《互换性与技术测量》课件1

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1、互 换 性 与 技 术 测 量,宋康 四川大学锦江学院机械系,(Interchangeability & Technical Measurement),我的联系方式：宋康手机： 186-028-53533E-mail: ,本门课程的主要内容,课程说明 绪言 第一章 孔与轴的极限配合 第二章 长度测量基础 第三章 形状和位置公差及检测 第四章 表面粗糙度及检测 第五章 光滑极限量规 第六章 滚动轴承的公差与配合 第九章 螺纹公差及检测 第七章 尺寸链 第十一章 渐开线圆柱齿轮精度及检测,课程说明1. 性质：本门课程是为机械类、测控类、仪器仪表类各专业开设的一门工程技术基础课，应用性强，是“理论联

2、系实际“的最佳典范。应用几何量公差设计知识和检测知识, 为机械产品进行几何量方面的精度设计（选用合适的公差与配合），给出合理的公差范围，是机械零部件的功能实现和预期工作寿命的保障；2. 任务：本门课程是联系设计类课程、制造类课程、工艺类课程的纽带，是从基础课和其它技术基础课向专业课过渡的桥梁；另外，关注最新国家标准和现代精度设计方法，担负“标准”宣贯的责任。,课程说明 3. 要求：（1）互换性方面（精度设计）：建立互换性的基本概念，了解公差配合的标准及应用,掌握互换性的术语，能看懂和绘制公差配合图解，熟悉圆柱体公差配合制的结构、规律、特征和基本内容，知道选择公差与配合的原则和方法，会查用公差表

3、格，能正确进行图样标注。（2）技术测量方面（几何量检测与误差评定）： 建立测量的基本概念，了解最基本的测量原理及方法,具备一般测量的基本知识，了解车间条件下常用的测量方法,了解测量器具的原理，有初步的测量技能，能正确处理测量结果，能对测量结果进行误差分析，会设计量规。,课程说明 4. 与其它课程的关系：同机械制图、机械原理、机械零件等课程联系最为密切。机械原理从运动学和动力学的观点去研究机构。侧重 于结构分析、运动分析、受力分析；机械零件从强度和刚度的观点去研究机构，侧重强度 分析、刚度分析；互换性与技术测量从误差和精度的观点去研究几何参 数。通过精度分析、误差分析，合理地选择公差与配合，以保

4、 证所制造的机器设备满足使要求。就其本质而言，本门课程是 反映机器零件的使用要求和制造要求之间的矛盾，或者说是设 计课与工艺课的润滑剂。,课程说明 5. 本门课程的特点：（1）抽象概念多；（2）术语定义多；（3）符号代号、标注表格多；（4）叙述性内容多、经验（解法）多；（5）零件的种类多；（6）需要记忆的内容多。,课程说明 6. 实验安排：主要有四个实验 孔和轴配合的测量； 直线度误差的测量； 用双管显微镜测量表面粗糙度； “三针法”测量外螺纹中径。,一、 互换性概述 二、 技术测量概述,绪言,绪言,一、 互换性概述1. 互换性概念 在同一批规格（基本尺寸）相同的零部件，任取一 件，不需经过任

5、何附加加工（修配和调整），便可以装配在机器上，且符合装配条件和使用的技术要求。零部件所具有的这种性质称之为互换性。 在不同的时期，不同地点，甚至不同国别，按照同一图纸制造出来的一批零件，装配及更换时在满足技术指标所规定的前提下，无需进行任何辅助加工，也不需要进行任何选择，就具有任意相互替代使用的性能，称之为互换性。 举例： 螺钉、灯泡，自行车、汽车、钟表上的零部件等。互换性包括：几何参数和力学性能（机械性能） 的互换。,interchangeability, 装配前，无需选择；互换性实质 装配后，满足预定的技术使用要求。, 装配时，无需进行修配与调整；,2. 互换性意义 设计方面：采用标准件/

