極限配合與技術測量基礎教案

山東英才職業(yè)技工學校（理論教案）課程名稱：極限配合與技術測量基礎授課班級：授課教師：傅麗云教學內容：緒論教學目的和要求：本模塊作為本課程的開篇,通過對互換性的講解,引出了全課程的內容,因此教學中要充分利用趣味性來引導學生對本課程特點的理解,提高學生的學習積極性.為此提出如下要求：1.了解互換性的含義；2.懂得學習《極限配合與技術測量基礎》的重要性。教學重點及難點：（１）掌握互換性的概念及其在機械制造業(yè)中的應用。（２）掌握加工誤差與公差之間的關系。（３）理解標準化與計量、優(yōu)先數的概念。教學方法：;討論講述教學法：演示教學法：啟發(fā)教學法教學安法。教學過程：課題引入：一、概述換性是互現代化生產的一個重要技術原則，它普遍應用于機電設備的生產中。在日常生活中，互換性的例子也很多。如自行車的內、外胎破了，可以換上同規(guī)格的新胎，機器設備零部件突然損壞時，可迅速用相同規(guī)格的零部件更換。講述相關知識點：1、互換性的含義:在機械工業(yè)中,互換性是指制成的同一規(guī)格的一批零件或部件,不需作任何挑選,調整或輔助加工(如鉗工修配),就能進行裝配,并能滿足機械產品的使用性能要求的一種特性。例：同型號的軸承、光管、螺釘等等?；Q性內容：幾何參數，力學性能，物理化學性能等方面。2、作用有利于組織專業(yè)化協(xié)作。有利于用現代化工藝裝配。有利于采用流水線和自動線生產方式。提高生產效率，降低成本，延長機器使用壽命。3、分類①完全互換性：若零件在裝配或更換時，不作任何選擇，不需調整或修配，就能滿足預定的使用要求，則成為完全互換性（當不限定互換范圍時，稱為完全互換法，也叫絕對互換法）。②不完全互換性：由于某種特殊原因只允許零件在一定范圍內互換時，稱為不完全互換法。4、互換性條件一批相同規(guī)格的零件具有互換性的條件為：實際尺寸在允許的范圍內；形狀誤差在允許的范圍內；位置誤差在允許的范圍內；表面粗糙度達到規(guī)定的要求。二，國家標準尺寸的大小—公差與配合形位公差：宏觀幾何形狀——形狀公差相互位置關系——位置公差微觀幾何形狀——表面粗糙螺紋尺寸的大小——螺紋公差公差標準和標準化定義：對零件的公差和相互配合所制定的標準稱為公差標準幾何量的測量對零件的測量是保證互換性生產的一個重要手段。教學內容：第一章極限與配合教學目的和要求：掌握有關尺寸、公差的術語及定義，學會有關尺寸及偏差計算，能繪制尺寸公差帶圖。教學重點及難點：尺寸、公差、偏差概念，尺寸公差帶圖的作；教學方法：講述教學法；演示教學法；啟發(fā)討論教學法教學過程；課題引入概述：零件的加工精度是靠尺寸精度來保證的，零件加工精度越高，尺寸范圍就越小。因此，加工零件時要按照規(guī)定尺寸精度生產。講述相關知識點：一、孔和軸①孔——指工件的圓柱形內表面，也包括非圓柱形內表面（由二平行平面或切面形成的包容面）②軸——指工件的圓柱形外表面，也包括非圓柱形外表面（由二平行面或切面形成的被包容面）二、尺寸的術語和定義1、尺寸①定義用特定單位表示長度值的數字稱為尺寸。如：ф25②內容尺寸指的是長度的值，由數字和特定單位兩部分組成包括長度，寬度和中心距等。2、基本尺寸（D,d）①定義：標準規(guī)定，設計時給定的尺寸稱為基本尺寸?？椎幕境叽缬谩癉”表示，軸的基本尺寸用“d”表示，后同。②標準尺寸：標準化了的尺寸稱為標準尺寸。適用于有互換性或系列化要求的主要尺寸。圖1-1車床主軸箱中間軸裝配圖和零件圖3、實際尺寸（Da,da）定義通過測量獲得的尺寸。由于存在測量誤差，實際尺寸并非尺寸的真值。圖1-2實際尺寸實際尺寸包括零件毛坯的實際尺寸，零件加工過程中工序間的實際尺寸和零件制成后的實際尺寸。4、極限尺寸①定義允許尺寸變化的兩個界限值，統(tǒng)稱為極限尺寸。