如：螺母直徑數值，影響并決定螺釘直徑數值以及絲錐、螺紋塞規(guī)、鉆頭等系列產品的直徑數值。由于參數值間的關聯產生的擴散稱為“數值擴散”。 為滿足不同的需求，產品必然出現不同的規(guī)格，形成系列產品。產品數值的雜亂無章會給組織生產、協作配套、使用維修帶來困難。故需對數值進行標準化。 第一章 緒 論教案教案 1 1（2）優(yōu)先數系 優(yōu)先數系：由一些十進制等比數構成的數系。 優(yōu)先數系的構成 代號：

7、為Rr（r取5、10、20、40、80）； 公比： 。 個數：優(yōu)先數系中，項數從1開始，可向大于1和小于1兩邊無限延伸，每個十進區(qū)間有r個優(yōu)先數。 如：R5系列，q51.6，在110中，共有5個數，分別為1，1.6， 2.5，4.0，6.3。 優(yōu)先數多為無理數，應用時要圓整。 如:R10系列 q101.25 R20系列 q201.12 R40系列 q401.06 R80系列 q801.03 rrq10第二章 圓柱公差與配合教案教案 1 12-1 2-1 概述概述1 1、公差與配合的作用、公差與配合的作用“公差”是用于協調機器零件的使用要求與制造經濟性之間的矛盾；“配合”是反映機器零件之間有關功

8、能要求的相互關系。“公差與配合”的標準化，有利于機器的設計、制造、使用和維修，直接影響產品的精度、性能和使用壽命，是評定產品質量的重要技術指標。國家標準極限與配合中，公差與配合部分的標準主要包括：GB/T1800.11997極限與配合 基礎 第1部分：詞匯GB/T1800.21998極限與配合基礎 第2部分：公差、偏差和配合的基本規(guī)定GB/T1800.31998極限與配合基礎 第3部分：標準公差和基本偏差數值表 2 2、“公差與配合公差與配合”標準標準 第二章 圓柱公差與配合教案教案 1 1GB/T1800.41999極限與配合 標準公差等級和孔、軸的極限偏差表GB/T18011999極限與配

9、合 公差帶和配合的選擇GB/T18042000一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差 這些標準是尺寸精度設計的重要依據，我們將在本章進行介紹。而有關公差與配合的技術保證（即測量與檢驗）部分的國家標準將在下一章中介紹。第二章 圓柱公差與配合教案教案 1 12-2 2-2 公差與配合的基本術語及定義公差與配合的基本術語及定義1 1、有關、有關“尺寸尺寸”的術語和定義的術語和定義(1)尺寸尺寸：用特定單位表示長度值的數字。(2)基本尺寸基本尺寸：設計給定的尺寸，一般要求符合標準的尺寸系列。(3)實際尺寸實際尺寸：通過測量所得的尺寸。包含測量誤差，且同一表面不同部位的實際尺寸往往也不相同。用Da、d

10、a表示。(4)極限尺寸極限尺寸：允許尺寸變化的兩個極限值。 兩者中較大的稱為最大極限尺寸，較小的稱為最小極限尺寸；孔和軸的最大、最小極限尺寸分別用 Dmax、dmax和Dmin、 dmin表示。(5)最大實體狀態(tài)（最大實體狀態(tài)（MMCMMC）和最大實體尺寸）和最大實體尺寸 最大實體狀態(tài)指孔或軸在尺寸公差范圍內，具有材料量最多時的狀態(tài)。在此狀態(tài)下的尺寸稱為最大實體尺寸。 即：軸的最大極限尺寸dmax；孔的最小極限尺寸Dmin。第二章 圓柱公差與配合教案教案 1 1(6)最小實體狀態(tài)（最小實體狀態(tài)（LMCLMC）和最小實體尺寸）和最小實體尺寸 最小實體狀態(tài)指孔或軸在尺寸公差范圍內，具有材料量最少時

11、的狀態(tài)。在此狀態(tài)下的尺寸稱為最小實體尺寸。 即：軸的最小極限尺寸dmin；孔的最大極限尺寸Dmax。 第二章 圓柱公差與配合教案教案 1 1(7)體外作用尺寸體外作用尺寸 GB/T11821996將體外作用尺寸定義為：在被測要素的給定長度上，與實際內表面體外相接觸的最大理想面或與實際外表面相接觸的最小理想面的直徑或寬度（軸的體外作用尺寸）。 孔的體外作用尺寸是指與實際孔表面內接的最大理想圓柱體的直徑； 軸的體外作用尺寸是指與實際軸表面外接的最小理想圓柱體的直徑。 如圖2-2所示?？缀洼S的體外作用尺寸分別用Dfe和dfe表示。第二章 圓柱公差與配合教案教案 1 1(8)極限尺寸判斷原則（泰勒原則

12、）極限尺寸判斷原則（泰勒原則） 孔的體外作用尺寸應大于或等于孔的最小極限尺寸，并在任何位置上孔的最大實際尺寸應小于或等于孔的最大極限尺寸； 軸的體外作用尺寸應小于或等于軸的最大極限尺寸，并在任何位置上軸的最小實際尺寸應大于或等于軸的最小極限尺寸。 可表示為 DminDfeDaDmax dmindadfedmax 極限尺寸判斷原則是一個綜合性的判斷原則，它考慮了孔和軸的尺寸、形狀等的誤差的影響。對有配合要求的孔和軸，應按此原則來判斷孔、軸零件尺寸是否合格。基本尺寸、極限尺寸、實體尺寸是由設計給定的尺寸；實際尺寸、體外作用尺寸是零件上實際存在的尺寸。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 22 2、有

