《公差配合与技术测量》教案.docx

1、公差配合与技术测量教案公差配合与技术测量课程教案教学单元第一章绪言教学目标1.知识目标：（1）了解互换性的概念、种类、好处、实现互换性生产的条件；（2）了解技术标准的作用及本课程的性质、任务与要求。2.技能目标：初步认识实现互换性的方法。3.德育目标：通过教学激发学生学习此门课程知识的主动性。重点难点1.教学重点：互换性、标准化与优先数系的概念2.教学难点：零件互换性的基本概念教学方法讲授法任务驱动法教学手段多媒体课件课堂讨论教学时数2课时教学内容一、互换性概述1、互换性及其重要意义举例：日常用品 机器零件 电器元件说明：同种类、同规格的零件才可以更换。互换性定义：同一规格的零（部）件，不需任

2、何挑选、调整或修配装配好就能符合性能要求使用。互换性的应用：制造方面：大批量生产时，机器可分拆为多个零件，分别由多家工厂生产，再集中一个工厂组装或总装。设计方面：设计时，可从计算机的存储中调出标准零件的图样及参数进行设计。使用方面：使用中，机器的某个零件损坏了，只需取出备件更换已损坏的零件，机器又可以使用了。2、互换性的种类零件的几何参数、机械性能、电气性能一致，才可以互换。几何参数：尺寸大小、形状异同、相互位置；机械性能：材料的强度、硬度、塑性和韧性；电气性能：元件的电阻、电容、耐压等。本课程主要是研究几何参数的互换性。完全互换：不需附加的选择、调整或修配（同一规格，随意选取）。应用于标准件

3、及精度较低的零件（如通用件）。不完全互换：可以挑选、调整，但不能修配（同规格零件按尺寸分组，组内可以互换，组外不可以互换）。应用于精度较高的零件（如滚动轴承的钢球、内、外圈的配合）。不具有互换性：修配后，才能安装使用（孔、轴的配对生产件）。应用于要求密封性好，配合尺寸要求高的配合件。如柴油发动机的油泵柱塞、喷油嘴的针阀，冷冲模配作法制造的凸、凹模。3、如何实现互换性生产误差：生产中，实际几何参数对理想几何参数的变动量。实际几何参数测量而所得的几何参数；理想几何参数标准值（是具体的、唯一的值）。变动量实际几何参数对理想几何参数相差量的绝对值。例如：理想尺寸 20mm，加工后测得尺寸 20.02m

4、m，则误差=20.02-20.00=0.02mm；若加工后测得尺寸 19.996mm，则误差=19.996-20.00=0.004mm（小）实际生产中，误差是不可避免的，也就是永远存在的。按照误差产生的原因来分，可分为加工误差（含安装误差、加工系统误差等）和测量误差两大类。精度：实际几何参数相对理想几何参数的相似程度。相似程度越高，误差就越小，精度也就越高。公差：误差是不可避免的，应允许其在一定的范围内，这个允许的范围称为公差。允许尺寸的变动量。其作用，限制实际几何参数的误差。公差标准规定查GB表而得；误差实际存在检测而得。公差大，允许误差也就大，精度就低，加工就容易；反之，公差小，允许误差也

5、就小，精度就高，加工就难。标准与代号：公差配合的概念、名词和标准等都由国家或个别行业规定而得。例：国家标准 GB/T190492； 行业标准（机械） JB/Z18182。互换性生产按标准化生产。将零件控制在规定的公差范围内生产；计量单位要统一，量具、量仪要准确可靠。二、互换性生产发展简史原始刀耕火种、石块做刀具；古代按需生产，配作生产；近代产品交流，需要互换性，国际成立标准化组织ISO；近期我国成立国家标准计量总局，加入了国际标准化组织ISO，依照国际标准，重新制定国家标准。三、本课程的性质、任务与要求性质：机械类专业的技术基础课；是“公差配合”（标准）与“技术测量”（计量学）的有机结合在一起