最大極限尺寸：一個孔或軸允許的最大尺寸稱為最大極限尺寸（Dmax,dmax）。最小極限尺寸：一個孔或軸允許的最小尺寸稱為最小極限尺寸（Dmin,dmin）。相關知識點公差與偏差的術語及定義尺寸偏差（簡稱偏差）定義：尺寸偏差是指某一尺寸減其基本尺寸所得的代數差。注：由于尺寸有極限尺寸，實際尺寸之分，因此偏差可分為極限偏差和實際偏差。⑴極限偏差定義極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差稱為極限偏差。由于極限尺寸有最大極限尺寸和最小極限尺寸之分，極限偏差又可分為上偏差和下偏差（圖1-4）。①上偏差：最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差，（ES,es），ES=Dmax－Des=dmax－d（1-1a）下偏差：最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數差。（EI,ei）。EI=Dmin－Dei=dmin－d（1-1b）強調：①偏差可以為正值、負值、零值。②計算時應注意偏差的正，負符號，應一起代到計算式中運算③偏差的五種類型：a、上正下正；b、上負下負；c、上正下負；d、上正下零；e、上零下負。（2）實際偏差（Ea,ea）定義：實際尺寸減其基本尺寸所得的代數差稱為實際偏差。公式：孔：Ea=Da－D軸：ea=da－d零件合格條件：孔：EI≤Ea≤ES軸：ei≤ea≤es因此，合格零件的實際偏差應在上，下偏差之間。（3）尺寸偏差計算舉例例1-1：已知某孔基本尺寸為φ50mm，最大極限為φ50.048mm，最小極限尺寸為φ50.009mm（圖1-5），試求上偏差、下偏差各為多少？解：ES=Dmax－D=50.048－50=＋0.048mmEI=Dmin－D=50.009－50=+0.009mm例1-2設計一軸，其直徑的基本尺寸為φ60mm，最大極限尺寸為φ60.018mm，最小極限尺寸為φ59.988mm（圖1-6），求軸的上偏差、下偏差。解：es=dmax－d=60.018－60=＋0.018mmei=dmin－d=59.988－60=-0.012mm（1）零線①定義：表示基本尺寸的一條直線稱為零線。（或在公差帶圖中，確一偏差的一條基準線稱為零線）。②零線畫法a:通常將零線沿水平方向繪制，在其左端畫出表示偏差大于的縱坐標軸并標上“0”和“+”“－”號，在其左下方畫上單向箭頭的尺寸線，并標上基本尺寸值。b:正偏差位與零線上方，負偏差位于零線下方，零偏差于零線重合。（2）公差帶公差帶定義：在公差帶圖中，由代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個區(qū)域稱為尺寸公差帶，簡稱公差帶。①一般在同一圖中，孔和軸的公差帶的剖面線的方向應該相反，且疏密程度不同。②公差帶包括了公差帶大小與公差帶位置兩要素，大小由標準公差確定，位置由基本偏差確定。③標準公差標準極限與配合制中，所規(guī)定的任一公差。見表1—3。④基本偏差在標準極限與配合制中，確定公差帶相對零線位置的那個極限偏差。標準規(guī)定：一般以靠近零線的那個偏差作為基本偏差。四、配合的術語及定義1、配合基本尺寸相同的，相互結合的孔和軸公差帶之間的關系稱為軸合。2、間隙與過盈(1)間隙（X）孔尺寸減去相配合的軸的尺寸所得的代數差，當此值為正值時稱為間隙。間隙數值應標“+”號。（2）過盈(Y)孔的尺寸減去軸的尺寸所得的代數差，當此值為負值時稱為過盈。過盈數值前面應標上“－”號3、配合的類型（1）間隙配合:具有間隙（包括最小間隙等于零）的配合稱為間隙配合?？椎墓顜г谳S的公差帶之上。