公差配合与技术测量一体化教案.docx
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公差配合与技术测量一体化教案
备课本
教师
班级
课程
学期
课题名称
绪论
任务名称
了解本课程的学习任务与要求
授课
时数
1
学时
课时
分配
理论授课
实际操作
讨论分析
1
授课日期
授课班级
课堂
教学
目标
知识点
1.了解本课程的地位、性质
2.了解本课程的学习任务与要求
识记
理解
应用
分析
综合
教学
重点
教学
难点
课前
准备
工具
材料
设备
其它
教学内容、方法和过程
一、本课程的地位、性质
地位：
是机械类各专业的一门极其重要的核心专业技术基础学科，它涉及几何量公差与测量技术两个范畴。
它在教学计划中起到承上启下的作用，它是联系机械设计课程与机械制造课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。
性质：
是机械类各专业的一门专业基础课。
二、本课程的学习任务与要求
任务：
是使学生获得技术工作必须具备的公差极限配合和测量技术方面的基础知识与一定的实际工作技能，为专业工种应用公差标准和掌握检测技术打下基础。
关键词：
两个方面公差极限配合和测量技术
要求：
本课程是联系设计系统与工艺系统课程的纽带，是从基础课向专业课过渡的一环。
关键词：
公差极限配合-------机械设计系统
测量技术------------机械制造系统
【思考提问】
设计与制造的关系？
课题名称
绪论
任务名称
任务一认识互换性
授课
时数
课时
分配
理论授课
实际操作
讨论分析
授课日期
授课班级
课堂
教学
目标
知识点
1.互换性的定义
2.互换性的分类
3.互换的条件
识记
理解
应用
分析
综合
教学
重点
互换的条件
教学
难点
互换性的分类
课前
准备
工具
材料
设备
自行车
其它
教学内容、方法和过程
理论部分
1.互换性的含义
在机械工业中,互换性是指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（如钳工修配）,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。
例：
同型号的轴承、光管、螺钉等等。
互换性内容：
几何参数，力学性能，物理化学性能等方面。
2、作用
1有利于组织专业化协作。
2有利于用现代化工艺装配。
3有利于采用流水线和自动线生产方式。
4提高生产效率，降低成本，延长机器使用寿命。
3、分类
①完全互换性：
若零件在装配或更换时，不作任何选择，不需调整或修配，就能满足预定的使用要求，则成为完全互换性（当不限定互换范围时，称为完全互换法，也叫绝对互换法）。
关键词：
二不（不作任何选择，不需调整或修配）
②不完全互换性：
由于某种特殊原因只允许零件在一定范围内互换时，称为不完全互换性。
关键词：
组与组之间的零件不能互换，采用分组装配法。
4、互换性条件
一批相同规格的零件具有互换性的条件为：
1实际尺寸在允许的范围内；
2形状误差在允许的范围内；
3位置误差在允许的范围内；
4表面粗糙度达到规定的要求。
关键词：
标准化
【思考提问】
分别举例说出这两种不同互换类型的产品。
实际操作
观察自行车的组成结构，分析其组成部件属于互换性的哪一类
操作步骤：
1.自行车的主要组成
传输机构、运动机构、操作机构等
2.自行车经济需要更换的部件有哪些
轮胎、滚珠轴承、链条等
【作业布置】
教材P2
（1）（3）题
课题名称
绪论
任务名称
任务二认识标准化
授课
时数
课时
分配
理论授课
实际操作
讨论分析
授课日期
授课班级
课堂
教学
目标
知识点
1.标准化的概念
2.标准化在设计、生产中的重要作用
识记
理解
应用
分析
综合
教学
重点
标准化在生产过程中的意义
教学
难点
如何做到产品的标准化
课前
准备
工具
材料
设备
其它
教学内容、方法和过程
理论部分
1.什么是标准化？
在现代化的大量或成批生产中，要求互相装配的零件或部件都要符合互换性原则。
对零部件各项几何参数的变动范围加以限制而制定出的一个统一的变动范围就是标准。
标准化是指以制定标准和贯彻标准为主要内容的全部活动过程。
2.标准化参数
1几何参数误差
实际几何参数偏离理想几何参数的偏离量
尺寸的大小—公差与配合
宏观几何形状——形状公差
相互位置关系——位置公差
微观几何形状——表面粗糙度
2几何参数公差