6、的实践性很强的学科。任务：解决公差与误差的问题。要求：掌握概念等基本知识；懂得应用和查取标准的公差值，既有选用公差配合的初步能力；能正确选用量具进行技术测量工作。自学指导与训练方案1、课堂讨论：举例说明机械制造中互换性生产的优越性。 实现互换性生产的基本条件。2、点评。公差配合与技术测量课程教案教学单元第二章尺寸公差与配合教学目标1.知识目标：（1）理解有关尺寸、公差、偏差、配合等方面的术语、定义；（2）掌握公差带的概念和公差带图的画法。2.技能目标：正确使用相关国标，绘制公差带图。3.德育目标：通过教学引导学生学习知识的自觉性。重点难点1.教学重点：尺寸精度及配合的选用；孔、轴公差与配合在图

7、样上的标注2.教学难点：基准制、配合制选用教学方法讲授法任务驱动法教学手段多媒体课件课堂练习教学时数4课时（第一节2课时，第二、三节2课时）教学内容第一节 基本术语和定义一、孔和轴（机械零件的配合形式多为孔和轴）1、孔：圆柱的内表面，包容面，加工中尺寸不断扩大。孔以D来表示。2、轴：圆柱的外表面，被包容面，加工中尺寸不断缩小。轴以d来表示。3、长度：当尺寸不能确定为孔或轴，即尺寸可能增大也可能减小，应定义为长度尺寸，以L来表示。 二、尺寸1、尺寸一般指线性尺寸（包括：长度、角度、弧度等）。长度单位mm，在图纸中不用标出，但在计算的答案中要标出。2、基本尺寸设计给定的尺寸。是通过设计、试验或类比

8、法而得。孔D，轴d，长度L。标准尺寸：基本尺寸应该从国标规定的标准尺寸数系中选取。目的：减少定值的刀、量具。标准尺寸的选取原则：先疏后密。即按R5、R10、R20、R40的优先顺序选取；如果需要圆整标准尺寸也可按Ra5、Ra10、Ra20、Ra40的优先顺序选取。3、实际尺寸由测量而得的尺寸。是在实际孔或轴中通过测量而得的。局部实际尺寸：由于存在加工误差和测量误差，每一次的测量尺寸往往都不同，结果有：d1、d2、dn等，称为局部实际尺寸，简称实际尺寸。孔的实际尺寸以 Da来表示；轴的实际尺寸以 da来表示。4、极限尺寸零件允许尺寸变化的两个极端值。最大的值称为最大极限尺寸；最小的值称为最小极限

9、尺寸。孔的最大极限尺寸以Dmax来表示；孔的最小极限尺寸以Dmin来表示。轴的最大极限尺寸以dmax来表示；轴的最小极限尺寸以dmin来表示。实际尺寸在两个极限尺寸内，合格。三、偏差、公差和公差带 1、偏差某尺寸与基本尺寸的代数差（某尺寸可以是实际尺寸和极限尺寸）。是某参数对参考点（基准）的代数差，有正负之分。实际偏差：实际尺寸对基本尺寸的代数差。计算结果前要带“、”。孔：Ea= DaD0 轴：ea=dad0当实际尺寸基本尺寸时，实际偏差0；当实际尺寸=基本尺寸时，实际偏差=0；当实际尺寸基本尺寸时，实际偏差0。极限偏差：极限尺寸对基本尺寸的代数差。计算结果前要带“、”。最大极限尺寸对基本尺寸

10、之差为上偏差；最小极限尺寸对基本尺寸之差为下偏差；孔的上偏差：ES= Dmax D0 孔的下偏差：EI= Dmin D0轴的上偏差：es= dmax d0 轴的下偏差：ei = dmin d0极限尺寸基本尺寸，极限偏差0；极限尺寸=基本尺寸，极限偏差=0；极限尺寸基本尺寸，极限偏差0；2、公差最大极限尺寸对减最小极限尺寸之差。上偏差与下偏差之差。允许尺寸的变化范围。孔公差：TD=DmaxDmin=（DES）（DEI）=ESEI轴公差：Td=dmaxdmin=（des）（dei）=esei在上式中可以看出：最大最小或上偏差下偏差，T0，加工误差不可避免，0。计算结果前不带“、”。3、公差带图及公