13、關、有關“公差與偏差公差與偏差”的術語和定義的術語和定義(1)尺寸偏差（偏差）偏差：某一尺寸減其基本尺寸所得的代數差。偏差：某一尺寸減其基本尺寸所得的代數差。上偏差上偏差：最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差，符號（ES、es）；下偏差下偏差：最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差，符號（EI、ei）；上偏差和下偏差統(tǒng)稱為極限偏差。實際偏差實際偏差：實際尺寸減其基本尺寸的代數差。(2)尺寸公差（公差）公差：允許尺寸的變動量。公差：允許尺寸的變動量。 公差等于最大極限尺寸與最小極限尺寸之代數差的絕對值；也等于上偏差與下偏差的代數差的絕對值，孔、軸的公差分別用Th和Ts表示。(3)偏差與公差的一些公

14、式對于孔：ES=Dmax-D 對于軸： es=dmax-d EI=Dmin-D ei=dmin-d TD=Dmax- Dmin=ES-EI Td=dmax- dmin=es-ei第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2(4)零線與公差帶零線零線：表示基本尺寸的一條直線，以其為基準確定偏差和公差，零線以上為正，以下為負。公差帶公差帶：由代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個區(qū)域。公差帶有兩個基本參數，即公差帶大小與位置。大小由標準公差確定，位置由基本偏差確定。 第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2(5)基本偏差基本偏差基本偏差：用以確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差。一般為靠近零線的那個極限

15、偏差。 (6)標準公差標準公差：用確定公差帶大小的任一公差。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 23 3、有關、有關“配合配合”的術語和定義的術語和定義(1)配合：基本尺寸相同、相互結合的孔和軸公差帶之間的關系?；字苹字疲夯酒顬橐欢ǖ目椎墓顜?，與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度?；字浦械目诪榛鶞士?，其下偏差為零?；鶞士椎拇枮椤癏”。基軸制基軸制：基本偏差為一定的軸的公差帶，與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度。基軸制中的軸為基準軸，其上偏差為零。基準軸的代號為“h”。 根據孔、軸公差帶位置的不同，配合可分為三種類型：間隙配合、過盈配合和過渡配合。第二章

16、圓柱公差與配合教案教案 2 2(2)間隙配合 孔與軸配合中，孔的尺寸減去相配合軸的尺寸，其差值為正時是間隙。最大間隙(Xmax)是孔的最大極限尺寸減軸的最小極限尺寸所得的代數差；最小間隙(Xmin)是孔的最小極限尺寸減軸的最大極限尺寸所得的代數差。配合公差配合公差：允許間隙的變動量。配合公差= |Xmax- Xmin|=孔公差+軸公差。間隙配合間隙配合：孔的公差帶在軸的公差帶之上。(3)過盈配合 孔與軸配合中，孔的尺寸減去相配合軸的尺寸，其差值為負時是過盈。最大過盈(Ymax)是孔的最小極限尺寸最小極限尺寸減軸的最大極限尺寸所得的代數差；最小過盈(Ymin)是孔的最大極限尺寸減軸的最小極限尺寸

17、所得的代數差。配合公差配合公差：允許過盈的變動量。配合公差= |Ymin-Ymax|=孔公差+軸公差。過盈配合：過盈配合：孔的公差帶完全在軸的公差帶之下。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2(4)過渡配合 過渡配合過渡配合：孔與軸配合中，孔與軸的公差帶相互交迭，任取其中一對孔和軸相配，可能具有間隙，也可能具有過盈的配合。過渡配合的極限情況是最大間隙(Xmax)與最大過盈(Ymax)。配合公差配合公差= |Xmax-Ymax|=孔公差+軸公差。例1： 的孔與 的軸相配合的基孔制配合算例。018. 0002. 050025. 0050第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2第二章 圓柱公差與配合教

18、案教案 2 2一.標準公差系列標準公差：國標規(guī)定的用以確定公差帶大小的任一公差值。1、公差單位(公差因子) 零件制造誤差與加工方法和基本尺寸的大小有關。 公差單位是計算標準公差的基本單位，是制訂標準公差系列表格的基礎，反映了加工誤差和基本尺寸對公差等級的影響。當尺寸500時： 第一項反映加工誤差；第二項補償與直徑成正比的誤差。2、公差等級 公差等級指確定尺寸精度的等級。 標準公差(IT)等于公差等級系數a和公差單位i的乘積：IT=aIT=ai i。 標準公差分為20級：IT01、IT0、IT1、IT18。等級依次降低，而公差值依次增大。30.450.001 ()iDDm2-3 2-3 公差與偏

19、差國家標準公差與偏差國家標準第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2當尺寸500mm時，IT5以下各級標準公差按表1-4計算。3.基本尺寸分段 根據標準公差計算公式，每有一個基本尺寸就應該有一個相應的公差值。由于基本尺寸很多，這樣就會形成一個極為龐大的公差數值表。為減少公差數目、統(tǒng)一公差值，國家標準對基本尺寸進行了分段。尺寸分段后，對同一尺寸分段內的所有基本尺寸，在公差等級相同的情況下，規(guī)定相同的標準公差。這一標準公差是按相應尺寸分段內，首、尾兩個尺寸的幾何平均值來計算的。(1)分段規(guī)則：見教材表2-2。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2(2)計算直徑:每個尺寸段只有一個計算直徑，其值為該尺