（2）過盈配合具有過盈（包括最小過盈等于零）的配合稱為過盈配合。過盈配合時孔的公差帶在軸的公差帶之下。（3）過渡配合可能具有臆隙或過盈的配合稱為過渡配合。當孔的尺寸大于軸的尺寸時，具有間隙；小于軸的尺寸時，具有過盈。過渡配合時孔的公差帶和軸的公差帶相互交疊。（4）配合公差（Tf）定義允許間隙或過盈的變動量稱為配合公差間隙配合公差等于最大間隙與最小間隙之代數差的絕對值。Tf＝Xmax－Xmin＝Th＋Ts過盈配合公差等于最小過盈與最大過盈三代數差的絕對值.Tf＝Ymin－Ymax＝Th＋Ts過渡配合公差等于最大間隙與最大過盈之代數差的絕對值。小結：熟練掌握孔和軸；有關尺寸的術語定義；有關尺寸偏差、公差的術語定義；有關配合的術語定義；熟練計算極限尺寸、極限偏差、尺寸公差、基本偏差。第三章幾何公差教學目的和要求：1、形位公差的研究對象；形位公差的特征項目、符號。2、理解形位公差的特征項目的符號。3、掌握形位公差的基本概念、理解形狀公差帶各項目的定義及解釋。教學重點及難點：零件要素概念、形狀公差各項目的定義及解釋教學內容:一、零件的幾何要素定義：構成零件幾何體的點、線、面稱為幾何要素。如圖3-1所示。形位公差研究的對象就是零件幾何要素本身的形狀精度和相關要素之間相互的位置精度問題。圖3-1零件的要素零件的幾何要素可按以下幾種方式進行分類。1、按存在的狀態(tài)分⑴理想要素具有幾何學意義的要素稱為理想要素。理想要素是沒有任何誤差的要素，圖樣是用來表達設計意圖和加工要求的，因而圖樣上構成零的點、線、面都是理想要素。⑵實際要素零件上實際存在的要素稱為實際要素。實際要素是由加工形成的，在加工中由于各種原因會產生加工誤差，所以實際要素是具有幾何差的要素。由于存在測量誤差，實際要素并非該要素的真實狀況。2、按在形位公差中所處的地位分⑴被測要素①給出了形狀或（和）位置公差的要素稱為被測要素。例圖3-2中的圓柱面和臺階面，圓柱的軸線等。圖3-2零件幾何要素示例②被測要素按功能關系可分為單一要素和關聯(lián)要素兩種。1）單一要素：在圖樣上公對其本身給出了形狀公差要求的要素稱為單一要素，與零件上的其它要素無功能系。如：圖3-4中圓柱面。2）關聯(lián)要素：與零件上其它要素有功能關系的要素稱為關聯(lián)要素。如：3-2中的軸線，的臺階面。⑵基準要素：用來確定被測要素方向或（和）位置的要素稱為基準要素?？煞譃閱我换鶞室睾徒M合基準要素。①單一基準要素：是指作為單一基準使用的一組要素。②組合基準要素：是指作為單一基準使用的一組要素，即用多個要素作為一個基準。如用兩個圓柱的軸線組合成一條公共軸線作為一個基準等。3、按幾何特征分⑴輪廓要素：構成零件外形能直接為人們所感覺到的點，線，面稱為輪廓要素。當被測要素或基準要素為輪廓要素時，形位公差代號的指引線箭頭或基準符號的連線應指在示相應輪廓要素的線上或該線的延長線上，并明顯地與尺寸線錯開。⑵中心要素：表示輪廓要素的對稱中心的點，線，面稱為中心要素。當被測要素和基準要素為中心要素時，形位公差代號的指引線箭頭或基準符號的連線應與該素輪廓的尺寸線對齊。二、形位公差的項目及符號①形狀公差1）直線度：限制實際直線的形狀誤差（即直線度誤差）。2）平面度：限制實際平面的形狀誤差（即平面度誤差3）圓度：限制實際圓的形狀誤差（即圓度誤差）。4）圓柱度：限制實際圓柱面的形狀誤差（即圓柱度誤差）。②形狀或位置公差包括線輪廓度和面輪廓度。③位置公差包括定向、定位、跳動三種。（1）定位公差1）平行度：限制A對B的平行度誤差。2）垂直度：限制A對B的垂直度誤差。3）傾斜度：限制A對B的傾斜度誤差。（2）定向公差1）同軸度：限制A對B的同軸度誤差。2）對稱度：限制A對B的對稱度誤差。3）位置度：限制A對B的位置度誤差。（3）跳動公差1）圓跳動：限制A對B的圓跳動誤差，分為徑向、端面、斜向圓跳動三種。