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1、,机械工业出版社,机械制造基础,零件的技术要求,常用量具及其使用,01,02,第一节 零件的技术要求,一、加工精度,加工精度是指零件加工后,其尺寸、形状、相互位置等参数的实际数值与其理想准确数值相符合的程度。零件要做得绝对准确,既没有必要,也是不可能的。因为切削加工总是有误差的。因此,只需根据其使用要求,把零件的实际参数限制在一定的误差范围之内即可。零件实际参数值与其理想值相符合的程度越高,即加工误差越小,则加工精度就越高。 零件实际参数的最大允许变动量称为公差。加工精度包含尺寸精度、形状精度和位置精度。相应的尺寸误差、形状误差、位置误差的最大允许变动量就分别用尺寸公差、几何公差来限制。,1.
2、 尺寸误差、尺寸精度与尺寸公差,零件的实际尺寸相对设计的理想尺寸的变动量,称为尺寸误差。 制造的实际尺寸与设计的理想尺寸相接近的准确程度,称为尺寸精度。 允许零件尺寸的变动量称为尺寸公差,简称公差。 为了实现互换性和满足各种使用要求,GB/T 1800.22009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、轴极限偏差表规定:尺寸公差分为20个公差等级,即IT01、IT0、IT1、IT2、IT17、IT18。IT表示标准公差(IT是国际公差ISO Tolerance的英文缩写),公差的等级代号用阿拉伯数字表示,从IT01IT20,精度依次降低,公差数值依次增大。,图1-7
3、-1 零件图,图1-7-1中的零件外径尺寸为 mm,它的公差值为0.022mm,查有关手册可知,公差等级为IT6级。外径尺寸允许110109.978mm之间变动。,2.形状误差、形状精度、形状公差,图1-7-2 轴的形状误差,以图1-7-2所示的 mm外圆为例,在加工中,虽然同样保持在尺寸公差范围内,却可能加工成八种不同形状的外圆。因此,为了保证机器零件正确装配和性能要求,单靠尺寸精度来控制零件的几何形状已经不够了,还必须对零件的形状误差加以控制。 零件的实际要素对其理想要素形状的变动量,称为形状误差。 零件的实际要素的形状与理想要素的形状相接近的准确程度,称为形状精度。,单一实际要素的形状所
4、允许的变动全量称为形状公差。 所谓要素,就是构成零件几何特征的点、线、面。其中有构成零件轮廓的要素圆柱面、球面、平面、素线等,以及反映轮廓对称的中心要素轴线、球心等。 按照GB/T 11822008产品几何技术规范(GPS) 几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注规定,表面形状的精度用形状公差来控制。形状公差有六项。常用的四项形状公差的名称、符号、标注及其说明见表1-7-1。,表1-7-1 常用形状公差的名称、符号、标注及其说明,3.位置误差、位置精度与位置公差,零件的关联实际要素的位置对基准的变动量,称为位置误差。零件的点、线、面的实际位置对于理想位置的准确程度,称为位置精度。 关联实际要
5、素的位置对基准所允许的变动全量称为位置公差。 组成零件的诸要素中,凡对其他要素具有某种确定的方向和位置关系的要素,称为关联要素。按照GB/T 11822008规定,位置精度用位置公差来控制。位置公差有13项,其中常用的4项位置公差的名称、符号、标注及其说明见表1-7-2。,表1-7-2 常用位置公差的名称、符号、标注及其说明,图1-7-1所示的平行度公差表示零件中尺寸为 mm的右端面与左端面A的平行度公差值为0.01mm,图中同轴度公差表示外圆110的外表面对基准孔 mm的同轴度公差值为0.015mm。 形状公差和位置公差统称为几何公差。 为了满足各类零件不同功能选用相应的公差值,我国几何公差