20、寸段首末兩尺寸的幾何平均值。例如5080 mm基本尺寸分段的計算直徑為 ，只要是用這一尺寸分段內的基本尺寸，其標準公差一律按D63.25mm進行計算。例2：基本尺寸30mm，求IT6和IT7等于多少?解：30屬于(18，30)，計算尺寸： 公差單位： IT6=10i=101.31=13.113mIT7=16i=161.31=20.9621m按上例計算的公差值，必須按國標規(guī)定的尾數化整規(guī)則進行圓整。18 3023.24Dmm330.450.0010.45 23.240.001 23.241.31iDDm50 8063.25mm第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2第二章 圓柱公差與配合教案教案

21、2 21、基本偏差定義 基本偏差指用來確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差，一般指最靠近零線的那個偏差。當公差帶位于零線上方時，其基本偏差為下偏差，當公差帶位于零線下方時，其基本偏差為上偏差。2、基本偏差代號 基本偏差的代號用拉丁字母表示，大寫字母代表孔，小寫字母代表軸。在26個字母中，除去易與其他含義混淆的I、L、O、Q、W(i、l、o、q、w)5個字母外，采用21個，再加上用雙字母CD、EF、FG、ZA、ZB、ZC、Js、(cd、ef、fg、za，zb、zc、js)表示的7個，共有28個，即孔和軸各有28個基本偏差其中JS和js在各個公差等級中完全對稱，因此，其基本偏基可為上偏差(十I

22、T2)，也可為下偏差(1T2)。3、基本偏差系列圖 圖中公差帶的一端是封閉的，它表示基本偏差;另一端是開口的，它的位置將取決于標準公差等級。二、基本偏差系列第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 24、軸的基本偏差 軸的基本偏差是以基孔制配合為基礎而制定的。(1)軸的基本偏差代號的規(guī)定 ah的基本偏差為上偏差es； jzc的基本偏差為下偏差偏差ei，js為對稱分布，其中h的基 本偏差為es=0，稱為基準軸。(2)軸基本偏差的應用 ah用于間隙配合 jn用于過渡配合 pzc用于過盈配合(3)基本尺寸500mm時，軸的基本偏差計算公式見表2-4。(4)軸的基本偏差

23、數值：見教材表2-5。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2 有了基本偏差和標準公差，就可求出軸的另一個偏差(上偏差或下偏差)。計算公式如下：ei=es-ITes=ei+IT5、孔的基本偏差(1)根據：基本尺寸500mm時，孔的基本偏差是從軸的基本偏差換算而來的。(2)前提：在孔、軸為同一公差等級或孔比軸低一級配合的條件下，當基軸制中孔的基本偏差代號與基孔制中軸的基本偏差代號相當（30F8/h8中F對應于30H8/f8中f)時，其基本偏差的對應關系，應保證按基軸制形成的配合(30F7/h6)與按基孔制形成的配合(30H7/f6)相同。(3)孔的基本偏差換算

24、規(guī)則：第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2（1）通用規(guī)則 用同一字母表示的孔、軸基本偏差的絕對值相等，而符號相反。也就是孔的基本編差是軸的基本偏差相對于零線的倒影。通用規(guī)則的適用范圍：對所有公差等級的AH： EI=-es；對標準公差大于IT8的K、M、N和大于IT7的PZC： ES=-ei。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2（2）特殊規(guī)則 對標準公差IT8的J、K、M、N和IT7的PZC，孔、軸的基本偏差代號字母相同時，孔的基本偏差ES和軸的基本偏差ei符號相反,而絕對值相差一個值，這是由于在較高公差等級中，孔比同級的軸加工困難，采用孔比軸低一級相配，并要求在兩種基準制中所形成的配合相同

25、?；字茣r最小過盈：基軸制時最小過盈：因為 由此得出孔的基本偏差：min()nYESeiITei min1()nYESeiESIT 1nnITeiESIT1nnESeiITIT 孔的另一個偏差可根據孔的基本偏差和標準公差進行計算：EI=ES-ITES=EI+IT第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2例3 確定25H8/p8、25P8/h8孔與軸的極限偏差。解：IT8=ai=251.3133m軸p的基本偏差為下偏差，查表110得：ei=+22m軸p8的上偏差為：es=ei+IT8=+22+33=+55m孔H8的下偏差為0，上偏差為+33m孔P8的基本偏差為上偏差，查表111得：ES=-22m孔P

26、8的下偏差：EI=ES-IT8=-22-33=-55m軸h8的上偏差為0，下偏差為-33m由此可得：0.033025H80.0550.02225 8p0.0220.05525P800.03325 8h第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2例4 確定25H7/p6、25P7/h6孔與軸的極限偏差。解：軸p的基本偏差為下偏差，ei=+22mp6的上偏差為：es=ei+IT6=+22+13=+35m孔P7的基本偏差為上偏差ES，應按特殊規(guī)則計算：=IT7-IT6=21-13=8m所以 ES=-ei+=-22+8=-14m孔P7的下偏差：EI=ES-IT7=-14-21=-35m軸h6的上偏差為0，下