6、简化绘图、计算工作/缩短设计周期/CAD、产品多样化； 制造方面：专业化生产/先进工艺和专用设备/CAM、加工装配机械化、自动化； 使用维修方面：减少维修时间和费用，提高机器使用价值。,3. 互换性分类 完全互换 装配时不需挑选和修配； 不完全互换 装配时允许挑选、调整和修配。 应用： 完全互换 厂际协作等；不完全互换 单件生产机器等。二者比较：完全互换（1）优点：零部件能完全通用互换，为专业化生产和协作创造了条件，保证了消费者的利益；（2）缺点：零件的加工制造成本较高，制造也比较困难。不完全互换（1）优点：在保证装配和技术要求的前提下，放宽了公差，使零件加工制造容易，成本下降，经济性好；（2

7、）缺点：降低了互换性的水平；（3）装配后：满足预定的技术使用要求。,互换性的生产起源：在许多国家，规模比较大的互换性生产都开始于兵器制造业，然后扩大到其他行业。例如，前苏联关于互换性生产的最早记录，是在1760年至1770年的土里斯基兵工厂；美国关于按照互换性原理生产步枪的记载是1798年。我国1931年的沈阳兵工厂和1937年的金陵兵工厂，在互换性生产上当时已具有相当规模，而我国古代应用互换性原理进行生产的历史则很早，以秦朝的青铜弩机为例，其几个组成零件都具有互换性；青铜镞的三个刃口的分度尺寸和刃口长度尺寸的差别很小，镞尖曲线与现代自动步枪弹头曲线一致，具有相当好的功能互换性。,在零件的加工

8、过程中，必然存在加工误差；从零件的使用功能看，不必要求零件制造得绝对准确，只要求零件几何量在某一规定范围内变动，保证同一规格零件彼此充分近似。这个允许变动的范围叫做公差；欲保证互换性，用公差控制误差；在满足功能要求的前提下，公差应尽量规定得大些，以获得最大的技术经济效益。,4. 公差的概念,5. 公差与配合标准发展简介（1）标准的分类： 按照标准的使用范围； 按照标准的作用范围； 按照标准化对象特征； 按照标准的性质。（2）国际标准发展历程1902年，英国纽瓦（Newall）公司出版的“极限表”；1906年，英国国标B.S.27，1924年，英国国标B.S.164；1925年，美国公差标准A.

9、S.A.B4a出版。德国：DIN标准，采用基孔制和基轴制；1926年成立国际标准化协会（ISA）， 1940年颁布国际公差标准ISA。,标准的概念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。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规定共同的或重复使用的规则的活动。实现标准化是互换性生产的基础。, 1947年，国际标准化组织（ISO）成立，分别于1963、1971、1973、1975发布了现行的国际公差标准。 （3）我国标准化发展我国于1955年颁布第一个公差

10、与配合部颁标准。1959年国家科委颁布“公差与配合”国家标准（GB159174-59）。国家标准的制定、修订以及发布由国家标准化管理委员会负责组织，并负责国标的宣传、贯彻和推广工作，负责监督国家标准的贯彻执行情况。基于公差与配合标准化工作的发展，随着计算机技术的发展，出现了“计算机辅助公差设计（CAT）”。,6. 优先数和优先数系（1）优先数和优先数系的引入 同一种产品的同一个参数取不同值；在机械设计中，要确定参数，这些参数不是孤立的，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。这种数值的传播扩散特性，叫做数值的“扩播性”。（2）优先数和优先数系说明GB/T321-1980中规定

11、以十进制等比数列为优先数系，包括：R5、 R10、 R20、 R40和R80，前四个为基本系列， R80为补充系列。,（3）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。优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上通过圆整才能应用。根据精确程度，可分为： 计算值：取五位有效数字，供精确计算用。 常用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。优先数系的主要特点： 任意相邻两项的相对差不变，等于(q-1)100%； 任意两项相乘、相除或乘方后，仍然是优先数； 优先数具有相关性。,（4）优先数系Rr变形系列 派生系列 复合系列 （5）优先数系的选用规则 基本系列

