极限配合与技术测量基础教案.docx
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极限配合与技术测量基础教案
极限配合和技术测量基础
授课教案
教学计划说明：
本课程主要介绍光滑圆柱形结合的极限与配合、技术测量的基本知识及常用计量器具、形状和位置公差、表面粗糙度、螺纹结合的公差和检测等。
考虑到学生学过机械制图有一定的基础，况且本课程学时较少，内容较多故主要讲授了前三章内容。
周次
授课次数
课时
授课内容
备注
1
2
绪论
2
2
基本术语及其定义
3
2
极限与配合标准的基本规定
（一）
4
2
极限与配合标准的基本规定
（二）
5
2
公差带与配合的选用
6
2
技术测量的基本知识
7
2
测量长度尺寸的常用量具
8
2
常用机械式量仪
9
2
测量角度的常用计量器具
10
2
其他计量器具
11
2
光滑极限量规
12
2
期中复习
13
2
、
14
2
形位公差的标注
（一）
15
2
形位公差的标注
（二）
16
2
形位公差项目的应用和解读
17
2
形位误差的检测
18
2
期末复习
（一）
19
2
期末复习
（二）
课题：
绪论
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法
教学目的与要求：
理解互换性的概念
明确本课程的任务
教学重点与难点：
强调本课程的地位与作用,激发学生的学习兴趣
新授内容：
绪论
一、互换性概述
1．互换性的概念
互换性——指机械工业中，制成的同一规格的一批零件或部件，不需作任何挑选、调整或辅助加工，就能进行装配，并能满足机械产品的使用性能要求的一种特性。
互换性的优势：
使用和维修方面
加工和装配方面
设计方面
互换性包括：
几何参数（如尺寸、形状等）的互换
机械性能（如硬度、强度等）的互换
2．几何量的误差、公差和测量
零件的几何量误差——零件在加工过程中，由于机床精度、计量器具精度、操作工人技术水平及生产环境等诸多因素的影响，其加工后得到的几何参数会不可避免地偏离设计时的理想要求，而产生误差。
几何量误差主要包含：
尺寸误差
形状误差
位置误差
表面微观形状误差——表面粗糙度
几何参数的公差——零件几何参数允许的变动量，它包括尺寸公差、形状公差、位置公差等。
只有将零件的误差控制在相应的公差内，才能保证互换性的实现。
二、本课程的任务
了解
✓国家标准中有关极限与配合等方面的基本术语及其定义
✓有关测量的基本知识
✓形位公差的基本内容
✓表面粗糙度的评定标准及基本的检测方法
✓普通螺纹公差的特点
熟悉或理解
✓极限与配合标准的基本规定
✓常用计量器具的读数原理
✓形位公差代号的含义
✓螺纹标记的组成及其含义
掌握
✓极限与配合方面的基本计算方法及代号的标注和识读
✓常用计量器具的使用方法
✓形位公差代号的标注方法
✓表面粗糙度符号、代号的标注方法
作业布置：
P1一
教后感：
课题：
光滑圆柱形结合的极限与配合
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法
教学目的与要求：
了解基本术语及其定义
教学重点与难点：
理解孔和轴的概念
理解和掌握有关尺寸概念及其关系
理解和掌握尺寸偏差、公差的的概念及其与极限尺寸的关系
理解和掌握配合的概念
复习内容：
互换性的概念
新授内容：
第一章光滑圆柱形结合的极限与配合
§1－1基本术语及其定义
一、孔和轴
孔——通常指工件各种形状的内表面，包括圆柱形内表面和其它由单一尺寸形成的非圆柱形包容面。
轴——通常指工件各种形状的外表面，包括圆柱形外表面和其它由单一尺寸形成的非圆柱形被包容面。
二、尺寸的术语及其定义
1．尺寸
尺寸——用特定单位表示长度大小的数值。
长度包括直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。
尺寸由数值和特定单位两部分组成。
例如30mm。
注：
机械图样中，尺寸单位为mm时，通常可以省略单位。
2．基本尺寸（D，d）
基本尺寸——由设计给定，设计时可根据零件的使用要求，通过计算、试验或类比的方法，并经过标准化后确定基本尺寸。
注：
孔的基本尺寸用“D”表示；轴的基本尺寸用“d”表示。
3．实际尺寸（Da，da）
实际尺寸——通过测量获得的尺寸。
由于存在加工误差，零件同一位置的实际尺寸不一定相等。
4．极限尺寸
极限尺寸——允许尺寸变化的两个界限值。
