教案公差与技术测量.docx

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教案公差与技术测量

《公差与技术测量》第1讲

课题第二章光滑圆柱的公差与配合

     第一节公差与配合的基本概念

目的任务掌握基本术语及定义，要会用尺寸公差表格

重点难点实体状态和实体尺寸,三类配合

教学方法讲授

使用教具课件

提问作业

一有关尺寸的术语定义

 1SIZE——用特定单位表示长度值的数字。

 2Basicsize——设计给定的尺寸。

Dd

  • Actualsize——测得的尺寸。

真值

  • Limitsofsize——允许尺寸变化的两个界限。

{Dmax，dmax；Dmindmin}

  • Materialcondition，Materialsize——实体状态和实体尺寸{LMC，MMC，LMS，MMS}

二尺寸偏差和公差的术语及定义

 1尺寸偏差——deviation，某一尺寸减去基本尺寸的代数差。

（1）极限偏差{upperdeviation；lowerdeviation}

   孔{ES=Dmax-D；EI=Dmin-D}

   轴{es=dmax-d；ei=dmin-d}

（2）实际偏差

   {Ea=Da-D；ea=da-d}

 2尺寸公差——tolerance，允许尺寸的变化量T

（1）从极限尺寸入手：

   TD=∣Dmax-Dmin∣

   Td=∣dmax-dmin∣

（2）从极限偏差看：

   TD=ES-EI

   Td=∣es-ei∣

  （3）三者之间的关系：

   TD=∣Dmax-Dmin∣=∣（D+ES）-（D+EI）∣=ES-EI

 3公差带图

三、有关配合的术语及定义

 1.配合——公差带之间的关系（基本尺寸相同）

  孔——轴{其差值为正是X；其差值为负是Y}

 2.间隙配合——具有间隙（含Xmin=0）的配合。

孔在轴的公差带之上。

  最大间隙Xmax=Dmax-dmin=ES-ei

  最小间隙Xmin=Dmax-dmax=EI-es

  平均间隙Xp=1/2（Xmax+Xmin）

 3.过盈配合——具有过盈（含Ymin=0）的配合。

孔在轴的公差带之下。

  最小过盈Ymin=Dmax-dmin=ES-ei 

  最大过盈Ymax=Dmin-dmax=EI-es

  平均过盈Yp=1/2（Ymin+Ymax）

 4.过渡配合——可能具有X或Y的配合。

此时孔轴公差带相互交叠。

  公式用以上X，Y

 5.配合公差——允许X或Y的变动量。

  间隙配合：

Tf=∣Xmax-Xmin∣

  过盈配合：

Tf=∣Ymin-Ymax∣

  过渡配合：

Tf=∣Xmax-Ymax∣

结论：

配合精度与零件的加工精度有关，若要配合精度高，则应降低零件的公差，即提高工件本身的加工精度。

反之亦然。

公差与技术测量》第2讲

课题第二章光滑圆柱的公差与配合

      第二节公差与配合标准的主要内容简介

            孔基本偏差、标注、公差带、未注公差

目的任务会准确查表，标注以及掌握优先公差带

重点难点基本偏差系列图以及高等级公差的查表

教学方法讲述

使用教具课件图片

提问作业p492-6、2-7

一基准制------公差与配合标准

 对孔与轴公差带之间的相互位置关系，规定了两种基准制：

基孔制和基轴制

 基孔制--------基孔制中的孔称为基准孔，用H表示，基准孔以下偏差为基本偏差，且数值为零。

其公差带位置在零线上侧。

  a------h间隙es=Xmin

  j------n过渡

  p------zc过盈

 基轴制------基轴制中的轴称为基准轴，用h表示，基准轴的上偏差为基本偏差且等于零，公差带位置在零线下侧。

  A---H间隙EI=Xmin

  J----N过渡

  P---ZC过盈

二、标准公差系列

 公差等级------是指确定尺寸精度的等级。

由于零件和零件上不同部位的尺寸对精确程度的要求往往不相同，为了满足生产的需要，国家标准设置了20个公差等级。

 IT01.IT0.IT1.IT2.IT3.…………………IT18

 高←公差等级→低

 小←公差数值→大

 难←加工程度→易 

 IT6:

标准公差6级或6级标准公差

 ∵D↑△D↑∴D↑T↑

 故：

标准公差与公差等级和基本尺寸有关。

  公差单位和公差等级系数（Ii）

 i——计算标准公差的基本单位。

（1）:

i=0.45

+0.001D（d）

 用于常用尺寸段内，IT5-IT18

（2）:

I=0.004D+2.1

 公差等级系数a——反映加工难易

（1）：

在常用尺寸段内:

（≤500mm）IT=ai用于IT5-IT18IT5:

a=7沿用GB59

 IT6-IT18,用R5系列（见表2-2）

 对于最高的三级：

IT01-IT1,则用IT=A+BD（测量误差）其中B按q5增长。

 考虑公差等级的一致性，都按一定规律来变化。

IT2.IT3,IT4按几何级数分布。

（详见P14表2-3）

（2）:

在大尺寸段：

IT=Ai考虑方式同上。

 尺寸分段：

如按公式计算标准公差值，则每一个基本尺寸D（d）就有一个相对应的公差值。

 常用：

13个大尺寸：

8个（介于其中有2-3个）见表2-2

 例：

求φ25孔的IT6,IT7的标准公差？

 解：

∵IT=ai而i=0.45

+0.001D

   ∴D=

≈23.24

   i=0.45

+0.001×23.24≈1.31（μm）

  故：

IT6=10i=10×1.31=13.1（μm）  IT7=16i=16×1.31=21（μm）

        （最后还要进行科学调整！

）

三．基本偏差系列——两大系列：

标准公差（大小）和基本偏差（位置）

 基本偏差——靠近零线的偏差。

 代号及特点

（1）代号：

共28个。

（2）它决定了公差带相对于零线的位置。

 （3）特点：

  ①轴：

a-h:

es绝对值渐小；j-zc:

ei绝对值渐大。

  ②孔:

A-H:

EI绝对值渐小；J-ZC:

ES绝对值渐大。

  ③另一偏差取决于标准公差的大小。

 基本偏差数值

（1）轴的基本偏差——以基孔制为基础，由经验得出一系列公式。

  a-h:

用于X配合，es=Xmin;j-n用于过渡配合；p------zc常用于y配合，基数值是按Ymin来确定。

（2）孔的基本偏差。

（基轴制为前提）

  换同名字母，应得保证在两种基制中配合性质完全相同。

  1）A-H用于间隙配合：

   H：

Xmin=EI-es=-es（H:

EI=0）

   h:

X'min=EI-es=EI（h:

es=0）

  要保证配合性质相同就必须使Xmin=X'min

  ∴EI=-es从而：

A-H为a-h基本偏差的相反数且与公差等级无关。

  2）J-ZC用于过渡或过盈：

H：

Ymin=EI-es=0-（ei+Td）=-（ei+Td）

   h:

Y'min=EI-es=Es-TD-0=Es-TD

   ∴ES=-ei+（TD-Td）从而它不仅于轴的同名符号有关，还与公差等级有关。

故：

新国标规定：

  ①通用规则：

A-HEI=-es（同或异级相配）；J-ZCES=-ei（同级相配）

   例：

确定φ25F7,φ40M9孔的基本偏差？

   解：

φ25F7∵EI=-eses=-20μm

   ∴EI=-（-es）=20μm

     φ40M9∵ES=-eiei=+9μm

   ∴ES=-9μm

   再查：

P20F7M9

  ②特殊规则：

（用于过渡或过盈且为异级）

   在较高精度等级时，采用工艺等价。

即：

孔比轴低一级相互配合。

   K、M、N≤8级P-ZC≤7级

   ∵ES=-ei+（TD-Td）

   ∴ES=-ei+ΔΔ=（TD-Td）

 4．另一偏差的确定

  轴：

ei=es-IT（a-h）;es=ei+IT（j-zc） 

  孔：

ES=EI+IT（A-H）;EI=ES-IT（J-ZC）

  例1：

φ60H7/f6→φ60F7/h6

  解：

φ60H7：

EI=0ES=EI+IT=+0.030

   ∵IT7=-30μm

   φ60f6：

es=-30μmei=es-IT=-49μm

   ∵IT6=19μm

   φ60h6：

es=0ei=-IT=-0.019

   φ60F7:

EI=-es=+30μmES=30+30=60μm

   故：

φ60

→→φ60

  例2：

φ60H9/r9→→φ60R9/h9

  解：

φ60

→→φ60

  例3:

φ60H7/p6→→φ60P7/h6

   φ60H7：

EI=0ES=EI+IT=+0.030

   ∵IT7=-30μm

   φ60p6：

es=-32μmei=es-IT=-51μm

   ∵IT6=19μm

   φ60h6：

es=0ei=-IT=-0.019

   φ60P7:

a.∵IT6=19μmIT7=-30μm

              b.Δ=TD-Td=IT7-IT6=30-19=11μm

   ES=-ei+Δ=-32+11=-21μm

   EI=ES-IT7=-21-30=-51μm

   故：

φ60P7（

）再查表：

P21表2-7

  例4：

查φ25S7的极限偏差？

  解：

φ25S7:

ES=-35+8=-27μmEI=027-21=-49μm故：

φ25S7

四、公差与配合在图样上的标注

 1.公差带代号与配合代号。

  1）公差带代号：

φ50H8φ60Js68cd7φ50

或φ50H8（

）

  2）配合代号：

用孔、轴公差带的组合表示，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：

φ50

或φ50H8/f7。

 2.零件图中尺寸公差带的三种标注形式所示标注方法应用最广泛。

五、常用和优先的公差带与配合

 GB/T1801-1999对孔、轴规定了一般、常用和优先公差带。

 孔的一般公差带105种，常用公差带44种，优先公差带13种

 轴的一般公差带116种，常用公差带59种，优先公差带13种

 先用公差带时应按优先、常用、一般公差带的顺序选取。

（详见P24，P25图2-14，图2-15及表2-7）

六、一般公差——线形尺寸的未注公差

 1.线性尺寸的一般公差的概念——主要用于较低精度的非配合尺寸。

 2.一般公差的作用：

P27

 3.线性尺寸的一般公差标准：

P27

《公差与技术测量》第3讲

课题第二章第三节公差配合选择

目的任务掌握基准制，公差等级，配合类别的选择原则

重点难点基孔制、较高公差等级和配合种类的选择与计算

教学方法讲述

使用教具课件图片

提问作业P492—8、2—9

一、基准制的选择

 1．一般情况下采用基孔制，特殊情况下采用基轴制。

 2．与标准件相配合时，基准制的选择通常依标准件而定。

 3.为了满足配合的特殊需要，允许采用任一孔，轴公差带组成的配合。

例如：

Ф60D10/js6

二、公差等级的选择原则：

 1．当公差等级≤IT8时，推荐孔比轴低一级的配合，但对＞IT8级的配合，则应采用同级配合。

 2．选择时，既要满足设计要求，又要考虑工艺的可能性与经济性。

即：

在满足使用要求的前提下，尽量扩大公差值。

三、配合的选择

 1.选择顺序：

 优先→常用→一般→任意组合。

 2.代号的确定：

（1）间隙配合，|轴基本偏差|=Xmin.故可按Xmin来确定基本偏差的代号。

（2）对于Y配合，在确定了基准件的等级后，即可按Ymin来配合件的基本偏差代号，并依据Tf要求确定孔轴的公差等级。

 3.选择方法：

（1）计算法，理论上。

（2）实验法，重要的配合。

  （3）类比法，经验。

 例：

有一孔轴配合，Φ40配合间隙有0.025——0.066，试确定基孔制孔轴的公差等级和配合种类。

 解：

Tf=0.066-0.025=0.041

  又因为Tf=Th+TS=0.041

  试选IT6=0.016IT7=0.025

  选基准制H7

  再确定：

Xmin=EI-es

  es=EI-Xmin=0-0.025=-0.025

  再查轴的基本偏差表知f为-0.025轴为Φ40f6

  ei=-0.025-0.016=-0.041

  校对：

Xmax=0.025+0.041=0.066

  Xmin=0-（0.025）=+0.025

  结果：

Φ40H7/f6不是最佳配合.

