本科互换性和测量技术教学案

.wd.本科互换性与测量技术教案机械工程系机械教研室【首页】课程类型必修课院级公共课 根基或专业根基课 专业课( )选修课限选课 ；任选课 授课方式课堂讲授 ；实践课 考核方式考察；考试 机械总学时数48学时学时分配课堂讲授 38 学时； 实践课8 学时；机动2学时。教材名称互换性与测量技术出版社及作者哈尔滨地图出版社 主编：宫波指定参考书作者出版社出版时间公差配合与测量技术互换性与测量技术根基有关公差配合各项国家标准宫波陈于萍国家技术监视局大连理工大学机械工业2005.82004.7第 周 第 1 次课 年 月 日章节名称绪论授课方式理论课 ；实践课 ；实习 教学时数1教学目的及要求本局部重点介绍互换性及其作用，加工误差、公差的概念，优先数的概念。可从生活中的实例入手，引出相关的互换性概念，并渐次深入到公差的概念，以使学生对学习本门课程的实际意义建设整体概念教学重点与难点互换性及其作用，加工误差、公差的概念，优先数的概念。教学手段多媒体课件;课堂黑板讲授教学主要内容时间分配1. 互换性概述2. 加工误差、公差及检测3. 标准化与优先数复习思考题0-1 什么是互换性互换性的优越性有哪些0-2 互换性的分类有哪些完全互换和不完全互换有何区别0-3 误差、公差、检测、标准化与互换性有什么关系0-4 什么是标准和标准化0-5 为何要采用优先数系R5、R10、R20、R40系列各代表什么小结互换性是现代工业产品设计和制造的重要原则。要实现互换性生产，就要使零件的几何量误差控制在一定范围内，为此国家制定了公差标准。为了保证公差，就要进展正确的检测。合理制定公差与正确进展检测是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。优先数系列在各项公差标准中得到了广泛的应用。绪论在工业及日常生活中到处都能遇到互换性。例如，机器上丢了一个螺钉，可以按一样的规格装上一个；灯泡坏了，可以换个新的； 自行车、缝纫机、钟表的零部件磨损了，也可以换个一样规格的新的零部件，即能满足使用要求。互换性是机器和仪器制造行业中产品设计和制造的重要原则。1. 互换性概述1互换性及其意义所谓互换性的含义即指：同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选和修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求。在设计方面，零部件具有互换性，就可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，有利于计算机辅助设计和产品品种的多样化。在制造方面，互换性有利于组织专业化生产，有利于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于用计算机辅助制造，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化，从而可以提高劳动生产率和产品质量，降低生产成本。 在使用和维修方面，具有互换性的零部件在磨损及损坏后可及时更换，因而减少了机器的维修时间和费用，保证机器连续运转，从而提高机器的使用价值。 2互换性的分类机器和仪器制造业中的互换性，通常包括几何参数(如尺寸)和力学性能(如硬度、强度)的互换，本课程仅讨论几何参数的互换。所谓几何参数互换，主要包括零部件的尺寸、几何形状、相互的位置关系以及外表粗糙度等参数的互换。互换性按其互换程度，可分为完全互换和不完全互换。假设一批零部件在装配时，不需要挑选、调整和修配，装配后即能满足预定的要求，这些零部件属于完全互换。零部件在加工完后，通过测量将零件按实际尺寸大小分为假设干组，使各组组内零件间实际尺寸的差异减小，装配时按对应组进展。这样，既可保证装配精度和使用要求，又能解决加工上的困难，降低成本。但此时，仅组内零件可以互换，组与组之间不可互换，故称为不完全互换。装配时需要进展挑选或调整的零部件也属于不完全互换。2. 加工误差、公差及检测 允许零件几何参数的变动量称为“公差。工件的误差在公差范围内，为合格件；超出了公差范围，为不合格件。完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。