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1、公差配合与技术测量课程教案教学单元第一章绪言教学目标1.知识目标:(1)了解互换性的概念、种类、好处、实现互换性生产的条件;(2)了解技术标准的作用及本课程的性质、任务与要求。2.技能目标:初步认识实现互换性的方法。3.德育目标:通过教学激发学生学习此门课程知识的主动性。重点难点1.教学重点:互换性、标准化与优先数系的概念2.教学难点:零件互换性的基本概念教学方法讲授法任务驱动法教学手段多媒体课件课堂讨论教学时数2课时教学内容一、互换性概述1、互换性及其重要意义举例:日常用品 机器零件 电器元件说明:同种类、同规格的零件才可以更换。互换性定义:同一规格的零(部)件,不需任何挑选、调整或修配装配
2、好就能符合性能要求使用。互换性的应用:制造方面:大批量生产时,机器可分拆为多个零件,分别由多家工厂生产,再集中一个工厂组装或总装。设计方面:设计时,可从计算机的存储中调出标准零件的图样及参数进行设计。使用方面:使用中,机器的某个零件损坏了,只需取出备件更换已损坏的零件,机器又可以使用了。2、互换性的种类零件的几何参数、机械性能、电气性能一致,才可以互换。几何参数:尺寸大小、形状异同、相互位置;机械性能:材料的强度、硬度、塑性和韧性;电气性能:元件的电阻、电容、耐压等。本课程主要是研究几何参数的互换性。完全互换:不需附加的选择、调整或修配(同一规格,随意选取)。应用于标准件及精度较低的零件(如通
3、用件)。不完全互换:可以挑选、调整,但不能修配(同规格零件按尺寸分组,组内可以互换,组外不可以互换)。应用于精度较高的零件(如滚动轴承的钢球、内、外圈的配合)。不具有互换性:修配后,才能安装使用(孔、轴的配对生产件)。应用于要求密封性好,配合尺寸要求高的配合件。如柴油发动机的油泵柱塞、喷油嘴的针阀,冷冲模配作法制造的凸、凹模。3、如何实现互换性生产误差:生产中,实际几何参数对理想几何参数的变动量。实际几何参数测量而所得的几何参数;理想几何参数标准值(是具体的、唯一的值)。变动量实际几何参数对理想几何参数相差量的绝对值。例如:理想尺寸 20mm,加工后测得尺寸 20.02mm,则误差=20.02
4、-20.00=0.02mm;若加工后测得尺寸 19.996mm,则误差=19.996-20.00=0.004mm(小)实际生产中,误差是不可避免的,也就是永远存在的。按照误差产生的原因来分,可分为加工误差(含安装误差、加工系统误差等)和测量误差两大类。精度:实际几何参数相对理想几何参数的相似程度。相似程度越高,误差就越小,精度也就越高。公差:误差是不可避免的,应允许其在一定的范围内,这个允许的范围称为公差。允许尺寸的变动量。其作用,限制实际几何参数的误差。公差标准规定查GB表而得;误差实际存在检测而得。公差大,允许误差也就大,精度就低,加工就容易;反之,公差小,允许误差也就小,精度就高,加工就
5、难。标准与代号:公差配合的概念、名词和标准等都由国家或个别行业规定而得。例:国家标准 GB/T190492; 行业标准(机械) JB/Z18182。互换性生产按标准化生产。将零件控制在规定的公差范围内生产;计量单位要统一,量具、量仪要准确可靠。二、互换性生产发展简史原始刀耕火种、石块做刀具;古代按需生产,配作生产;近代产品交流,需要互换性,国际成立标准化组织ISO;近期我国成立国家标准计量总局,加入了国际标准化组织ISO,依照国际标准,重新制定国家标准。三、本课程的性质、任务与要求性质:机械类专业的技术基础课;是“公差配合”(标准)与“技术测量”(计量学)的有机结合在一起的实践性很强的学科。任