11、差带零线代表基本尺寸，零线上为正，下为负；以上、下偏差到零线的距离为偏差值，偏差在零线上方0，与零线重合=0，在零线下方0；孔（或轴）上、下偏差构成孔（或轴）的公差带，上偏差下偏差为公差值。公差带的要素：大小公差值（由上、下偏差来决定）；位置基本偏差（由距离零线最近的偏差来决定）。四、配合大都以孔、轴的配合而组成其机器的特性。1、配合：是孔、轴以基本尺寸相等（D=d）的结合，体现松紧程度不一的配合。公差带图可以很直观、很清晰的体现孔、轴配合的情况。2、间隙或过盈基本尺寸相等的实际孔与实际轴的配合。实际孔实际轴，孔、轴之间出现松动的间隙，简称实际间隙，以X表示。有： Xa =Dada（= Eae

12、a）0 实际孔实际轴，孔、轴之间出现过量的材料，简称实际过盈，以Y表示。有： Ya=Dada（= Eaea）0这种实际配合的间隙或过盈的值都是唯一的。当生产一批按一定范围尺寸加工的孔、轴零件，这个范围就是极限尺寸。也就是说，孔、轴分别按各自的极限尺寸进行加工，那么这批尺寸不同的孔、轴配合就会有不同的松紧程度。这个松紧程度可分为三类 ：3、间隙配合：孔公差带在轴公差带的上方，以X来表示间隙配合。存在： Xmax = Dmaxdmin（=ESei）0 Xmin = Dmindmax（=EIes）0 Xm= (Xmax+ Xmin) /2 0 (Xm表示平均间隙）总有 Dmin dmax，或EIes

13、，即Xmax、Xmin 0时，必然是间隙配合。 4、过盈配合：孔公差带在轴公差带的下方。Y来表示过盈配合。 存在： Ymin = Dmaxdmin（=ESei）0 Ymax = Dmindmax（=EIes）0 Ym = (Ymax+ Ymin) /20（Ym表示平均过盈）总有Dmaxdmin，或ESei，即Ymin、Ymax0时，必然是过盈配合。5、过渡配合：孔公差带与轴公差带有交叠。以XY表示过渡配合。存在： Xmax = Dmaxdmin（=ESei）0； Ymax = Dmindmax（=EIes）0，(Xmax+ Ymax) /2 0时，取Xm；0时，取Ym。有Dmaxdmin，ES

14、ei，即 Xmax0；或有 Dmindmax，EIes，即 Ymax0。必然存在可能是X，或可能是Y的过渡配合。 6、配合公差：在一批孔、轴的配合中，当最大的孔与最小的轴配合，产生Xmax（Dmaxdmin)或 Ymin (Dmaxdmin)；当最小的孔与最大的轴配合，产生Xmin (Dmindmax)或Ymax (Dmindmin)。那么允许间隙X或过盈Y的变动量就为配合公差，以Tf来表示。五、配合制 为了利于标准化和互换性，必须减少孔轴配合的种类，GB规定了两种以标准公差带为基础的配合制度。基孔制：孔为基准孔。孔的公差带（基本偏差）取EI=0，代号为H；ES0，ES值随公差等级不同而不同。

15、以基准孔与各种不同公差带的轴配合而成不同松紧程度的配合制度，称为基孔制。基轴制：轴为基准轴。轴的公差带（基本偏差）取es=0，代号为h；ei0，ei值随公差等级不同而不同。以基准轴与各种不同公差带的孔配合而成不同松紧程度的配合制度，称为基轴制。不同基准制的孔、轴配合(非基准制配合)：孔为非基准孔与轴为非基准轴的配合。第二节 常用尺寸公差与配合为了简化配合，减少配合的种类，使公差带标准化，因此，必须将公差带两要素（大小和位置）标准化。GB规定标准公差（公差带的大小）系列和基本偏差（公差带的位置）系列。一、标准公差系列标准公差等级GB规定以符号“IT”表示标准公差。标准公差由公差等级和基本尺寸确定