允许的最大尺寸称为最大极限尺寸；
允许的最小尺寸称为最小极限尺寸。
三、偏差与公差的术语及其定义
1．偏差
偏差——某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸等）减其基本尺寸所得的代数差。
（1）极限偏差——极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为极限偏差。
上偏差——最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。
孔：
ES=Dmax－D
轴：
es=dmax－d
下偏差——最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。
孔：
EI=Dmin－D
轴：
ei=dmin－d
（2）实际偏差——实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。
合格零件的实际偏差应在规定的上、下偏差之间。
【例1－1】某孔直径的基本尺寸为φ50mm，最大极限尺寸为φ50.048mm，最小极限尺寸为φ50.009mm，求孔的上、下偏差。
解:
孔的上偏差ES=Dmax－D=50.048-50=+0.048
孔的下偏差EI=Dmin－D=50.009-50=+0.009
2．尺寸公差（T）
尺寸公差——是允许尺寸的变动量，简称公差。
孔的公差Th=│Dmax-Dmin│=│ES-EI│
轴的公差Ts=│dmax-dmin│=│es-ei│
四、配合的术语及其定义
1．配合
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。
相互配合的孔和轴其基本尺寸应该是相同的。
孔、轴公差带之间的不同关系，决定了孔、轴结合的松紧程度，也就是决定了孔、轴的配合性质。
2．间隙与过盈
间隙——孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为正，一般用X表示，其数值前应标“＋”号。
过盈——孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为负，一般用Y表示，过盈数值前应标“－”号。
3．配合的类型
（1）间隙配合
间隙配合——总具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。
孔的公差带在轴的公差带之上。
（2）过渡配合
过盈配合——总具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。
孔的公差带在轴的公差带之下。
（3）过渡配合
过渡配合——可能具有间隙或过盈的配合。
孔的公差带与轴的公差带相互交叠。
4．配合公差（Tf）
配合公差——允许间隙或过盈的变动量。
间隙配合Tf=│Xmax-Xmin│
过盈配合Tf=│Ymin-Ymax│Tf=Th＋Ts
过渡配合Tf=│Xmax-Ymax│
作业布置：
P2一二
教后感：
课题：
极限与配合标准的基本规定
（一）
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法
教学目的与要求：
理解标准公差和基本偏差
了解标准公差数值表和基本偏差数值表的查表方法
教学重点与难点：
理解尺寸公差带代号
能根据基本尺寸和公差公差带代号使用两表确定极限偏差
复习内容：
尺寸偏差、公差的的概念
新授内容：
§1－2极限与配合标准的基本规定
一、标准公差
标准公差——国家标准《极限与配合》中所规定的任一公差。
1．标准公差等级
公差等级——确定尺寸精确程度的等级。
国家标准设置了20个公差等级。
二、基本偏差
1．基本偏差及其代号
基本偏差——国家标准《极限与配合》中所规定的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。
见图1-18
三、公差带
1．公差带代号
孔、轴公差带代号由基本偏差代号与公差等级数字组成。
例如：
孔公差带代号H9、D9、B11、S7、T7
轴公差带代号h6、d8、k6、s6、u6
2．图样上标注尺寸公差的方法
（1）、只标注公差带代号的方法：
（2）只标注上、下偏差数值的方法：
（3）公差带代号与偏差值共同标注的方法：
3．公差带系列
见图1-20
