《互换性与测量技术基础》电子教案

SICHUAN AUTOMOTIVE VOCATIONAL AND TECHICAL COLLEGE

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2016-2017 学年度 第 2 学期

系 部 汽车工程系 科 目 互换性与测量技术基础 任课教师 苏萍 、蹇欣洲 2017年2月29日制定 教研室主任 年 月 日审查 系(部)主任 年 月 日审查 教务处 年 月 日审核 教学副院长 年 月 日审批

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课程名称 互换性与测量技术基础 适用专业 机械类，近机类 授课班级 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 模块一 绪论 4学时 课程性质 专业基础课 教学目的 与要求 本部分重点介绍互换性及其作用，加工误差、公差的概念，优先数的概念。可从生活中的实例入手，引出相关的互换性概念，并渐次深入到公差的概念，以使学生对学习本门课程的实际意义建立整体概念。 教学重点 与难点 互换性及其作用，加工误差、公差的概念，优先数的概念。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 1. 互换性概述 （1）互换性及其意义 所谓互换性的含义即指：同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选和修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求。 在设计方面，零部件具有互换性，就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，有利于计算机辅助设计和产品品种的多样化。 在制造方面，互换性有利于组织专业化生产，有利于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于用计算机辅助制造，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化，从而可以提高劳动生产率和产品质量，降低生产成本。 在使用和维修方面，具有互换性的零部件在磨损及损坏后可及时更换，因而减少了机器的维修时间和费用，保证机器连续运转，从而提高机器的使用价值。 （2）互换性的分类 机器和仪器制造业中的互换性，通常包括几何参数(如尺寸)和力学性能(如硬度、强度)的互换，本课程仅讨论几何参数的互换。 所谓几何参数互换，主要包括零部件的尺寸、几何形状、相互的位置关系以及表面粗糙度等参数的互换。 教学过程 设计 互换性按其互换程度，可分为完全互换和不完全互换。若一批零部件在装配时，不需要挑选、调整和修配，装配后即能满足预定的要求，这些零部件属于完全互换。零部件在加工完后，通过测量将零件按实际尺寸大小分为若干组，使各组组内零件间实际尺寸的差别减小，装配时按对应组进行。这样，既可保证装配精度和使用要求，又能解决加工上的困难，降低成本。但此时，仅组内零件可以互换，组与组之间不可互换，故称为不完全互换。装配时需要进行挑选或调整的零部件也属于不完全互换。 2. 加工误差、公差及检测 允许零件几何参数的变动量称为“公差”。工件的误差在公差范围内，为合格件；超出了公差范围，为不合格件。 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。几何量的检验是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值的过程。 3. 标准化与优先数 （1）标准与标准化 所谓标准，就是指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具有重复特征的物品(如产品、零部件等)和概念(如术语、规则、方法、代号、量值等)，在总结科学试验和生产实践的基础上，由有关方面协调制订，经主管部门批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。 所谓标准化，就是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程。 按照标准化对象的特性，标准可分为基础标准、产品标准、方法标准、安全标准、卫生标准等。 对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准，代号为GB，对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可制定行业标准，如机械标准（JB）等。对没有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准，它们的代号分别用DB、Q表示。 （2）优先数和优先数系 为使产品的参数选择能遵守统一的规律，必须对各种技术参数的数值做出统一规定。《优先数和优先数系》国家标准（GB321—80）就是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数应尽可能采用它。 510204080优先数系是由公比为10、10、10、10、10，且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。各数列分别用符号R5、R10、R20、R40、R80表示，分别称为R5系列、R10系列、R20系列、R40系列、R80系列。 5R5系列为以10≈1.60为公比形成的数系； 10R10系列为以10≈1.25为公比形成的数系； 20R20系列为以10≈1.12为公比形成的数系； R40系列为以10≈1.06为公比形成的数系； 80R80系列为以10≈1.03为公比形成的数系； 40 参考 资料 课件及参考书 教学反思 教 案

课程名称 适用专业 互换性与测量技术基础 课程性质 授课班级 专业基础课 机械类，近机类 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 模块二 极限与配合标准 课题一 极限与配合的基本概念 2学时 教学目的 与要求 掌握几何量的基本概念，有关公差配合的基本术语和定义。 教学重点 与难点 有关尺寸、尺寸偏差、公差的术语定义。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 本节是本门课程的重要的核心内容，是学习以后各章的基础。对各公差配合的基本概念要明确，重点掌握好有关极限尺寸、极限偏差、尺寸公差、基本偏差的概念，达到能熟练计算。会画公差带图，掌握间隙、过渡、过盈配合的特点及极限盈、隙的计算。 1 孔和轴 孔 孔是指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）。孔的直径尺寸用D表示。 轴 轴是指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。轴的直径尺寸用d表示。 从装配关系讲，孔是包容面，轴是被包容面。从加工过程看，随着余量的切除，孔的尺寸由小变大，轴的尺寸由大变小。如图1-1所示。 2 有关尺寸的术语定义 2.1 尺寸 是指用特定单位表示线性尺寸值的数值。 长度值包括：直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。单位:毫米（mm） 2.2 基本尺寸（D,d） 基本尺寸是由设计给定的，孔用D表示，轴教学过程 设计 用d表示。 2.3 实际尺寸(Da,da) 实际尺寸是通过测量所得的尺寸。孔的实际尺寸以Da表示，轴的实际尺寸以da表示。 2.4 极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值称为极限尺寸。 两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸；较小的一个称为最小极限尺寸。孔和轴的最大，最小极限尺寸分别用Dmax，dmax和Dmin，dmin表示。 3 有关尺寸偏差、公差的术语定义 3.1 尺寸偏差 某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为尺寸偏差（简称偏差）。 偏差可能为正或负，也可为零。 3.2 实际偏差 实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为实际 偏差。 3.3 极限偏差 极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。 （1）上偏差 最大极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为上偏差。孔的上偏差用ES表示；轴的上偏差用es表示。 （2）下偏差 最小极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。孔的下偏差用EI表示；轴的下偏差用ei表示。极限偏差可用下列公式表示： ES=Dmax-D es=dmax-d EI=Dmin-D ei=dmin-d 偏差值除零外，前面必须标有正或负号。上偏差总是大于下偏差。标 注示例：500.0340.009 500.0090.020 3000.007 300.0110 800.015 4 尺寸公差（Th，Ts） 允许尺寸的变动量称为公差。公差是用以误差的，工件的误差在公差范围内即为合格；反之，则不合格。 公差等于最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。孔公差用Th表示；轴公差用Ts表示。公差、极限尺寸和极限偏差的关系如下： 孔公差 Th = Dmax－Dmin = ES－EI 轴公差 Ts = dmax－dmin = es－ei 公差值永远为正值。 公差与配合示意图 5 尺寸公差带 零件的尺寸相对其基本尺寸所允许变动的范围，叫做尺寸公差带。用图所表示的公差带称为公差带图。 零线为确定极限偏差的一条基准线，是偏差的起始线，零线上方表示正偏差，零线下方表示负偏差。在画公差带图时，注上相应的符号“0”“＋”和“－”号，并在零线下方画上带单箭头的尺寸线标上基本尺寸值。 上、下偏差之间的宽度表示公差带的大小，即公差值。公差带沿零线方向的长度可适当选取。公差带图中，尺寸单位为毫米（mm），偏差及公差的单位也可以用微米（μm）表示，单位省略不写。 6 标准公差 标准中表列的，用以确定公差带大小的任一公差称为标准公差。 7 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称为基本偏差。一般为公差带靠近零线的那个偏差。 参考 资料 教学 反思