几何量的检验是指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格性判断，而不必得出被测量的具体数值；测量是将被测量与作为计量单位的标准量进展对比，以确定被测量的具体数值的过程。3. 标准化与优先数1标准与标准化所谓标准，就是指为了取得国民经济的最正确效果，对需要协调统一的具有重复特征的物品(如产品、零部件等)和概念(如术语、规则、方法、代号、量值等)，在总结科学试验和生产实践的根基上，由有关方面协调制订，经主管部门批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。所谓标准化，就是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程。按照标准化对象的特性，标准可分为根基标准、产品标准、方法标准、安全标准、卫生标准等。对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准，代号为GB，对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可制定行业标准，如机械标准JB等。对没有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准，它们的代号分别用DB、Q表示。 2优先数和优先数系 为使产品的参数选择能遵守统一的规律，必须对各种技术参数的数值做出统一规定。优先数和优先数系国家标准GB32180就是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数应尽可能采用它。优先数系是由公比为、，且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。各数列分别用符号R5、R10、R20、R40、R80表示，分别称为R5系列、R10系列、R20系列、R40系列、R80系列。R5系列为以1.60为公比形成的数系；R10系列为以1.25为公比形成的数系；R20系列为以1.12为公比形成的数系；R40系列为以1.06为公比形成的数系；R80系列为以1.03为公比形成的数系；小结互换性是现代工业产品设计和制造的重要原则。零件具有互换性，可以在产品的设计、制造、使用中发挥巨大的作用。互换性可分为完全互换和不完全互换，内互换和外互换等。要实现互换性生产，就要使零件的几何量误差控制在一定范围内，为此国家制定了公差标准。为了保证公差，就要进展正确的检测。合理制定公差与正确进展检测是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。互换性要通过标准化来实现，标准化是组织现代化生产的重要手段之一，是实现专业化协作生产的必要前提，现代化程度越高，对标准化的要求也越高。优先数系列在各项公差标准中得到了广泛的应用。习题0-1 什么是互换性互换性的优越性有哪些0-2 互换性的分类有哪些完全互换和不完全互换有何区别0-3 误差、公差、检测、标准化与互换性有什么关系0-4 什么是标准和标准化0-5 为何要采用优先数系R5、R10、R20、R40系列各代表什么第 周 第 1 次课 年 月 日章节名称第一章 极限与配合及检测 第一节 极限与配合的 基本概念授课方式理论课 ；实践课 ；实习 教学时数1教学目的及要求掌握几何量的 基本概念，有关公差配合的 基本术语和定义教学重点与难点有关尺寸、尺寸偏差、公差的术语定义教学手段多媒体课件教学；课堂黑板讲授教学主要内容时间分配1孔和轴2有关尺寸的术语定义3有关尺寸偏差、公差的术语定义复习思考题1-1什么是 基本尺寸、极限尺寸和实际尺寸它们之间有何区别和联系1-2什么是尺寸公差、极限偏差和实际偏差它们之间有何区别和联系小结极限与配合的 基本术语和定义，不仅是圆柱零件尺寸极限制的根基局部，也是全书的根基局部。对于极限与配合的术语和定义，必须结实地掌握。不仅要明确定义，还要能熟练计算。授课形式：课堂教学 实验教学 参与式 讨论式教学目的与要求：本章是本门课程的重要的核心根基，对于 基本概念局部，要做到概念明确，辅以例图，力求清楚明了。第二节是公差配合的精华，重点讲清标准公差数值表、孔和轴的 基本偏差数值表及 基本偏差系列图。 