《公差配合与测量》教案.docx
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《公差配合与测量》教案
重庆建材技工学校
《公差配合与测量基础》
教案
教案
第周
课型
分类
理论课
上课
时间
年月日（第节）
教学
课题
绪论
教学
目标
1、理解互换性的基本概念，互换性的分类及互换性存在的必要性；
2、了解标准化概念和公差标准发展概况；
3、明确本课程的学习要求及学习方法。
教学
重点
互换性的基本概念及分类
教学
难点
几何量误差的理解
教学
后记
教学过程:
绪论
一、本课程的内容和要求
本课程的研究对象：
研究机械设计中是怎样正确合理的确定各种零部件的几何精度及相互间的配合关系，研究测量工具和仪器的测量原理及正确使用方法，掌握一定的测量技术，
本课程的具体要求：
1.初步建立互换性的基本概念，熟悉有关公差配合的基本术语和定义。
2.了解多种公差标准，重点是圆柱体公差与配合，形位公差以及表面粗糙度标准。
3.基本掌握公差与配合的选择原则和方法，学会正确使用各种公差表格，并能完成重点公差的图样标注。
4.建立技术测量的基本概念，具备一定的技术测量知识，能合理、正确的选择量具、量仪并掌握其调试、测量方法。
本课程的学习方法：
（1）及时总结归纳，找出各个概念，规定之间的联系；
（2）加强实践环节的训练，理论与实践相结合；
（3）举一反三，注重实际应用。
二、互换性概述
1.互换性定义
举例：
螺钉，灯泡，汽车，飞机，彩电等等
互换性是指从一批相同的零件中任取一件，不经修配就能装配到机器或部件中，并满足产品的性能要求。
2.互换性的种类
（1）．按决定的参数或使用要求分：
a.几何参数互换－对几何要素的尺寸、形状、相对位置提出互换性要求。
（主要保证装配）
b.功能互换－对物理、化学、机械性能，提出互换性要求。
（保证使用）
（2）．按程度分：
a.完全互换：
对同一规格的零件不加挑选和修配就能满足使用要求的互换性。
特点：
提高生产率，有利于专业化大生产，缩短维修时间，降低生产成本。
b.不完全互换：
虽是同一规格，但转配时需进行挑选或修配。
特点：
多用于生产批量小和装配精度要求高的情况，经常采用分组装配法和修配法。
3.具有互换性的条件
为了满足互换性要求，最理想的是同一规格的零部件的几何参数做的完全一样。
这是不可能的，也是不必要的。
只要同一规格的零部件的几何参数保持在一定范围内，就能达到互换的目的。
这个范围就是公差。
4.互换性在机械制造中的作用
a.设计方面。
有利于最大限度采用标准件、通用件，大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期。
便于计算机辅助设计。
b.制造方面。
有利于组织专业化生产，采用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率。
c.使用、维修方面。
减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转，提高机器的使用寿命。
三、零件的加工误差和公差
1.加工误差：
指机械加工后，零件几何参数（尺寸、几何要素的形状和相互位置、轮廓的微观不平程度等）的实际值与设计理想值相符合的程度。
2.加工误差的分类：
尺寸误差
形状误差
位置误差
表面微观不平度
3.几何量公差：
实际几何参数值允许的变动范围。
几何量公差分为尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度指标允许值及典型零件特殊几何参数的公差等
四、标准及标准化（参考）
1、标准化的重要作用
使分散的局部的生产部门和生产环节保持必要的技术统一，成为一个有机的整体，以实现互换性生产。
2、标准的分类
（1）技术标准：
国家标准（GB）行业标准（机械标准JB）地方标准（DB）企业标准（QB）
（2）公差标准
五、本课程的任务
本课程通过比较全面地讲述机械加工中有关尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、螺纹公差及技术测量等方面的基础知识，为专业教学和上次实习教学打下必要的基础。
教案
第周
课型
分类
理论课
上课
时间
年月日（第节）
教学
课题
基本术语及定义
教学
目标
1、掌握尺寸、孔和轴、偏差、公差的概念，并能准确计算相关极限公差；
2、准确计算孔、轴的最大过盈、最小过盈等极限配合尺寸；
3、准确绘制公差带图、公差配合图和配合公差带图。
教学
重点
尺寸、孔和轴、偏差、公差的基本概念
教学
难点
公差带图、公差配合图的绘制
教学
后记
教学过程:
第一章光滑圆柱的公差与配合
§1-1基本术语及定义
精度设计包括：
零件的精度、零件与零件之间、部件与部件之间的相互位置精度。
