1、Goodmorning everyone,机械精度设计与检测技术Design of mechanic precision & measurement technique,2012.11,第一讲,学生：机1001，本科 课时：讲课 32实验436 时间：10-17周，周一1-2节、周四 5-6节 地点：*105,主讲教师： 梁延德 机械工程学院教授 办公地点： 工程训练中心主任室 联系电话： 84708692，13009468892 Email: ,课程简介,教材： 机械精度设计与检测技术 陈隆德 赵福令 主编 （机械工业出版社），新摘编版参考书： 互换性与测量技术李柱主编，2004高教版 公差
2、与配合，多版 国家技术标准，新版,课程性质： 机械类专业应用技术基础课 机械设计与制造技术课程之间的连接 基础课程到专业课程之间的桥梁课程任务： 获得机械工程师必备的关于制造互换性 与技术检测方面的知识与技能,课程简介,内容特点： 各章节相对独立；知识点较多，比较离散学习要点： 搞请基本概念和技术术语 正确理解标准规定 数据准确，标注规范，培养一丝不苟的作风和 负责任的精神。,课程简介,讲授计划： 第一章 绪论 *第二章 尺寸公差与配合 第三章 几何量测量基础 *第四章 形位公差 *第五章 表面粗糙度 第九章 齿轮公差 *第十章 尺寸链,课程简介,作业要求： 请用B5单页纸做。 按时交作业。累
3、计3次未按时交作业者，取 消本课成绩。考核： 平时作业20 期末考试80,课程简介,希望同学们掌握 这门有用的知识！,第一章 概 论,1.1 互换性概念 Interchangeability 一个实体，不加改变，即可替代另一实体满足有关要求的能力（ISO9004-1994） 机械制造中的互换性，指按规定的公差分别制造的零部件，不需要修理或挑选即可以装配并能够达到预计功能。,可以举出许多身边的例子：,灯管、笔芯、计算机部件、机床零部件、汽车零部件 ,互换性 一个与工业文明紧密相关的重要概念,互换性的作用： 简化设计、有利加工、加快装配、 便于修理、提高效率、降低成本,1.1 互换性,互换性的分类
4、： 几何互换、性能互换 完全互换、部分互换,互换性生产的目的是获取产品功能与经济效益之最佳综合效果,1.2 标准与标准化 standard & standardization,标准 生产中对具有重复性的事物或概念，在一 定范围内所作的统一规定。 标准化 指制定、贯彻、或修订标准的全过程,1.2 标准化,标准化是实现互换性生产的必要条件,1.2 标准化,标准的分类：,标准的级别：,1.2 标准化,企业标准,行业标准,地方标准,国家标准,国际标准,区域标准,人类的社会实践活动,简化原理一致同意原理实施价值原理选择固定原理定期修改原理检验测试原理法律强制原理,1.2 标准化,标准化的7条原理：,IS
5、O国际标准化组织 International Standardization Organization1926年成立 ISA (国家标准协会国际联合会）1947年成立 ISO (国际标准化组织）10月14日，国际标准化日。,1.2 标准化,标准化组织介绍：,1946年的这一天，来自25个国家的代表会聚伦敦开会并决定创建一个旨在促进工业标准的国际间协调和统一新的国际组织-ISO。ISO于1947年正式开始运作。,SAC中国国家标准化管理委员会 Standardization Administration of the Peoples Republic of China,国家标准化管理委员会（中华
6、人民共和国国家标准化管理局)是国务院授权履行行政管理职能，统一管理全国标准化工作的主管机构。 国家标准化管理委员会对省、自治区、直辖市质量技术监督局的标准化工作实行业务领导。,1.2 标准化,国标与国际接轨,随着贸易的国际化，标准也日趋国际化。以国际标准为基础制定本国标准，已成为WTO对各成员的要求。国际标准化，是指在国际范围内由众多国家、团体共同参与开展的标准化活动。目前，世界上约有近300个国际和区域性组织，制定标准或技术规则。其中最大的是国际标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）、国际电信联盟（ITU）。ISO、IEC、ITU标准为国际标准。此外，被ISO认可，收入KWIC索引中