教学重点、难点：重点掌握有关公差与配合的 基本概念，会查用公差配合国家标准。难点为公差配合的选择。第一章 极限与配合及检测为适应科学技术飞速开展，与国际标准接轨，经国家技术监视局批准，公布了公差与配合标准极限与配合(GBT1800.11997)、 (GBT1800.21800.31998)、(GBT18041992)，代替了1979年公布的旧标准(CBl800180479)中相应的局部内容。第一节极限与配合的 基本概念本节是本门课程的重要的核心内容，是学习以后各章的根基。对各公差配合的 基本概念要明确，重点掌握好有关极限尺寸、极限偏差、尺寸公差、 基本偏差的概念，到达能熟练计算。会画公差带图，掌握间隙、过渡、过盈配合的特点及极限盈、隙的计算。1.1.1孔和轴1. 孔 孔是指工件的圆柱形内外表，也包括非圆柱形内外表由二平行平面或切面形成的包容面。孔的直径尺寸用D表示。2. 轴 轴是指工件的圆柱形外外表，也包括非圆柱形外外表由二平行平面或切面形成的被包容面。轴的直径尺寸用d表示。 从装配关系讲，孔是包容面，轴是被包容面。从加工过程看，随着余量的切除，孔的尺寸由小变大，轴的尺寸由大变小。如图1-1所示。1.1.2 有关尺寸的术语定义1. 尺寸 是指用特定单位表示线性尺寸值的数值。长度值包括：直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。单位:毫米mm 2. 基本尺寸D,d 基本尺寸是由设计给定的，孔用D表示，轴用d表示。3.实际尺寸(Da,da) 实际尺寸是通过测量所得的尺寸。孔的实际尺寸以Da表示，轴的实际尺寸以da表示。4.极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值称为极限尺寸。两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸；较小的一个称为最小极限尺寸。孔和轴的最大，最小极限尺寸分别用Dmax，dmax和Dmin，dmin表示。1.1.3有关尺寸偏差、公差的术语定义1.尺寸偏差 某一尺寸减去其 基本尺寸所得的代数差称为尺寸偏差简称偏差。偏差可能为正或负，也可为零。2.实际偏差 实际尺寸减去其 基本尺寸所得的代数差称为实际 偏差。 3.极限偏差 极限尺寸减其 基本尺寸所得的代数差。1上偏差 最大极限尺寸减去其 基本尺寸所得的代数差称为上偏差。孔的上偏差用ES表示；轴的上偏差用es表示。2下偏差 最小极限尺寸减去其 基本尺寸所得的代数差称为下偏差。孔的下偏差用EI表示；轴的下偏差用ei表示。极限偏差可用以下公式表示：ES=Dmax-D es=dmax-dEI=Dmin-D ei=dmin-d偏差值除零外，前面必须标有正或负号。上偏差总是大于下偏差。标注例如：5050 30 30 804.尺寸公差Th，Ts 允许尺寸的变动量称为公差。公差是用以限制误差的，工件的误差在公差范围内即为合格；反之，则不合格。公差等于最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。孔公差用Th表示；轴公差用Ts表示。公差、极限尺寸和极限偏差的关系如下：孔公差 Th= DmaxDmin = ESEI 轴公差 Ts = dmaxdmin = esei公差值永远为正值。公差与配合示意图5.尺寸公差带 零件的尺寸相对其 基本尺寸所允许变动的范围，叫做尺寸公差带。用图所表示的公差带称为公差带图。零线为确定极限偏差的一条基准线，是偏差的起始线，零线上方表示正偏差，零线下方表示负偏差。在画公差带图时，注上相应的符号“0“和“号，并在零线下方画上带单箭头的尺寸线标上 基本尺寸值。上、下偏差之间的宽度表示公差带的大小，即公差值。公差带沿零线方向的长度可适中选取。公差带图中，尺寸单位为毫米mm，偏差及公差的单位也可以用微米m表示，单位省略不写。6.标准公差 标准中表列的，用以确定公差带大小的任一公差称为标准公差。7. 基本偏差 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。一般为公差带靠近零线的那个偏差。第 周 第 2 次课 年 月 日章节名称第一章 极限与配合及检测 第一节 极限与配合的 基本概念授课方式理论课 ；实践课 ；实习 教学时数2教学目的及要求掌握有关配合的 基本术语和定义；掌握三种配合的特点。