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1、2024/9/231机械制造基础机械制造基础主讲主讲: 武武 凯凯2024/9/232课程的地位与作用课程的地位与作用 l机械制造基础机械制造基础是一门实践性、综合性较强是一门实践性、综合性较强的专业技术基础课程，包含了的专业技术基础课程，包含了互换性与技术测互换性与技术测量、机械制造技术基础量、机械制造技术基础两部分内容。两部分内容。l是机械制造专业知识系统的概括与总结。为从是机械制造专业知识系统的概括与总结。为从事机械制造工艺、电子控制与检测、车辆工程、事机械制造工艺、电子控制与检测、车辆工程、机械设计等专业方向高级工程技术人才的培养机械设计等专业方向高级工程技术人才的培养奠定制造知识基础
2、和基本技能训练奠定制造知识基础和基本技能训练的作用，本的作用，本课程是机械工程及其自动化专业的必修课，是课程是机械工程及其自动化专业的必修课，是构成机械制造专业知识的主干课。构成机械制造专业知识的主干课。2024/9/233课程的教学目标与基本要求课程的教学目标与基本要求 l懂得互换性与标准化的重要性，熟悉公差与配合的基本懂得互换性与标准化的重要性，熟悉公差与配合的基本概念，掌握几个基本标准。熟练地查阅公差表格，了解概念，掌握几个基本标准。熟练地查阅公差表格，了解几何测量的常用量具和方法，初步建立测量误差的基本几何测量的常用量具和方法，初步建立测量误差的基本概念。概念。具有在机械设计中正确确定
3、零件几何要素技术要具有在机械设计中正确确定零件几何要素技术要求的基本知识，为图样试读、标注标准和技术条件提供求的基本知识，为图样试读、标注标准和技术条件提供必要的基础知识必要的基础知识。l初步掌握机械加工中的综合性工艺的基础知识，了解刀初步掌握机械加工中的综合性工艺的基础知识，了解刀具结构，掌握机械切削加工的基本理论和方法，学会合具结构，掌握机械切削加工的基本理论和方法，学会合理选择刀具、加工方法与加工机床，掌握在机械设计中理选择刀具、加工方法与加工机床，掌握在机械设计中正确确定零件结构和技术要求的基本知识，工件定位规正确确定零件结构和技术要求的基本知识，工件定位规律及安装方法，掌握机械加工质
4、量的基本概念和分析，律及安装方法，掌握机械加工质量的基本概念和分析，机械加工工艺规程的制订方法、步骤和典型零件工艺规机械加工工艺规程的制订方法、步骤和典型零件工艺规程的编制，初步掌握夹具、光滑量规等工艺装备设计方程的编制，初步掌握夹具、光滑量规等工艺装备设计方法，结合课程设计，使学生法，结合课程设计，使学生具备解决机械加工工艺过程具备解决机械加工工艺过程中一般生产技术问题的初步能力中一般生产技术问题的初步能力。2024/9/234第一部分第一部分:互换性与测量技术基础互换性与测量技术基础2024/9/235第一章第一章 绪论绪论1. 互换性概述互换性概述一、互换性的含义一、互换性的含义互换性互
5、换性 同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配就能装在机器上，达到规定的功能要求挑选或附加修配就能装在机器上，达到规定的功能要求例例 灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承 汽车、自行车、缝纫机、手表汽车、自行车、缝纫机、手表 日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工产品日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工产品互换性应该同时具备两个条件：互换性应该同时具备两个条件：不需经过任何选择、修配或调整便能装配、维修更换不需经过任何选择、修配或调整便能装配、维修更换装配或更换后的整机能满足其使用性能要求装配或更换后的