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课程名称 适用专业 互换性与测量技术基础 课程性质 授课班级 专业基础课 机械类，近机类 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 模块二 极限与配合标准 课题一 极限与配合的基本概念 4学时 教学目的 与要求 掌握有关配合的基本术语和定义；掌握三种配合的特点。 教学重点 与难点 各种配合特点，配合公差带图的绘制，配合特征量的计算。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 1 有关配合的术语定义 1.1 配合 配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。 1.2间隙（X）或过盈（Y） 在轴与孔的配合中，孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差，当差值为正时称为间隙，用X表示；当差值为负时称为过盈，用Y表示。 1.3 间隙配合 具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。在间隙配合中，孔的公差带在轴的公差带之上，如图1-4所示。 最大间隙 Xmax=Dmax－dmin=ES-ei 最小间隙 Xmin=Dmin－dmax =EI-es 教学过程 间隙配合的平均松紧程度称为平均间隙Xav。 设计 平均间隙 Xav=（Xmax + Xmin） （1-5） 1.4过盈配合 具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。在过盈配合中，孔的公差带在轴的公差带之下，如图 最大过盈 Ymax=Dmin －dmax = EI-es 最小过盈 Ymin=Dmax－dmin = ES-ei 平均过盈为最大过盈与最小过盈的平均值。 平均过盈 Yav= 2（Ymax+Ymin） 1.5 过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合，此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠，它是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合，但间隙和过盈量都不大。 112最大间隙 Xmax=Dmax－dmin=ES-ei 最大过盈 Ymax=Dmin－dmax =EI-es 在过渡配合中，平均间隙或平均过盈为最大间隙与最大过盈的平均值，所得值为正，则为平均间隙；为负则为平均过盈。 Xav（Yav）= （Xmax + Ymax） 1.6 配合公差 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。它表明配合松紧程度的变化范围。配合公差用Tf表示，是一个没有符号的绝对值。 对间隙配合 对过盈配合 对过渡配合 12TfXmaxXminTfYminYmax TfXmaxYmax 在上式中，把最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴的极限尺寸或偏差带入，可得三种配合的配合公差都为 TfThTs 例1-1 已知基本尺寸D=d=50mm，孔的极限尺寸Dmax=50.025mm，Dmin=50mm；轴的极限尺寸dmax=49.950mm，dmin=49.934mm。现测得孔、轴的实际尺寸分别为Da=50.010mm，da=49.946mm。求孔、轴的极限偏差、实际偏差及公差。 解：孔的极限偏差 ES=Dmax－D=50.025－50=+0.025mm EI=Dmin－D=50－50=0 轴的极限偏差 es=dmax－d=49.950－50=－0.050mm ei=dmin－d=49.934－50=－0.066mm 孔的实际偏差 Da－D=50.010－50=+0.010mm 轴的实际偏差 da－d=49.946－50=－0.054mm 孔的公差 TD=Dmax－Dmin=50.025－50=0.025mm 轴的公差 Td=dmax－dmin=49.950－49.934=0.016mm 例1-2 孔φ带图。 解：Xmax=Dmax－dmin=（50.039－49.950）mm=+0.0mm Xmin=Dmin－dmax=（50－49.975）mm=+0.025mm 0.039500mm，轴φ0.025500.050mm，求Xmax、Xmin及Tf，并画出公差TfXmaxXmin=0.00.025mm=0.0mm 公差带图如图1-7a所示。 例1-3 孔φ带图。 解：Ymax=Dmin －dmax=（50－50.079）mm=－0.079mm Ymin=Dmax－dmin=（50.039－50.054）=－0.015mm 0.039500mm，轴φ0.079500.054mm，求Ymax、Ymin及Tf，并画出公差TfYminYmax=0.015(0.079)mm=0.0mm 公差带图如图1-7b所示。 例1-4 孔φ带图。 0.039500mm，轴φ0.034500.009mm，求Xmax、Ymax及Tf，并画出公差解：Xmax=Dmax－dmin=（50.039－50.009）mm=+0.030mm Ymax=Dmin －dmax=（50－50.034）mm=－0.034mm TfXmaxYmax=0.030(0.034)mm=0.0mm 公差带图如图1-7c所示。 图1-7 例1-2、1-3、1-4的公差带图 参考 资料 教学 反思

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课程名称 适用专业 互换性与测量技术基础 机械类，近机类 课程性质 授课班级 专业基础课 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 模块二 极限与配合标准 课题二 极限与配合的国家标准 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 4学时 教学目的 与要求 掌握有关公差配合国家标准的有关内容；学会正确查用标准公差及孔和轴的基本偏差数值表。 教学重点 与难点 标准公差及孔和轴的基本偏差数值表的查用。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 1.2 极限与配合标准的主要内容 本节主要讲述公差配合标准，了解基准制中基孔制和基轴制的特点、标准公差系列和基本偏差系列的构成，重点掌握标准公差数值表和孔与轴的基本偏差数值表的查用，会在图样上正确标注公差配合。掌握一般公差的表示方法。 1.2.1 基准制 1.基孔制 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。 基孔制配合中的孔为基准孔，是配合的基准件。标准规定，基准孔的基本偏差为下偏差EI，数值为零，即EI=0，上偏差为正值，其公差带偏置在教学过程 设计 零线上侧。基准孔的代号为H。 2.基轴制 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。 基轴制配合中的轴为基准轴，是配合的基准件。标准规定，基准轴的基本偏差为上偏差es，数值为零，即es=0，下偏差为负值，其公差带偏置在零线下侧。基准轴的代号为h。 1.2.2 标准公差系列 1.标准公差因子（公差单位） 标准公差因子是用以确定标准公差的基本单位，该因子是基本尺寸的函数，是制定标准公差数值的基础。 i0.453D0.001D 式中 D——基本尺寸分段的计算尺寸（mm） i——公差单位（μm） 2.公差等级 确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。不同零件和零件上不同部位的尺寸，对精确程度的要求往往不同，为了满足生产的需要，国家标准设置了20个公差等级，各级标准公差的代号为IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18，IT01精度最高，其余依次降低，标准公差值依次增大。 3.尺寸分段 在计算标准公差时，公差单位算式中D取尺寸段首尾两个尺寸的几何平均值。 1.2.3 基本偏差系列 1.代号 基本偏差代号用拉丁字母表示，孔用大写字母表示，轴用小写字母表示。28种基本偏差构成了基本偏差系列。 2.基本偏差系列图及其特征 图1-9为基本偏差系列图。图中，基本偏差系列各公差带只画出一端，另一端未画出，它取决于公差的大小。 3.基本偏差数值 （1）轴的基本偏差数值 轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础，按照各种配合要求，再根据生产实践经验和统计分析结果得出的一系列公式经计算后圆整尾数而得出。轴的基本偏差数值表，如表1-4所示。 轴的基本偏差可查表确定，另一个极限偏差可根据轴的基本偏差数值和标准公差值按下列关系式计算 ei=es－IT es=ei+IT （2）孔的基本偏差数值 ①通用规则 用同一字母表示的孔、轴的基本偏差的绝对值相等，符号相反。孔的基本偏差是轴的基本偏差相对于零线的倒影。即 ES=－ei （适用于A～H） EI=－es （适用于同级配合的J～ZC） ②特殊规则 用同一字母表示的孔、轴的基本偏差的符号相反，而绝对值相差一个Δ值。即 ES=－ei+Δ Δ=ITn－ITn-1=ITh－ITs 特殊规则适用于基本尺寸≤500mm，标准公差≤IT8的J、K、M、N和标准公差≤IT7的P～ZC。 孔的另一个极限偏差可根据孔的基本偏差数值和标准公差值按下列关系式计算 EI=ES－IT ES=EI+IT 例1-5 查表确定φ25H8/p8，φ25P8/h8孔与轴的极限偏差，并计算这两个配合的极限盈隙。 解：1）查表确定孔和轴的标准公差 查表1-2得 IT8=33μm 2）查表确定轴的基本偏差 查表1-4得 p的基本偏差为下偏差ei=+22μm h的基本偏差为上偏差es=0 3）查表确定孔的基本偏差 查表1-5得 H的基本偏差为下偏差EI=0 P的基本偏差为上偏差ES=－22μm 4）计算轴的另一个极限偏差 p8的另一个极限偏差es=ei+IT8=（+22+33）μm =+55μm h8的另一个极限偏差ei=es－IT8=（0－33）μm=－33μm 5）计算孔的另一个极限偏差 H8的另一个极限偏差ES=EI+IT8=（0+33）μm=+33μm P8的另一个极限偏差EI=ES－IT8=（－22－33）μm=－55μm 0.0330.022H8(0)P8(0.055)0.0550p8()h8(0.0220.033) φ25 φ256）标出极限偏差 7）计算极限盈隙 对于φ25H8/p8 Ymax=EI－es=（0－0.055）mm=－0.055mm Xmax=ES－ei=（+0.033－0.022）mm=+0.011mm 对于φ25P8/h8 Ymax=EI－es=（－0.055－0）mm=－0.055mm Xmax=ES－ei={－0.022－（－0.033）}mm=+0.011mm 可见φ25H8/p8与φ25P8/h8配合性质相同。 例1-6 查表确定φ20H7/p6，φ20P7/h6孔与轴的极限偏差，并计算这两个配合的极限盈隙。 解：1）查表确定孔和轴的标准公差 查表1-2得 IT6=13μm IT7=21μm 2）查表确定轴的基本偏差 查表1-4得 p的基本偏差为下偏差ei=+22μm h的基本偏差为上偏差es=0 3）查表确定孔的基本偏差 查表1-5得 H的基本偏差为下偏差EI=0 P的基本偏差为上偏差ES=（－22+Δ）μm=（－22+8）μm=－14μm 4）计算轴的另一个极限偏差 p6的另一个极限偏差es=ei+IT6=（+22+13）μm =+35μm h6的另一个极限偏差ei=es－IT6=（0－13）μm=－13μm 5）计算孔的另一个极限偏差 H7的另一个极限偏差ES=EI+IT7=（0+21）μm=+21μm P7的另一个极限偏差EI=ES－IT7=（－14－21）μm=－35μm 0.0210.014H7(0)P7(0.035)0.0350p6()h6(0.0220.013) φ20 φ206）标出极限偏差 7）计算极限盈隙 对于φ20H7/p6 Ymax=EI－es=（0－0.035）mm=－0.035mm Ymin=ES－ei=（+0.021－0.022）mm=－0.001mm 对于φ20P7/h6 Ymax=EI－es=（－0.035－0）mm=－0.035mm Ymin=ES－ei={－0.014－（－0.013）}mm=－0.001mm 可见φ20H7/p6与φ20P7/h6配合性质相同。 1.2.4 公差与配合在图样上的标注 1.公差带代号与配合代号 孔、轴的公差带代号由基本偏差代号和公差等级数字组成，例如H7、F7、K7、P6等为孔的公差带代号；h7、g6、m6、r7等为轴的公差带代号。 当孔和轴组成配合时，配合代号写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。如H7g6或H7/g6。如指某基本尺寸的配合，则基本尺寸标在配合代号之前，如φ30H7/g6。 2.图样中尺寸公差带的标注形式 1.2.5 常用和优先的公差带与配合 国标GB/T1800.3规定了国标规定了一般、常用和优先轴用公差带共119种，如图1-12所示。图中方框内的为59种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。 国标规定了一般、常用和优先孔用公差带共105种，如图1-13所示。图中方框内的为44种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。 对于配合，国标规定基孔制常用配合59种，优先配合13种，如表1-6所示。基轴制常用配合47种，优先配合13种，如表1-7所示。 1.2.6 一般公差——线性尺寸的未注公差（新国标GB/T1804——92） 国家标准GB/T1804—92《一般公差 线性尺寸的未注公差》采用了国际标准中的有关部分，替代了GB1804—79《未注公差尺寸的极限偏差》。 国家标准GB/T1804—92对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级，它们分别是精密级f、中等级m、粗糙级c、最粗级v。对适用尺寸也采用了较大的分段，具体数值如表1-8所示。f、m、c、v四个等级分别相当于IT12、IT14、IT16、IT17。 采用GB/T1804—1992规定的一般公差，在图样、技术文件或标准中用该标准号和公差等级符号表示。例如，当选用中等级m时，表示为GB/T1804—m。 一般公差的线性尺寸是在车间加工精度保证的情况下加工出来的，一般可以不用检验。 参考 资料 教学 反思

