《公差与技术测量》教案解读.docx
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《公差与技术测量》教案解读
互换性与测量技术
教
案
车晓毅
教师备课基本要求
1．备课是教学的基本环节，任课教师在备课过程中应根据教学大纲的要求，结合教材的特点，针对授课对象的具体情况，认真组织教学内容，并填好《学时分配表》。
2．认真钻研教材，广泛参阅参考文献资料，抓住基本概念、基本理论、基本技能和每个章节的基本要求，确定教学重点和难点，科学合理的安排教学内容。
3．不断充实教学内容，注意结合生产实际，反映本学科发展的科学技术新成就，并能体现自己的相关研究成果和学术观点。
4．提倡集体备课，集思广益，取长补短，以求更好的发挥集体智慧和力量。
5．教案应包括教学的目的、教学难点、教学重点、教学过程和适量的作业布置等项目，并附向学生推介的必要参考书目。
教务处
课程名称:
互换性与测量技术
使用教材:
徐学林主编.互换性与测量技术基础，湖南大学出版社
授课专业:
机械设计制造及自动化、机械电子工程
授课时数:
32（机自）、28（机电）
授课教师:
车晓毅
授课时间：
2008～2009学年第二学期
主要参考书目:
[1]傅成昌，傅晓艳.公差与配合问答[M].北京：
机械工业出版社，2002
[2]刘巽尔.《极限与配合》国家标准讲解[M].北京：
机械工业出版社，2001
[3]孔庆华．极限配合与测量技术基础[M]．上海：
同济大学出版社，2002
[4]中国机械工业标准．极限与配合卷[M]．北京：
中国标准出版社，1999
[5]中华人民共和国标准．公差原则[M]，GB／T4249－1996
[6]中华人民共和国标准．形状和位置公差未注公差值，GB／T1184－1996
[7]中华人民共和国标准．形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求[M]，GB／T1184－1996
学时分配表
讲授主要内容
时数
作业布置
备注
绪论
2
圆柱体公差配合及其标准化
8
1、2、3、4、5、8、9、10
形状和位置公差
10
4、5、6、7、8、9、10、11、12
其中2学时为习题课
表面粗糙度
2
（1）
测量技术基础知识
1
1、6
光滑极限量规
1
3、4、5
滚动轴承的公差和配合
2
（1）
2
键和花键的互换性
2
（1）
2、3
渐开线圆柱齿轮传动的互换性
2
3
螺纹结合的互换性
2
（1）
2
注：
（1）为机械电子工程的学时
第1讲
课题第一章绪论
目的任务懂得学习公差课的目的
重点难点1.互换性的定义
2.加工误差与公差
教学方法讲述
使用教具课件
提问作业
第一章绪论
一课程简介与教学要求
1.特点：
专业技术课（主干）
定义多，概念多，符号多,标准多，记忆内容多，但简单，易学。
2．重要性：
承上启下。
从课程设计至毕业设计的应用，毕业后的应用。
3．学时：
讲课30实验6
4．组成：
上课，作业，测验，实验，考试。
5．性质：
互换性属于标准化的范围，而技术测量属于计量学，本课程就是将理论和实践紧密结合的学科。
6．任务：
从互换性角度出发，围绕误差与公差来研究，如何解决使用与制造的矛盾。
而这一矛盾的解决是合理确定公差和采用适当的技量手段。
7．要求：
要求掌握互换性与技术测量的基本原理。
会使用各种公差标准与标注，并能进行一般的技量工作，为今后的学习和工作打下良好的基础。
二.互换性概述-----interchangerability
1`举例：
螺钉，灯泡，汽车，飞机，彩电等等。
2分类：
完全互换与不完全互换
3完全互换定义：
同一规格工件不作任何挑选，不需辅助加工，就能装到所需的部件上，并能滿足其使用要求
4优点：
提高生产率，有利于专业化大生产，缩短维修时间，降低生产成本等。
三几何量的误差与公差
1误差：
尺寸，形状，位置，表面粗糙度。
2公差：
研究几何量的误差及控制范围，换言之，公差是允许的最大误差。
3区别：
误差在加工中产生，而公差是在设计中给定。
四标准的起源
为使工件有互换性，又须滿足设计与制造的要求就应制定一个标谁。
Theformerest:
1997←1979←
1902
Newall
Britain
1924
BS
England
1925
ANSI
Amerca
1926
DIN
Germany
1929
OCT
Russia
1959
GB
China
枝术标准：
GB 国家
HB,JB部门
QB企业
三“S”：
SimplificationSpecialicationStandardization
五值的标准化--------优先数系。
1.含义：
是等比数列，有确定的公比，含有10的整数次幂
2.优点：
经济合理，简单，统一，具有广泛的适用性。
R5，R10，R20，R40，R80系列，优先选用R5系列。
R5：
q=
≈1.5849≈1.6
第2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
使用教具课件图片
提问作业2-4
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
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。
第3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2-6、2-7
第二节公差与配合标准的主要内容简介
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。
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：
3.线性尺寸的一般公差标准：
第4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2—8、2—9
第三节公差配合选择
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.
第5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
使用教具课件图片
提问作业
第四章形状和位置公差及检测
第一节概述
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）
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