27、偏差為-13m由此可得：0.021025H70.0350.02225 6p0.0140.03525P700.01325 6h第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 22-42-4 一般、常用和優(yōu)先的公差帶與配合一般、常用和優(yōu)先的公差帶與配合 基本尺寸500mm時，規(guī)定有20個公差等級和28個基本偏差?？傻玫降墓顜В子?43個，軸有544個。數量如此之多，可滿足廣泛的需要，不過，同時應用所有可能的公差帶顯然是不經濟的，因為這會導致定值刀具量具規(guī)格的繁雜。所以，對公差帶的選用應加以限制。 國家標準制訂了(GB18011803-79及GB/1804-92)四個以供選用的標準，分別推薦了孔、軸公差帶，

28、在常用尺寸標準中還推薦了優(yōu)先、常用配合。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 21、軸公差帶：基本尺寸500mm,國家標準規(guī)定了一般、常用和優(yōu)先的軸公差帶119種，其中方框內的59種為常用公差帶，帶圓圈的1313種為優(yōu)種為優(yōu)先先的公差帶。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 22、孔公差帶：國家標準規(guī)定了一般、常用和優(yōu)先的孔公差帶105種，其中方框內的44種為常用公差帶，帶圓圈的13種為優(yōu)先的公差帶。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 23、基孔制配合：國家標準在上述孔、軸公差的基礎上，規(guī)定了基孔制常用配合59種，其中優(yōu)先配合13種，如下表。當軸的標準公差小于或等于IT7級時，是與低一級的孔相配合

29、；大于或等于IT8級時，是與同級基準孔相配合。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 24、基軸制配合：國家標準規(guī)定了基軸制常用配合47種，其中優(yōu)先配合13種，如下表。當孔的標準公差小于或少數等于IT8級時，是與高一級的基準軸相配合；其余是孔、軸同級相合。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 2 公差與配合的選用主要包括：確定基準制、公差等級與配合種類。2-52-5、公差與配合的選用、公差與配合的選用1 1、基準制的選用、基準制的選用（1）優(yōu)先選用基孔制。原因：孔的加工比軸要困難；孔的刀、量具尺寸規(guī)格多些。（2）與標準件配合時，基準制的選擇通常依標準件而定。（3）為滿足配合的特殊要求，允許采用任一孔

30、、軸公差帶組成配合。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 22 2、公差等級的選用、公差等級的選用（1）基本尺才500mm，標準公差IT8時，由于孔比同級的軸加工困難，孔比軸低一級配合；當標準公差IT8級或基本尺寸500mm時，由于孔的測量精度比軸容易保證，推薦采用同級孔、軸配合。（2）選擇公差等級既要滿足設計要求，又要考慮工藝的可能性和經濟性。IT01、IT0、IT1用于高精度量塊和其他精密尺寸標準塊的公差；IT2IT5用于特別精密零件的配合；IT5IT12用于配合尺寸公差；IT6(孔到IT7)用于要求精密配合的情況；IT7IT8用于一般精度要求的配合；IT9IT10用于一般要求的地方，或精度

31、要求較高的槽寬的配合；IT11IT12用于不重要的配合；IT12IT18用于末注尺寸公差的尺寸精度。第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 23 3、配合的選用、配合的選用 (1)原則： 根據使用要求配合公差(間隙或過盈)的大小，確定與基準件相配的孔、軸的基本偏差代號，同時確定基準件及配合件的公差等級。 盡可能選用國標推薦的優(yōu)先配合。 (2)方法：選用配合的方法一般有三種： 計算法：根據一定的理論和公式，計算出所需的間隙或過盈。 試驗法：對產品性能影響很大的一些配合，往往需用試驗法來確定機器工作性能的最佳間隙或過盈。 類比法 按同類機器或機構中，經過生產實踐驗證的已用配合的實用情況，再考慮所設計機

32、器的使用條件確定需要的配合。（常用）第二章 圓柱公差與配合教案教案 2 21、一般公差的概念：指在車間一般加工條件下可以保證的公差。 一般在尺寸后不標注極限偏差或其它代號，也稱未注公差，一般不檢驗。2、線性尺寸的一般公差 線性尺寸的一般公差規(guī)定了四個公差等級：f級(精密級)、m級(中等級)、c級(粗糙級)和v級(最粗級)，基本尺寸0.54000mm范圍內分為8個尺寸段，各極限偏差數值呈對稱分布，見教材表。3、線性尺寸一般公差的標注 在圖樣上、技術文件或相應標準中，用本標準號和公差等級符號表示，如：GB/T1804-m。 倒圓半徑和倒角高度尺寸的未注公差也規(guī)定了四個公差等級：f、m、c和v，基本

33、尺寸0.530mm范圍內分為4個尺寸段，各極限偏差數值呈對稱分布，見教材表126。2-62-6一般公差一般公差 線性尺寸的未注公差線性尺寸的未注公差第三章 長度測量基礎教案教案 1 13-1 3-1 測量的基本概念測量的基本概念1、測量：為確定量值而進行的實驗過程。2、測量公式： 式中：L：測量對象；E：測量單位。3、測量四要素 一個完整的測量過程應包含測量對象、計量單位、測量方法（含測量器具）和測量精確度等四個要素。(1)測量對象：指幾何量，包括長度、角度、表面粗糙度及形位誤差等。(2)計量單位：我國采用“法定計量單位制”。基本計量單位為m。 常用計量單位為：mm、m。 角度計量單位有：弧度