四、孔、轴极限偏差数值的确定
1．基本偏差的数值
（1）基本偏差代号有大、小写之分，大写的查孔的基本偏差数值表，小写的查轴的基本偏差数值表。
（2）查基本尺寸时，对于处于基本尺寸段界限位置上的基本尺寸该属于哪个尺寸段，不要弄错。
（3）分清基本偏差是上偏差还是下偏差。
（4）代号j、k、J、K、M、N、P~ZC的基本偏差数值与公差等级有关，查表时应根据基本偏差代号和公差等级查表中相应的列。
2．另一极限偏差的确定
另一个极限偏差的数值，可由极限偏差和标准公差的关系式进行计算。
轴es=ei+IT或ei=es－IT
孔ES=EI+IT或EI=ES－IT
3．极限偏差表
查表：
由基本尺寸查行，由基本偏差代号和公差等级查列，行与列相交处的框格有上下两个偏差数值，上方的为上偏差，下方的为下偏差。
作业布置：
P5一
教后感：
课题：
极限与配合标准的基本规定
（二）
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法
教学目的与要求：
理解基孔制配合和基轴制配合的特点
理解配合代号
了解线性尺寸的一般公差
教学重点与难点：
掌握基孔制配合和基轴制配合的特点
复习内容：
孔、轴极限偏差数值的确定方法
新授内容：
五、配合
1．配合制
（1）基孔制配合：
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
（2）基轴制配合：
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合的一种制度。
（3）混合配合
在实际生产中，根据需求有时也采用非基准孔和非基准轴相配合，这种没有基准件的配合称为混合配合。
2．配合代号
国标规定：
配合代号用孔、轴公差带代号的组合表示，写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。
如φ50H8／f7或φ50，其含义是：
基本尺寸为φ50mm，孔的公差带代号为H8，轴的公差带代号为f7，为基孔制间隙配合。
3．常用和优先配合
国标在基本尺寸至500mm范围内，对基孔制规定了59种常用配合，对基轴制规定了47种常用配合。
这些配合分别由轴、孔的常用公差带和基准孔、基准轴的公差带组合而成。
在常用配合中又对基孔制、基轴制各规定了13种优先配合，优先配合分别由轴、孔的优先公差带与基准孔和基准轴的公差带组合而成。
六、一般公差
1．线性尺寸的一般公差的概念
线性尺寸一般公差是在车间普通工艺条件下，机床设备一般加工能力可保证的公差。
在正常维护和操作情况下，它代表经济加工精度。
国标规定：
采用一般公差时，在图样上不单独注出公差，而是在图样上、技术文件或技术标准中作出总的说明。
2．线性尺寸的一般公差标准
3．线性尺寸的一般公差的表示方法
七、温度条件
《极限与配合》标准中明确规定：
尺寸的基准温度为20℃。
作业布置：
P6一三
教后感：
课题：
公差带与配合的选用
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法
教学目的与要求：
了解公差带与配合的选用原则和方法
教学重点与难点：
公差等级、配合制的选用原则
复习内容：
图样上标注尺寸公差的方法
新授内容：
§1－3公差带与配合的选用
一、公差等级的选用
选择原则：
在满足使用要求的条件下，尽量选取低的公差等级。
选择方法：
类比。
二、配合的选用
1．配合制的选用
选用原则：
（1）一般情况下，应优先选用基孔制。
在有些情况下可采用基轴制。
（2）与标准件配合时，配合制的选择通常依标准件而定。
（3）为了满足配合的特殊要求，允许采用混合配合。
2．配合种类的选用
一般情况下通常采用类比法。
步骤：
（1）根据使用要求，确定配合的类别，即确定是间隙配合、过盈配合，还是过渡配合。
（2）进一步类比确定选用哪一种配合。
（3）当实际工作条件与典型配合的应用场合有所不同时，应对配合的松紧作适当的调整，最后确定选用哪种配合。
作业布置：
P8一
教后感：
课题：
技术测量的基本知识
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法
教学目的与要求：
了解技术测量的基本概念，理解计量器具的分类
理解测量方法的分类
了解计量器具的基本计量参数，了解误差产生的原因
教学重点与难点：
掌握计量器具和测量方法的分类
