互换性与测量技术基础讲义

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1、互换性与测量技术基础,多媒体教学CAI,主编 王伯平,机械工业出版社,目 录,第 一 章 绪论,第 二 章 光滑圆柱结合的公差与配合,第 三 章 测量技术基础,第 四 章 几何公差及检测,第 五 章 表面粗糙度,第 六 章 光滑工件尺寸的检测,第 七 章 滚动轴承与孔、轴结合的互换性,第 八 章 尺寸链,第 九 章 圆锥结合的互换性,第 十 章 螺纹结合的互换性,第十一章 键和花键的互换性,第十二章 圆柱齿轮传动的互换性,习 题,退出,第一节 互换性的意义和作用,第二节 标准化与优先数,第一章 绪论,结束,互换性的类型的动画演示,优先数系各系列之间关系的动画演示,1. 互换性 零部件所具有的不

2、经过任何挑选或修配便能在同一规格范围内互相替换作用的特性。 2. 互换性的意义 互换性生产对工业的建设具有非常重要的意义。现代化的机械工业，首先要求机器零件具有互换性，从而才有可能将一台机器中的成千上万个零、部件，分散到不同的车间、工厂进行高效率的专业化生产，然后又集中到一个工厂进行装配。因此，零部件的互换性为生产的专业化创造了条件，不但促进了自动化生产的发展，也有利于降低生产成本，提高产品质量。,第一节 互换性的意义和作用,3. 互换性的种类 互换性按其互换程度，可分为完全互换和不完全互换两种。 完全互换性要求零部件在装配时，不需要挑选和辅助加工便能装配且能满足其使用性能要求。一般用于厂际之

3、间的协作。 不完全互换则允许零部件在加工完后，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。该种互换仅组内零件可以互换，组与组之间不能互换。该种互换适合部件或构件在同一厂制造和装配。,互换性的类型的动画演示,4. 互换性的作用 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、采用先进工艺和专用设备，采用计算机辅助制造，实现加工过程

4、和装配过程机械化和自动化，从而可以提高劳动生产率和产品质量并降低成本。 在维修方面，具有互换性的零部件在磨损及损坏后可以及时更换，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。,1. 标准 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。 2. 标准化 指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以后还要修订标

5、准等。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。,第二节 标准化与优先数,优先数系各系列之间关系的动画演示,3. 优先数系 是由一些十进制等比数列构成，代号Rr，其公比为 ，对于同一种产品的同一个参数从小到大按优先数系取不同的值，形成不同规格的产品系列，不但取值合理，可增可减，而且数值在传播过程中不紊乱，有规律可循。 （1）基本系列 R5 R10 R20 R40 （2）补充系列 R80 （3）派生系列 从基本系列中每隔几项选取一个优先数，组成的新系列。如 R10/3（从R10中每逢三项取出一个优先数组成的）其公比为 q（10/3）2 （4）复合系列 指由若干个等公比系列混合

6、构成的多公比 系列。 4. 优先数 优先数系中的任何数都是优先数。,第 一 节 公差与配合的基本术语与定义,第 二 节 公差与配合国家标准,第 三 节 国家标准规定的公差带与配合,第 四 节 常用尺寸公差与配合的选用,第 五 节 一般公差 线性尺寸的未注公差,第二章 光滑圆柱体结合的公差与配合,结束,基孔制配合公差带图的动画演示,用通用规则换算孔的基本偏差的动画演示,用特殊规则换算孔的基本偏差的动画演示,配合制公差示例的动画演示,二、 孔和轴,三 、尺寸,四 、偏差和公差,五 、 配合与配合制,配合与配合制动画演示,一、 几何要素,第 一节 公差与配合的基本术语与定义,一、 几何要素,（二）

7、组成要素,（四） 尺寸要素,（六） 公称导出要素,（八） 实际（组成）要素,（十） 提取导出要素,（十二） 拟合导出要素,（一） 几何要素,（三） 导出要素,（五） 公称组成要素,（七） 工作实际表面,（九） 提取组成要素,（十一） 拟合组成要素,（一）孔 指工作的圆柱形内表面，也包括其他内表面中有单一尺寸确定的部分。孔的直径尺寸用D表示。如图21中D1 D6 （二）轴 指工件的圆柱形外表面，也包括其他外表面中单一尺寸确定的部分。轴的直径尺寸用d表示。如图21中d1 d4 。,二、 孔和轴,（一）尺寸 用特定单位表示长度值的数值。如直径，长度，宽度，高度，深度等都是尺寸。 （二）公称尺寸 由设

8、计给定的尺寸。一般基本尺寸要求符合标准尺寸系列，减少定值刀具，量具，夹具的种类。 （三）提取要素的局部尺寸 是一切提取组成要素上两对应点之间的距离，它通过测量得到。 由于存在测量误差，实际尺寸并非被测量尺寸的真值。同时，由于形状误差等影响，零件同一表面不同的部件的实际尺寸往往是不等的。,三 、尺寸,图2-4 公称尺寸、极限尺寸和极限偏差、尺寸公差示意图,（四）极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值（如图24）。 （1）上极限尺寸 孔和轴分别用Dmax和dmax 表示。 （2）下极限尺寸 孔和轴分别用Dmix和dmix 表示。,（一）尺寸偏差 某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差即为尺寸偏差（简称偏差）