零件实际几何参数的变动量
3公差标准化
几何参数公差是用来控制几何参数误差的大小的，因而需要确定几何参数公差的大小及对零件几何参数制定的相关要求，即制定公差标准。
【思考提问】
误差与公差的区别
【拓展思考】
如何实现产品的标准化？
实际操作
一堆螺母、一堆螺栓，观察分析实现互换性配合的要求和条件。
在这四项中，哪些是必须满足的条件，才能实现配合。
1.尺寸的大小—公差与配合
2.宏观几何形状——形状公差
3.相互位置关系——位置公差
5.微观几何形状——表面粗糙度
【课堂小结】
标准化是实现互换性的前提，只有按照一定的标准进行设计和制造，并按一定的标准进行检验，互换性才能实现。
【作业布置】
P3
（1）题
课题名称
课题一尺寸公差与配合
任务名称
任务一认识尺寸偏差与公差
授课
时数
课时
分配
理论授课
实际操作
讨论分析
授课日期
授课班级
课堂
教学
目标
知识点
1.了解极限尺寸的定义
2.了解偏差的定义及标注方法
3.了解公差的定义及计算
4.掌握加工误差与公差之间的关系
识记
理解
应用
分析
综合
教学
重点
尺寸偏差与公差的定义
教学
难点
偏差与公差的计算
课前
准备
工具
材料
设备
其它
教学内容、方法和过程
理论知识
一、孔和轴
①孔——指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）
②轴——指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行面或切面形成的被包容面）
二、尺寸的术语和定义
1、基本尺寸（D,d）
①定义：
标准规定，设计时给定的尺寸称为基本尺寸。
孔---D轴----d
②标准尺寸：
标准化了的尺寸称为标准尺寸。
适用于有互换性或系列化要求的主要尺寸。
2、实际尺寸（Da,da）
通过测量获得的尺寸。
注意：
由于存在测量误差，实际尺寸并非尺寸的真值。
由于零件表面存在形状误差，所以同一表面的不同位置的局部实际尺寸不一定相等。
图1-2实际尺寸
3、极限尺寸
①定义允许尺寸变化的两个界限值，统称为极限尺寸。
最大极限尺寸：
一个孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸（Dmax,dmax）。
最小极限尺寸：
一个孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限尺寸（Dmin,dmin）。
图1-3极限尺寸
如图1-3所示：
D=φ30mmd=φ30mm
Dmax=φ30.021mmdmax=φ29.993mm
Dmin=φ30mmdmin=φ29.980mm
分析：
①基本尺寸和极限尺寸是设计时给定的。
②基本尺寸可以在极限尺寸确定的范围内，也可以在极限尺寸所确定的范围外。
即基本尺寸大于，等于，小于极限尺寸。
③尺寸合格条件
最小极限尺寸≤实际尺寸≤最大极限尺寸；
孔：
Dmin≤Da≤Dmax
轴:
dmin≤da≤dmax
【思考提问】
看下图分析零件的基本尺寸、极限尺寸
图1-1车床主轴箱中间轴装配图和零件图
a）装配图b）中间轴零件图c）齿轮衬套零件图
实际操作
由老师测量一批零件，结合图纸，分析各零件的尺寸。
【课堂小结】
基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸的关系是只有实际尺寸是测量出来的，而基本尺寸、极限尺寸都是设计尺寸。
三、公差与偏差的术语及定义
[教学回顾]
1、尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸的定义及符号。
2、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸的关系。
[课题引入]
从基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸的关系我们可以看出，当用极限尺寸减基本尺寸或者用实际尺寸减基本尺寸时，两者之间会等到一个差值，这个值我们把它叫做偏差值。
这就是我们这节课要讲述的内容：
[讲授新课]
1.尺寸偏差（简称偏差）
定义：
尺寸偏差是指某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差。
注：
由于尺寸有极限尺寸，实际尺寸之分，因此偏差可分为极限偏差和实际偏差。
⑴极限偏差
定义：