16、的。标准公差可查表2-2(P200-附表2)公差等级是确定尺寸精确程度的等级。公差等级有IT01、IT0、IT1IT18共20个级别。同一等级（精度等级相同），尺寸段越大，公差值也大（不能简单认为公差值大，精度就低）。同一尺寸段，公差等级越高，标准公差值越小，反之标准公差值越大。二、基本偏差系列基本偏差决定公差带的位置。国标规定一般以靠近零线的偏差为基本偏差。当公差带在零线上方时，规定以下偏差（EI或ei都0）为基本偏差；当公差带在零线下方时，规定以上偏差（ES或es都0）为基本偏差。轴的基本偏差可查表2-3，孔的基本偏差可查表2-4。另一基本偏差可由计算得出：由TD =IT=ESEI得：ES

17、=ITEI或：EI=ESIT 由Td =IT=esei 得：es=ITei或：ei=esIT。1、基本偏差代号及系列图代号与系列图：大写拉丁字母为孔的基本偏差，小写拉丁字母为轴的基本偏差。26个字母中去掉I（i）、L（l）、O（o）、Q（q）、W（w）五个，加上CD（cd）、EF（ef）、FG（fg）、ZA（za）、ZB（zb）、ZC（zc）等七个，共28个基本偏差代号。特点：孔的基本偏差代号与零线自上而下相交，AH在零线上方，基本偏差EI0（其中H的EI=0，其他的EI0）；JZC在零线下方，基本偏差ES0（部分精度等级的J、K、M等除外）；JS完全对称于零线。轴的基本偏差代号与零线自下而上

18、相交，ah在零线下方，基本偏差es0（其中H的es=0，其他es0）；jzc在零线下方，基本偏差ei0（部分精度等级的j、k、m等除外）；js完全对称于零线。大部分的基本偏差均与公差等级无关，JS和js除外，J、K、M、N和j、k随公差等级不同有不同的基本偏差值。2、公差带与配合的表示1）公差带公差带的位置是由基本偏差确定的；公差带的大小是由标准公差确定的。所以，孔、轴公差带用基本公差带代号和公差等级的数字表示。例如：H8、G8、f7、m6等.2）公差带的表示15H7 30g8 3）配合的表示40H8/f7 60M8/f7三、标准温度GB给定的标准公差和基本偏差是以20时给出的。因此，精密测量

19、应在20的恒温环境下进行。四、常用尺寸孔、轴公差带与配合 根据国标规定的公差等级有20个，基本偏差代号28个，组成的公差带有560种。也就是说孔、轴各有560种公差带。若以不同的孔、轴配合，则配合的种类更多。所以，应对公差带加以限制。五、未注公差尺寸的极限偏差未注公差：图上只标基本尺寸，不标公差的型式。应用于：非配合尺寸；工艺方法可以能保证尺寸精度；一些精度要求不高的尺寸；实际上，未注公差并非没有公差限制，而是采用一般公差，即一般的加工条件下可以保证尺寸的公差，工艺人员可以自行控制，不需检验。GB规定的未注公差的公差值见表2-7（P216，附表6），适用于非配合尺寸。第三节 公差与配合的选用孔

20、、轴的基本尺寸是由极限设计的力学计算而确定的。除此之外，孔、轴还需要进行精度(公差)设计来进行配合及根据使用要求确定配合的种类。确定方法：1）计算法；（较科学，但较烦锁） 2）类比法；（简单、多采用） 3）试验法；（合理、可靠、但成本高）公差与配合的选用包括：配合制、公差等级、配合种类的选用。 一、配合制的选用：1、优先选用基孔制。此法可以减少孔用定值刀、量具的规格和数量。2、选用基轴制的条件：轴的精度要求不高，可以选用冷拉钢材（冷拉钢材的公差等级达IT8IT12）。一根轴与多个孔的配合。 轴为基准件（轴承外圈与座孔配合时）。3、选用任一公差带配合。二、公差等级的选用公差等级的高低直接影响产品