尺寸公差与配合的标准化是一项综合性的技术基础工作，是推行科学管理、推动企业技术进步和提高企业管理水平的重要手段。
它不仅可防止产品尺寸设计中的混乱，有利于工艺过程的经济性、产品的使用和维修，还利于刀具、量具的标准化。
一、有关孔和轴的定义
1．孔（hole）：
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）。
P5图1-1a
2．轴（shaft）：
工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。
P5图1-1b
二、有关尺寸的术语定义
1.尺寸
用特定单位表示长度值的数字。
在机械制造中一般常用毫米（mm）作为特定单位。
尺寸由数值和单位两部分组成。
长度包括直径、半径、宽度、深度、高度、中心距等。
2.基本尺寸（D,d）
设计给定的尺寸。
如图a中的ø30mm。
。
设计时，由计算法（强度、刚度计算）大概确定
类比法（资料、经验）
按GB321—1980进行圆整
注：
要说明圆整的目的是为了减少定尺寸刀具、量具的规格和数量。
3.极限尺寸
允许零件实际尺寸变化的两个界限值，叫极限尺寸。
其中较大的一个尺寸称为最大极限尺寸，较小的一个尺寸称为最小极限尺寸。
最大极限尺寸（孔Dmax、轴dmax）
最小极限尺寸（孔Dmin、轴dmin）
尺寸合格条件：
Dmin≤Da≤Dmax
dmin≤da≤dmax
4.实际尺寸
零件制成后，通过测量所得的尺寸
1.由于测量误差－实际尺寸不一定是尺寸的真值。
2.由于形状误差－同一表面不同部位的实际尺寸往往不相等，因此要用二点法进行测量。
三、有关偏差、公差和公差带的定义
1、偏差
某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。
偏差分为称极限偏差和实际偏差。
尺寸偏差有上偏差、下偏差（统称极限偏差）和实际偏差。
（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称为上偏差
下偏差最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差
孔{ES=Dmax-D；EI=Dmin-D}
轴{es=dmax-d；ei=dmin-d}
偏差标注的国际规定：
上偏差标在基本尺寸的右上角，下偏差标在基本尺寸的右下角。
（2）实际偏差
{Ea=Da-D；ea=da-d}
注：
a.偏差可正可负。
除零外，偏差值前面必须加正负号；
b.实际偏差必须介于上偏差和下偏差之间。
极限偏差用于控制实际偏差。
有关偏差的计算例题讲解。
2、尺寸公差
定义：
允许尺寸的变动量叫做尺寸公差，简称公差。
即：
公差＝最大极限尺寸-最小极限尺寸
或：
公差＝上偏差-下偏差
孔：
Th=∣Dmax-Dmin∣=∣（D+ES）-（D+EI）∣=ES-EI
轴：
Ts=∣dmax-dmin∣=es-ei
图1-2术语图解
上图1-2表示了一对互相结合的孔与轴的基本尺寸、极限尺寸、偏差、公差的相互关系。
尺寸公差的计算例题讲解。
3、零线与公差带
（1）.零线它是在公差配合图解（简称公差带图）中，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。
通常以零线表示基本尺寸，偏差由此零线算起，零线以上为正偏差，零线以下为负偏差
（2）.尺寸公差带（简称公差带）它是由代表上下偏差的二条直线所限定的一个区域。
表示公差大小和相对于零线位置的一个区域。
一般只画出孔和轴的上、下偏差围成的方框简图，称为公差带图，见图1-3。
基本偏差
用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。
往往是离零线近的或位于零线的偏差。
图1-3孔、轴公差带图
注：
1.公差带的大小，是指垂直于零线方向计量。
沿着零线方向的宽度，画图时任意确定，不具有特殊含义。
在公差带图中，零线是表示基本尺寸的一条直线。
当零线画成水平线时，正偏差位于零线的上方，加“＋”。
负偏差位于零线的下方，加“－”，偏差值的单位为微米。
四、有关配合的定义
1、配合
基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。
2、间隙
孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正，用X表示。
3、过盈
孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负，用Y表示。
4、配合类别
（1）间隙配合
孔的公差带在轴的公差带之上
图1-4间隙配合图
最大间隙
最小间隙
平均间隙