34、(rad)、度()、分()、秒()。 米：指平面電磁波在真空中1/299792458s的時間間隔內行進路程的長度。 qL ELqE第三章 長度測量基礎教案教案 1 13-1 3-1 測量的基本概念測量的基本概念(3)測量方法：指測量時，所采用的測量原理，計量器具和測量條件的綜合。(4)測量精確度：測量結果與真值的一致程度。注：測量精確度與工件的制造精度是不同的概念。第三章 長度測量基礎教案教案 1 13-2 3-2 尺寸傳遞尺寸傳遞1 1、尺寸傳遞、尺寸傳遞 使用波長作為長度基準，雖然可以達到足夠的精確度，但無法直接用于生產 ，因此，就需要有一個統(tǒng)一的量值傳遞系統(tǒng)，將米的定義長度一級一級地、準

35、確地傳遞到生產中所使用的計量器具上，再用其測量工件尺寸。2 2、實體基準：、實體基準：就是把光波波長作為實物反映出來的基準物體。 常見的實物計量標準器有 量塊（塊規(guī))：端面量具； 線紋尺：刻線量具。 本節(jié)只討論量塊及其傳遞系統(tǒng)。第三章 長度測量基礎教案教案 1 13-2 3-2 尺寸傳遞尺寸傳遞3 3、量塊及其傳遞系統(tǒng)、量塊及其傳遞系統(tǒng)(1)量塊：量塊是沒有刻度的、形狀為長方形六面體的端面量具。 在長度測量中，用來體現測量單位，作為尺寸傳遞媒介的一種實物標準。量塊也稱塊規(guī)。(2)量塊的用途 用于尺寸傳遞； 體現測量單位； 檢定和校準計量器具； 比較測量中，用于調整儀器零位； 也可直接用于精密測

36、量、精密劃線和精密機床的調整。(3)量塊的形狀 它是一個長方形六面體，其端面尺寸為： 公稱尺寸小于10mm：309 公稱尺寸大于10mm：359第三章 長度測量基礎教案教案 1 1(4)(4)標稱長度標稱長度( (公稱尺寸公稱尺寸) )：兩測量面之間的距離兩測量面之間的距離 。(5)(5)量塊的材料：量塊的材料： 要求：線膨脹系數?。恍再|穩(wěn)定；耐磨；不易變形。要求：線膨脹系數??；性質穩(wěn)定；耐磨；不易變形。 材料：鉻錳鋼等材料：鉻錳鋼等(6)(6)量塊的精度（級）：量塊的精度（級）： 量塊按制造精度分量塊按制造精度分6 6級，即級，即0000、0 0、1 1、2 2、3 3和和K K級，其中級，

37、其中0000級精度最高，級精度最高，3 3級最級最低，低，K K級為校準級。級為校準級。 分級根據：分級根據： 量塊長度極限偏差；量塊長度極限偏差； 量塊長度允許變動值；量塊長度允許變動值； 測量面的平面度；測量面的平面度； 測量面的粗糙度；測量面的粗糙度； 量塊的研合性。量塊的研合性。(7)(7)量塊的精度（等）：量塊的精度（等）： 量塊使用一段時間后，精度會降低。計量部門按照標準對其各項精度指標進量塊使用一段時間后，精度會降低。計量部門按照標準對其各項精度指標進行檢定，并在檢定證書中給出標稱尺寸的修正值，并按標準規(guī)定，對量塊按其檢定行檢定，并在檢定證書中給出標稱尺寸的修正值，并按標準規(guī)定，

38、對量塊按其檢定精度分為六等，即精度分為六等，即1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6等，其中等，其中1 1等精度最高，等精度最高，6 6等精度最低。等精度最低。 分等依據：量塊中心長度測量的極限偏差和平面平行性允許偏差。分等依據：量塊中心長度測量的極限偏差和平面平行性允許偏差。第三章 長度測量基礎教案教案 1 1(8)(8)量塊的套量塊的套 根據標準根據標準GB/T6093GB/T609320012001規(guī)定，我國成套生產的量塊共有規(guī)定，我國成套生產的量塊共有1717中套別，每中套別，每套的塊數分別為套的塊數分別為9191、8383、4646、1212、1010、8 8、6 6、5 5

39、、等。表、等。表3-43-4所列為所列為8383塊組和塊組和9191塊組一套的量塊的尺寸系列。塊組一套的量塊的尺寸系列。(9)(9)量塊的粘合性：量塊的粘合性：測量層表面有一層極薄的油膜，在切向推合力的作用下，測量層表面有一層極薄的油膜，在切向推合力的作用下，由于分子間吸引力，使兩量塊研合在一起的特性。由于分子間吸引力，使兩量塊研合在一起的特性。(10)(10)量塊的組合：量塊的組合： 為了減少量塊的組合誤差，應盡量減少量塊的組合塊數，一般不超過為了減少量塊的組合誤差，應盡量減少量塊的組合塊數，一般不超過4 4塊。選用量塊時，應從所需組合尺寸的最后一位數開始，每選一塊至少應減塊。選用量塊時，應

40、從所需組合尺寸的最后一位數開始，每選一塊至少應減去所需尺寸的一位尾數。例如，從去所需尺寸的一位尾數。例如，從8383塊一套的量塊中選取尺寸為塊一套的量塊中選取尺寸為36.745mm36.745mm的的量塊組，選取方法為：量塊組，選取方法為： 36.745 36.745 所需尺寸所需尺寸 1.0051.005 第一塊量塊尺寸第一塊量塊尺寸 1.24 1.24 第二塊量塊尺寸第二塊量塊尺寸 4.5 4.5 第三塊量塊尺寸第三塊量塊尺寸 30.0 30.0 第四塊量塊尺寸第四塊量塊尺寸第三章 長度測量基礎教案教案 1 14 4、長度的量值傳遞、長度的量值傳遞 量值傳遞是“將國家計量基準所復現的計量值