《公差与技术测量》第4讲

课题第四章形状和位置公差及检测

     第一节概论

目的任务主要是掌握形位公差符号，检测原理，标注和评定准则

重点难点规范标注和最小条件

教学方法讲授

使用教具课件

提问作业

一、零件的几何要素与形位误差

 零件不论其结构特征如何，都是由一些简单的点、线、面组成，这些点、线、面统称为几何要素。

形状是一个要素本身所处的状态，位置则是指两个以上要素之间所形成的方位关系。

 1.按结构特征分：

  1）轮廓要素：

平面，圆柱

  2）中心要素：

抽象的，但存在

 2.按存在的状态分：

  1）实际要素：

实际存在的

  2）理想要素：

几何的点、线、面

 3.在形位公差中所处的地位分：

  1）被测要素：

图样上给出形位公差要求的检测对象

  2）基准要素：

确定被测要素方向和位置的要素，图纸上用基准符号标出

 4.按结构的性能分：

  1）单一要素：

具有形状公差的要求

  2）关联要素：

与其他要素具有功能关系的要素，位置公差

二、形状误差的影响与规定相应公差的重要性

 1.产生误差的原因：

内应力；夹紧力；温度；刀具磨损；切削中的振动；热处理变形等等

 2.误差对质量的影响：

影响产品质量和零件的互换性；也影响产品之间的配合性质，工作精度，运动平稳性，耐磨、密封性，等等。

三、形位公差的项目与符号

 GB/T1182-1996、GB/T1184-1996、GB/T4249-1996、和GB/T16671-1996

形位公差项目

公差

特征项目

符号

有或无基准要求

公差

特征项目

符号

有或无基准要求

形

状

形

状

直线度

—

无

位置

定向

平行度

∥

有

平面度

无

垂直度

⊥

有

圆度

○

无

倾斜度

∠

有

圆柱度

无

定位

位置度

有或无

形状或位置

轮廓

线轮廓度

⌒

有或无

同轴度

◎

有

对称度

有

跳动

圆跳动

↗

有

面轮廓度

有或无

全跳动

有

四、形位公差的标注

 框格表示法，采用代号标注，若无法标注时，则可用文字说明

 1.被测要素的标注方法：

  1）必须从左面填起，代号，值，基准

  2）线必须和框格垂直并和其连起来

  3）从左面引出线，也可以从右面引出

  4）向被测要素必须注意：

    ①区分是轮廓还是中心要素

     轮廓要素时：

箭头指向轮廓或引出线上

     中心要素时：

箭头指向尺寸线（对齐）

     箭头指向公共轴线（平面）

    ②分是宽度方向还是直径方向

     箭头指向公差带的宽度方向：

t

     箭头指向公差带的直径方向：

φt

     若公差带为球体，则标：

球φt

 2.基准要素的标注方法：

  基准符号标注法：

基准和框格相连

  基准代号标注法：

不相连

  当基准为中心要素时和尺寸线对齐

  若为多要素时（中心），直接标上

 3.可以简化标注

 4.附加要求的标注（文字）

五、形位误差的检测原则

 1.与理想要素比较的原则

 2.测量坐标值的原则

 3.测量特征参数的原则

 4.测量跳动的原则

 5.控制实效边界的原则

六、形位误差的评定准则

 最小条件：

评定形状误差的准则

 定义为：

被测实际要素对其理想要素的最大变动量为最小

 应满足：

必须包容实际要素；必须是最小包容区

七、三基面体系

 用X、Y、Z三个坐标轴组成互相垂直的三个理想平面，使这三个平面与零件上选定的基准要素建立联系，作为确定和测量零件上各几何关系的起点，并按功能要求，将这三个平面分别称为第一、第二和第三基准平面，总称为三基面体系。