极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为极限偏差。
由于极限尺寸有最大极限尺寸和最小极限尺寸之分，极限偏差又可分为上偏差和下偏差（图1-4）。
①上偏差：
最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差，（ES,es），ES=Dmax－D-------轴
es=dmax－d--------孔（1-1a）
下偏差：
最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。
（EI,ei）。
EI=Dmin－D
ei=dmin－d（1-1b）
强调：
①偏差可以为正值、负值、零值。
②计算时应注意偏差的正，负符号，应一起代到计算式中运算
③偏差的五种类型：
a、上正下正；b、上负下负；c、上正下负；
d、上正下零；e、上零下负。
（2）实际偏差（Ea,ea）
定义：
实际尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。
公式：
孔：
Ea=Da－D轴：
ea=da－d
零件合格条件：
孔：
EI≤Ea≤ES轴：
ei≤ea≤es
因此，合格零件的实际偏差应在上，下偏差之间。
（3）在图样和技术文件上，尺寸偏差的标注方法
①上偏差标准在基本尺寸的右上角，下偏差标准在基本尺寸的右下角
②当偏差为零时不能省略
4当上下偏差数相同，而符号相反时就简化标注。
尺寸偏差计算举例
例1-1：
看图样1-5，计算其上偏差、下偏差各为
ES=Dmax－D=50.048－50=＋0.048mm
EI=Dmin－D=50.009－50=+0.009mm
例1-2设计一轴，其直径的基本尺寸为φ60mm，最大极限尺寸为φ60.018mm，最小极限尺寸为φ59.988mm（图1-6），求轴的上偏差、下偏差。
解：
es=dmax－d=60.018－60=＋0.018mm
ei=dmin－d=59.988－60=-0.012mm
【学生练习】
某轴设计尺寸为φ60mm，加工时的尺寸范围要求为59.905~φ60.095mm。
求轴的上偏差、下偏差、公差，并将该尺寸范围要求写成偏差标注形式。
加工后的三根轴，其实际尺寸分别为φ59.9mm、φ60mm、φ60.095mm，求各轴的实际偏差并判断各轴的尺寸是否合格。
【课堂小结】
（1）偏差的定义及种类。
（2）偏差的计算。
（3）偏差的符号（+、-）。
（4）极限偏差与实际偏差的关系。
2.尺寸公差（T）
定义：
尺寸公差是最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，可上偏差减下偏差之差。
Th———孔的公差，Ts——轴的公差。
（1）在数值上公差等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。
表达式为：
Th=│Dmax－dmin│=│ES－EI│
Ts=│dmax－dmin│=│es－ei│
强调：
①公差是用绝对值定义的，没有正、负含义，在公差值前面不能标“+”号或“－”号；
②公差不能取零值。
（2）尺寸公差计算举例
例1-3：
求孔φ20
的尺寸公差（图1-7）。
解：
由公式（1-2）可得孔的尺寸公差为：
Th=Dmax－dmin=20.104－20.020=0.084mm
或：
Th=ES－EI=0.104－0.020=0.054mm
例1-4：
求轴φ25
的公差（图1-8）
解：
Ts=│dmax－dmin│=│24.993－24.980│=0.013mm
或:
Ts=│es－ei│=│－0.007－（－0.020）│=0.013mm
【课堂练习】
例：
计算孔Φ50
mm和轴Φ100
mm的公差，并指出其基本偏差。
解：
孔：
Th＝ES－EI＝－0.017－（－0.042）＝0.025mm
轴：
Ts＝es－ei＝0－（－0.054）＝0.054mm
孔的基本偏差为：
ES＝－0.017
轴的基本偏差为：
es＝0
【思考提问】
公差尺寸有大小对零件的加工有什么影响？
公差是个绝对值，没有正负。
公差值越小，零件的加工精度越高，制造越困难。
【课堂小结】
1.偏差是标注在零件图样上提供给加工者的尺寸范围
2.公差是允许尺寸变动的两个界限值
【作业布置】
P7-82.4.7题
课题名称
课题一尺寸公差与配合
任务名称
任务二认识尺寸公差带图