（2）过盈配合
孔的公差带在轴的公差带之下
图1-5过盈配合图
最大过盈
最小过盈
平均过盈
（3）过渡配合
孔和轴的公差带相互交叠
图1-6过渡配合图
最大间隙
最大过盈
平均过盈
注：
最大间隙和最大过盈的平均值：
正时为平均间隙，负时为平均过盈。
5、配合公差及配合公差带图
（1）定义
配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。
它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。
它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。
间隙配合Tf=︱Xmax—Xmin︱
过盈配合Tf=︱Ymin—Ymax︱
过渡配合Tf=︱Xmax—Ymax︱
配合公差应为孔公差与轴公差之和
Tf=Th+Ts
（2）配合公差带的画法
图1-7配合公差带图
注：
a、与公差带图类似，用长方形区域表示
b、零线以上为正，表示间隙；零线以下为负，表示过盈。
c、公差带上下两端至零线的距离为极限配合尺寸
d、公差带上下两端之间的距离为配合公差
五、基准制
1.基孔制：
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不同配合的制度。
2．基轴制：
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不同配合的制度。
例1计算
mm孔与
mm轴配合的极限间隙、平均间隙和配合公差，并画出公差带和配合公差带图。
解：
最大间隙
最小间隙
平均间隙
配合公差Tf=︱Xmax—Xmin︱＝54-20＝34um
公差带图
配合公差带图
例2计算
mm孔与
mm轴配合的极限过盈、平均过盈和配合公差，并画出公差带和配合公差带图。
解：
最大过盈
最小过盈
平均过盈
配合公差Tf=︱Ymax—Ymin︱＝-27-（-61）＝34um
公差带图
配合公差带图
例3计算
mm孔与
mm轴配合的极限间隙、极限过盈、平均过盈和配合公差，并画出公差带和配合公差带图。
解：
最大过盈
最大间隙
平均过盈
配合公差Tf=︱Ymax—Xmax︱＝34um
公差带图
配合公差带图
本节是公差配合的基础，涉及的概念都非常重要，在详细讲解的基础上，适当放慢速度，加深学生课堂上的学习记忆效率。
P321.2.3.4
对极限配合尺寸的计算、公差带、配合公差带的画法掌握情况很好，但对一些计算公式的熟练程度还不够。
教案
第周
课型
分类
理论课
上课
时间
年月日（第节）
教学
课题
极限与配合标准的基本规定
教学
目标
1、熟悉标准公差等级和基本偏差系列
2、学会查阅基本偏差数值表和标准公差数值表
3、了解孔和轴极限偏差的确定方法
教学
重点
基本偏差数值表和标准公差数值表的应用
教学
难点
准确找出极限偏差
教学
后记
教学过程:
§1-2极限与配合标准的基本规定
为了便于生产，实现零部件的互换性和满足不同的使用要求，国标对相应的零部件的加工尺寸的变动量进行了统一的规定。
现在我们就来研究是如何规定的，通过学习，我们应该掌握如何应用。
国家标准对零部件的加工控制采用公差带，公差带由标准公差和基本偏差两个要素组成。
一、标准公差
国家标准《极限与配合》中规定的公差称为标准公差。
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。
1、标准公差等级
（1）标准公差等级——确定零部件尺寸精确程度的等级称为标准公差等级。
国家标准设置了20个公差等级，IT01、IT0、IT01---IT18。
“IT”表示标准公差，后面的数字表示公差等级；IT01精度最高（同一基本尺寸的标准公差值最小），其余精度依次降低（同一基本尺寸的标准公差值依次增大），IT18精度最低（同一基本尺寸的标准公差值最大）。
（2）意义——公差等级是划分尺寸精确程度高低的标志。
虽然在同一公差等级中，不同基本尺寸对应不同的标准公差值，但这些尺寸被认为具有相等的精确程度。
公差等级越高，零件的精度也越高，但加工难度大，生产成本高；反之
公差等级越低，零件的精度也越低，但加工难度小，生产成本降低。
2、基本尺寸分段
在实际生产中（在相同的加工条件下，即是相同的加工设备和加工技术等），加工误差随着基本尺寸的增大而增大，因此，同一公差等级的标准公差值也随基本尺寸的增大而增大。
因此，国标对基本尺寸进行了分段，同一尺寸段内的所有的基本尺寸，在相同公差等级的情况下，具有相同的公差值。
特别注意：
查基本尺段时，对于处于基本尺寸段界限声的基本尺寸该属于哪个尺寸段，不要弄错。
如
，应查“大于6至10”一行，而不应查“大于10至18”一行。
二、基本偏差
