学习领域五认识形位置公差.docx

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学习领域五认识形位置公差

学习领域五认识形位置公差

学习目标

学完本情境后，你应该能够：

1．读懂轴类零件图；

2．正确的使用测量工具测量轴的直径及长度；

3．正确的测量轴的形位公差；

4．通过测量检验轴是否符合图纸要求；

5．掌握测量工具的保养方法。

建议完成本学习领域为6学时

学习内容

学习情境一：

直径及长度测量

学习情境二：

同轴度、圆度、径向跳动、端面跳动测量

学习情境三：

锥度测量

学习情境一直径及长度测量

1．工程图纸

学习情境一任务一零件工程图如图（5-1）所示

图（5-1）学习情境一任务一工程图

2．三维图

学习情境一任务一零件三维图如图（5-2）所示

图（5-2）学习情境一任务一零件三维图

3．工作任务描述

阅读图纸，并用适当的测量工具测量实际零件，并检验该轴的长度是否合格。

工作页

建议学时：

2

一、学习目标

通过本任务的学习，你应该能够掌握：

1．正确的识读零件图；

2．正确选用直径测量工具；

3．掌握测量和检验的相关知识。

二、背景材料

轴类零件是生产中最常见的零件，直径的测量和检测是产品检验中一个非常重要的项目。

通过对轴类零件的测量，掌握测量的相关知识。

测量是以确定量值为目的的全部操作，测量的过程实际上就是将被测量与具有计量单位的标准量进行比较，确定其比值的过程。

一个完整的测量过程包含被测对象、计量单位、测量方法和测量精度四个要素。

（一）、测量误差的基本概念：

任何测量过程，无论采用如何精密的测量方法，其测得值都不可能为被测几何量的真值，即使在测量条件相同时，对同一被测几何量连续进行多次的测量，其测得的值也不一定完全相同，只能与其真值相近似。

这种由于计算器具本身的误差和测量条件的限制，而使测量结果与被测之真值之差为测量误差。

测量误差常采用以下两种指标来评定：

（１）绝对误差：

绝对误差是测量结果与被测量真值之差。

但由于测量结果可能大于或小于真值，故这个差值可能为正值也可能为负值。

由于各种测量方法和测量仪器的误差可查得其参考值，故利用上式可通过被测几何量的测得值估算出真值的范围，显然差值越小，被测几何量的测得值就越接近于真值，其测量精度也就越高，反之越低。

（２）相对误差：

当被测几何量大小不同时，不能再用差值来评定测量精度，这时应采用另一项指标（相对误差）来评定。

所谓相对误差是测量的绝对误差与被测量真值之比。

这种测量的误差不影响对测量精度的评定。

（二）、测量误差的产生原因

（１）计量器具引起的误差　

　任何计量器具在设计上、制造和使用中，都不可避免地要产生误差，这些误差的总和都将会反映在示值误差上和测量的重复性上，而影响测量结果各不相同。

例如机械杠杆比较仪为简化结构采取了近似的设计，其测杆的直线位移与指针杠杆的角位移不成正比，而其标尺却采用等分刻度，这就使测量时会产生测量误码差。

同时由于计算器具使用中的变形、磨损（如游标卡尺两量爪）等同样会产生测量误差。

（２）方法误差

方法误差是指测量方法不完善所引起的误差。

譬如计算公式不准确，测量方法选择不当，工件安装、定位不正确等皆会引起测量误差。

（３）环境误差

由于实际环境条件与规定条件不一致所引起的误差称为环境误差。

规定条件包括：

温度、温度、气压、振动、灰尘等测量要求，而其中以温度的影响最大。

根据国家标准规定：

测量标准温度就为２０度，长度测量时，当实际温度偏离标准温度而计量器具与被测工件因材料不同所引起的测量误差。

（三）、测量误差的分类

　测量误差按其性质可分为系统误差、随机误差和粗大误差。

系统误差属于有规律性的误差，随机误差则属无规律性的误差，而粗大误差属于比较明显的误差，有关这三类误差的情况下面分别叙述如下。

（１）随机误差：

随机误差是指在同一量的多次测量过程中，以不可预知方式变化的测量误差的分量。

由于测量过程中许多难于控制的偶然因素或不稳定的因素，如计量器具中机构的间隙、运动件间的摩擦力变化、测量力的不恒定和测量温度的波动等都会引起随机性的测量误差。

（２）系统误差　系统误差是指在同一被测量的多次测量过程中，保持恒定或以可预知方式变化的测量误差的分量。

从理论上讲，系统误差可以完全消除，但由于种种因素的影响，系统误差实际上只能减小到一定程度，一般说来，系统误差若能减小使其影响只相当于随机误差的程度，则可认为已被消除。