41、，通過檢定（或其它方法）傳遞給下一等級的計量標準（器），并依次逐級傳遞到工作計量器具上，以保證被測對象的量值準確一致的方式”。 我國長度量值傳遞系統(tǒng)如圖所示。5 5、角度傳遞系統(tǒng)、角度傳遞系統(tǒng) 由于一個圓周角定義為360，具有封閉自檢性，因此角度不需像長度那樣建立一個自然基準；為檢定和測量需要，仍然要建立角度度量的基準。過去常用角度量塊作為基準，現在出現了多面棱體作為角度基準。目前生產的多面棱體有4，6，8，12，2436，72面等。 以多面棱體作為角度基準的角度傳遞系統(tǒng)如圖所示。第三章 長度測量基礎教案教案 1 13-3 3-3 測量方法與計量器具的分類測量方法與計量器具的分類1.計量器具分

42、類：(1)標準量具：只有某一個固定尺寸，通常用來校對和調整其它計量器具或作為標準用來與被測工件進行比較。(2)極限量規(guī)：沒有刻度的專用檢驗工具，不能得出被檢工件的具體尺寸，但能確定被檢工件是否合格。(3)檢驗夾具：一種專用檢驗工具，配合各種比較儀能檢查更多更復雜參數。(4)計量儀器：將被測量值轉換成可直接觀察的指示值或等效信息的計量儀器。 計量儀器還可分為：游標式量儀、微動螺旋副式量儀、機械式量儀、光學機械式量儀、氣動式量儀、電動式量儀、光電式量儀。2.測量方法分類： 1、按所測得的量（參數）是否為欲測之量分類 直接測量 從測量器具的讀數裝置上得到欲測之量的數值或對標準值的偏差。 間接測量 先

43、測出與欲測之量有一定函數關系的相關量，然后按相應的函數關系式，求得欲測之量的測量結果。第三章 長度測量基礎教案教案 1 12、按被測件表面與測量器具測頭是否有機械接觸分類 接觸測量：測量器具的測頭與零件被測表面接觸后有機械作用力的測量。如用外徑千分尺、游標卡尺測量零件等。 非接觸測量：測量器具的感應元件與被測零件表面不直接接觸，因而不存在機械作用的測量力。3、按測量在工藝過程中所起作用分類 主動測量：在加工過程中進行的測量。 被動測量：加工完成后進行的測量。4、按零件上同時被測參數的多少分類 單項測量：單獨地、彼此沒有聯系地測量零件的單項參數。 綜合測量：檢測零件幾個相關參數的綜合效應或綜合參

44、數，從而綜合判斷零件的合格性。5、按被測工件在測量時所處狀態(tài)分類 靜態(tài)測量：測量時被測件表面與測量器具測頭處于靜止狀態(tài)。 動態(tài)測量：測量時被測零件表面與測量器具測頭處于相對運動狀態(tài)，或測量過程是模擬零件在工作或加工時的運動狀態(tài)，它能反映生產過程中被測參數的變化過程。第三章 長度測量基礎教案教案 1 13-43-4計量器具與測量方法的常用術語計量器具與測量方法的常用術語(1)標尺間距：刻度尺上兩相鄰刻線中心的距離。(2)標尺分度值：相鄰兩刻線所代表的量值之差。分度值是一種測量器具所能直接讀出的最小單位量值，它反映了讀數精度的高低。(3)標尺范圍：兩端標尺標記之間標尺值的范圍。(4)測量范圍：在允

45、許誤差限內計量器具的被測量值的范圍。(5)靈敏度：計量器具對被測量變化的反應能力。是計量儀器的響應變化除以相應的激勵變化。(6)穩(wěn)定度：在一定工作條件下，計量器具保持其計量特性恒定不變的程度。(7)鑒別力閾：引起計量儀器示值可察覺變化的被測值的最小變化。(8)分辨力：計量器具指示裝置可以有效辨別所指示的緊密相鄰量值的能力的定量表示。(9)可靠性：計量器具在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的能力。第三章 長度測量基礎教案教案 1 1(10)測量力：在接觸測量過程中，測頭與被測物體表面之間接觸的壓力。(11)量具的標稱值：在量具上標注的量值。(12)計量器具的示值：由計量器具所指示的量值。(13

46、)量具的示值誤差：量具的標稱值和真值之間的誤差。(14)計量儀器的示值誤差：計量儀器的示值與被測量的真值之間的差值。(15)不確定度：由于測量誤差的存在而對被測量值的不肯定程度。直接反映測量結果的置信度。(16)允許誤差：技術規(guī)范、規(guī)程等對給定計量器具所允許的誤差極限。第三章 長度測量基礎教案教案 1 13-53-5測量誤差與數據處理測量誤差與數據處理3.5.1 測量誤差的基本概念測量誤差：測量結果與被測量的真值之差。測量誤差絕對值的大小決定了測量的精確度。相對誤差： 測量的絕對誤差與被測量的真值之比：相對誤差可用來比較大小不同的同類量的測量精確度。誤差來源：測量誤差主要由測量器具、測量方法、