9、 （1）上极限偏差 上极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差称为上极限偏差。孔的上极限偏差用ES 表示，轴的上极限偏差用es表示。 （2）下极限偏差 下极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差称为下极限偏差。孔的下极限偏差用EI表示，轴的下极限偏差用ei表示 . 孔和轴上极限偏差、下极限偏差用公式表示为 （二）尺寸公差 允许尺寸的变动量称为尺寸公差（简称公差）。公差等于上极限尺寸与下极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上极限偏差与下极限偏差之代数差的绝对值。孔和轴的公差分别用Th和Ts表示。公差、极限尺寸及偏差的关系如下:,四、偏差与公差,公差与偏差的比较： 1）偏差可以为正值，负值或零，而公差则一定为正值；

10、2）极限偏差用于限制实际偏差，用公差用于限制误差； 3）对于单个零件，只能测出尺寸“实际偏差”，而对数量足够多的一批零件，才能确定尺寸误差； 4）偏差取决于加工机床的调整（如车削时进刀的位置），不反映加工难易，而公差表示制造精度，反映加工难易程度； 5）极限偏差主要反映公差带位置，影响配合松紧程度，而公差反映公差带的大小，影响配合精度。,（三）零线与公差带 （1）公差带图 由于公差及偏差的数值与尺寸数值相比，差别甚大，不使用同一比例表示，故采用公差与配合图样，简称公差带图。,图2-5 公差带图,（4）极限制 经标准化的公差与偏差制度称为极限制。 （5）基本偏差 标准中表列的，用以确定公差带相对

11、与零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差，一般为靠近零线或位于零线的那个极限偏差，图2-6。 （6）标准公差 标准中表列的，用以确定公差带的大小的任一公差值称为标准公差。,（2）零线 在公差带图中，表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。正偏差位于零线上方,负偏差位于零线下方。 （3）尺寸公差带 在公差带图中，由代表上，下偏差的两条直线所确定的一个区域，称尺寸公差带；如图 26 所示。公差带的大小由标准公差确定，公差带的位置由基本偏差确定。,（一）配合 基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系，如图2-7所示。 （二）间隙与过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。差值为

12、正时，称为间隙，用X 表示；差值为负时，称为过盈，用Y 表示。,图2-7 公差与配合的示意图,五、配合与配合制,（三）配合种类 1. 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。此时，孔的公差带在轴的公差带之上，如图2-8所示。 孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用 Xmax 表示。即 孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用Xmin表示。即 配合公差（或间隙公差）是允许 间隙的变动量，等于最大间隙与最 小间隙之代数差的绝对值，也等于 相互配合的孔公差带与轴公差之和。 配合公差用Tf表示。即,2. 过盈配合 具有过盈（包括最小过盈

13、等于零）的配合称为过盈配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下，如图2-9所示。 孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Ymax表示。即 孔的最大极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Ymin表示。即,图2-9 过盈配合,配合公差（或过盈公差）是允许过盈的变动量，它等于最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴的公差之和。即 例2-2,解：,3.过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图2-10所示。 在过渡配合中，其配合的极限情况是最大间隙与最大过盈。 配合公差等于最大间隙与最大过盈之代

14、数差的绝对值，也等于相互配合的孔和轴公差之和。 即,图2-10 过渡配合,例2-3 解：,例2-4 画出例2-1，例2-2、例2-3的公差带。 解： 如图2-11所示。,图2-11,（四）配合制 GB/T1800.1-2009对配合规定两种配合制,即基孔制配合,基轴制配合.配合制是同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度，亦称基准制。,（1）基孔制：是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。 基轴制的孔为基准孔。标准规定基准孔的下偏差为零，基准孔 的代号为“H”。（图2-12a）,（2）基轴制：是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

15、合的一种制度。 基轴制的轴为基准轴。标准规定基准轴的上偏差为零，基准轴的代号为“h”。（图2-12b） 按照孔，轴公差相对位置的不同，两种基准制都可以形成间隙配合，过度配合和过盈配合三类。如图2-12所示。,图2-12 基孔制配合和基轴制配合,基孔制配合公差带图的动画演示,第二节 公差与配合国家标准,公差与配合国家标准主要包括以下标准： 1. GB/T1800.1-2009产品几何技术规范（GPS）极限与配合 第1部分：公差和配合的基础； 2. GB/1800.2-2009产品几何技术规范（GPS）极限与配合 第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表； 3. GB/T1800.3-2009产品

16、几何技术规范（GPS）极限与配合 第3部分：公差带和配合的选择； 4. GB1804-2000一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差 5. GB1802-79公差与配合尺寸大与500mm至3150mm常用孔，轴公差带； 6. GB1803-79公差与配合尺寸至18mm孔，轴公差带。 下面主要介绍标准公差系列，基本偏差系列。,一、标准公差系列,二、基本偏差系列,一、标准公差系列,2. 公差等级 国家规定的标准公差是由公差等级系数和公差单位的乘积值决定的。 在公称尺寸一定的情况下，公差等级系数是决定标准公差大小的唯一参数。 根据公差等级系数不同，国家标准将标准公差分为20级，即IT01，IT0，IT1，IT2IT18。IT