教学重点与难点各种配合特点，配合公差带图的绘制，配合特征量的计算教学手段多媒体课件教学；课堂黑板讲授教学主要内容时间分配有关配合的术语定义1.配合2.间隙X或过盈Y3.间隙配合4.过盈配合5.过渡配合6.配合公差7.例题复习思考题配合有哪几种简述各种配合的特点。小结极限与配合的 基本术语和定义，不仅是圆柱零件尺寸极限制的根基局部，也是全书的根基局部。对于极限与配合的术语和定义，必须结实地掌握。不仅要明确定义，还要能熟练计算。1.1.4有关配合的术语定义1.配合 配合是指 基本尺寸一样的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。2.间隙X或过盈Y 在轴与孔的配合中，孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差，当差值为正时称为间隙，用X表示；当差值为负时称为过盈，用Y表示。3.间隙配合 具有间隙包括最小间隙等于零的配合称为间隙配合。在间隙配合中，孔的公差带在轴的公差带之上，如图1-4所示。最大间隙 Xmax=Dmaxdmin=ES-ei最小间隙 Xmin=Dmindmax=EI-es间隙配合的平均松紧程度称为平均间隙Xav。平均间隙 Xav=Xmax + Xmin 1-54.过盈配合具有过盈包括最小过盈等于零的配合称为过盈配合。在过盈配合中，孔的公差带在轴的公差带之下，如图最大过盈 Ymax=Dmin dmax = EI-es 最小过盈 Ymin=Dmaxdmin = ES-ei平均过盈为最大过盈与最小过盈的平均值。平均过盈 Yav= Ymax+Ymin 5.过渡配合 可能具有间隙或过盈的配合，此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠，它是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合，但间隙和过盈量都不大。最大间隙 Xmax=Dmaxdmin=ES-ei最大过盈 Ymax=Dmindmax =EI-es在过渡配合中，平均间隙或平均过盈为最大间隙与最大过盈的平均值，所得值为正，则为平均间隙；为负则为平均过盈。XavYav=Xmax + Ymax6.配合公差 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。它说明配合松紧程度的变化范围。配合公差用Tf表示，是一个没有符号的绝对值。对间隙配合 对过盈配合 对过渡配合 在上式中，把最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴的极限尺寸或偏差带入，可得三种配合的配合公差都为例1-1 基本尺寸D=d=50mm，孔的极限尺寸Dmax=50.025mm，Dmin=50mm；轴的极限尺寸dmax=49.950mm，dmin=49.934mm。现测得孔、轴的实际尺寸分别为Da=50.010mm，da=49.946mm。求孔、轴的极限偏差、实际偏差及公差。 解：孔的极限偏差ES=DmaxD=50.02550=+0.025mmEI=DminD=5050=0轴的极限偏差es=dmaxd=49.95050=0.050mmei=dmind=49.93450=0.066mm孔的实际偏差DaD=50.01050=+0.010mm轴的实际偏差dad=49.94650=0.054mm孔的公差TD=DmaxDmin=50.02550=0.025mm轴的公差Td=dmaxdmin=49.95049.934=0.016mm例1-2 孔mm，轴mm，求Xmax、Xmin及，并画出公差带图。解：Xmax=Dmaxdmin=50.03949.950mm=+0.089mmXmin=Dmindmax=5049.975mm=+0.025mm=mm=0.064mm公差带图如图1-7a所示。例1-3 孔mm，轴mm，求Ymax、Ymin及，并画出公差带图。解：Ymax=Dmin dmax=5050.079mm=0.079mmYmin=Dmaxdmin=50.03950.054=0.015mm=mm=0.064mm公差带图如图1-7b所示。例1-4 孔mm，轴mm，求Xmax、Ymax及，并画出公差带图。