21、的使用性能和经济性。公差等级过低，不能满足使用要求，过高将使成本成倍增加。选用公差带的基本原则：在满足使用要求的前提下，尽可能选用较低的公差等级。确定公差等级的方法类比法。公差等级的应用范围见表2-8，IT01IT1用于量块，IT1IT7用于量规，IT5IT12用于配合尺寸，IT11IT12用于不重要的配合，IT12IT18用于非配合尺寸。 三、配合的选用1、配合类别（种类）的选用：配合的应用主要有三个方面：维持孔、轴的相对运动（间隙配合）；保证孔、轴的相对位置（过渡配合）；保证传递扭矩或载荷（不可拆过盈配合） （要拆过渡、间隙配合+固定）。2、基本偏差的选用：配合类别确定后，就要确定配合的松

22、紧的程度了。由于配合多采用基孔制或基轴制，所以只需确定孔、轴的基本偏差就可以了。 自学指导与训练方案一、课堂练习：判断：1、具有互换性的零件，其几何参数必须制成绝对精确。（）2、公差是允许零件尺寸的最大偏差。（ ）3、优先数系是由一些十进制等差数列构成的。（ ）4、公差值可以为零。（ ）5、过渡配合可能具有间隙，也可能具有过盈。因此，过渡配合可能是间隙配合，也可能是过盈配合。（ ）6、图样标注mm的孔，该孔为基孔制的孔。（ ）7、公差值越小，说明零件的精度越高。（ ）8、配合H7/g6比 H7/s6要紧。（ ）9、基轴制过渡配合的孔，其下偏差必小于零。（ ）10、有相对运动的配合选用间隙配合，

23、无相对运动的配合选用过盈配合。（ ）11、配合公差的大小等于相配合的孔轴公差之和。（ ）12、孔的基本尺寸一定要大于轴的基本尺寸才能配合。（ ）选择：1、下列配合代号标注不正确的是（）。A、B、C、D、2、公差带大小是由（）决定的。A、标准公差B、基本偏差C、配合公差D、基本尺寸3、下述论述中正确的有（）。A、比的精度高。 B、mm比mm精度高。C、国家标准规定不允许孔、轴公差带组成非基准制配合D、零件的尺寸精度高，则其配合间隙小4、以下各种情况中，应选用间隙配合的有（）。A、要求定心精度高B、工作时无相对运动C、不可拆卸D、转动、移动或复合运动5、下列有关公差等级的论述中，正确的有（）。A、

24、公差等级高，则公差带宽B、在满足要求的前提下，应尽量选用高的公差等级C、公差等级的高低，影响公差带的大小，决定配合的精度D、孔、轴相配合，均为同级配合二、作业：1、设基本尺寸为30mm的N7孔和m6的轴相配合，试计算极限间隙或过盈及配合公差。2、某孔、轴配合，已知轴的尺寸为，Xmax= +0.007mm，Ymax= -0.037mm，试计算孔的尺寸并说明该配合是什么基准制，什么配合类别。3、设孔、轴配合，基本尺寸为mm，要求Xmax= 50m，Ymax= -32m，试确定配合公差带代号。公差配合与技术测量课程教案教学单元第三章技术测量基础教学目标1.知识目标：（1）理解测量的基本概念及其四要素

25、；（2）理解测量方法分类、特点，计量器具分类及常用的度量指标。2.技能目标：正确使用量具、量仪，处理测量结果。3.德育目标：通过教学培养学生动手能力，认真严谨的学习态度。重点难点1.教学重点：量块的基本知识及应用2.教学难点：测量方法教学方法讲授法直观演示法任务驱动法教学手段多媒体课件课堂直观演示视频课堂练习教学时数4课时（第一、二、三节2课时，第四、五、七、八节2课时）教学内容第一节技术测量的基本概念一、概述1、技术测量测量将被测量和计量单位比较，确定其大小；检验既判断零件合格，而不需确定尺寸的大小。2、测量的四要素： 被测对象被测量的零件；计量单位标准值的单位；测量方法采用的测量原理、器具