复习内容：
公差等级、配合制的选用原则
新授内容：
第二章技术测量的基本知识及常用计量器具
§2－1技术测量的基本知识
测量——将被测的几何量与一个作为测量单位的标准量进行比较的实验过程。
测量四要素：
测量对象（长度、角度、表面粗糙度等）
计量单位
测量方法（指计量器具和测量条件的综合）
测量精度（指测量结果与真值的符合程度）
一、计量的单位
见表2-1
二、计量器具的分类
1．量具
2．量规
3．量仪
4．计量装置
三、测量方法的分类
1．直接测量和间接测量
直接测量——直接用量具或量仪测出被测几何量值的方法。
间接测量——先测出与被测几何量相关的其他几何参数，再通过计算获得被测几何量值的方法。
2．绝对测量和相对测量
绝对测量——从量具或量仪上直接读出被测几何量数值的方法。
相对测量（比较测量或微差测量）——通过读取被测几何量与标准量的偏差来确定被测几何量数值的方法。
3．单项测量和综合测量
单项测量——一次测量中只测量一个几何量的量值。
综合测量——一次检测中可得到几个相关几何量的综合结果，以判断工件是否合格。
四、计量器具的基本计量参数
1．刻度间距ｃ
2．分度值i（刻度值）
3．示值范围
4．测量范围
5．示值误差
6．校正值（修正值）
五、测量误差
1．计量器具误差
2．方法误差
3．环境误差
4．人员误差
作业布置：
P10三
教后感：
课题：
测量长度尺寸的常用量具
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法与演示法相结合
教学目的与要求：
理解测量长度尺寸的常用量具的测量原则，掌握其使用方法
教学重点与难点：
掌握其游标卡尺、千分尺、量块等的使用方法
复习内容：
计量器具和测量方法的分类
新授内容：
§2－2测量长度尺寸的常用量具
一、通用量具
1．游标量具
常用的长度游标量具有游标卡尺、游标深度尺和游标高度尺等。
（1）游标卡尺的结构和用途
三用卡尺（Ⅰ型）
双面卡尺（Ⅱ型）
单面卡尺（Ⅳ型）
（2）游标卡尺的刻线原理和读数方法
游标卡尺的分度值有0.10mm，0.05mm,0.02mm
读数方法：
1）根据游标零线所处位置读出主尺在游标零线前的整数部分的读数值
2）判断游标上第几根刻线与主尺上的刻线对准,游标刻线的序号乘以该游标量具的分度值即可得到小数部分的读数值
3）最后将整数部分的读数值和小数部分的读数值相加即为整个测量结果
2．测微螺旋量具
利用螺旋副的运动原理进行测量和读数的一种测微量具。
按用途可分为外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺、螺纹千分尺、公法线千分尺等。
（1）外径千分尺
1）外径千分尺的结构
2）外径千分尺的读数原理和读数方法
千分尺的分度值为0.01mm
（2）其他类型千分尺
二、量块
1．量块的形状、用途及尺寸系列
量块是成套使用的，每套包含一定数量的不同标称尺寸的量块，以便组成各种尺寸，满足一定尺寸范围内的测量需求.GB/T6093-1985共规定了17套量块。
2．量块的尺寸组合及使用方法
使用量块时，应尽量减少使用的块数，一般要求不超过4～5块。
作业布置：
P14一
教后感：
课题：
常用机械式量仪
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法与演示法相结合
教学目的与要求：
理解常用机械式量仪的测量
教学重点与难点：
掌握百分表，杠杆千分尺的测量方法
复习内容：
游标卡尺、千分尺的使用方法
新授内容：
§2－3常用机械式量仪
机械式量仪（指示式量仪）——借助杠杆、齿轮、齿条或扭簧的传动，将测量杆的微小直线移动经传动和放大机构转变为表盘上指针的角位移，从而指示相应的数值。
一、百分表
1、百分表的结构
2、百分表的原理
百分表的测量杆1mm,通过齿轮传动系统，使大指针回转一周，刻度盘沿圆周刻有100个刻度，当指针转过一格时，表示所测量的尺寸变化为0.01mm，所以百分表的分度值为0.01mm。
3、百分表的特点
百分表体积小，结构紧凑，读数方便，测量范围大，用途广泛。
百分表的示值范围：
0-3mm,0-5mm,0-10mm.
二、内径百分表
内径百分表由百分表和专用表架组成，用于测量孔的直径和孔的形状误差，特别适用于深孔的测量。
三、杠杆百分表
杠杆百分表表盘圆周上有均匀的刻度，分度值为0.01mm，示值范围为+0.4mm～-0.4mm.