6、的国家标准中对各项几何公差的值规定了12级。其中1级的公差值最小,代表最高精度等级,12级的公差值最大,代表最低精度等级(对圆度和圆柱度的公差值增加了一个0级)。各项几何公差值,可从手册中查出。 必须指出,尺寸、形状、位置三项精度的参数往往是相互关联的,如无特殊要求,则在确定直径公差时,一般包括圆柱表面圆度和圆柱度。确定平面间距离公差时,一般包括两个平面本身的平行度。因此,一般几何形状误差应控制在相应的尺寸公差的1/31/2以内。 选择公差等级的原则是在保证能达到使用性能要求的前提下,选择较低的公差等级,以便于加工,降低成本。,二、表面质量,任何机械加工方法所得到的零件表面,实际上都不是完全理
7、想的表面。它们的微观几何性质和物理性质都与理想表面有所差异,尽管这些差异值只是在很小的尺寸范围内,却严重影响着机械零件的使用性能(耐磨性、配合质量、抗腐蚀性和疲劳强度等),从而影响产品的使用性能和寿命。 零件经机械加工后的表面质量包括如下两个方面。,1.表面粗糙度,零件的表面经过机械加工后,其实际形状与所要求的理想形状之间存在着一定的差异。这种差异有微观几何形状误差和宏观几何形状误差两种。前者称为表面粗糙度,后者属于几何形状误差。 评定表面粗糙度的参数有表面的“轮廓算术平均偏差(Ra)”和表面“轮廓最大高度Rz(Ry)”。通常优先选用Ra。按国家标准规定,表面粗糙度的符号有三种。对于用车、铣、
8、刨、磨、钻、抛光、腐蚀、电火花加工等去除材料的加工方法所获得的表面,釆用图1-7-3a所示的符号表示;对于用铸、锻、冲压、热轧、粉末冶金等不去除材料的加工方法所获得的表面,采用图1-7-3b所示的符号表示;用任何方法获得的表面,可采用图1-7-3c所示的符号表示。,图1-7-3 表面粗糙度符号,旧国标中与表面粗糙度对应的概念是表面光洁度。表1-7-3是表面粗糙度与表面光洁度的对照表。,表1-7-3 表面粗糙度与表面光洁度的对照表,2.已加工表面的加工硬度和残余应力,机械零件在加工后,除了在表面形成不平度之外,在切削过程中,由于热和力的作用,表面层还会因塑性变形而引起冷硬作用和残余应力,因切削加
9、工产生高温而引起金相组织变化。这些都影响零件的表面质量,进而影响其使用性能。 对于一般零件,主要规定其表面粗糙度的数值范围。对于重要零件,除了限制其表面粗糙度外,还要控制表面层的加工硬化程度和深度,以及表面层残余应力的性能和大小。,第二节 常用量具及其使用,一、游标卡尺,游标卡尺(图1-7-4)是带有测量卡爪并用游标读数的量尺。它具有结构简单、使用方便、测量尺寸范围较大等特点,可用来测量外径、内径、长度、宽度、厚度、深度和孔距等。常用的规格有0125mm、0200mm、0300mm和0500mm等。游标卡尺按其分度值(游标读数值),有0.1mm、0.05mm和0.02mm三种。,图1-7-4
10、游标卡尺,1.游标卡尺的刻线原理及读数方法,游标卡尺的刻线原理及读数方法见表1-7-4。,表1-7-4 游标卡尺的刻线原理及读数方法,2.使用游标卡尺的注意事项,使用游标卡尺时应注意以下事项: (1)检查零线 使用前应先擦净卡尺,合拢卡脚,检查尺身与游标的零线是否对齐。如未对齐,应记下误差值,以便测量后修正读数。 (2)放正卡尺 测量内、外圆时,卡尺应垂直于轴线;测量内圆时,应使两量爪处于直径处。 (3)用力适当 量爪与测量面接触时,用力不宜过大,以免量爪变形和磨损。 (4)视线垂直 读数时视线要对准所读刻线并垂直尺面,否则读数不准。 (5)防止松动 卡尺取出时,应使固定量爪紧贴工件,轻轻取出
11、,防止活动量爪移动。 (6)勿测毛面 卡尺属于精密量具,不得用来测量毛坯表面。,二、千分尺,千分尺是用微分筒读数的、示值为0.01mm或0.001mm的量尺。按用途分,有外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺、公法线千分尺、螺纹千分尺和杠杆千分尺等。它们测量对象不同,但基本原理是相同的。现以使用最多的外径千分尺为例加以说朋。图1-7-5所示为测量范围为025mm的外径千分尺。,图1-7-5 外径千分尺,1.千分尺的读数原理和方法,千分尺的尺架左端装有砧座,右端有固定套筒,上面沿轴向刻有格距为0.5mm的刻线(即尺身)。固定套筒的内孔是螺距为0.5mm的螺孔,它与螺杆的螺纹相配合。螺杆的右端通过棘轮