《公差与技术测量》第5讲

课题第四章第二节形状公差和误差检测

目的任务主要掌握直线度和平面度的公差带

重点难点直线度和轮廓度公差带

教学方法讲授

使用教具课件

提问作业

第二节形状公差和形状误差检测

一、直线度与平面度

 1.直线度

  它是控制零件上被测要素的不直程度，被限制的直线有：

平面内的直线，回转体的素线，平面等的交线，轴线等

  1）给定平面内的直线度（素线）

   公差带：

两条平行直线t，大小，方向，位置，形状

  2）给定方向的直线度：

   ①一个方向：

两平行平面t

   ②两个方向：

四棱柱t1，t2

   ③任意方向上的直线度（空间）

   公差带为直径为φt的圆柱面

测量方法有：

光隙法（刀口尺）、测微法（百分表）、计算法、图解法

 2.平面度

  是限制实际表面对其理想平面变动量的一项指标

  其公差带为两平行平面t

  测量：

平晶测量（小平面且精度高）、对角线法（大平面）

 3.圆度

  它是控制实际圆对其理想圆的变动量（任一截面的圆度）

  公差带：

半径差为t的两同心圆

  检测方法：

和尺寸界限须错开、锥体须和轴线垂直

  测量：

圆度仪

 4.圆柱度（综合性指标）

  它控制圆柱面的圆度，素线的直线度，两条直线的平行度以及轴线的直线度等等

  公差带：

半径差为t的两同轴圆柱

  测量：

可用全跳动来检测

 5.线轮廓度

  用来控制平面曲线或空间曲线与截面的交线的公差：

实际对理想轮廓所允许的变动全量

  公差带：

包络一系列直线为t的图所形成的两包络线之间的区域，诸圆的圆心应位于理想轮廓线上。

理论正确尺寸：

R10

25

  确定被测要素的理想形态、方向、位置的尺寸

  测量：

用轮廓样板

 6.面轮廓度

  控制空间曲面的形状误差

  公差带：

包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域。

球心应位于理想轮廓面上。

  标注应在法线上

  测量：

三坐标测量仪

《公差与技术测量》第6讲

课题第四章第三节位置公差和位置误差检测

目的任务掌握定向、定位、跳动公差带和基准

重点难点位置度公差的应用与检测

教学方法讲述

使用教具课件图片

提问作业P1454-14-24-3

第三节位置公差和位置误差检测

一、定向公差：

是关联要素对基准在方向上的变动全量

 包括：

∠∥⊥

 分为：

直线和平面

 被测和基准之间有；线对线，线对面。

面对线，面对面。

 公差带的特点：

a相对于基准有确定的方向。

               b具有综合控制被测要素的方向和形状的能力。

 1.平行度：

控制被测相对于基准的平行程度。

  1）给定方向：

一个方向：

两平行平面且平行于基准

               二个方向：

以t1×t2为尺寸的两组平行平面且平行于基准

  2）任意方向：

以φt为直径的小圆柱且平行于基准

   测量：

线对线，X向，Y向

 2.垂直度：

限制实际要素对基准在垂直方向上允许的变动全量。

  1）给定方向：

一个方向：

两平行平面且平行于基准

             二个方向：

以t1×t2为尺寸的两组平行平面且平行于基准

  2）任意方向：

以φt为直径的小圆柱且平行于基准

   测量：

线对线

 3.倾斜度：

控制被测相对于基准方向在0°-90°之间，它的被测对基准的倾斜的理想方向由理论正确角度确定。

   测量：

线对线，线对面，面对面

二定位公差

 公差带特点：

a相对于基准有确定的位置。

             b具有综合限制被测要素的位置，方向和形状的职能。

 1.同轴度

 控制圆柱面（圆锥面）与圆柱面（圆锥面）轴线间的同轴程度。

此时，轴线可能发生平移，倾斜或弯曲，或同时发生。

 公差带