授课
时数
课时
分配
理论授课
实际操作
讨论分析
授课日期
授课班级
课堂
教学
目标
知识点
1.什么是尺寸公差带
2.尺寸公差带图解的画法
识记
理解
应用
分析
综合
教学
重点
尺寸公差带图解的画法
教学
难点
尺寸公差带的含义
课前
准备
工具
材料
设备
其它
为了清晰地表达上述各量及相互关系，一般采用极限与配合公差带图，在图中将公差和极限偏差部分放大，如图1-9所示
公差带图解定义：
不必画出孔与轴的全形，只要扫着标准的规定将有关的部分放大画出来的图示方法称为尺寸公差带图解（图1-10所示）。
图1-9极限与配合示意图图1-10公差带图解
（1）零线
①定义：
表示基本尺寸的一条直线称为零线。
（或在公差带图中，确一偏差的一条基准线称为零线）。
②零线画法
a:
通常将零线沿水平方向绘制，在其左端画出表示偏差大于的纵坐标轴并标上“0”和“+”“－”号，在其左下方画上单向箭头的尺寸线，并标上基本尺寸值。
b:
正偏差位与零线上方，负偏差位于零线下方，零偏差于零线重合。
（2）公差带
公差带定义：
在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域称为尺寸公差带，简称公差带。
①一般在同一图中，孔和轴的公差带的剖面线的方向应该相反，且疏密程度不同。
②公差带包括了公差带大小与公差带位置两要素，大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。
③标准公差
标准极限与配合制中，所规定的任一公差。
见表1—3。
④基本偏差
在标准极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。
标准规定：
一般以靠近零线的那个偏差作为基本偏差。
【课堂练习】
例：
写出下列各尺寸的公差，基本偏差，并画出尺寸公差带图。
（1）孔:
Φ20
mm
（2）孔：
Φ40
mm
（3）孔:
Φ40
mm（4）轴：
Φ60
mm
（5）轴:
Φ60
mm
解：
（1）Th＝ES－EI＝0.033－0＝0.033mm
基本偏差：
EI＝0
（2）Th＝ES－EI＝0.025－0＝0.025mm
基本偏差：
EI＝0
（3）Th＝ES－EI＝0.033－0.017＝0.016mm
基本偏差：
EI＝＋0.017
（4）Ts＝es－ei＝0－（－0.019）＝0.019mm
基本偏差：
es＝0
（5）Ts＝es－ei＝－0.021－（－0.051）＝0.030mm
基本偏差：
es＝－0.021mm
课题名称
课题一尺寸公差与配合
任务名称
任务三认识配合
授课
时数
课时
分配
理论授课
实际操作
讨论分析
授课日期
授课班级
课堂
教学
目标
知识点
1.了解配合定义
2.掌握配合类型
3.掌握配合的特征及计算
4.理解配合公差含义及其计算
识记
理解
应用
分析
综合
教学
重点
掌握配合类型
教学
难点
掌握配合的特征及计算
课前
准备
工具
材料
设备
其它
理论知识
1、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称为轴合。
2、间隙与过盈
（1）间隙（X）
孔尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差，当此值为正值时称为间隙。
间隙数值应标“+”号。
（2）过盈（Y）
孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差，当此值为负值时称为过盈。
过盈数值前面应标上“－”号
3、配合的类型
（1）间隙配合:
具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。
孔的公差带在轴的公差带之上。
（2）过盈配合
具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。
过盈配合时孔的公差带在轴的公差带之下。
（3）过渡配合
可能具有臆隙或过盈的配合称为过渡配合。
当孔的尺寸大于轴的尺寸时，具有间隙；小于轴的尺寸时，具有过盈。
过渡配合时孔的公差带和轴的公差带相互交叠。
（4）配合公差（Tf）
定义：
允许间隙或过盈的变动量称为配合公差
间隙配合公差等于最大间隙与最小间隙之代数差的绝对值。
Tf＝Xmax－Xmin＝Th＋Ts
过盈配合公差等于最小过盈与最大过盈三代数差的绝对值.