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课程名称 适用专业 互换性与测量技术基础 机械类，近机类 课程性质 授课班级 专业基础课 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 择 4学时 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 模块二 极限与配合标准 课题三 国标中规定的公差带和配合的选教学目的 与要求 掌握基准制的选择、公差等级的选择、配合的选择的基本原则和一般方法。达到会初步选用公差配合的能力。 教学重点 与难点 正确选用公差与配合。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 1.3 极限与配合的选用 本节主要介绍公差配合的选择，要求掌握基准制的选择、公差等级的选择、配合的选择的基本原则和一般方法。本节为本章的教学难点，学生应在熟悉书中所述内容基础上，达到会初步选用公差配合的能力。 合理选用公差与配合是机械设计与制造中的一项重要工作，它对提高产品的性能、质量以及降低成本都有重要影响。 公差与配合的选用主要包括基准制、公差等级和配合种类的选择。 1.3.1 基准制的选择 1.一般情况下优先选用基孔制 优先选用基孔制，这主要是从工艺性和经济性来考虑的。孔通常用定值刀具（如钻头、铰刀、拉刀）加工，用极限量规（塞规）检验。当孔的基本尺寸和公差等级相同而基本偏差改变时，就需更换刀具、量具。而一种规格的磨轮或车刀，可以加工不同基本偏差的轴，轴还可以用通用量具进行测量。所以，为了减少定值刀具、量具的规格和数量，利于生产，提高经济性，应优先选用基孔制。 2.在下列情况下，应选用基轴制 （1）当在机械制造中采用具有一定公差等级的冷拉钢材，其外径不经切削加工即能满足使用要求，此时就应选择基轴制，再按配合要求选用和加工孔就可以了。这在技术上、经济上都是合理的。 教学过程 设计 （2）由于结构上的特点，宜采用基轴制。 根据工作要求，活塞销轴与活塞孔应为过渡配合，而活塞销与连杆之间由于有相对运动应为间隙配合。若采用基孔制配合，销轴将做成阶梯状，这样既不便于加工，又不利于装配。若采用基轴制配合，销轴做成光轴，既方便加工，又利于装配。 （3）与标准件配合时，应以标准件为基准件来确定基准制。 在特殊需要时可采用非基准制配合。 1.3.2 公差等级的选择 1.联在要了系工艺 按使用求确定配合公差Tf后，由于Tf=Th+Ts，这里Th与Ts的公差分配可按工艺等价性考虑。孔和轴的工艺等价性是指孔和轴加工难易程度应相同。在间隙和过渡配合中孔的标准公差≤IT8，过盈配合中孔的标准公差≤IT7时，可确定轴的公差等级比孔高一级，如H7/f6、H7/p6，低精度的孔和轴可采用同级配合，如H8/s8。 2.联系配合 对过渡配合或过盈配合，一般不允许其间隙或过盈的变动太大，因此公差等级不能太低，孔可选标准公差≤IT8，轴可选标准公差≤IT7。间隙配合可不受此。但间隙小的的配合公差等级应较高，间隙大的配合公差等级可以低些。例如，选用H6/g5和H11/a11是可以的，而选用H11/g11和H6/a5就不合理了。 3.联系零件的相关结构 例如，齿轮孔与轴配合的公差等级应决定于齿轮的精度等级，滚动轴承与轴颈和外壳孔配合的公差等级与滚动轴承的精度有关。 在用类比法选择公差等级时，应熟悉各个公差等级的应用范围和各种加工方法所能达到的公差等级，具体参见表1-9、表1-10、表1-11。 1.3.3 配合的选择 一般选用配合的方法有三种，即计算法、试验法、类比法。 1.各种配合的特征及应用举例 选择配合的主要依据是使用要求和工作条件。对初学者来说，首先要确定配合的类别，选定是间隙配合、过渡配合还是过盈配合。表1-12提供了配合类别选择的一般方法，可供参考。 2.选择配合种类时应考虑的主要因素 参考表1-15对配合的间隙或过盈的大小进行调整。 3.配合选择示例 参考 资料 课件及教科书 教学 反思