解：Xmax=Dmaxdmin=50.03950.009mm=+0.030mmYmax=Dmin dmax=5050.034mm=0.034mm=mm=0.064mm公差带图如图1-7c所示。图1-7 例1-2、1-3、1-4的公差带图第 周 第 3 次课 年 月 日章节名称第一章 极限与配合及检测 第二节极限与配合标准的主要内容授课方式理论课 ；实践课 ；实习 教学时数2教学目的及要求掌握有关公差配合国家标准的有关内容；学会正确查用标准公差及孔和轴的 基本偏差数值表。教学重点与难点标准公差及孔和轴的 基本偏差数值表的查用教学手段多媒体课件教学；课堂黑板讲授教学主要内容时间分配1 基准制；2 标准公差系列；3 基本偏差系列；4 公差与配合在图样上的标注；5 常用和优先的公差带与配合；6 一般公差线性尺寸的未注公差复习思考题1-3什么是标准公差什么是 基本偏差1-4什么是基准制在哪些情况下采用基轴制作业1-6，1-7，1-8小结标准公差系列和 基本偏差系列是公差标准的核心，也是本章的重点。公差标准就是 由标准公差和 基本偏差为根基而制定的。标准公差决定了公差带的大小；而 基本偏差则决定了公差带的位置。 如果按任意一个公差等级和 基本偏差组成公差带的话，孔和轴的公差带数目将非常庞大，因此根据生产实际需要，国家标准推荐了一般、常用和优先公差带及配合。1.2极限与配合标准的主要内容本节主要讲述公差配合标准，了解基准制中基孔制和基轴制的特点、标准公差系列和 基本偏差系列的构成，重点掌握标准公差数值表和孔与轴的 基本偏差数值表的查用，会在图样上正确标注公差配合。掌握一般公差的表示方法。1.2.1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配合的一种制度。基孔制配合中的孔为基准孔，是配合的基准件。标准规定，基准孔的 基本偏差为下偏差EI，数值为零，即EI=0，上偏差为正值，其公差带偏置在零线上侧。基准孔的代号为H。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配合的一种制度。基轴制配合中的轴为基准轴，是配合的基准件。标准规定，基准轴的 基本偏差为上偏差es，数值为零，即es=0，下偏差为负值，其公差带偏置在零线下侧。基准轴的代号为h。1.2.2标准公差系列1.标准公差因子公差单位 标准公差因子是用以确定标准公差的 基本单位，该因子是 基本尺寸的函数，是制定标准公差数值的根基。式中 D 基本尺寸分段的计算尺寸mmi公差单位m2.公差等级 确定尺寸准确程度的等级称为公差等级。不同零件和零件上不同部位的尺寸，对准确程度的要求往往不同，为了满足生产的需要，国家标准设置了20个公差等级，各级标准公差的代号为IT01、IT0、IT1、IT2、IT18，IT01精度最高，其余依次降低，标准公差值依次增大。3.尺寸分段在计算标准公差时，公差单位算式中D取尺寸段首尾两个尺寸的几何平均值。1.2.3 基本偏差系列1.代号 基本偏差代号用拉丁字母表示，孔用大写字母表示，轴用小写字母表示。28种 基本偏差构成了 基本偏差系列。2. 基本偏差系列图及其特征 图1-9为 基本偏差系列图。图中， 基本偏差系列各公差带只画出一端，另一端未画出，它取决于公差的大小。3. 基本偏差数值1轴的 基本偏差数值 轴的 基本偏差数值是以基孔制配合为根基，按照各种配合要求，再根据生产实践经历和统计分析结果得出的一系列公式经计算后圆整尾数而得出。轴的 基本偏差数值表，如表1-4所示。轴的 基本偏差可查表确定，另一个极限偏差可根据轴的 基本偏差数值和标准公差值按以下关系式计算ei=esITes=ei+IT2孔的 基本偏差数值 通用规则 用同一字母表示的孔、轴的 基本偏差的绝对值相等，符号相反。孔的 基本偏差是轴的 基本偏差相对于零线的倒影。即ES=ei 适用于AHEI=es 适用于同级配合的JZC 特殊规则 用同一字母表示的孔、轴的 基本偏差的符号相反，而绝对值相差一个值。即ES=ei+=ITnITn-1=IThITs特殊规则适用于 基本尺寸500mm，标准公差IT8的J、K、M、N和标准公差IT7的PZC。孔的另一个极限偏差可根据孔的 基本偏差数值和标准公差值按以下关系式计算EI=ESITES=EI+IT例1-5 查表确定25H8/p8，25P8/h8孔与轴的极限偏差，并计算这两个配合的极限盈隙。