　（３）粗大误差

粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差。

粗大误差亦称疏失误差或粗差。

引起粗大误差的原因是多方面的，如：

错误读取示值；使用有缺陷的计量器具；计算器具使用不正确或环境的干扰等。

三、工作过程

为了完成本工作任务，你需要做一下准备：

（1）工程图；

（2）与图纸相应的零件每组一个；

（3）相关知识手册

这些知识你可以通过以下途径获得：

（1）知识手册；

（2）互联网资源库；

（3）教师讲。

1．阅读任务书

（1）读工程图，把相关内容填入表5-1。

表5-1

轴径基本尺寸

最大极限尺寸

最小极限尺寸

公差值

公差等级

（2）把测量结果填入下表

表5-2轴径测量结果统计分析

轴径

测量工具

测量结果

结论

名称

分度值

表5-3长度测量结果统计分析

长度

测量工具

测量结果

结论

名称

分度值

2．分析问题解决问题

（1）一个完整的测量过程应包括哪几个要素？

（2）小组讨论一下，你测得的零件直径是真值吗？

（3）分析一下，有哪些因素影响了你的测量结果？

（4）测量误差可以分为哪几类？

如何才能减小测量误差？

3.评价：

评价方式：

教师评价

评价项目

评价标准

评价结果

专业能力

（50分）

1．进入实验室的一切人员必须严格遵守实验室的各项规章制度，必须经实验室负责人批准后方可进入。

；听从任课教师和指导老师的安排，认真听讲，仔细观摩，严禁嬉戏打闹，保持场地干净整洁。

（4′）

2．对于陈列柜中的模型零件，不得随意拆拔，如有无故损坏，必须按学校有关规定进行经济赔偿。

（4′）

3．进入实验室前认真阅读相关材料，按照老师的要求熟悉实验室陈列柜的相关内容。

（4′）

4．学生必须在掌握相关设备和工具的正确使用方法后，才能进行操作。

未经许可或指导教师和指导人员不在场的情况下，不得擅自挪动装配零件。

（4′）

5．装配过程中发现装配的零件有损坏的现象，要及时联系指导老师。

（4′）

6．正确的使用测量工具，记录并对测量数据进行处理，得出结论，填写工作页。

（20′）

7．实验室应保持整洁。

装配后，物品摆放整齐。

（10′）

方法能力

（30分）

1．独立学习的能力（8′）

2．分析并解决问题的能力（8′）

3．获取信息能力（7′）

4．整体工作能力（7′）

社会能力

（20分）

1．团队协作和沟通能力（7′）

2．工作任务的组织管理能力（6′）

3．工作责任心与职业道德（7′）

合计分数

综合评价结果（100~90为优、89~80为良、79~70为中、69~60及、60以下为不及）

学习情境二同轴度、圆度、径向跳动测量

一、学习目标

通过本任务的学习，你应该能够掌握：

1．确的识读零件图，；熟悉同轴度、圆度、跳动等公差上轴上的标注；

2．孰练使用百分表、圆度仪偏摆仪等测量工具；

3．正确的对轴的形位公差进行测量并学会数据分析和处理。

二、背景材料

由于机床、刀具、夹具等原因，轴在加工过程中会存在圆度、跳动、同轴度等加工误差，我们通过对这些误差的测量，更进一步的掌握相关的形位公差，同时也加深对测量工具的使用。

自行车是日常生活中比较常用的交通工具，假若自行车的车轮制成正三棱圆形状，自行车是否还能正常行驶？

问题提示：

在机械制造中，经常会加工轴、套筒等回转体类零件，这些零件需要配合起来使用，这就要求不仅满足尺寸精度要求，同时还要满足形位精度要求，如下图所示的轴，当我们按照图纸要求加工出该轴时，该轴的圆度误差如何测量？