2）全跳動：限制A對B的全跳動誤差，分為徑向、端面全跳動兩種。三、形位公差帶形狀及其應用范圍。1）公差帶形狀①兩平行直線適用于直線；應用于直線度，平行度，垂直度，傾斜度，對稱度，位置度等公差特征項目。②兩同心圓適用于球面，圓錐面，圓柱面，圓；應用于圓度，徑向圓跳動兩項公差特征項目。③一個圓柱適用于直線；應用于直線度，平行度，垂直度，傾斜度，同軸度，位置度六項公差特征項目。④兩同軸圓柱適用于平面，直線；應用于圓柱度和徑向全跳動兩項公差特征項目。⑤兩平行平面適用于平面，直線；用于直線度，平面度，平面度，垂直度，傾斜度，對稱度，位置度，端面全跳動八項公差特征項目。⑥一個圓適用于點（平面點）；應用于同軸度，位置度兩項公差特征項⑦一個球適用于點（空間點）；應用于位置度一項公差特征項目。2）公差帶的大小公差帶的大小用以體現形位精度要素的高低，是由圖樣上給出的形位公差值確定的，一般指形公差帶的寬度或直徑。四、形位公差的等級與公差值形位公差值的表示方法：①用形位公差代號標注②用未注公差來控制1、圖樣上注出公差值的規(guī)定GB/T1184-1996對圖樣上的注出公差規(guī)定12個等級，由1級起精度依次降低，6級與7級為本級。圓度和圓柱度還增加了精度更高的0級。公差值選擇的總的原則是：在滿足零件功能要求的前提下選擇最經濟的公差值。2、形位公差的未注公差值的規(guī)定①標準規(guī)定：未注公差值符合工廠的常用精度等級，不需在圖樣上注出。②GN/T1184-1996對直線度，平面度、垂直度，對稱度和圓跳動的未注公差進行了規(guī)定，規(guī)定述五項形位未注公差分為H，K，L三個公差等級，其中H為高級，K為中間級，L為低級。標準還規(guī)定：除以上各項目的未注公差外，其它項目如線，傾斜度，位置度和全跳動均應由個要素的注出或未注形位公差、線性尺寸公差或角度公差控制。小結：ξ3-2幾何公差的標注教學目的和要求：1、形位公差的研究對象；形位公差的特征項目、符號。2、理解形位公差的特征項目的符號。3、掌握形位公差的基本概念、理解形狀公差帶各項目的定義及解釋。教學重點及難點：零件要素概念、形狀公差各項目的定義及解釋教學內容:一、形位公差的代號和基準符號1、形位公差的代號由形位公差特征項目的符號，形位公差框格和指引線，形位公差值，表示基準的字母和其它有關號組成。最基本的代號如圖3-1所示。圖3-1形位公差代號圖3-2基準符號強調：①公差框格分成兩格或多格（一般形狀公差兩格，位置公差3~5格），框格內從左到右填寫如下內容：第一格——公差項目符號，第二格——公差值和有關符號；第三格和以后各格——基準代號的字母和有關符號。②公差框格應水平或垂直地繪制。2、基準符號①對有位置公差要求的零件，在圖樣上必須標明基準。如圖3-2所示。②組成：基準符號由粗的短橫線，圓圈，連線和基準字母組成。強調：①無論基準符號在圖樣中的方向如何，圓圈內的字母都應水平書平。②為了避免誤解，基準字母不得采用E、I、J、M、O、P、L、R、F。當字母不夠時可加腳注，如A1，A2…B1，B2…。二、被測要素的標注方法1、當被測要素為輪廓線或為有有積聚性投影的表面時，將箭頭置于要素的輪廓或輪廓線的延長線并與尺寸線明顯地錯開。如圖3-55和圖3-56所示。圖3-55被測要素為輪廓線時的標注圖3-56被測要素的投影為面時的標注2、當被測要素為軸線，中心平面或由帶尺寸的要素確定的點時，則指引線的箭頭應與確定中心素的輪廓的尺寸線對齊。圖3-59被測要素為中心要素時的標注三、基準要素的標注方法1、當基準要素為輪廓線或有積聚性投影的表面時，將基準符號置于輪廓線上或輪廓線的延長線上，并使基準符號中的連線與尺寸線明顯地錯開。如圖3-57和圖3-58所示。