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课程名称 适用专业 械类，近机类 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 模块二 极限与配合标准 习题演练 互换性与测量技术基础 课程性质 机授课班级 专业基础课 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 4学时 教学目的 与要求 解决实际问题。 习题演练，掌握本章所学的理论知识，并用以教学重点 与难点 各习题与解答方法。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 例1-5 查表确定φ25H8/p8，φ25P8/h8孔与轴的极限偏差，并计算这两个配合的极限盈隙。 解：1）查表确定孔和轴的标准公差 查表1-2得 IT8=33μm 2）查表确定轴的基本偏差 查表1-4得 p的基本偏差为下偏差ei=+22μm h的基本偏差为上偏差es=0 3）查表确定孔的基本偏差 查表1-5得 H的基本偏差为下偏差EI=0 P的基本偏差为上偏差ES=－22μm 4）计算轴的另一个极限偏差 p8的另一个极限偏差es=ei+IT8=（+22+33）μm =+55μm h8的另一个极限偏差ei=es－IT8=（0－33）μm=－33μm 5）计算孔的另一个极限偏差 H8的另一个极限偏差ES=EI+IT8=（0+33）μm=+33μm P8的另一个极限偏差EI=ES－IT8=（－22－33）μm=－55μm 0.033H8()06）标出极限偏差 0.0220.055P8(p8()0.055)0.022φ25 0h8(0.033) φ25教学过程 设计 7）计算极限盈隙 对于φ25H8/p8 Ymax=EI－es=（0－0.055）mm=－0.055mm Xmax=ES－ei=（+0.033－0.022）mm=+0.011mm 对于φ25P8/h8 Ymax=EI－es=（－0.055－0）mm=－0.055mm Xmax=ES－ei={－0.022－（－0.033）}mm=+0.011mm 可见φ25H8/p8与φ25P8/h8配合性质相同。 例1-6 查表确定φ20H7/p6，φ20P7/h6孔与轴的极限偏差，并计算这两个配合的极限盈隙。 解：1）查表确定孔和轴的标准公差 查表1-2得 IT6=13μm IT7=21μm 2）查表确定轴的基本偏差 查表1-4得 p的基本偏差为下偏差ei=+22μm h的基本偏差为上偏差es=0 3）查表确定孔的基本偏差 查表1-5得 H的基本偏差为下偏差EI=0 P的基本偏差为上偏差ES=（－22+Δ）μm=（－22+8）μm=－14μm 4）计算轴的另一个极限偏差 p6的另一个极限偏差es=ei+IT6=（+22+13）μm =+35μm h6的另一个极限偏差ei=es－IT6=（0－13）μm=－13μm 5）计算孔的另一个极限偏差 H7的另一个极限偏差ES=EI+IT7=（0+21）μm=+21μm P7的另一个极限偏差EI=ES－IT7=（－14－21）μm=－35μm 0.0210.014H7()P7(00.035)6）标出极限偏差 0.0350p6()h6(0.0220.013) φ20 φ207）计算极限盈隙 对于φ20H7/p6 Ymax=EI－es=（0－0.035）mm=－0.035mm Ymin=ES－ei=（+0.021－0.022）mm=－0.001mm 对于φ20P7/h6 Ymax=EI－es=（－0.035－0）mm=－0.035mm Ymin=ES－ei={－0.014－（－0.013）}mm=－0.001mm 可见φ20H7/p6与φ20P7/h6配合性质相同。 例1-7 有一孔、轴配合，其基本尺寸为φ50mm，要求配合间隙在+0.025～+0.0之间。试用计算法确定此配合的孔、轴公差带和配合代号。 解：1）选择基准制 本例没有特殊要求，应优先选用基孔制。则孔的基本偏差代号为H。 2）确定轴、孔公差等级 根据使用要求，此间隙配合允许的配合公差为 因为TfXmaxXmin=+0.0－（+0.025）=0.0mm TfThTs=0.0mm，假设孔与轴为同级配合，则 Th=Ts=Tf/2=0.0/2=0.032mm=32μm 查表1-2，可得32μm介于IT7=25μm和IT8=39μm之间，在这个公差等级范围内，根据孔轴的工艺等价性，国家标准要求孔比轴低一级，因此确定孔的公差等级为IT8，轴的公差等级为IT7。 IT8+IT7=0.025+0.039=0.0mm≤Tf 3）确定轴的基本偏差代号 已选定基孔制配合，且孔公差等级为IT8，则得孔的公差带代号为φ50H8，其ES=EI+Th=0+0.039=+0.039mm 根据EI－es=Xmin=+0.025mm，可得轴的上偏差es=EI－Xmin=0－0.025=－0.025mm。查表1-3可得es=－0.025对应的轴的基本偏差代号为f，则轴的公差带代号为φ50f7。轴的另一个极限偏差为ei=es－Ts=－0.025－0.025=－0.050mm 0.039H8() 04）选择的配合为500.025f7(0.050) EI=0，5）验算 Xmax=ES－ei=+0.039－（－0.050）=+0.0mm Xmin=EI－es=0－（－0.025）=+0.025mm 经验算满足要求。 参考 资料 教学 反思

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课程名称 换性与测量技术基础 适用专业 机械类，近机类 授课班级 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 模块三 测量技术基础 课题一 测量技术基础 课题二 计量器具和测量方法 4学时 互课程性质 专业基础课 教学目的 与要求 掌握测量技术的基础知识，注意讲清测量技术的基本概念。掌握公差知识的实际应用。 教学重点 与难点 了解有关测量技术的基本知识。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 •一、测量与检验的概念 •“测量”是指确定被测对象量值为目的的全部操作。实质上是将被测几何量与作为计量单位的标准量进行比较，从而确定被测几何量是计量单位的倍数或分数的过程。一个完整的测量过程应包括被测对象、计量单位、测量方法和测量精度等四个方面。 •“检验”是指为确定被测几何量是否在规定的极限范围之内，从而判断是否合格，不一定得出具体的量值。 •测量技术包括“测量”和“检验”。对测量技术的基本要求是；合理地选用计量器具与测量方法，保证一定的测量精度，具有高的测量效率，低的测量成本，通过测量分析零件的加工工艺，积极采取预防措施，避免废品的产生。 •测量技术的发展与机械加工精度的提高有着密切的关系。 二、计量单位与长度基准 •(一)计量单位 •我国规定的法定计量单位中长度计量单位为米(m)，平面角的角度计量单位为弧度(rad)及度(°)、分(′)、秒(″)。 •机械制造中常用的长度计量单位为毫米(mm)，在精密测量中，长度计量单位采用微米(um)，1mm＝1000um。在超精密测量中，长度计量单位教学过程 设计 采用纳米(nm)，1um＝1000nm。 (二)长度基准 按1983年第十七届国际计量大会的决议，规定米的定义为：米是光在真空中(1／299792458)s的时间间隔内所经过的距离。 米定义的复现主要采用稳频激光。 三、长度量值传递系统 四、量块 •量块是没有刻度的平面平行端面量具，用特殊合金钢制成，具有线膨胀系数小、不易变形、耐磨性好等特点。量块具有研合性。量块上标出的尺寸称为量块标称长度。国家标准GB6093—85《量块》对量块的制造精度规定了五级：00、0、1、2、(3)级。国家计量局标准JJG1oo一8l《量块检定规程》对量块的检定精度规定了六等：l、2，3，4，5、6等。 •从83块一套中选取36.375mm • 36.375 •- 1.005 • 35.37 •- 1.37 • 34 •- 4 • 30 •- 30 • 0 第二节 计量器具和测量方法的分类 —计量器具的分类 •1．量具 量具是指以固定形式复现量值的计量器具，分单值量具和多值量具两种。单值量具是指复现几何量的单个量值的量具，如量块、直角尺等。多值量具是指复现一定范围内的一系列不同最值的量具，如线纹尺等。 •2．量规 量规是指没有刻度的专用计量器具，用以检验零件要素实际尺寸和形位误差的综合结果。检验结果只能判断被测几何量合格与否，而不能获得被测几何量的具体数值，如用光滑极限量规、位置量规和螺纹量规等。 •3．量仪 量仪是指能将被测几何量的量值转换成可直接观测的指示值(示值)或等效信息的计量器具。 •(1)机械式量仪 机械式量仪是指用机械方法实现原始信号转换的量仪，如指示表杠杆比较仪和扭簧比较仪等，这种量仪结构简单、性能稳定、使用方便。 (2)光学式量仪(3)电动式量仪(4)气动式量仪 •4．计量装置 计量装置是指为确定被测几何量量值所必需的计量器具和辅助设备的总体。它能够测量较多的几何量和较复杂的零件。 二、测量方法的分类 •1．按所测的几何量是否为欲测的几何量分类 直接测量 不必测量与被测量有函数关系的其它量，而能直接得到被测量值的测量 间接测量 通过测量与被测量有函数关系的其它量，才能得到被测量值的测量方法。 • 2．按示值是否为被测几何量的整个量值分 绝对测量 微差测量(比较测量) •3．按测量时被测表面与计量器具的测头是否接触分类 接触测量 非接触测量 •4．按工件上同时测量被测几何量的多少分类(1)单项测量 (2)综合测量(综合检验) •5．按测量在加工过程中所起的作用分类 主动测量 被动测量 •6．静态测量与动态测量 三，计量器具的基本计量参数 •1．标尺间距 沿着标尺长度的线段测得的任何两个相邻标尺标记之间的距离，一般取为(1—2．5)mm。 • 2．分度值 分度值也称刻度值，是指标尺或刻度盘上每一标尺间距所代表的量值。常用的分度值有O．1mm、0．05mm、O．02mm、0．Olmm、0．002mm和O．001mm等几种。一般说来，计量器具的分度值越小，则该计量器具的精度就越高。 • 3．示值范围 由计量器具所指示的被测量值的最低值到最高值的范围(或起始值到终止值)。 •4．测量范围 测量范围是指使计量器具的误差处于允许极限内的一组被测量值的范围。 •5．灵敏度 计量仪器的响应变化除以相应的激励变化。一般地说，分度值越小，则灵敏度就越高。 •6．鉴别力 计量仪器对激励值微小变化的响应能力。 •7．示值误差 量具的标称值或计量仪器的示值与被测量(约定)真值之差。 •8.修正值 修正值是指为了消除系统误差，用代数法加到示值上以得到正确结果的数值,其大小与示值误差的绝对值相等，而符号相反。 •9．测量的重复性 参考 资料 教学 反思