6、整机能满足其使用性能要求 1. 互换性概述二、互换性在机械制造生产中的作用二、互换性在机械制造生产中的作用使用方面使用方面 提供备件，维修方便提供备件，维修方便（保证了机器工作的连续性和（保证了机器工作的连续性和持久性，延长了机器的使用寿命，提高了机器的使用价值）持久性，延长了机器的使用寿命，提高了机器的使用价值）制造方面制造方面 提高生产水平（提高生产水平（1.为生产的专业化、协作化、自动化为生产的专业化、协作化、自动化创造了条件创造了条件 2.装配方便，组织装配流水线装配方便，组织装配流水线）设计方面设计方面 缩短了机器设计周期缩短了机器设计周期（采用公差标准，标准零、部（采用公差标准，标
7、准零、部件，件，CAD）互换性是重要的生产原则和有效技术措施互换性是重要的生产原则和有效技术措施不但能够显著提高劳动生产率，也有利于降低产品成本，不但能够显著提高劳动生产率，也有利于降低产品成本，提高产品质量和可靠性提高产品质量和可靠性1. 互换性概述三、达到互换性的方法三、达到互换性的方法几何参数几何参数 尺寸大小，几何形状（宏观、微观）以及相互的位置关系尺寸大小，几何形状（宏观、微观）以及相互的位置关系 （本（本课程）课程） 功能功能 硬度、强度硬度、强度完全一致不可能完全一致不可能达到互换性并不要求相同规格的零、部件几何参数绝对相达到互换性并不要求相同规格的零、部件几何参数绝对相同，而是
8、允许保持在一定的范围内变动同，而是允许保持在一定的范围内变动公差公差 允许零件尺寸和几何参数的变动量允许零件尺寸和几何参数的变动量互换性的分类互换性的分类 按可换性的程度按可换性的程度 完全互换完全互换 不需选择、辅助加工和修配不需选择、辅助加工和修配不完全互换不完全互换 当装配精度要求较高，为降低成本而采用其他技术手段来满足当装配精度要求较高，为降低成本而采用其他技术手段来满足装配要求，如分组装配法装配要求，如分组装配法2. 公差与配合标准发展简介标准化是实现互换性的基础，是组织现代化生产的重要手段之一标准化是实现互换性的基础，是组织现代化生产的重要手段之一可简化多余的产品品种可简化多余的产
9、品品种节约原材料、减少浪费、信息交流，提高产品可靠性节约原材料、减少浪费、信息交流，提高产品可靠性标准化标准化 为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动题制定共同的和重复使用的规则的活动 （GB3935.1-1996GB3935.1-1996）标准化不是一个孤立的概念，而是一个活动过程，包括制订、标准化不是一个孤立的概念，而是一个活动过程，包括制订、贯彻、修订，循环往复，不断提高贯彻、修订，循环往复，不断提高制订、修订、贯彻标准是标准化活动的重要任务制订、修订、贯彻标准是标准化活动的重要任务在标准化的全部
10、活动中，贯彻标准是个核心环节在标准化的全部活动中，贯彻标准是个核心环节标准化在深度上是没有止境的标准化在深度上是没有止境的一切有人类智慧活动的地方都能展开，目前重点放在工业生一切有人类智慧活动的地方都能展开，目前重点放在工业生产上产上2. 公差与配合标准发展简介要使零部件具有互换性，就要求制订统一的公差与配合标准要使零部件具有互换性，就要求制订统一的公差与配合标准1902，英国伦敦以生产剪羊毛机为主的钮瓦（，英国伦敦以生产剪羊毛机为主的钮瓦（Newall） 极限表极限表1906，英国国标，英国国标B.S.27。1924，英国国标，英国国标B.S.164。1925，美国标准，美国标准A.S.A.