测量数据如何处理？

圆度是否合格如何判断？

在生产中如何控制零件圆不圆呢？

圆度正是控制圆柱面、圆锥面的截面和球面零件任意截面圆的程度的指标；圆柱度则是控制圆柱面的圆度、素线直线度、轴线直线度等圆柱面的横截面和纵截面的综合误差的指标。

圆度误差的近似测量方法有两点和三点法，为生产中常用的方法，操作也很简单。

从图1零件工作图上可以看出，该轴圆度公差为0.016。

本案例测量圆度误差，测得圆度误差在公差范围内，则圆度符合要求。

本案例用到量具：

百分表、表座、V型块

实施过程

1、圆度公差

圆度公差属于形状公差，圆度误差值不大于相应的公差值，则认为合格

图2--圆度公差标注

图2所示，被测圆柱面和圆锥面的任一正截面上的圆周必须位于半径差为公差值，则认为合格

图2--圆度公差标注

图2所示，被测圆柱面和圆锥面的任一正截面上的圆周必须位于半径差为公差值0.03mm和0.01mm的两同心圆之间，公差带是在同一个正截面上，半径差为公差值t的两同心圆之间的区域，如图3所示：

图3—圆度公差带

圆度公差带的特点是不涉及基准，公差带无确定的方向和固定的位置（两同心圆的圆心位置是浮动的）。

公差带的方向和位置随相应实际要素的不同而浮动。

2、圆度误差评定

圆度误差值用最小包容区域（简称最小区域）的宽度或直径表示。

最小区域是指包容被测实际要素，且具有最小宽度f或直径的区域，最小包容区的形状与其相应的公差带的形状相同。

最小区域是根据被测实际要素与包容区域的接触状态来判别的，什么样的接触状态才算符合最小条件呢？

根据实际分析和理论证明，得出了各项形状误差符合最小条件的判断标准。

如图5所示区域，评定圆度误差时，包容区为两个同心圆之间的区域，实际圆应至少有内、外交替的四点与两包容圆接触，这个包容区就是最小包容区。

图4—圆度误差最小包容区域

两点法与三点法测量圆度误差是一般生产车间可采用的简便易行的方法，它只需要普通的计量器具，如百分表或比较仪等。

两点法测量圆度误差的原理是在垂直于被测零件轴线的横截面内测量轮廓圆上各点的直径，取其中最大直径与最小直径差的一半作为该截面的圆度误差。

测量若干个截面，取几个截面中最大的圆度误差值作为零件的圆度误差，它适宜找出轮廓圆具有偶数棱的圆度误差。

如图5所示：

图5—两点法测量圆度误差

1—批示表2—直角座3—被测件

有时直接用游标卡尺或千分尺进行两点法测量

三点法测量圆度误差的原理是将被测零件放在V形块上，使其轴线垂直于测量截图，同时固定轴向位置，百分表接触圆轮廓的上面，如图6所示，将被测零件回转一周，取百分表读数的最大值与最小值之差，作为该截面的圆度误差。

测量若干个截面，取其中最大的圆度误差值作为该被测零件的圆度误差，它适宜用于找出轮廓圆具有奇数棱的圆度误差。

图6三点法测量圆度误差

1—指示表2—被测件3—V形块

在测量前，往往知道被测量零件截面是偶数棱圆还是奇数棱圆，不便确定采集两点法还是三点法，比较可靠的办法是用两点法测量一次和两种三点法（V形块支承夹角a=90度和120度或者a=108度和72度）各测量一次，取三次所得误差值的最大值作为零件的圆度误差，把最大值与圆度公差值进行比较，如果圆度误差最大值小于圆度公差值，则表示合格。

以上所讲的两点法跟三点法都是用来测量被测零件误差是否在圆度公差范围内的两种方法，其中这两种方法都需要人工测量一个数据后，由测量人员人工记录在纸张中，或者由一个人测量，另一个人进行记录的操作方式，当需要进行分析时，由操作人员录入到电脑的EXCEL表格中，目前方式导致的问题是效率