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课程名称 适用专业 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 互换性与测量技术基础 课程性质 授课班级 专业基础课 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 机械类，近机类 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 模块三 测量技术基础 课题三 测量误差和数据处理 2学时 教学目的 与要求 了解有关测量误差的基本知识。正确处理测量误差。 教学重点 与难点 对测量误差的处理。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 •一、概述 测量误差的基本概念 任何测量过程，无论采用如何精密的测量方法，其测得值都不可能为被测几何量的真值，即使在测量条件相同时，对同一被测几何量连续进行多次的测量，其测得值也不一定完全相同，只能与其真值相近似。这种由于计量器具本身的误差和测量条件的，而使测量结果与被测之真值之差称为测量误差。 (1)绝对误差 δ 绝对误差是测量结果与被测量(约定)真值之差。 (2)相对误差f 所谓相对误差是测量的绝对误差与被测量(约定)真值之比。 教学过程 设计 •2．测量误差的产生原因 (1)计量器具引起的误差 (2)方法误差(3)环境误差 (4)人员误差 •3．测量误差的分类 测量误差按其性质可分为系统误差、随机误差和粗大误差。 二、随机误差 •随机误差是指在同一量的多次测量过程中，以不可预知方式变化的测量误差的分量。随机误差不可能修正、随机误差就个体而言是不确定的，但其总体(大量个体的总和)服从一定的统计规律，随机误差的分布具有以下四个特性： (1)对称性 绝对值相等的正误差和负误差，出现的次数大致相等 (2)单峰性 绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多。 (3)有界性 在一定条件下，误差的绝对值不会超过—定的限度。 (4)抵偿性 对同一量在同一条件下进行重复测量，其随机误差的算术平均值，随测量次数的增加而趋近为零。 三、系统误差 •(一)系统误差的种类和特征 系统误差是指在同—被测量的多次测量过程中，保持恒定或以可预知方式变化的测量误差的分量。当误差的绝对值和符号均不变时,称为已定系统误差，当误差的符号或绝对值未经确定时，称为未定系统误差。 (二)测量列中系统误差的处理1．发现系统误差的方法(1)实验对比法 (2)残差观察法 2．消除系统误差的方法(1)辩证分析法 (2)修正法 四、粗大误差 粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差。粗人误差亦称疏失误差或粗差．引起粗大误差的原因足多方面的，如：错误读取示值，使用有缺陷的计量器具，计量器具使用不正确或环境的干扰等。如果已产生粗大误差，则应根据判断粗大误差的准则予以剔除，通常用拉依达准则来判断。 五、关于测量精度的几个概念 •测量精度是指测得值与其真值的接近程度。精度是和误差相对的概念，而误差则是不准确、不精确的意思，即指测量结果离开真值的程度。 •(1)正确度 表示测量结果中其系统误差大小的程度。理论上可用修正值来消除。 •(2)精密度 表示测量结果中的随机分散的特性。 •(3)准确度 是指测量的精密和正确程度的综合反映，说明测量结果与真值的一致程度。一般来说，精密度高而正确度不一定高，但准确度高的，则精密度和正确度都高。 小结： 本课程的测量技术是研究对零件几何参数进行测量和检验的问题。检验和测量可以概括为检测。正确进行检测，是保证产品质量及互换性生产的手段。要进行检测就必须保证计量单位的统一，在全国范围内规定严格的量值传递系统以及相应的测量方法和测量器具。以保证必要的测量精度。测量精度和测量误差是以两个不同角度说明了同一个概念。造成测量误差的因素主要有计量器具误差、测量方法误差和测量环境误差等。测量误差的种类可以分为随机误差、系统误差和粗大误差。随机误差和系统误差各有一定的规律，是不可避免只能减小的测量误差。粗大误差是可以避免产生的。由于测量误差的存在，必须对测量结果进行数据处理，找出被测量最可信的数值，以及评定这一数值所包含的误差。保证测量结果的置信概率为99.73%。 参考 资料 教学 反思

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课程名称 适用专业 互换性与测量技术基础 机械类，近机类 课程性质 授课班级 专业基础课 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 模块四 形位公差与检测课题一 形位公差概述课题二 形状公差 4学时 教学目的 与要求 掌握每一个形状公差项目，达到能正确标注各项形状公差的能力 教学重点 与难点 形状公差的正确标注 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 •一、零件的几何要素 •构成机械零件几何形状的点、线、面统称为零件的几何要索 •二、形位公差的项目、分类和符号 教学过程 设计 形状公差 •一、基本概念 •1、理想要素：具有几何学意义的要素。是没有几何误差的理想要素。 •2、实际要素：零件上实际存在的要素。由于有加工误差，零件上存在的是有几何误差的要素。 •3、形状误差：是指被测实际要素对其理想要素的变动量。 •4、最小条件：是指被测要素对其理想要素的变动量。 •5、单一要素：仅对被测要素本身给出形状公差要求的要素。 •6、形状公差：单一实际要素的形状所允许的变动全量。是为形状误差而设置的。 •7、形状公差带：实际形状变动的区域。 •二、各项形状公差 •（一）直线度 直线度是实际直线对理想直线变动量的一项指标。它是针对直线发生不直而提出的要求。 •1、在给定平面内的直线度 公差带是距离为公差值t的 两平行直线之间区域。 •2、在给定一个方向上的直线度 公差带是距离为公差值 t 的两平行平面之间的区域。 3、在任意方向上的直线度 公差带是直径为公差值 t 的圆柱面内的区域。 •※当指引线箭头与尺寸线箭头重叠时，则指引线的箭头可以代替尺寸线箭头。 •※由于任意方向上的直线度公差值是圆柱形公差带的直径值，因此，标注时必须在公差值前加注符号“φ”，φt （二）平面度 平面度是实际平面对其理想平面变动量的一项指标。平面度公差带是距离为公差值 t 的两平行平面之间的区域 •（三）圆度 圆度是实际圆对理想圆变动量的一项指标是对具有圆柱面(包括圆锥面、球面)的零件，在一正截面内的圆形轮廓要求。 圆度公差带是在同一正截面上半径差为公差值t 的两同心圆之间的区域。 （四）圆柱度 圆柱度是实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。圆柱度公差带是半径差为公差值 t 的两同轴圆柱面之间的区域。 ※圆柱度控制了圆柱体横截面和轴 截面内的各项形状误差，如圆度、素线直线度．轴线直线度等。圆柱度是圆柱体各项形状误差的 综合指标。 •五）线轮廓度和面轮廓度 •线轮廓度是实际曲线对理想曲线变动量的—项指标。它是对非圆曲线的形状精度要求。 而面轮廓度则是实际曲面对理想曲面变动量的一项指标。它是对曲面的形状精度要求。线轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域，而各圆的圆心位于理想轮廓上。 面轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域，各球的球心应位于理想轮廓面上。 三、形状公差的标注 •指引线 •箭头 形状公差数值及有关符号 形状公差项目符号 •※指引线箭头的规定： •1、指向被测表面； •2、必须垂直于被测表面的可见轮廓线或其延长线上； •3、箭头的方向就是公差带的宽度方向； •4、箭头指在尺寸线上，表示轴心线的公差要求。 参考 资料 教学 反思 课件及教科书