11、B 4a德国标准德国标准DIN 基孔制、基轴制、公差单位等概念，标准温度基孔制、基轴制、公差单位等概念，标准温度201926，成立了国际标准化协会，成立了国际标准化协会ISA ，由第三技术委员会负责制定公差与配合标准，由第三技术委员会负责制定公差与配合标准1929，苏联，苏联 公差与配合标准公差与配合标准1940，正式颁布了国际公差标准，正式颁布了国际公差标准ISA1947年年2月国际标准化组织重建，改名为国际标准化组织月国际标准化组织重建，改名为国际标准化组织ISO，仍由第三技术委员，仍由第三技术委员会负责制定公差与配合标准会负责制定公差与配合标准中国中国1955，一机部，一机部 第一个公差
12、与配合的部颁标准第一个公差与配合的部颁标准1959，国家科委，国家科委 第一个公差与配合的国家标准第一个公差与配合的国家标准GB159174-59随着我国经济建设的发展，陆续制订、修订标准随着我国经济建设的发展，陆续制订、修订标准 2024/9/23113. 优先数和优先数系 在生产中，为了满足用户各种各样的要求，同一品种同一参数在生产中，为了满足用户各种各样的要求，同一品种同一参数还要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列还要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列例：普通车床加工最大直径例：普通车床加工最大直径 320，400，500，630 形成产品系列形成产品系列防止数值
13、传播的紊乱防止数值传播的紊乱把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准调、简化和统一的一种科学的数值标准目前我国数值分级的国家标准目前我国数值分级的国家标准 GB321-80 2024/9/23123. 优先数和优先数系优先数系由一些十进制等比数列构成，代号为优先数系由一些十进制等比数列构成，代号为 Rr 基本系列基本系列R5 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3,10R10 1, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5,
14、 3.15, 4.0, 5.0, 6.3, 8.0, 10R20 R40补充系列补充系列R80倒数系列倒数系列R10的倒数系列的倒数系列 1, 0.8, 0.63, 0.5, 0.4, 0.315, 0.25, 0.2, 0.16, 0.1变形系列变形系列 Rr/pR10/3 1, 2, 4, 8, 16, 31.5, 2024/9/23133. 优先数和优先数系 4 公差与配合基本术语及定义公差与配合基本术语及定义 有关尺寸的术语和定义有关尺寸的术语和定义1o尺寸尺寸 用特定单位表示长度值的数字用特定单位表示长度值的数字 工程上规定，图样上的尺寸数字的特定单位为工程上规定，图样上的尺寸数字的
15、特定单位为 mm o基本尺寸基本尺寸 设计给定的尺寸设计给定的尺寸 计算偏差的起始尺寸计算偏差的起始尺寸 孔、轴的基本尺寸代号分别为孔、轴的基本尺寸代号分别为 D 和和 do实际尺寸实际尺寸 零件加工后通过测量获得的尺寸零件加工后通过测量获得的尺寸 并非被测尺寸的真值并非被测尺寸的真值 孔、轴的实际尺寸代号分别为孔、轴的实际尺寸代号分别为 Da 和和 dao极限尺寸极限尺寸 允许尺寸变化的两个极限值，设计时给定允许尺寸变化的两个极限值，设计时给定 孔、轴的最大、最小极限尺寸代号分别为孔、轴的最大、最小极限尺寸代号分别为 Dmax、 Dmin和和 dmax、 dmin4 公差与配合基本术语及定义
16、公差与配合基本术语及定义 有关尺寸的术语和定义有关尺寸的术语和定义2o最大实体状态最大实体状态（MMC） 具有材料量最多时的状态具有材料量最多时的状态 最大实体尺寸最大实体尺寸（MMS） 孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸o最小实体状态最小实体状态（LMC） 具有材料量最少时的状态具有材料量最少时的状态 最小实体尺寸最小实体尺寸（LMS） 孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸o作用尺寸作用尺寸 实际孔、轴都有形位误差，当两者结合时，实际起作用的孔实际孔、轴都有形位误差，当两者结合时，实际起作用的孔显得小了，轴显得大了显得小了，轴