1、基本偏差——国标《极限与配合》中规定，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，称为基本偏差。
基本偏差一般为靠近零线的哪个偏差。
特别注意：
一个零件有声偏差和下偏差两个，但对一个零件的尺寸公差带只能规定其中一个偏差为基本偏差。
当公差带在零线上方时，基本偏差为下偏差，因为下偏差靠近零线；
当公差带在零线下方时，基本偏差为上偏差，因为上偏差靠近零线；
当公差带的某一偏差为零时，此偏差自然就是基本偏差；
有的公差带相对于零线是完全对称的，则基本偏差可为上偏差，也可为下偏差。
2、基本偏差代号——基本偏差代号用拉丁字母表示，大写字母表示孔的基本偏差，小写字母表示轴的基本偏差。
孔和轴各有28个基本偏差代号。
3、国标基本偏差特征——
（1）轴的基本偏差从a到h为上偏差，h的上偏差为零，其余均为负值，它们的绝对值依次减小；轴的基本偏差从j到zc为下偏差，除了j和k的部分外，均为正值，它们的绝对值依次增大；
（2）孔的基本偏差从A到H为下偏差，H的上偏差为零，其余均为正值，它们的绝对值依次减小；孔的基本偏差从J到ZC为上偏差，除了的部分外，均为负值，它们的绝对值依次增大；
（3）基本偏差为JS和js的公差带，在各公差等级中完全对称于零线，其基本偏差可为上偏差（数值为+IT/2），也可为下偏差（数值为-IT/2）,规定：
在基本偏差数值中js划归为上偏差，JS划归为下偏差.
（4）代号为k,K和N的基本偏差的数值随公差等级的不同而分为两种情况（K,k可为正值或零值，N可为负值或零值）；代号为M的基本偏差随公差等级不同则有三中情况（正值、负值、零值）。
三、公差带
1、公差带代号——孔、轴的公差带代号由基本偏差代号与公差等级数字组成。
2、图样上标注尺寸公差的方法——有三种标注方法-------。
孔
G7孔
孔
轴
轴
轴
四、孔、轴极限偏差数值的确定
1、基本偏差数值的求法——国标对孔和轴规定了28种基本偏差，标准中列出了相应的基本偏差数值。
查得的这个基本偏差，就是零件的一个极限偏差。
查表注意：
（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）查基本尺段时，对于处于基本尺寸段界限声的基本尺寸该属于哪个尺寸段，不要弄错。
如
，应查“大于6至10”一行，而不应查“大于10至18”一行。
（3）一定要分清楚基本偏差是上偏差还是下偏差。
（基本偏差数值表的上方标示）
（4）代号为jkJKNP——ZC的基本偏差数值与公差等级有关。
2、另一极限偏差的确定——
基本偏差决定了公差带中的一个极限偏差，即是靠近零线的那个偏差，从而确定了公差带的位置；另一个极限偏差的数值，可以由极限偏差和标准公差的关系进行计算。
对于孔ES=EI+IT或EI=ES-IT
对于轴es=ei+IT或ei=es-IT
例题11：
求下列个尺寸的标准公差、基本偏差，并计算另一极限偏差。
（1）
（2）
解题
（1）查表得e的基本偏差为上偏差，其数值为es=-25um=0.025mm
e7的标准公差数值为IT=15um=0.015mm
由公式可得另一极限偏差为ei=es-IT=-0.025-0.015=-0.040mm
（2）查表得R的基本偏差为上偏差，其数值为ES=-43+△=-43+6=-37um=-0.037mm
R6的标准公差数值为IT=19um=0.019mm
由公式可得另一极限偏差为EI=ES-IT=-0.037-0.019=-0.056mm
3、极限偏差表
上述计算方法在实际使用中很麻烦，可以利用《极限与配合》表中直接查得：
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。
例题11：
见书22页------
五、配合
1、配合制——两种基准配合制。
（1）基孔制配合——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。
基孔制中的孔是配合的基准件，称为基准孔。
基准孔的基本偏差代号为“H”，它的基本偏差为下偏差，其数值为零，上偏差为正值。
基孔制中的轴是非基准件，由于轴的公差带相对零线可有不同的位置，因而可形成各种不同性质的配合。
（2）基轴制配合——一定的轴6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。
基轴轴制中的轴是配合的基准件，称为基准轴。
基准轴的基本偏差代号为“h”，它的基本偏差为上偏差，其数值为零，下偏差为负值。
基轴制中的孔是非基准件，由于孔的公差带相对零线可有不同的位置，因而可形成各种不同性质的配合。
（3）混合配合——-------
2、配合代号——配合代号用孔、轴的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。