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课程名称 适用专业 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 教学目的 与要求 掌握每一个位置公差项目，达到能正确标注各项位置公差的能力 模块四 形位公差与检测 课题二 位置公差 课题三 形位误差的评定与检测 4学时 机械类，近机类 授课班级 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 互换性与测量技术基础 课程性质 专业基础课 教学重点 与难点 位置公差的正确标注 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 位置公差 •一、基本概念 •1、关联要素：对其它要素有功能关系的要素。 •2、基准要素：用来确定被测要素方向或位置的要素。理想的基准要素称为基准。基准要素有点、线、面。 •3、基准：基准是反映被测要素方向或位置的参考对象。图样上给出的基准都是理想的，即基准本身不存在形状误差。 •种类：单一基准；组合基准（公共基准）；三基面体系。 •4、位置误差：关联被测实际要素对其理想要素的变动量。 •5、位置公差：关联实际要素的位置对基准所允许的 变动全量。 二、各项位置公差 定向公差是被测要素对基准在方向上允许的变动全量。 教学过程 •1、平行度 •平行度公差用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或•可以给定一个方向，给定相互垂直的两个方向和给定任意方向。 •公差带是距离为公差值 t 且平行于基准孔轴线的两平行平面之间的区域。 垂直度公差用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或直线)的方向偏离90°的程度。 设计 直线)的方向 偏离o°的程度。 公差带是距离为公差值 t 且垂直于基准平面的两平行平面之间的区域。 •3、倾斜度 • 倾斜度公差是用来控制零件上被测要素(平面或直线)相对于基准要素(平面或直线)的方向偏离某一给定角度(0°～90°)的程度。 公差带是距离为公差值 t 且与基准平面A成理论正确角度的两平行平面之间的区域。 （二）定位公差 •定位公差是被测要素对基准在位置上允许的变动全量。 同轴度公差用来控制理论上应同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。 •同轴度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。 •※被测轴线与基准轴线应为同轴的轴线。 2、对称度 对称度一般控制理论上要求共面的被测要素(中心平面、中心线或轴线)与基准要素(中心平面、中心线或轴线)的不重合程度。 •对称度公差带是距离为公差值t且相对基准中心平面(或中心线、轴线)对称配置的两平行平面(或直线)之间的区域。 •※被测要素与基准要素均为中心要素，且应重合。 •3、位置度 •位置度公差用来控制被测实际要素相对于其理想位置的变动量，其理想位置是由基准和 理论正确尺寸确定。理论正确尺寸是不附带公差的精确尺寸，用以表示被测理想要素到基准之间的距离，在图样上用加方框的数字表示。 •种类：点的位置度、线的位置度、面的位置度。 •孔的轴线要求按基面定位，公差带是直径为o．1mm，且以孔的理想位置为轴线的圆柱面内的区域。 （三）跳动公差 •跳动公差是被测实际要素绕基准轴线回转一周或连续回转时所允许的最大跳动量。跳动公差是按测量方式定出的公差项目．跳动误差测量方法简便，但仅限于应用在回转表面。 •1、圆跳动 圆跳动是被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动、回转一周中，由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。它是形状和位置误差的综合，所以圆跳动是一项综合性的公差。 •(1)径向圆跳动 公差带是在垂直于基准轴线的任一测量平面内半径差为公差值t且圆心在基准轴线上的两同心圆之间的区域。 •(2)端面圆跳动 •公差带是在与基准轴线同轴的任一直径位置的测量圆柱面上沿母线方向宽度为t 的圆柱面区域。 •(3)斜向圆跳动 被测圆锥面相对于基 准轴线A，在斜向(除特殊规定外，一般为被测面的法线方向)的跳动量不得大于公差值t。 2、全跳动 •全跳动是对整个表面的形位误差综合控制，是被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动的连续回转，同时指示器沿理想素线连续移动(或被测实际要素每回转一周，指示器沿理想素线作间断移动)，由指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。 •(1)径向全跳动 公差带是半径差为公差值t且与基准轴线同轴的两圆柱面之间的区域。 (2)端面全跳动 •公差带是距离为公差值t 且与基准轴线垂直的两平行平面之间的区域。 •※a圆跳动仅反映单个测量面内被测要素轮廓形状的误差情况，而全跳动则反映整个被测表面的误差情况 •b全跳动是一项综合性指标，它可以同时控制圆度、同轴度、圆柱度、素线的直线度、平行度，垂直度等的形位误差。对一个零件的同一被测要素，全跳动包括了圆跳动。 三、位置公差的标注 •1、指定被测部位、范围的标注方法 •2、被测要素或基准要素为公共轴线的标注 •3、同一被测要素有多项形位公差要求和不同被测要素有相同形位公差要求时的标注 •4、形位公差有附加要求的标注 •A：用符号表示 •B：用文字说明 •属于被测要素数量的说明标在公差框格的上方。 参考 资料 教学 反思