47、測量環(huán)境和測量人員等方面因素產生。lL fLl第三章 長度測量基礎教案教案 1 13.5.2 誤差的分類誤差 誤差可以分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差和粗大誤差。系統(tǒng)誤差：在規(guī)定條件下，絕對值和符號保持不變或按某一確定規(guī)律變化的誤差。其中絕對值和符號不變的系統(tǒng)誤差為定值系統(tǒng)誤差，按一定規(guī)律變化的系統(tǒng)誤差為變值系統(tǒng)誤差。系統(tǒng)誤差大部分能通過修正值或找出其變化規(guī)律后加以消除。隨機誤差：在規(guī)定條件下，絕對值和符號以不可預知的方式變化的誤差。就某一次測量而言，隨機誤差的出現無規(guī)律可循，因而無法消除。但若進行多次等精度重復測量，則與其它隨機事件一樣具有統(tǒng)計規(guī)律的基本特性，可以通過分析，估算出隨機誤差值的范圍。隨機

48、誤差主要由溫度波動、測量力變化、測量器具傳動機構不穩(wěn)、視差等各種隨機因素造成。粗大誤差：明顯超出規(guī)定條件下預期的誤差。粗大誤差是由某種非正常的原因造成的。如讀數錯誤、溫度的突然大幅度變動、記錄錯誤等。該誤差可根據誤差理論，按一定規(guī)則予以剔除。第三章 長度測量基礎教案教案 1 1精度 是和誤差相對的概念，指測量結果與真值符合的程度。精密度：測量結果中的隨機分散的特性，指在多次測量中所得到的數值重復一致的程度。正確度：測量結果中系統(tǒng)誤差大小的程度，理論上可用修正值來消除。精確度：測量的精密和正確程度的綜合反映，說明測量結果與真值的一致程度。 圖a表示系統(tǒng)誤差小而隨機誤差大，即正確度高而精密度低；圖

49、b表示系統(tǒng)誤差大而隨機誤差小，正確度低而精密度高；圖c表示系統(tǒng)誤差和隨機誤差均小，即精確度高。第三章 長度測量基礎教案教案 1 13.5.3 隨機誤差1.隨機誤差的分布及其特征 測量數據表第三章 長度測量基礎教案教案 1 1 頻率直方圖 隨機誤差正態(tài)分布曲線隨機誤差的特性1）單峰性：絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出現的次數多；2）對稱性：絕對值相等的正、負誤差出現的次數接近相等。3）有界性：在一定測量條件下，隨機誤差的絕對值不會超過一定的界限。4）抵償性：當測量次數無窮次時，正負誤差的總和趨于零。正態(tài)分布曲線的數學公式：22212ye第三章 長度測量基礎教案教案 1 12.標準偏差（評定隨機誤

50、差的尺度）由式可知:(1)=0時，正態(tài)分布的概率密度最大； (2)若 說明：越小，正態(tài)分布曲線越陡， 隨機誤差分布越集中，精密度越高。因此，不存在系統(tǒng)誤差時，精密度高低可用來表示：正態(tài)分布曲線所包含的面積等于其相應區(qū)間(-,+)確定的概率： 令 得：22212ye1231max2max3maxyyy，則 22212.nn22212pydedt2212tttpedt第三章 長度測量基礎教案教案 1 1利用正態(tài)分布曲線，可求出隨機誤差的概率。任何t=/值所對應的積分值均可由概率函數積分表(t)查出： p=2(t)。由表中查出出現在3范圍內的概率為99.73。故通常以3為單次測量的極限誤差：lim3

51、 第三章 長度測量基礎教案教案 1 13.算術平均值算術平均值： 最接近真值，作為最后的測量結果。但它不能表示測得值的精度。4.由殘余誤差求標準偏差隨機誤差是指在沒有系統(tǒng)誤差的條件下，測得值與真值的差，即： （）對（）式求和： （）對（）式求平方和： （）由（）和（）得：121(.)nLlllnLiilL()()iiiilLlLLLvL1110nniiiiLvn （因）221110nnniiiiiivv2+n L （因2 L）2111niivn第三章 長度測量基礎教案教案 1 13.5.4 系統(tǒng)誤差1）定值系統(tǒng)誤差在全部測量過程中，它的數值和符號均不變。特點 ：使隨機誤差曲線產生平移。2）變值

52、系統(tǒng)誤差 累積的系統(tǒng)誤差 誤差逐漸增大或減小。 周期的系統(tǒng)誤差 誤差的大小和符號周期性的變化。特點：使隨機誤差曲線改變形狀，不具備抵償性。2、消除系統(tǒng)誤差的一些方法1）修正法2）抵消法3）對稱法4）半周期法第三章 長度測量基礎教案教案 1 13.5.5 粗大誤差定義：超出規(guī)定條件下(3)預期的誤差。特點：數值大，對測量結果有明顯的歪曲，應予以剔除。剔除方法：算出標準偏差，用3作為準則(拉依達準則)來檢查所有的殘余誤差vi，若|vi|3,則該殘余誤差判為粗大誤差，予以剔除；然后重新計算，進行判斷直到剔除完為止。3.5.6 等精度測量結果的數據處理 等精度測量是指采用相同的測量基準、測量工具與測量

53、方法，在相同的測量環(huán)境下，由同一個測量者進行的測量。在這種條件下獲得的一組數據，每個測量值都具有相同的精度。等精度測量的數據通常按以下步驟處理： 1、檢查測量列中有無顯著的系統(tǒng)誤差存在。 2、計算測量列的算術平均值、殘余誤差和標準偏差。 3、判斷粗大誤差。 4、計算測量列算術平均值的標準偏差值。 5、寫出測量結果的表達式。第三章 長度測量基礎教案教案 1 1例5 以一個30mm的5等量塊為標準，用立式光學比較儀對一圓柱軸進行十次等精度測量，測得值如表第二列，已知量塊長度的修正值為-1m，試對其進行數據處理后寫出測量結果。30.048iXXn10nii210.00007nii序號Ili(mm)l