6、务:解决公差与误差的问题。要求:掌握概念等基本知识;懂得应用和查取标准的公差值,既有选用公差配合的初步能力;能正确选用量具进行技术测量工作。自学指导与训练方案1、课堂讨论:举例说明机械制造中互换性生产的优越性。 实现互换性生产的基本条件。2、点评。公差配合与技术测量课程教案教学单元第二章尺寸公差与配合教学目标1.知识目标:(1)理解有关尺寸、公差、偏差、配合等方面的术语、定义;(2)掌握公差带的概念和公差带图的画法。2.技能目标:正确使用相关国标,绘制公差带图。3.德育目标:通过教学引导学生学习知识的自觉性。重点难点1.教学重点:尺寸精度及配合的选用;孔、轴公差与配合在图样上的标注2.教学难点
7、:基准制、配合制选用教学方法讲授法任务驱动法教学手段多媒体课件课堂练习教学时数4课时(第一节2课时,第二、三节2课时)教学内容第一节 基本术语和定义一、孔和轴(机械零件的配合形式多为孔和轴)1、孔:圆柱的内表面,包容面,加工中尺寸不断扩大。孔以D来表示。2、轴:圆柱的外表面,被包容面,加工中尺寸不断缩小。轴以d来表示。3、长度:当尺寸不能确定为孔或轴,即尺寸可能增大也可能减小,应定义为长度尺寸,以L来表示。 二、尺寸1、尺寸一般指线性尺寸(包括:长度、角度、弧度等)。长度单位mm,在图纸中不用标出,但在计算的答案中要标出。2、基本尺寸设计给定的尺寸。是通过设计、试验或类比法而得。孔D,轴d,长
8、度L。标准尺寸:基本尺寸应该从国标规定的标准尺寸数系中选取。目的:减少定值的刀、量具。标准尺寸的选取原则:先疏后密。即按R5、R10、R20、R40的优先顺序选取;如果需要圆整标准尺寸也可按Ra5、Ra10、Ra20、Ra40的优先顺序选取。3、实际尺寸由测量而得的尺寸。是在实际孔或轴中通过测量而得的。局部实际尺寸:由于存在加工误差和测量误差,每一次的测量尺寸往往都不同,结果有:d1、d2、dn等,称为局部实际尺寸,简称实际尺寸。孔的实际尺寸以 Da来表示;轴的实际尺寸以 da来表示。4、极限尺寸零件允许尺寸变化的两个极端值。最大的值称为最大极限尺寸;最小的值称为最小极限尺寸。孔的最大极限尺寸
9、以Dmax来表示;孔的最小极限尺寸以Dmin来表示。轴的最大极限尺寸以dmax来表示;轴的最小极限尺寸以dmin来表示。实际尺寸在两个极限尺寸内,合格。三、偏差、公差和公差带 1、偏差某尺寸与基本尺寸的代数差(某尺寸可以是实际尺寸和极限尺寸)。是某参数对参考点(基准)的代数差,有正负之分。实际偏差:实际尺寸对基本尺寸的代数差。计算结果前要带“、”。孔:Ea= DaD0 轴:ea=dad0当实际尺寸基本尺寸时,实际偏差0;当实际尺寸=基本尺寸时,实际偏差=0;当实际尺寸基本尺寸时,实际偏差0。极限偏差:极限尺寸对基本尺寸的代数差。计算结果前要带“、”。最大极限尺寸对基本尺寸之差为上偏差;最小极限
10、尺寸对基本尺寸之差为下偏差;孔的上偏差:ES= Dmax D0 孔的下偏差:EI= Dmin D0轴的上偏差:es= dmax d0 轴的下偏差:ei = dmin d0极限尺寸基本尺寸,极限偏差0;极限尺寸=基本尺寸,极限偏差=0;极限尺寸基本尺寸,极限偏差0;2、公差最大极限尺寸对减最小极限尺寸之差。上偏差与下偏差之差。允许尺寸的变化范围。孔公差:TD=DmaxDmin=(DES)(DEI)=ESEI轴公差:Td=dmaxdmin=(des)(dei)=esei在上式中可以看出:最大最小或上偏差下偏差,T0,加工误差不可避免,0。计算结果前不带“、”。3、公差带图及公差带零线代表基本尺寸,