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课程名称 适用专业 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 教学目的 与要求 正确理解公差原则与公差要求 4学时 模块四 形位公差与检测 课题四 公差原则 机械类，近机类 授课班级 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 互换性与测量技术基础 课程性质 专业基础课 教学重点 与难点 公差原则与公差要求的应用 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 一、有关公差原则的基本概念 •1、作用尺寸 在装配时实际尺寸和形状误差综合起作用的尺寸称为作用尺寸。 •孔的作用尺寸Dm 是指在结合面的全长上与实际孔内接的最大理想轴的尺寸； •轴的作用尺寸dm 是指在结合面的全长上与实际轴外接的最小理想孔的尺寸。 教学过程 设计 2、实效状态 实效状态是指孔、轴的实际尺寸正好等于最大实体尺寸、且产生的形位误差也正好等于图样上规定的形位公差值，此种状态下所具有的尺寸称为实效尺寸，用Vc表示。 •Dvc=DMMC – t形位=Dmin – t形位 • dvc=dmmc+ t形位=dmax+ t形位 原则 对图样上给定的形位公差与尺寸公差采取彼此无关的处理原则，称为原则。 •按原则标注时，应分别满足图样上对形位公差与尺寸公差的要求。运用原则时，在图样上对形位公差与尺寸公差应采取分别标注的形式，不附加任何标记 包容原则 包容原则是要求被测要素处处位于具有理想形状的包容面内的一种公差原则，该理想形状的尺寸应为最大实体尺寸。 •1．单一要素的包容原则 •在被测要素的尺寸公差• a、当轴径尺寸为时，轴线直线度公差为零。 • b、当零件的实际轴径为最小实体尺寸， 后加注符号○E 表示 最大实体尺寸φ52mmφ 51.97mm时，轴的直线度公差可允许为φ0.03mm。 •a、当轴径尺寸为最大实体尺寸φ52mm时，轴线直线度公差为零。 • b、对形状误差进一步，轴线的直线度误差不得大于0.01，即尺寸公差不能全给形状公差，最多给0.01。当零件的实际轴径为最小实体尺寸， φ 51.97mm时，轴的直线度公差仍允许为φ0.01mm。 •2、关联要素的包容原则 ——在被测要素的位置公差框格中的公差值一栏中标注φ 0 ○M 符号 •a、当孔的直径为最大实体尺寸49.92mm时，轴线对基准A的垂直度公差为φo。 • b、当孔的直径为最小实体尺寸φ 50.13mm时，轴线垂直度公差值为0.13+0.08=O.21mm。 • c、当孔的直径为φ50时，轴线垂直度公差值为0.08。 四、最大实体原则 当被测要素和基准要素的尺寸偏离最大实体尺寸时，形位公差可以获得补偿值的公差原则称为最大实体原则。被测要素的公差框格中的公差值后或基准代号字母后标注 M 符号。只有当被测要素或基准要素为中心要素时才可应用此原则。 •1、最大实体原则用于单一要素时——在公差值之后标注 ○M •dvs=dmax+ t =（20+0.01）mm=20.01 • a、轴的最大实体尺寸为φ20mm，这时相应中心要素即轴线的直线度公差值为0.01mm，此时轴达到dvs。 • b、当轴处于最小实体状态φ19.979时，允许轴线直线度误差可达0.021+0.01=0.031mm 2、最大实体原则用于关联要素时 •a、当孔的直径为最大实体尺寸φ50mm时，垂直度公差值为0.08mm； • b、孔的直径为最小实体尺寸φ50.13mm时，垂直度公差值可达图样上给定的公差值与尺寸公差值之和，即0.013+0.08=0.21mm。 2、最大实体原则用于关联要素时 •a、当孔的直径为最大实体尺寸φ50mm时，垂直度公差值为0.08mm； • b、孔的直径为最小实体尺寸φ50.13mm时，垂直度公差值可达图样上给定的公差值与尺寸公差值之和，即0.013+0.08=0.21mm。 •按最大实体原则规定，图上标注的形位公差值是在被测要素或基准要素处在最大实体条件下所给定的。当被测要素或基准要素偏离最大实体尺寸时，形位公差值可得到一个补偿值，该补偿值是最大实体尺寸和实际尺寸之差。最大补偿值为尺寸公差。 •可见，公差原则实质上是用尺寸公差控制形位公差。 参考 资料 课件及教科书 教学 反思

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课程名称 适用专业 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 互换性与测量技术基础 机械类，近机类 课程性质 授课班级 专业基础课 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 模块四 形位公差与检测 课题五 形位公差的选择 4学时 教学目的 与要求 初步掌握各项形位公差的合理选择 教学重点 与难点 形位公差的正确选择 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 •一、形位公差项目的选择 •1、基本依据： ⑴ 素的几何特征；⑵零件的结构特点； ⑶零件的使用要求。 •2、明确各形位公差项目特征，兼顾测量条件、测量效率。 •二、形位公差值的确定 •1、公差等级 分12级 ， 1、2、3、4、5、6、……、12 精度由高——，低其中6、7级为基本级。 2、形位公差等级与有关因素的关系 形位公差等级与尺寸公差等级、表面粗糙度、加工方法等因素有关，详见表3-3～表3-19。 3、协调形位公差值与尺寸公差值之间的关系 在同一要素上给出的形状公差值应小于位置公差值。 圆柱形零件的形状公差值(轴线的直线度除外)一般情况下应小于其尺寸公差值。 平行度公差值应小于其相应的距离尺寸的尺寸公差值。 t形状＜t位置＜T尺寸 4、形状公差与表面粗糙度的关系 教学过程 设计 对中等尺寸、中等精度的零件，一般为Rz=（0.2~0.3） t形状对高精度及小尺寸零件Rz=（0.5~0.7） t形状 三、基准的选择 •单一基准、组合基准、三基面体系 •1、根据要素的功能及对被测要素间的几何关系来选择基准 •2、根据装配关系 应选择零件相互配合、相互接触的表面作为各自的基准，以保证装配要求。 •3、从加工、检验角度考虑 应选择在夹具、检具中定位的相应要素为基准，以使基准重合。 •4、从零件的结构考虑 应选较大的表面，较长的要素作基准，以便定位稳固、准确。 •通常定向公差项目，只要单一基准，定位公差项目中的同轴度、对称度，其基准可以是单一基准，也可以是组合基准；对于位置度采用三基面较为常见。 小结 本章重点介绍了14个形位公差项目，其中形状公差有6项，位置公差有。位置公差又分为定向、定位和跳动公差三类。对每一个形位公差项目应熟记相应符号、公差带的特点，以及正确的标注方法，了解常用的测量方法。 在评定形位误差时应掌握“最小条件”的概念。所谓最小条件即在评定形位误差时，它使测得的误差值为最小。这样，最小条件便能最大限度地通过合格件，而不致使本来合格的零件被认为不合格而误废。最小条件是通过对测量数据进行处理，找出被测要素的最小包容区域。最小包容区域在位置误差中表现为定向或定位最小包容区域。 在形位公差中未注公差的规定，是使那些正常生产工艺条件下，一般能够达到的公差要求不必标注出来。未注公差分H、K、L三个公差等级。 在图纸上形位公差与尺寸公差的联系很密切，对公差原则应有个基本理解。公差原则分为原则和相关要求。相关要求又分为包容要求、最大实体要求、最小实体要求、可逆要求。要明确公差原则和公差要求在图样上的标注。 形位公差共分12个公差等级，一般选用主要按经验类比法。 参考 资料 教学 反思 课件及教科书