7、的其他25个国际组织制定的标准，也视为国际标准。,1.2 标准化,根据WTO有关协议规定，各成员国在制定或修订现行技术法规、强制性标准、合格评定程序及SPS措施时，如缺乏国际标准或与有关国际标准存在实质上的偏差，并且对其他成员的贸易有明显影响时，必须在法规批准60天前向WTO秘书处通报，征求WTO成员的意见。TBT、SPS紧急措施通报工作可在法规生效的同时进行，不留征求意见期，但必须在通报中说明采取紧急措施的正当理由。为切实履行WTO透明度义务、便于社会各界及时了解中国强制性国家标准通报情况，国家标准化管理委员会在通过外经贸部对外进行强制性国家标准通报的同时，在国家标准委网站上同时发布通报信息
8、，接受对通报的意见和质疑，并按有关程序处理意见反馈。,机械精度设计与检测技术Design of mechanic precision & measurement technique,2012.11,第二讲,第二章 尺寸公差与配合,第二章 尺寸公差,本章要点,了解标准公差的制定原理熟悉尺寸公差与配合的标准体系熟练掌握基本偏差的代号规定及换算方法掌握配合代号的规定和选用熟悉量规的尺寸公差计算,当前在用的相关国家标准：GB/T 1800.1-1997 极限尺寸配合 基础 第1部分 词汇GB/T 1800.2-1998 极限尺寸配合 基础 第2部分 公差、偏差和配合的基本规定GB/T 1800.3-1
9、998 标准公差和基本偏差数值表,第二章 尺寸公差,误差实际指标相对理想指标的偏离 误差绝对存在 例如一般机械零件的误差： 尺寸误差 几何误差 （形状误差 位置误差）,1.3 误差,2.1.1 术语误差实际指标相对理想指标的偏离 误差绝对存在！ 一般机械零件的误差包括尺寸误差和几何误差（形状误差、位置误差） 公差允许的误差范围 Tolerance of size,2.1 标准公差,Ts被包容件（例如轴）的公差Th 包容件（例如孔）的公差Tf 配合公差,2.1.1 术语基本尺寸 ( basic size) D、d 设计尺寸、公称尺寸实际尺寸 （actual size) Da 、da 测得尺寸实际
10、偏差 (actual deviation) Ea 、ea 极限偏差 (limit deviation) E、e尺寸公差 （tolerance of size) Ts Th Tf,2.1 标准公差,偏差与公差的区别： 公差是两个极限尺寸之差，偏差是极限尺寸对基本尺寸之差 公差绝对值，偏差是代数值,2.1.2 标准公差 standard tolerance、 IT,公差标准中所规定的公差值， 见P7 表22标准公差的分级 （精度等级）,IT1 IT2 IT5 IT15 IT18精度高 精度低,2.1 标准公差,2.1.3 标准公差值的确定,调查、统计、分析、归纳 数学模型 ITa (0.45 D1
11、/3 +0.001D)= ai um a 公差等级系数 （r1.6的等比数列） D 分段几何平均尺寸 i 与D有关的公差单位数(标准公差因子）同一公差等级的同一尺寸段，只有一个标准公差值加工的难易程度仅由公差等级系数a来判断,2.1 标准公差,常用精度范围的标准公差与经济精度：,2.1.3 标准公差值的确定,2.1.3 标准公差值的确定,i 是计算标准公差的基本单位，是计算标准公差数值的基础。零件的加工误差与加工方法有关，还与基本尺寸有关。统计表明，基本尺寸在500 以内时，加工误差与基本尺寸为3次曲线关系，500以上则呈线性关系。,2.1 标准公差,ITa (0.45 D1/3 +0.001