12、与微分筒(活动套筒)相连,微分筒沿圆周刻有50格刻度(即游标)。筒转动一周,螺杆和微分筒沿轴向移动一个螺距的距离,即0.5mm。因此,微分筒每转过一格,轴向移动的距离为0.5mm/50=0.01mm。 千分尺的读数方法及示例如图1-7-6所示。,图1-7-6 千分尺的读数示例,读数=微分筒所指的固定套筒上的整数(应为0.5的整倍数)+固定套筒基线所指微分筒的格数0.01。 用千分尺测量工件的步骤如图1-7-7所示。,图1-7-7 用千分尺测量工件的步骤 a)检验零点,并予以校正 b)先旋转套筒作大调整,后旋转棘轮至打滑为止 c)直接读数,或锁紧后与工件分开再读数,2.使用千分尺的注意事项,使用
13、千分尺时应注意: (1)检查零点 使用前将螺杆与砧座的测量面擦净并合拢,仔细检查零点。若圆周的零线与轴向中线未对齐,应记下误差值,以便测量时修正读数。 (2)合理操作 测量时不应先锁紧螺杆,后用力卡工件。这样将会导致螺杆弯曲或测量面磨损而影响测量准确度。当测量头接近工件时,严禁再拧微分筒,而应拧动右端棘轮。当棘轮发出“嘎嘎”声时,表示压力合适,即应停止拧动。 (3)擦净工件 工件测量面应当擦净,否则将产生读数误差。 (4)精心维护 千分尺只适于测量精度较高的工件,不宜测量粗糙表面。千分尺使用后应放回盒中,严禁与硬物撞击,以免磕伤或变形。,三、百分表,百分表(图1-7-8a)是一种进行读数比较的
14、指示式量具,测量精度较高,为0.01mm。百分表只能测出相对数值,不能测出绝对数值。生产中主要用于校正零件的安装位置,检验零件的几何误差以及测量精度要求较高的内径等。它的主要优点是读数指示清楚,使用方便、可靠。,图1-7-8 百分表 a)外观 b)传动原理 1测量头 2测量杆 3转数指示盘 4表盘 5指针 6弹簧,1.百分表的结构、读数原理和方法,图1-7-8a所示为百分表的外观。表盘上刻有100格刻度,转数指示盘上只刻有10格刻度。当指针(即长针)转动一格时,相当于测量头向上或向下移动0.01mm。指针转动一周,转数指示针(即短针)转动一格,相当于测量杆移动1mm。百分表内的传动原理如图1-
15、7-8b所示。这是一组精密传动机构。 传动路线是:测量杆移动齿轮z16转动左边齿轮z100与齿轮z16同轴转动齿轮z10转动(即长针转动)右边齿轮z100转动(即短针转动)。 测量杆(齿杆)和齿轮的齿距都是0.625mm,齿轮z16、z100、z10的齿数分别为16、 100、 10。,长短针之间的转动关系是:长针转动一周右边齿轮z100转动 即 转短针转一格。 测量杆移动量与指针转动的关系是:长针转动一周左边齿轮z100转动 即 转齿轮z16转 转测量杆移动 160.625mm=1mm。 涡线弹簧(游丝)的作用是消除齿轮啮合时间隙的影响,以保证读数精度。,2.使用百分表的注意事项,使用时,通
16、常是将百分表装在与其配套的附件或支架上(图1-7-9)。测量时,应使测量杆与被测表面垂直,并且让测量杆压下一点,使长指针转过半圈左右,然后转动表盘,使表盘的零位刻线对准长指针,轻轻拉动手提测量杆的圆头,并拉起和放松几次来检查长指针所指的零位有无改变。当长指针的零位稳定后,再开始转动零件,观察指针的摆动,以确定被测量零件的精确度。此外,百分表测量杆的升降范围不能太大,以减小由于机械传动所产生的误差。 此外还有杠杆百分表、内径百分表等,其原理与上述基本相同。,图1-7-9 用百分表检查工件 外圆面对轴心线的径向圆跳动,四、万能角度尺,1.万能角度尺的结构、 原理和读数,万能角度尺是用来测量精度要求很高,或非直角工件的内、外角角度的量具。它的结构如图1-7-10a所示。,图1-7-10 万能角度尺的结构和读数 a)万能角度尺结构 b)读数示例 1卡块 2主尺 3角尺 4游标 5制动器