例如H8/f7或
，在图样中标注时，配合代号标注正在基本尺寸之后，
或
其基本含义为：
基本尺寸为
，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。
六、一般公差（了解）
设计时，零件上的某些部位在使用功能上无特殊要求时，可以给出一般公差。
1、线性尺寸的一般公差概念
线性尺寸的一般公差是在车间普通工艺条件下，机床设备的一般加工能力可保证的公差。
才用一般公差时，在图样上不单独标注出公差，而是在图样上、技术文件或技术标准中作出总的说明；才用一般公差时，在正常的生产的条件下，尺寸一般可不进行检验，而由工艺保证。
2、线性尺寸的一般公差标准
线性尺寸的一般公差标准既适合于金属切削加工的尺寸，也适合于一般冲压加工的线性尺寸。
线性尺寸的一般公差规定了四个等级：
f（精密级）、m（中等级）、c（粗糙级）、v（最粗级）。
3、线性尺寸的一般公差的表示方法
可在图样上、技术文件或技术标准中用线性尺寸的一般标准号和公差等级符号表示。
例如：
当一般公差选用中等级时，可在零件图样上（标题栏上方）标明：
未注公差尺寸按GB/T1804-m。
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第周
课型
分类
理论课
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时间
年月日（第节）
教学
课题
公差带与配合的选用
教学
目标
1、掌握基准制的选择原则，基孔制、基轴制的应用条件
2、掌握公差等级和配合的选择
3、了解计算法确定公差等级和配合形式
教学
重点
公差等级的选用原则
教学
难点
配合制的选用原则
教学
后记
教学过程:
§1-3公差带与配合的选用
导入新课：
在机械制造中，合理地选用公差带与配合是非常重要的，它对提高产品的性能、质量以及降低制造成本都有重大的作用。
公差带与配合的选择就是公差等级、配合制和配合种类的选择。
我们先复习这三个概念的部分内容：
什么是公差？
什么是公差带？
什么是公差等级？
什么是偏差和基本偏差？
如何判断间隙配合、过盈配合和过渡配合？
一、公差等级的选用
选择公差等级时要正确处理机器零件的使用性能、制造工艺和生产成本之间的关系。
总的选择原则是：
在满足使用要求的条件下，尽量选取低的公差等级。
公差等级的选用方法：
采用类比的方法——参考经过实践证明是合理的典型产品的公差等级，结合待定零件的配合、工艺和结构特点，经过分析对比后确定公差等级。
1、公差等级的应用范围——
（1）量块IT01——IT1
（2）量规IT1——IT7
（3）特别精密的配合IT2——IT5
（4）一般配合IT5——IT13
（5）非配合尺寸IT12——IT18
（6）原材料尺寸IT8——IT14
2、公差等级的主要应用实例
IT01——IT1：
用于精密标准量块。
IT2——IT7：
用于量规的尺寸公差。
IT3——IT5：
用于精度要求很高的重要配合；配合公差很小，对加工要求很高，应用较少。
IT6：
用于机床、发动机和仪表中的重要配合；配合公差较小，精密加工能够实现，在精密机械中广泛使用。
IT7、IT8：
用于机床、发动机中不太重要的配合，也用于一般机械的重要配合；配合公差中等，加工容易实现，在一般机械中广泛使用。
IT9、IT10：
用于一般要求，或长度精度要求较高的配合。
IT11、IT12：
用于没有严格要求，只要求便于连接的配合。
IT12——IT18：
用于非配合尺寸和粗加工的工序尺寸。
3、各种加工方法与公差等级的关系——大家应记住以下几种加工方法与公差等级的关系绞孔：
IT6——IT10
车：
IT7——IT11
镗：
IT7——IT11
铣：
IT8——IT11
刨：
IT10、IT11
钻：
IT10——IT13
二、配合的选用
1、配合制的选用原则
（1）一般情况下，应优先选用基孔制。
（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
选用配合种类在一般情况下采用类比法。
即是与经过生产和使用验证后的某种配合进行比较，然后确定其配合种类。
采用类比法选用配合的步骤：
（1）首先根据使用要求确定配合类别——
无相对运动的：
要传递转矩、精确同轴且永就结合，选用过盈配合。
无相对运动的：
要传递转矩、精确同轴但可拆结合，选用过渡配合或间隙配合加紧。
无相对运动的：
要传递转矩、无须精确同轴，选用间隙配合加紧固件。
无相对运动的：
不传递转矩的结合，选用过渡配合或小过盈配合。
有相对运动的：
选用间隙配合。
（2）确定了类别后，再进一步类比确定选用哪一种配合。
（3）
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