12、D)= ai,第二项 0.0001D 反映了由于温度变化及量规变形等因素所引起的测量误差与尺寸的关系,2.1 基本偏差,标准公差确定了允许的尺寸变化范围，但没有确定该范围相对于基本尺寸的位置,2.2.1 有关术语 极限尺寸（limits of size) Dmax, dmax, Dmin, dmin 零线 (zero line) 基本尺寸所指位置,上极限偏差 (upper limit deviation)下极限偏差 (lower limit deviation) 例如：50,+0.01 -0.02,实际偏差 deviation偏差与公差的区别： 公差是两个极限尺寸之差，偏差是极限尺寸对基本尺寸
13、之差 公差绝对值，偏差是代数值 加工的难易程度与公差有关，与偏差无关,偏差,2.2 基本偏差,1.画尺寸公差带图 要素：零线、基本尺寸、极限偏差、 公差带代号,2.2 基本偏差,练习,1.画尺寸公差带图 要素：零线、基本尺寸、极限偏差、 公差带代号2.判断加工的难易程度,2.2 基本偏差,练习,30,300,+0.023 0,+0.013 0,目的选一个极限偏差作为公差带的位置基本参量1. 定义两个极限偏差中，靠近零线的为基本偏差2. 关于基本偏差的规定：轴、孔各28种基本偏差使用21个字母顺序表示（I, L, O, Q, W不用) 轴用小写字母，孔用大写字母公差带代号 50H7, 50h7见
14、图,2.2 基本偏差,基本偏差系列图示,轴的基本偏差特点： a - h 上偏差为基本偏差 j - zc 下偏差为基本偏差 js 对称偏差，j 近似对称 k 部分段有两种基偏,孔的基本偏差特点： A H 下偏差为基本偏差 J - Zc 上偏差为基本偏差 Js 对称偏差 ，J 近似对称 K, M, N 部分段有两种基偏,关于基本偏差的规定,例：查表 60g9 60H9 60g7 60H7 60g5 60H5,60,+0 0 -,2.2 基本偏差,例：查表 60g9 60H9 60g7 60H7 60g5 60H5,-0.010-0.084-0.010-0.040-0.010-0.023,g9 g7
15、 g560,+0 0 -,+0.074 0+0.030 0+0.013 0,H9 H7 H5,例：查表 50js9 50js7,作业（1）：2-2(1、4、10) 2-3 2-4,机械精度设计与检测技术Design of mechanic precision & measurement technique,2012.11,第三讲,2.2.3 配合 Fit,定义 配合指基本尺寸相同时，相互结合的孔、轴公差带之间 的关系。 有3种性质不同的配合方式间隙配合 clearance fit 孔尺寸轴尺寸，为间隙配合，用X表示 Xmax = Dmaxdmin = ES-ei Xmin = Dmindmax
16、 = EI-es 轴的公差带位于孔的公差带上方 应用：要求轴孔有相对转动的配合,2. 过盈配合 interferance fit 孔尺寸轴尺寸，为过盈配合，用Y表示 Ymax = Dmindmax = EI-es Ymin = Dmaxdmin = ES-ei 轴的公差带位于孔的公差带下方 应用：要求轴孔间不能有相对运动，并且可以传递扭矩的配合,2.2.3 配合 Fit,3. 过渡配合 transition fit Xmax = Dmaxdmin = ES-ei 0 Ymax = Dmindmax = EI-es 0 轴的公差带和孔的公差带有重叠可能有间隙，也可能有过盈，量较小。应用：要求轴孔
17、有同轴度要求的配合。 若要传递扭矩，需要加键。,2.2.3 配合 Fit,4. 配合公差 Tf,配合间隙或配合过盈的允许变化量 Tf = Th + Ts Tf = Xmax-Xmin = Ymin-Ymax = Xmax-Ymaxn,2.2.3 配合 Fit,配合公差带图：,要素： 零线、基本尺寸、纵坐标、极限配合量、Tf X(um) +19 -23 Y(um),+ 0 0 -,Tf=42,2.2.3 配合 Fit,2.2.4 基准制 Basic system,基本偏差,标准公差,公差带,孔公差带,轴公差带,配合,间隙配合,过渡配合,过盈配合,基本偏差,标准公差,公差带,孔公差带,轴公差带,配