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课程名称 互换性与测量技术基课程性质 专业基础课 础 适用专业 使用教材 授课题目 及单元 教学时间 模块五 表面粗糙度与检测 机械类，近机类 授课班级 新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602 《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社 4学时 本章重点介绍了表面粗糙度的概念、基本评定参数和附加参数，表面粗糙教学目的 与要求 度的国家标准及参数的选择。要求掌握两个表面粗糙度的高度特性参数，能在图样上正确标注表面粗糙度。 教学重点 与难点 重点掌握表面粗糙度的高度特性参数，难点为正确选用与标注表面粗糙度要求。 教学手段 与方法 多媒体课件；课堂黑板讲授。 3.1.1表面粗糙度的概念 机械加工、或者其他加工方法获得的零件表面，微观上总会存在较小间距的峰谷痕迹。表面粗糙度反映的是实际表面几何形状误差的微观特性，有别于表面波纹度和形状误差。通常以一定的波距与波高之比来划分。一般比值小于40者为表面微观形状误差，大于1000者为表面宏观形状误差，介于两者之间则为表面波纹度。 3.1.2表面粗糙度对零件使用性能的影响 1摩擦和磨损方面 表面越粗糙，摩擦系数就大，摩擦阻力也越大，使零件配合面的磨损加剧。 2配合性质方面 表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合，粗糙的表面会因峰尖很教学过程 设计 快磨损而使间隙逐渐加大；对过盈配合，则因装配表面的峰顶被挤平，使有效实际过盈减少，影响联接强度。 3疲劳强度方面 表面越粗糙，一般表面微观不平的凹痕就越深，交变应力作用下的应力集中就会越严重，越易造成零件抗疲劳强度的降低导致失效。 4耐腐蚀性方面 粗糙的表面，腐蚀性气体或液体易于通过表面微观凹谷渗入到金属内层，造成表面锈蚀。 5接触刚度方面 表面越粗糙，表面间接触面积就越小，致使单位面积受力就增大，造成峰顶处的局部塑性变形加剧，接触刚度下降，影响机器工作精度和平稳性。 此外，表面粗糙度还影响结合面的密封性，影响产品的外观和表面涂层的质量等。 综上所述，为保证零件的使用性能和寿命，应对零件的表面粗糙度加以合理。 3.2表面粗糙度国家标准 本节教学目的、要求：本节需了解表面粗糙度的基本术语，理解具体评定参数的含义和国标中规定相应参数值的本质。 3.2.1基本术语 1.取样长度l 取样长度是指用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度。 2.评定长度ln 评定长度是指评定轮廓表面粗糙度所必须的一段长度。 3.基准线 基准线是用以评定表面粗糙度参数大小所规定的一条参考线，据此来作为计算表面图i图取样长度和评定长度基准线粗糙度参数大小的基准。基准线有如下两种： （1）轮廓的最小二乘中线：在取样长度内使轮廓上各点至一条假想线距离的平2方Y和为最小，即 iMini1。这条假想线n就是最小二乘中线（如图3-2） 图（2）轮廓算术平均中线在取样长度内，有一条假想线将实际轮廓分为上下两部分，而且使上部分面积nn之和等于下部分面积之和，即均中线（如图3-3）。 通常轮廓算术平均中线可用目测估定。 3.2.2 表面性粗糙度的评定参数 1.与高度特性有关的参数 (1)轮廓算术平FFiii1i1。这条假想线就是轮廓算术平图均偏差Ra。在取样长度l内,轮廓上各点至基准线的距离的绝对值的算术平均值,如图3-4所示，用公式表示为： 1Ra=ll01nyiydx或近似值为Ra=ni1 Ra越大，表面越粗糙。 （3）轮廓最大高度Rz在取样长度l内，轮廓峰顶线和谷底线之间的距离。 峰顶线和谷底线，分别是指在取样长度内，平行于基准线并通过轮廓最高点和最低点的线。Rz值越大，表面越粗糙。 3.2.3表面粗糙度的参数值 国家标准规定，评定表面粗糙度的基本参数是Ra,Rz，评定表面粗糙度时应从这二个参数中选取。在高度特性参数常用的参数值范围内（Ra为0.025—6.3μm，Rz为0.1—25μm）推荐优先选用Ra。 取样长度的数值l应从表3-1给出的系列中选取。 3.3表面粗糙度的选用及标注 本节教学目的、要求：本节需充分把握表面粗糙度评定参数和参数值的选择原则，明确国家标准关于标注的规定：符号、代号、标注方法等。 3.3.1表面粗糙度评定参数的选用 在选择表面粗Ra参数最能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，测量方法也比较简便，所以是普遍采用的评定参数。对大多数表面来说，一般仅给出高度特征评定参数即可反映被测表面粗糙的特征。 3.3.2 表面粗糙度主参数值的选用 零件设计时应按国家标准GB/T1031—1995规定的参数值系列选取（见表3-2、表3—3）。高度特征参数值分为第一系列和第二系列，选用时应优先采用第一系列的参数值。 选用表面粗糙度参数值总的原则是：在满足功能要求前提下顾及经济性，使参数的允许值应尽可能大。 在实际工作中，由于粗糙度和零件的功能关系相当复杂，难以全面而精确地按零件表面功能要求确定粗糙度的参数值，因此常用类比法来确定。 具体选用时，可先根据经验统计资料初步选定表面粗糙度参数值，然后再对比工作条件作适当调整。调整时应考虑如下几点： 1.同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。 2.摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦表面小，滚动摩擦表面的粗糙度值应比滑动摩擦表面小。 3.运动速度高、单位面积压力大的表面以及受交变应力作用的重要零件圆角、沟槽的表面粗糙度值都应该小。 4.配合性质要求越稳定，其配合表面的粗糙度值应越小。配合性质相同时，小尺寸结合面的粗糙度值应比大尺寸结合面小；同一公差等级时，轴的粗糙度值应比孔的小。 5.表面粗糙度参数值应与尺寸公差及形位公差协调。 一般来说，尺寸公差和形位公差小的表面，其粗糙度的值也应小。6.防腐性、密封性要求高、外表美观等表面的粗糙度值应较小。 7.凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定（如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔、键槽、各级精度齿轮的主要表面等），则应按标准确定的表面粗糙度参数值选用。 3.3.3 表面粗糙度的符号、代号及其注法 1.符号、代号 表 3-9 表面粗糙度符号、代号 符 号 意义及说明 基本符号，表示表面可用任何方法获得。注粗糙度参数值或有关说明（例如、表面处理部处理状况等）时，仅适用简化代号标注 基本符号加一短划，表示表面是用去除材方法获得，例如，车，铣、钻、磨、剪切、抛腐蚀、电火花加工、气割等 基本符号加一小圆，表示表面是用不去材料的方法获得。例如铸、锻、冲压变形、热轧、冷轧、粉末治金等。或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上道工序的状况） 在上述三个符号的长边上均可加一横线，用于标注有关参数和说明 在上述三个符号上均可加一小圆，表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求 2.代号及注法 表3-10 表面粗糙度Ra值标注示例 代号 意义 用任何方法获得的表面粗糙度，Ra的上限值为3.2um 用去除材料方法获得的表面粗糙度,的上限值为3.2um 用不去除材料方法获得的表面粗糙度,Ra的上限值为3.2um 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Ra的上限值为3.2um,Ra的下限值为1.6um i 代号 意义 用任何方法获得面粗糙度,Ra的最大3.2um 用去除材料方法的表面粗糙度,Ra的为3.2um 用不去除材料方得的表面粗糙度,Ra值为3.2um 用去除材料方法的表面粗糙度,Ra的为3.2um,Ra的最小1.6um （1）表面粗糙度高度参数Ra值的标注见表3-10。单位为微米，参数前可不标注参数代号；Rz，Ry值的标注见表3-11，参数值前需标注出相应的参数代号。 表3-11 表面粗糙度RZ、RY值标注示例 代号 意义 用任何方法获得的表面粗糙度,Ry的上限值为3.2μm 用不去除材料方法获得的表面粗糙度,Rz的上限值为200μm 代号 m 用不去除材的表面粗糙度,R为200μm 意义 用任何方法粗糙度,Ry的最大 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Rz的上限值为3.2μm,下限值为1.6μm i用去除材料方法获得的 表面粗糙度,Rz的最大值为3.2μm,最小值为1.6μm 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Ra的最大值为3.2μm,Ry的最大值为12.5μm 用去除材料方法获得的表面粗糙度,Ra的上限值为3.2μm,Ry的上限值为12.5μm （2）表面粗糙度其它项目标注 若需标注表面粗糙度其他数值及有关规定符号时，其注写方法见图3-8。镀涂前、后表面粗糙度的标注见表3-12。 a1,a2—粗糙度高度参数代号及其数值（单位为微米）； b—加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等； 图3-8 c—取样长度（单位为毫米）或波纹度（单位为微米）； d—加工纹理方向符号； e—加工余量（单位为毫米）； f—粗糙度距离参数值（单位为毫米）或轮廓支承长度率。 3.图样上表面粗糙度的标注方法 其余 其余（a）（）图 表面粗糙度代（符）号应注在可见轮廓线、尺寸界线或它们的延长线上，有时也可标注在尺寸线上。符号的尖端必须从材料外指向表图面，代号中数字及符号的方向必须与尺寸数字方向一致。 当零件的大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种代号可以统一注在图样的右上角，齿轮、螺纹等工作表表面没有画齿形（牙形）时，其表面粗糙度代号可按图3-10的形式标注。 尽量采用简化标注。如中心孔的工作表面、键槽工作表面、圆角、倒角的表面粗糙度代号可按图3-11标注。 图其余中心孔（）（a）图 其余长度方向尺寸基准Ⅱ( )( )( )Ⅰ( )ⅠⅡ技术要求调质未注圆角制图设计审核( )轴 轴零件图比例数量材料图号图小 结 本章重点介绍了表面粗糙度的概念、基本评定参数和附加参数，表面粗糙度的国家标准及参数的选择。同时对表面粗糙度的检测方法给予了简单的介绍。 1 .表面粗糙度的概念： 是表述加工表面峰谷高低程度和间距状况的几何形状特性的指标，有别与形状误差和表面波纹度。 2.评定表面粗糙度的有关术语：取样长度、评定长度、轮廓的最小二乘中线。 3.表面粗糙度的评定参数： （1）与高度特性有关的参数：轮廓算术平均偏差Ra、轮廓最大高度Rz。 （2）与间距特性或者形状特性有关的参数：轮廓微观不平度的平均间距Sm、轮廓单峰平均间距S。 （3）表面粗糙度的标注：国家标准《GB／T131-93》 参考 资料 教学 反思

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