Tf＝Ymin－Ymax＝Th＋Ts
过渡配合公差等于最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值。
（5）间隙配合计算举例
例：
ф50
mm的孔与ф50
mm的轴是间隙配合，求最大间隙和最小间隙。
解：
①按极限尺寸计算
Xmax＝Dmax－dmin＝50.039－49.950＝＋0.089mm
Xmin＝Dmin－dmax＝50－49.975＝＋0.025mm
②按偏差计算
Xmax＝ES－ei＝0.039－（－0.050）＝＋0.089mm
Xmin＝EI－es＝0－（－0.025）＝＋0.025mm
【思考提问】
1.配合公差与尺寸公差的不同特征是什么？
2.配合精度与尺寸精度的关系是什么？
配合精度是由相配合的孔轴的尺寸精度决定的，配合精度越高，孔轴的尺寸精度要求越高，加工成本越高。
【作业布置】
P13
（1）
（2）
【课堂小结】
一、尺寸
1、基本尺寸（D,d）
2、实际尺寸（Da,da）
3、极限尺寸
①最大极限尺寸（Dmax,dmax）
②最小极限尺寸（Dmin,dmin）
4、零件合格条件
①Dmin≤Da≤Dmax；dmin≤da≤dmax;
②EI≤Ea≤ESei≤ea≤es。
二、偏差
1、偏差分为实际偏差和极限偏差，极限偏差又分为上偏差和下偏差。
2、实际偏差（Ea,ea）
Ea=Da－D,ea=da－d
3、上偏差与下偏差
①上偏差（ES,es）
ES=Dmax－D,es=dmax－d
②下偏差
EI=Dmin－Dei=dmin－d
三、公差允许尺寸变动的两个界限值。
Th=Dmax－Dmin=ES－EI
Tf=dmax－dmin=es－ei
四、配合
1、种类间隙配合，过盈配合，过渡配合。
2、定义
（1）间隙配合具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合。
Xmax=Dmax－dmin=ES－ei
Xmin=Dmin－dmax=EI－es
（2）过盈配合具有过盈（包括最小过盈为零）的配合称为过盈配合。
Ymax=Dmin－dmax=EI－es
Ymin=Dmax－dmin=ES－ei
（3）过渡配合可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。
Xmax=Dmax－dmin=ES－ei
Ymax=Dmin－dmax=EI－es
3、配合性质的区别
（1）用公差带相互位置来区分配合性质。
当孔的公差带位于轴的公差带之上时为间隙配合；位于轴的公差带之下时为过盈配合，相互交叠时为过渡配合。
（2）用极限偏差来区分配合性质
当es≤EI,为间隙配合
当ES≤ei,为过盈配合
当上式均不成立时，为过渡配合
二、配合公差
配合公差Tf允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。
其数值等于相互配合的孔公差与轴公差之和。
间隙配合：
Tf＝│Xmax－Xmin│＝Th＋Ts
过盈配合：
Tf＝│Ymin－Ymax│＝Th＋Ts
过渡配合：
Tf＝│Xmax－Ymax│＝Th＋Ts
课题名称
课题一尺寸公差与配合
任务名称
任务四公差配合标准规定
授课
时数
课时
分配
理论授课
实际操作
讨论分析
授课日期
授课班级
课堂
教学
目标
知识点
1.了解标准公差系列
2.基本偏差系列及新标准
3.学会查表并计算极限偏差值。
识记
理解
应用
分析
综合
教学
重点
了解标准公差系列
教学
难点
学会查表并计算极限偏差值
课前
准备
工具
材料
设备
其它
理论知识
一、标准公差
标准公差：
《极限与配合》标准已对公差值进行标准化，标准中所规定的任一公差称为标准公差。
标准公差的数值与两个因素有关：
标准公差等级和基本尺寸分段。
见表1-1
1、标准公差等级
（1）定义：
确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。
（2）国标规定了标准公差20级。
各级代号由字母IT与阿拉伯数据字两部公组成。
IT——标准公差，阿拉伯数字——公差等级。
（3）标准规定：
同一公差等级对所有基本尺寸的一组公差被认为具有同等精确程度。
（4）等级系列为：
IT01，IT0，IT1……IT18，其中IT01最高，IT18精确度最低。
（5）标准公差的数值，一是公差等级有关，二与基本尺寸有关。
（6）公差等级高，零件的精度高，使用性能提高，但加工难度大，生产成本高；公差等级低，零件的精度低，使用性能降低，但加工难度减小，生产成本低。
因而要同时考虑零件的使用要求和加工的经济性能这两个因素，合理确定公差等级。
2、基本尺寸分段
（1）标准公差数值不仅与公差等级有关，还与基本尺寸有关。
（2）基本尺寸可分为主段落和中间段落。
（3）将至3150mm的基本尺寸分为21个主段落，将至500mm的常用尺寸段分为13个主段落。
（4）主段落用于标准公差中的基本尺寸分段，见表1-1。
中间段落用于基本偏差中的基本尺寸分段。
（5）同一公差等级的不同尺寸段，其标准公差值不相等，但其精确程度和加工难易程度应理解为相同。
反之，其公差值相等时，其加工程度不一定相同。
（6）考虑到基本尺寸的因素，不能以公差值的大小来判断零件精度的高低，而应以公差等级作为判断的依据。
二、基本偏差
1、基本偏差及其代号
定义：
用以确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差。
基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写代表孔的基本偏差，小
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