17、显得大了 孔孔 在配合面的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸在配合面的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸 轴轴 在配合面的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸在配合面的全长上，与实际轴外接的最小理想孔的尺寸4 公差与配合基本术语及定义公差与配合基本术语及定义 有关尺寸偏差与尺寸公差的术语与定义有关尺寸偏差与尺寸公差的术语与定义1o尺寸偏差（尺寸偏差（偏差偏差） 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差 上偏差上偏差 最大极限尺寸减其基本尺寸的代数差最大极限尺寸减其基本尺寸的代数差 孔孔 ES, 轴轴 es 下偏差下偏差 最小极限尺寸减其基本尺寸的代数差最小极限
18、尺寸减其基本尺寸的代数差 孔孔 EI, 轴轴 ei 极限偏差极限偏差 上偏差和下偏差统称上偏差和下偏差统称 实际偏差实际偏差 实际尺寸减其基本尺寸的代数差实际尺寸减其基本尺寸的代数差o尺寸公差（尺寸公差（公差公差） 允许尺寸的变动量允许尺寸的变动量 最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差的绝对值最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差的绝对值 上偏差与下偏差的代数差的绝对值上偏差与下偏差的代数差的绝对值 4 公差与配合基本术语及定义公差与配合基本术语及定义 4 公差与配合基本术语及定义公差与配合基本术语及定义 有关尺寸偏差与尺寸公差的术语与定义有关尺寸偏差与尺寸公差的术语与定义2o尺寸公差带图尺寸公差带
19、图 由零线和公差带两部分组成由零线和公差带两部分组成 公差及偏差的数值与基本尺寸数值相比差别甚大，不便用同一比例表示公差及偏差的数值与基本尺寸数值相比差别甚大，不便用同一比例表示o零线零线 零偏差线零偏差线 表示基本尺寸表示基本尺寸 公差带公差带 由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域 在国标中，公差带包括了在国标中，公差带包括了“公差带大小公差带大小”与与“公差带位置公差带位置”两个参数。两个参数。o基本偏差基本偏差 靠近零线的那个偏差靠近零线的那个偏差o标准公差标准公差 用以确定公差带大小的任一公差用以确定公差带大小的任一公差 前者由标准公差确
20、定，后者由基本偏差确定前者由标准公差确定，后者由基本偏差确定配合与配合制l配合的概念配合的概念l配合的种配合的种类l配合公差配合公差l配合制配合制l基孔制、基基孔制、基轴制常用、制常用、优先配合的先配合的选用用配合的概念l基本尺寸相同，相基本尺寸相同，相互互结合的孔、合的孔、轴公公差差带之之间的关系，的关系，称称为配合。在前面配合。在前面我我们学学过有关尺寸、有关尺寸、偏差和公差的有关偏差和公差的有关术语和定和定义，为清清楚表示各楚表示各术语间关关系，可作公差与配系，可作公差与配合示意合示意图。简化它化它们的关系，即可作的关系，即可作公差公差带图。D（d）DmaxDmindmindmaxESE
21、ITDTdesei零线孔轴配合的类别l通通过公差公差带图，我，我们能清楚地看到孔、能清楚地看到孔、轴公差公差带之之间的关系。根据其公的关系。根据其公带位置不同，可分位置不同，可分为三种三种类型：型：间隙配合、隙配合、过盈配合和盈配合和过渡配合。渡配合。0+-基本尺寸孔轴孔轴孔轴间隙配合l具有具有间隙隙（包括最小（包括最小间隙隙为零）的配合称零）的配合称为间隙配合。隙配合。此此时，孔的公差，孔的公差带在在轴的公差的公差带之上。之上。 l 其特征其特征值是是最大最大间隙隙X max和和最小最小间隙隙X min。l孔孔的的最最大大极极限限尺尺寸寸减减去去轴的的最最小小极极限限尺尺寸寸所所得得的的代代
22、数数差称差称为最大最大间隙，用隙，用X max表示。表示。 X max=D max- dmin=ES - ei 孔孔的的最最小小极极限限尺尺寸寸减减去去轴的的最最大大极极限限尺尺寸寸所所得得的的代代数数差称差称为最小最小间隙，用隙，用X min表示。表示。 X min=D min - d max =EI - es实际生生产中，平均中，平均间隙更能体隙更能体现其配合性其配合性质。 X av =（X max +X min）/2孔XmaxXmin0+-轴过盈配合l具有具有过盈盈（包括最小（包括最小过盈等于零）的配合称盈等于零）的配合称为过盈配盈配合。此合。此时，孔的公差，孔的公差带在在轴的公差的公差
23、带之下。之下。 l其特征其特征值是是最大最大过盈盈Y max和和最小最小过盈盈Y min。l孔孔的的最最小小极极限限尺尺寸寸减减去去轴的的最最大大极极限限尺尺寸寸所所得得的的代代数数差称差称为最大最大过盈，用盈，用Y max表示。表示。 Y max= D min- d max =EI - esl孔孔的的最最大大极极限限尺尺寸寸减减去去轴的的最最小小极极限限尺尺寸寸所所得得的的代代数数差称差称为最小最小过盈，用盈，用Y min表示。表示。 Y min= D max - dmin=ES - ei实际生生产中，平均中，平均过盈更能体盈更能体现其配合性其配合性质。 Y av =（Y max +Y mi