圖5-57基準要素為輪廓線時的標注圖3-58基準要素的投影為面時的標注2、當基準要素是軸線，中心平面或由帶尺寸的要素確定的點時，則基準符號中的連線應與確定中心要素的輪廓的尺寸線對齊。3．基準要素為公共軸線時的標注標注方法如圖3-61所示。圖3-61基準要素為公共軸線時的標注四、形位公差的其他標注規(guī)定1、限定被測要素或基準要素的范圍如公對要素的某一部分給定形位公差要求，或以要素的某一部分作基準時，則應用粗點畫線表示其范圍并加注尺寸。如圖3-62所示。圖3-62限定被測要素或基準要素的范圍2、對公差數值有附加說明時的標注如對公差數值在一定的范圍內有附加的要求時，可在公差值后加于標注。圖3-63：在任一100mm×100mm的正方形表面上，平面度公差為0.05mm。圖3-63公差值有附加說明時的標注3、同一被測要素有多項形位公差要求時的標注如對同一要素有一個以上的公差特征項目要求且測量方向相同時，為方便起見可將一個公差框格在另一個框格下面，用同一指引線指向被測要素，如圖3-64b所示。如測量方向不完全相同，則應將測量方向不同的項目分開標注。如圖3-64a所示。圖3-64同一被測要素有多項公差要求的標4、不同的被測要素有相同的形位公差要求時，可以在從框格引出的指引線繪制出多個指示箭頭，分別指向各被測要素。如圖3-65所示。圖3-65不同被測要素有相同形位公差要求的標注第四章：表面結構要求教學目的和要求：了解表面粗糙度對零件使用性能的影響，表面粗糙度的評定參數，熟練掌握表面特征代號及標注方法。教學重點及難點：表面粗糙度的特征符號、標注方法、標注粗糙度的數值選擇。教學過程：概述：表面粗糙度反應的是零件被加工表面上的微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度主要是由加工過程中刀具和零件表面間的摩擦，切屑分離時表面金屬層的塑性變形及工藝協(xié)調的震動等原因形成的。相關知識點：一、表面粗糙度的概念1、表面粗糙度定義：表述峰谷的高低和間距狀況的微觀幾何形狀特性的術語稱為表面粗糙度。表面粗糙度反映的是零件被加工表面上的微觀幾何形狀誤差。起伏間距入，幅度h。入/h＜40：表面粗糙度入/h＞1000：形狀誤差40＜入/h＜1000：表面波度2、表面粗糙度對零件使用性能的影響1）、對配合性質的影響間際配合：Ra過大，間隙增大，引起配合性質的改變。過盈配合：Ra過大，實際過盈量減小，降低連接強度。2）、對磨擦，磨損的影響表面越粗糙，因摩擦而消耗的能量也越大。某些場合，表面過于光滑，則不利于潤滑油的儲存。綜上所述，只有選取合適的表面粗糙度，才能有效地減小零件的磨擦和磨損。3）、對抗腐蝕性的影響4）、對零件強度的影響5）、對接觸剛度的影響6）、對結合密封性的影響3、基本術語1）、實際輪廓實際輪廓是指平面與實際表面相交所得的輪廓線。分為橫向輪廓和縱向輪廓。2）、取樣長度（l）取樣長度是指用于判別具有表面粗糙度特征的一段基準線長度。在取樣長度范圍內，一般不少于5個以上的輪廓峰和輪廓谷。3）、評定長度（ln）評定長度是指評定輪廓所必需的一段長度，它可以包括一個或幾個取樣長度。4）、基準線基準線是用以評定表面粗糙度參數的給定的線。⑴輪廓的最小二乘中線⑵輪廓的算術平均中線算術平均中線是指具有幾何輪廓形狀在取樣長度內與輪廓走向一致的基準線，在取樣長度內由該線劃分輪廓使上，下兩邊的面積相等。二、表面粗糙度的評定參數Ra——輪廓算術平均偏差Rz——微觀不平度十點高度Ry——輪廓最大高度高度特性參數⑴輪廓算術平均偏差（Ra）輪廓算術平均偏差是指在取樣長度內輪廓偏距絕對值的算術平均值。Ra=1/n(│Y1│+│Y2│+…│Yn│)Ra參數能充分反映表面微觀幾何形狀高度方面的特性，且測量方便，因而標準推薦優(yōu)先選用Ra。⑵微觀不