12、：先疏后密； 派生系列：优先选公比大和延伸项含有1的； 复合系列：分段思想。优先数系是国际上通用的标准化数系，工程技术人员应在一切标准化领域尽可能采用。 （6）优先数系应用实例 照相机光圈、曝光时间 渐开线圆柱齿轮模数 形位公差、粗糙度参数,1. 几何量检测的重要性 完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包括检验与测量； 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值过程； 检测过程中的测量误差会导致误收和误废。,二、技术测量概述, 意义：检测不仅用来评定产品质

13、量，而且用于分析产生不合格品的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。检测是机械制造的“眼睛”。产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外，往往更有赖于检测精度的提高。所以，合理地确定公差与正确进行检测，是保证产品质量、实现互换性生产两个必不可少的条件和手段。,2. 几何量检测技术发展简介 门捷列夫：科学是从测量开始的，没有测量就没有科学，至少是没有精确的科学、真正的科学。 王大珩：仪器是认识世界的工具。 钱学森：特别强调测量技术的基础性（信息之源）及关键性（科技攻关的第一位关键）。 钱伟长：许多重大发现和发明都是从仪器仪表和测试技术的进步开始。,在诺贝尔物理和化学奖中，大约有四分之一是

14、属于测试方法和仪器。我们国家的情况怎样？ 1. 2006年国家技术发明一等奖：“超精密特种形状测量技术与装置 ”（哈工大）； 2. 北京航空航天大学“卫星新型姿控储能两用飞轮技术”项目荣获2007国家技术发明一等奖； 3.“小型高精度CMOS天体敏感器技术 ”（北航）获得2008年度国家技术发明一等奖； 4.“空地协同的民航空域监视新技术及装备 ”（北航）获得2009年度国家技术发明一等奖。,要进行测量，需要计量单位和计量器具。 1. 计量单位的发展基本计量单位：长度：米（m）质量:千克（kg）时间: 秒（s）电流: 安培（A）热力学温度: 开尔文（K）物质的量: 摩尔（mol）发光强度: 坎

15、德拉（cd）,罗马：凯撒大帝时规定,以罗马士兵步行二千步为“一罗马里”；查理曼一世规定以他的脚长为“一罗马尺”。 希腊：库里修斯伸开双臂时两手的中指尖的距离称为“一口寻” (合当今1. 829)。 英国：英王埃德加(公元939975年)规定,以他拇指的关节长度为“一英寸”。,埃及、巴比伦：肘尺（500mm）,德国以最先走出教堂的16位男子脚长的平均值,1531年德国几何学中木刻图16人脚连在一起，为一杆长(gan),米的确定（国际单位）,米基本长度单位 自北极到赤道段经过巴黎的子午 线的一千万分之一为标准，采用十 进制。纯铂米原器 (1795年，档案米尺)准确度 :10m,经典计量,特点： （

16、1）基准主要是实物基准，不易控制物理和化学过程的影响，实物基准所保存的量值会发生缓慢的变化； （2）往改善材料稳定性和制作工艺的方向努力，已很难大幅度提高实物基准的准确度。,米的自然基准（1960年）,氪-86同位素光源； “米” 等于氪-86（86Kr）原子的2p10与5d5能级之间的跃迁所对应的辐射在真空中波长的1650763.73倍的长度； 1m=1650763.73 (=0.60578021m ) 准确度达到十亿分之四（4E-9），1000公里的长度上误差仅为4毫米。,量子计量,米是光在真空中1/299 792 458秒时间间隔内所行进路径的长度； 米的准确度提高到4E-11。,中国,（1）禹将自己的身长定为一丈，把一丈分为十等份，每份为一尺。（2）以黄钟律管作为长度单位基准，即以十三根律管中的第一根律管之长为一尺。（3）黍子作为长度单位，即规定一粒黍子的宽度定为一分，十分为一寸，一百分为一尺。,