11、零线上为正,下为负;以上、下偏差到零线的距离为偏差值,偏差在零线上方0,与零线重合=0,在零线下方0;孔(或轴)上、下偏差构成孔(或轴)的公差带,上偏差下偏差为公差值。公差带的要素:大小公差值(由上、下偏差来决定);位置基本偏差(由距离零线最近的偏差来决定)。四、配合大都以孔、轴的配合而组成其机器的特性。1、配合:是孔、轴以基本尺寸相等(D=d)的结合,体现松紧程度不一的配合。公差带图可以很直观、很清晰的体现孔、轴配合的情况。2、间隙或过盈基本尺寸相等的实际孔与实际轴的配合。实际孔实际轴,孔、轴之间出现松动的间隙,简称实际间隙,以X表示。有: Xa =Dada(= Eaea)0 实际孔实际轴,
12、孔、轴之间出现过量的材料,简称实际过盈,以Y表示。有: Ya=Dada(= Eaea)0这种实际配合的间隙或过盈的值都是唯一的。当生产一批按一定范围尺寸加工的孔、轴零件,这个范围就是极限尺寸。也就是说,孔、轴分别按各自的极限尺寸进行加工,那么这批尺寸不同的孔、轴配合就会有不同的松紧程度。这个松紧程度可分为三类 :3、间隙配合:孔公差带在轴公差带的上方,以X来表示间隙配合。存在: Xmax = Dmaxdmin(=ESei)0 Xmin = Dmindmax(=EIes)0 Xm= (Xmax+ Xmin) /2 0 (Xm表示平均间隙)总有 Dmin dmax,或EIes,即Xmax、Xmin
13、 0时,必然是间隙配合。 4、过盈配合:孔公差带在轴公差带的下方。Y来表示过盈配合。 存在: Ymin = Dmaxdmin(=ESei)0 Ymax = Dmindmax(=EIes)0 Ym = (Ymax+ Ymin) /20(Ym表示平均过盈)总有Dmaxdmin,或ESei,即Ymin、Ymax0时,必然是过盈配合。5、过渡配合:孔公差带与轴公差带有交叠。以XY表示过渡配合。存在: Xmax = Dmaxdmin(=ESei)0; Ymax = Dmindmax(=EIes)0,(Xmax+ Ymax) /2 0时,取Xm;0时,取Ym。有Dmaxdmin,ESei,即 Xmax0;
14、或有 Dmindmax,EIes,即 Ymax0。必然存在可能是X,或可能是Y的过渡配合。 6、配合公差:在一批孔、轴的配合中,当最大的孔与最小的轴配合,产生Xmax(Dmaxdmin)或 Ymin (Dmaxdmin);当最小的孔与最大的轴配合,产生Xmin (Dmindmax)或Ymax (Dmindmin)。那么允许间隙X或过盈Y的变动量就为配合公差,以Tf来表示。五、配合制 为了利于标准化和互换性,必须减少孔轴配合的种类,GB规定了两种以标准公差带为基础的配合制度。基孔制:孔为基准孔。孔的公差带(基本偏差)取EI=0,代号为H;ES0,ES值随公差等级不同而不同。以基准孔与各种不同公差带的轴配合而成不同松紧程度的配合制度,称为基孔制。基轴制:轴为基准轴。轴的公差带(基本偏差)取es=0,代号为h;ei0,ei值随公差等级不同而不同。以基准轴与各种不同公差带的孔配合而成不同松紧程度的配合制度,称为基轴制。不同基准制的