18、合,间隙配合,过渡配合,过盈配合,基孔制,基轴制,2.2.4 基准制 Basic system,基孔制孔轴相配，孔的公差带不变，通过改变轴的公差带来改变配合性质的做法，称为基孔制。Hole-basic system of fits 规定以 H 为基孔制的基准孔的基本偏差基轴制孔轴相配，轴的公差带不变，通过改变孔的公差带来改变配合性质的做法，称为基轴制。 shaft-basic system of fits 规定以 h 为基轴制的基准轴的基本偏差,例如： 60 , 60 , 60 , 60,H7f 6,F7h6,H7h6,F7f 6,2.2.4 基准制 Basic system,基孔制优先配合公
19、差带图,基轴制优先配合公差带图,基孔制优先配合公差带图,基轴制优先配合公差带图,2.2.5 孔轴基本偏差换算,1. 通用规则：在此规则下，孔、轴基本偏差换算：字母相同， 绝对值相等，符号相反。 AH: EI = -es JZC: ES = -ei适用范围：特殊规则之外的全部,2. 特殊规则： 适用范围： 尺寸 500mm, 精度 IT8 的K,M,N 和精度 IT7 的PZC ES = -ei+(ITn-ITn-1)=-ei+,2.2.5 孔轴基本偏差换算,比轴低一级的孔的加工难度与轴的相当,设计中，若发生基轴制与基孔制之间的转换，希望配合性质不发生改变。,2.2.5 孔轴基本偏差换算,2.设
20、计等价原则,原因：,1.工艺等价原则,几点提示：,注意特殊规则的适用范围： IT8 的K,M,N IT7 的PZC过大的尺寸段，过低的精度等级，一般采用同级配合在特殊规则范围内，仅考虑了孔比轴低一级配合的等价转换只补偿孔（加），不补偿轴特殊规则之外，孔轴同级时可等价转换间隙配合（AH），不加；无论孔轴是否同级，都可等价转换,特殊规则,机械精度设计与检测技术Design of mechanic precision & measurement technique,第四讲,2.3 代号的识别,2.3.1 装配图上的代号识别 装配图上，凡有尺寸配合处，都要标注配合代号或相关的尺寸公差代号。1.基孔制配
21、合 例：18 182.基轴制配合 例：35 35,H7f 6,+0.018 00.0160.027,M8h7,+0.005- 0.034 00.025,基准件配合 60 4. 无基准件配合 60,H7h 6,M7f 6,5. 与滚动轴承的配合 装配图上不标出滚动轴承自身的尺寸公差带，只标出与滚动轴承配合的轴或孔的尺寸公差带 仅此一种情况！,2.3 代号的识别,2.3.2 零件图上的代号识别,零件图加工制造使用的工作图 有四种尺寸公差带的标注方法18H71818H7( ),+0.018 0,+0.018 0,2.3 代号的识别,2.3.2 零件图上的代号识别,零件图加工制造使用的工作图 有三种尺
22、寸公差带的标注方法18H7 大量生产，用量规检验18 单件生产，用通用量具18H7( ) 批量不定，或量具不全,+0.018 0,+0.018 0,未注公差尺寸 自由公差尺寸 精度要求较低，采用一般的加工方法容易达到要求 时，可以只注出基本尺寸。 用于非配合尺寸规定4个公差等级： 见表25 f （精密级） IT12 m （中等级） IT14/13 c （粗糙级） IT16/15 v （最粗级） IT18/17标注实例：GB/T1804-m,2.3.2 零件图上的代号识别,2.4 公差与配合的选用,3个要点： 选公差等级、选基准制、选基本偏差,2.4.1 公差等级的选用 精度？成本？寿命？ 基本原则：经济的满足使用要求,类比法一种或然性推理方法。根据两种事物某些特征的相似，推论其他特征也可能相似。,常用方法：类比法,类比法一种或然性推理方法。根据两种事物某些特征的相似，推论其他特征也可能相似。,参见表26、表27、表28,2.4 公差与配合的选用,2.3.1 装配图上的代号识别,基孔制优先配合公差带图,基轴制优先配合公差带图,基孔制优先配合公差带图,基轴制优先配合公差带图,