24、n）/2轴0+-YmaxYmin孔过渡配合l可能具有可能具有间隙隙也也可能具有可能具有过盈盈的配合称的配合称为过渡配合。渡配合。此此时，孔的公差，孔的公差带与与轴的公差的公差带相互重叠。相互重叠。 l其其特征特征值是是最大最大间隙隙X max和和最大最大过盈盈Y max。l孔孔的的最最大大极极限限尺尺寸寸减减去去轴的的最最小小极极限限尺尺寸寸所所得得的的代代数数差称差称为最大最大间隙，用隙，用X max表示。表示。 X max= D max- dmin=ES - ei 孔孔的的最最小小极极限限尺尺寸寸减减去去轴的的最最大大极极限限尺尺寸寸所所得得的的代代数数差称差称为最大最大过盈，用盈，用Y
25、max表示。表示。 Y max = D min- d max =EI - es 实际生生产中中，其其平平均均松松紧程程度度可可能能表表示示为平平均均间隙隙，也可能表示也可能表示为平均平均过盈。盈。即：即： X av （或或Y av ）=（X max +Y max）/2孔轴0+-XmaxYmax配合公差l 配配合合公公差差是是指指允允许间隙隙或或过盈盈的的变动量量。它它是是设计人人员根根据据机机器器配配合合部部位位使使用用性性能能的的要要求求对配配合合松松紧变动的的程程度度给定定的的允允许值。它它反反映映配配合合的的松松紧变化化程程度度，表表示示配配合合精精度度，是是评定定配配合合质量量的的一个
26、重要的一个重要的综合指合指标。l 在在数数值上上，它它是是一一个个没没有有正正、负号号，也也不不能能为零零的的绝对值。它它的数的数值用公式表示用公式表示为：l 对于于间隙配合隙配合 Tf =XmaxXminl 对于于过盈配合盈配合 Tf =YminYmaxl 对于于过渡配合渡配合 Tf =XmaxYmaxl 将将最最大大、最最小小间隙隙和和过盈盈分分别用用孔孔、轴极极限限尺尺寸寸或或极极限限偏偏差差换算后代入上式，算后代入上式，则得三得三类配合的配合公差的共同公式配合的配合公差的共同公式为： Tf = Th +Ts有关计算l计算算:孔孔 mm与与轴 mm 孔孔 mm与与轴 mm 孔孔 mm与与
27、轴 mm画画出出公公差差带图.计算算配配合合的的极极限限间隙隙或或极极限限过盈、配合公差，盈、配合公差，说明配合明配合类别。000+-505050+0.025-0.025-0.041+0.025+0.059+0.043+0.025+0.018+0.002计算解：（解：（1） 最大最大间隙隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)= +0.066 mm最小最小间隙隙 Xmin=EI-es=0-(-0.025)= +0.025 mm 配合公差配合公差 T f =XmaxXmin=+0.066-(+0.025) = 0.041 mm(2) 最大最大过盈盈 Ymax=EI-es=0-(+
28、0.059)= -0.059mm最小最小过盈盈 Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043) = -0.018mm配合公差配合公差 T f =YminYmax=-0.018-(-0.059)= 0.041 mm(3) 最大最大间隙隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)= +0.023 mm 最大最大过盈盈 Ymax=EI-es=0-(+0.018)= -0.018 mm 配合公差配合公差 Tf =XmaxYmax=+0.023-(-0.018)= 0.041 mm配合制l改改变孔和孔和轴的公差的公差带位置可以得到很多配合，位置可以得到很多配合，为便于便于现代大生代大生
29、产，简化化标准，准，标准准对配合配合规定了两种配合制：基孔制和基定了两种配合制：基孔制和基轴制。制。l基孔制基孔制：基本偏差：基本偏差为一定的孔的公差一定的孔的公差带与不同基本偏差与不同基本偏差轴的公差的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制中的孔形成各种配合的一种制度。基孔制中的孔为基准孔基准孔，其，其下偏差下偏差为零零。0+-基本尺寸孔轴轴轴轴轴轴轴间隙配合过渡配合过盈配合 过渡或过盈轴配合制（续）l基基轴制：基本偏差制：基本偏差为一定的一定的轴的公差的公差带与不同基本偏差孔的公差与不同基本偏差孔的公差带形成各种配合的一种制度。基形成各种配合的一种制度。基轴制中的制中的轴为基准基准轴，其，其上偏差上偏差为零零。0+-轴孔孔孔孔孔孔孔间隙配合过渡配合过盈配合 过渡或过盈孔