26、和条件；测量精度测量值对真值的近似程度。二、长度基准及尺寸传递系统我国法定计量单位是以米（m）作为基本长度单位。使用波长为0.633m的稳频氦氖激光辐射线波长作为国家长度基准。第二节量块又称块规，由耐磨材料（CrWMn钢）制成的端面量具。作用：标准尺寸的传递；检定、校准及调整量具、量仪；直接检测零件。形状：块形用作标准尺寸的量块；圆形用作检定千分尺的零位。 1、量块参数中心长度L：一个测量面的中心点到另一测量面之间的垂直距离。任意点长度Li：一个测量面的任意点到另一测量面之间的垂直距离。长度变动量L= LmaxLmin2、量块的研合性与组合量块的研合性使量块可以组合使用。组合量块的原则是数目尽

27、可能少；选用方法是首先选择能去除最后一位小数的量块，然后逐级递减选取。3、量块的级和等量块按照制造精度分为：00、0、1、2、3共五级，00级精度最高，3级最低。级是以量块的中心长度的基本尺寸为标准尺寸，其标准尺寸的误差应在表的范围内。量块按照检定精度分为：1、2、3、4、5、6共六等，1级最高，6级最低。 量块按级使用时，以量块的标称尺寸为工作尺寸。按等使用时，以检定尺寸为工作尺寸。第三节测量方法的分类测量方法：指测量原理、计量方法和测量条件的总和。实际是指获取测量结果的方法。按是否直接测量被测参数分类：直接测量：被测参数可以直接获取；间接测量：被测参数需通过测量其他参数，再经过计算才能获取

28、。 按计量器具的读数值是否直接表示被测尺寸分类：绝对测量：计量器具的读数值可以直接表示被测参数值相对测量（比较测量）：计量器具的读数只表示被测尺寸相对标准尺寸的变动量。相对测量较绝对测量精度高，但较麻烦。按计量器具的测头与被测表面是否接触分类：接触测量：测量时，测头与被测表面有直接接触。存在测量力，测量力的大小会影响测量的结果。不接触测量：测量时，测头与被测表面不接触。不存在测量力。如光学仪器等测量。按同时测量参数的多少分类：单项测量：在每次测量中，只能测出一个参数。综合测量：在每次测量中，可以测出多个参数。常在大批生产中，用综合量规检验。 按测量在加工过程中所起的作用分类：被动测量：零件加工

29、完成后进行测量，判断零件是否合格。主动测量：在加工过程中进行测量。用测量结果控制加工过程，防止废品产生。加工中的试刀、自动检测仪监控等都是主动测量。按被测量件在测量过程中所处的状态分类：静态测量：测量时被测表面相对测头是静止的。动态测量：被测表面与测头模拟工作状态做相对运动测量。第四节计量器具的分类和主要度量指标一、计量器具的分类按使用场所分：量具：结构简单，主要是在车间使用的量具。量仪：结构复杂、测量精度高，多在计量室使用。按用途分：标准计量器具：体现标准尺寸的量具，如：量块。通用计量器具：具有通用性，可测量一定范围内各种尺寸。专用计量器具：专用于测量特定零件的器具，是专用仪器。按自动化程度分：手动半自动自动二、计量器具的主要度量指标选用计量器具的依据刻度间距：相邻两刻线中心线之间的实际距离。分度值：每一刻度所代表的被测量值。示值范围：计量器具所显示或指示的最低值至最高值的范围。测量范围：计量器具所能测量的被测量的范围。 示值误差：计量器具的示值与真值之差。有正负之分，实际中常用专用量块标准尺寸代替真值。回程误差：在相同