54、ii（mm）i2（mm）130.05030.049+0.0010.000 001230.04830.047-0.0010.000 001330.04930.04800430.04730.046-0.0020.000 004530.05130.050+0.0020.000 004630.05230.051+0.0030.000 009730.04430.043-0.0050.000 025830.05330.052+0.0040.000 016930.04630.045-0.0030.000 0091030.05030.049+0.0010.000 001第三章 長度測量基礎教案教案 1 1解:

55、(1)對量塊的系統(tǒng)誤差進行修正，全部測得值分別加上量塊的修正值-0.001mm， 如表第三列。 （2)求算術平均值 、殘余誤差i、標準偏差 i計算結果見表第四列,經判斷測量列中不存在系統(tǒng)誤差。 （3)判斷粗大誤差 3=30.0028=0.0084mm，表第四列i最大絕對值|i|=0.0050.0084mm。因此，測量列中不存在粗大誤差。（4）計算測量列算術平均值的標準偏差（5）測量結果 即該軸的直徑為30.048mm，其不確定度在0.0026mm范圍內的可能性達99.73%。L130.048()NiilLm mniivlL210 .0 0 0 0 70 .0 0 2 8 ()11 01niim

56、 mn0.00280.00088()10Lm mn330.0480.0026LLLmm第三章 長度測量基礎教案教案 1 13-6 3-6 計量器具的選擇計量器具的選擇3.6.1 計量器具的選擇原則計量器具的選擇決定于計量器具的技術指標和經濟指標。選擇原則:(1)按被測工件的部位、外形及尺寸來選擇計量器具。 (2)按被測工件的公差來選擇計量器具。通常計量器具的選擇可根據標準進行。對沒有標準的其它工件檢測用的計量器具，應使所選用的計量器具的極限誤差約占被測工件公差1/101/3，其中對低精度的工件采用1/10，對高精度的工件采用1/3或1/2。3.6.2 光滑工件尺寸的檢驗 普通計量器具檢驗光滑工

57、件尺寸適用于車間用的計量器具，包括兩個內容：如何根據工件的基本尺寸和公差等級確定工件的驗收極限；如何根據工件公差等級選擇計量器具。第三章 長度測量基礎教案教案 1 1標準中規(guī)定了兩種驗收極限：1.內縮方式驗收極限由工件最大實體尺寸和最小實體尺寸分別向工件公差帶內縮一個安全裕度A。（用于單一要素包容原則和公差等級較高的場合）安全裕度A是為了避免在測量工件時，由于測量誤差的存在，而將尺寸已超出公差帶的零件誤判為合格（誤收）。2.不內縮方式驗收極限等于工件的最大實體尺寸和最小實體尺寸，即安全裕度A=0。（用于非配合和一般公差的尺寸）。第三章 長度測量基礎教案教案 1 1說明：(1)當Cp1時（Cp=

58、T/6)，驗收極限可按不內縮方式確定；但當采用包容原則時，在最大實體尺寸一側仍應按內縮方式確定驗收極限。(2)當工件實際尺寸服從偏態(tài)分布時，可只對尺寸偏向的一側采用確定驗收極限。安全裕度A的大小由工件公差值確定，如下表。第三章 長度測量基礎教案教案 1 1 計量器具的選擇應按測量不確定度的允許值U來進行，U由計量器具的不確定度u1和測量時的溫度、工件形狀誤差以及測力引起的誤差u2等所組成。U1=0.9U，U2=0.45U，測量不確定度的允許值 。選擇計量器具時，應保證所選擇的計量器具的不確定度不大于允許值u1。課本表2-8、2-9、2-10列出了有關計量器具不確定度的允許值。例6 檢測工件為軸

59、 ，試確定驗收極限并選擇測量器具。解：基本尺寸35mm，工件公差IT90.0062mm。(1)確定安全裕度A： 由工件的基本尺寸和公差值查表2-7，得： A=0.0062mm(2)確定驗收極限： 上驗收極限(35-0.050一0.0062)mm34.9438mm 下驗收極限(35-0.112十0.0062)mm34.8942mm2212Uuu0.0500.11235 9()e第三章 長度測量基礎教案教案 1 1(3)選擇測量器具： 查表2-7得：檔 u1=0.0056mm, 檔 u1=0.0093mm，檔 u1=0.014mm。按I檔選用測量器具：查表2-8，尺寸范圍為050mm，分度值為0.

60、01mm的外徑千分尺的不確定度為0.004mm，小于0.0056mm，故選用外徑千分尺可滿足使用要求。 查表2-8，尺寸范圍為050mm，分度值為0.02mm的游標卡尺的不確定度為0.020mm，均大于、檔的u1，故不能用。分度值為0.01mm的千分尺是車間常用的測量器具，沒有必要按、檔選用精度更低的測量器具，使驗收質量降低。第四章 形狀和位置公差及檢測教案教案 1 14.1 4.1 概述概述幾何誤差：包括尺寸偏差、形狀誤差(包括宏觀幾何形狀誤差、波度和表面粗糙度)和位置誤差。形狀和位置誤差(簡稱形位誤差)對零件的使用功能有很大的影響。第四章 形狀和位置公差及檢測教案教案 1 1零件的形位公差