四、杠杆千分尺
杠杆千分尺是测量外尺寸的一种精密测量器具，它的外形与外径千分尺相似
作业布置：
P26一
教后感：
课题：
测量角度的常用计量器具
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法与演示法相结合
教学目的与要求：
理解测量角度的常用计量器具的测量原理
教学重点与难点：
掌握测量角度的常用计量器具的使用方法
复习内容：
百分表的原理
新授内容：
§2－4测量角度的常用计量器具
一、万能角度尺
1．结构
1）尺身2）角尺3）游标4）制动器5）基尺6）直尺7）夹块
8）扇形板
2．刻线原理及读数方法
图2-26为分度值为2’的Ⅰ型万能角度尺的刻度图。
尺身刻线每格为1°，游标刻线共30格为29’，与尺身1格相差2’，即万能角度尺的分度值为2’。
万能角度尺的读数方法：
先从尺身上读出游标零线所指的的整度数，再判断游标上第几根刻线与尺身上的刻线对齐，即得到‘分’的数值，最后将两者相加即为整个测量结果
上图读数为34。
8＇
3．测量范围
（1）0°~50°角
（2）50°~140°角
（3）140°~230°角
（4）230°~320°角
二、正弦规
正弦规是一种利用正弦函数原理、利用间接法来精密测量角度的量具。
检测示意：
——正弦规放置的角度
H——量块组的尺寸
L——正弦规两圆柱的中心距
锥度偏差：
圆锥角偏差：
作业布置：
P27一四2
教后感：
课题：
其他计量器具
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法
教学目的与要求：
了解其他计量器具的测量原理和使用方法
教学重点与难点：
了解其他计量器具的应用
复习内容：
万能角度尺的读数方法
新授内容：
§2－5其他计量器具简介
一、塞尺
塞尺——又叫厚薄规，是用于检验两表面间缝隙大小的量具。
二、直角尺
直角尺（90°角尺）——用来检测直角和垂直度误差的定值量具。
制造精度有00级、0级、1级和2级四个精度等级，00级的精度最高。
三、检验平尺
检验平尺——用来检验工件的直线度和平面度的量具。
样板平尺：
刀口尺（刀型样板平尺）、三棱样板平尺和四棱样板平尺。
宽工作面平尺：
矩形平尺、工字形平尺和桥形平尺。
四、水平仪
水平仪——用来测量被测平面相对水平面的微小角度的计量器具。
电子水平仪
水准式水平仪：
条式、框式和合像水平仪
水准器原理
相对倾角：
α=4″×n
【例2－4】用一分度值为0.02mm／1000m（4″）的水平仪测量一长度为600mm的导轨工作面的倾斜程度，测量时水平仪的气泡移动了3格，问该的导轨工作面相对水平倾斜了多少？
解：
α=4″×3=12″
h=（0.02/1000）*600*3=0.036mm
五、检验平板
一般用铸铁或花岗岩制成，有非常精确的工作平面，其平面度误差极小，在检验平板上，利用指示表和方箱、V形架等辅助工具，可以进行多种检测
六、偏摆仪
一般用铸铁制成，带有可调整的前后顶尖座和高精度的纵向、横向导轨，并配有专用表架。
利用百分表、千分表可对回转体零件进行各种跳动量的检测。
作业布置：
P30一四
教后感：
课题：
光滑极限量规
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法和演示法相结合
教学目的与要求：
理解光滑极限量规的检测原理，掌握其使用方法
教学重点与难点：
轴用量规和孔用量规的工作原理和使用方法
复习内容：
水准器原理
新授内容：
§2－6光滑极限量规
一、量规的功用及分类
量规——一种没有刻度的专用计量器具。
分为光滑极限量规（轴用量规和孔用量规）、直线尺寸量规（高度量规、深度量规）、圆锥量规、综合量规（同轴度量规、位置度量规等）、螺纹量规和花键量规等。
按使用性质分：
工作量规
验收量规
轴用量规的校对量规
二、轴用量规
尺寸小于100mm时，通规应为全形环规。
尺寸大于l00mm时，通规可为不全形卡规。
止规型式均为卡规。
1．卡规的工作原理
如通规能够通过，表示轴径小于最大极限尺寸。
止规不能通过，则表示轴径大于最小极限尺寸。
2．卡规的使用方法
三、孔用量规
尺寸小于或等于100mm时，通规应为全形塞规。
尺寸大于100mm时，通规可为不全形塞规。
止规类型：
尺寸小于18mm时为全形塞规，尺寸大于18mm时为不全形塞规。
1．塞规的工作原理
如通规能够通过，表示孔径大于最小极限尺寸。
止规不能通过，则表示孔径小于最大极限尺寸。
2．塞规的使用方法
用全形塞规检测垂直位置的被测孔，应从上面检验。
用手拿住塞规的柄部，凭塞规本身的重量，让通规滑进孔中。
对于水平位置的被测孔，要顺着孔的轴线，把通规轻轻地送入孔中。
不允许把塞规用力往孔里推或一边旋转一边往里推。
作业布置：
P32三
教后感：
课题：
期中复习
教学时数：
2学时
授课时间：
教学方法：
讲授法与练习法相结合
教学目的与要求：
复习第一、二章的内容
教学重点与难点：
第二章
复习内容：
一、填空题
1.形位公差可分为形状工差,位置工差和形状或位置公差（轮廓度公差）三类,共_____个
项目,其中形状公差___项,形状或位置公差____项.位置公差又分______公差、_____公差和、_____公差三种.
2、允许尺寸变化的两个界限分别是______________和______________。
它们是以______________为基数来确定的。
3、尺寸偏差可分为______________和______________两种，而______________又有______偏差和_______偏差之分。
4、根据形成间隙或过盈的情况，配合分为______________、______________、和______________三类。
5.定向公差有三项,分别是________、________
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