解：1查表确定孔和轴的标准公差查表1-2得 IT8=33m2查表确定轴的 基本偏差查表1-4得 p的 基本偏差为下偏差ei=+22m h的 基本偏差为上偏差es=03查表确定孔的 基本偏差查表1-5得 H的 基本偏差为下偏差EI=0 P的 基本偏差为上偏差ES=22m4计算轴的另一个极限偏差p8的另一个极限偏差es=ei+IT8=+22+33m =+55mh8的另一个极限偏差ei=esIT8=033m=33m5计算孔的另一个极限偏差H8的另一个极限偏差ES=EI+IT8=0+33m=+33mP8的另一个极限偏差EI=ESIT8=2233m=55m6标出极限偏差25257计算极限盈隙对于25H8/p8 Ymax=EIes=00.055mm=0.055mm Xmax=ESei=+0.0330.022mm=+0.011mm对于25P8/h8 Ymax=EIes=0.0550mm=0.055mm Xmax=ESei=0.0220.033mm=+0.011mm可见25H8/p8与25P8/h8配合性质一样。例1-6 查表确定20H7/p6，20P7/h6孔与轴的极限偏差，并计算这两个配合的极限盈隙。解：1查表确定孔和轴的标准公差查表1-2得 IT6=13m IT7=21m2查表确定轴的 基本偏差查表1-4得 p的 基本偏差为下偏差ei=+22m h的 基本偏差为上偏差es=03查表确定孔的 基本偏差查表1-5得 H的 基本偏差为下偏差EI=0 P的 基本偏差为上偏差ES=22+m=22+8m=14m4计算轴的另一个极限偏差p6的另一个极限偏差es=ei+IT6=+22+13m =+35mh6的另一个极限偏差ei=esIT6=013m=13m5计算孔的另一个极限偏差H7的另一个极限偏差ES=EI+IT7=0+21m=+21mP7的另一个极限偏差EI=ESIT7=1421m=35m6标出极限偏差20207计算极限盈隙对于20H7/p6 Ymax=EIes=00.035mm=0.035mm Ymin=ESei=+0.0210.022mm=0.001mm对于20P7/h6 Ymax=EIes=0.0350mm=0.035mm Ymin=ESei=0.0140.013mm=0.001mm可见20H7/p6与20P7/h6配合性质一样。1.2.4公差与配合在图样上的标注1.公差带代号与配合代号孔、轴的公差带代号由 基本偏差代号和公差等级数字组成，例如H7、F7、K7、P6等为孔的公差带代号；h7、g6、m6、r7等为轴的公差带代号。当孔和轴组成配合时，配合代号写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号。如或H7/g6。如指某 基本尺寸的配合，则 基本尺寸标在配合代号之前，如30H7/g6。2.图样中尺寸公差带的标注形式1.2.5常用和优先的公差带与配合国标GB/T1800.3规定了国标规定了一般、常用和优先轴用公差带共119种，如图1-12所示。图中方框内的为59种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。国标规定了一般、常用和优先孔用公差带共105种，如图1-13所示。图中方框内的为44种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。对于配合，国标规定基孔制常用配合59种，优先配合13种，如表1-6所示。基轴制常用配合47种，优先配合13种，如表1-7所示。1.2.6一般公差线性尺寸的未注公差新国标GB/T180492国家标准GB/T180492一般公差 线性尺寸的未注公差采用了国际标准中的有关局部，替代了GB180479未注公差尺寸的极限偏差。国家标准GB/T180492对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级，它们分别是精细级f、中等级m、粗糙级c、最粗级v。对适用尺寸也采用了较大的分段，具体数值如表1-8所示。f、m、c、v四个等级分别相当于IT12、IT14、IT16、IT17。采用GB/T18041992规定的一般公差，在图样、技术文件或标准中用该标准号和公差等级符号表示。例如，中选用中等级m时，表示为GB/T1804m。一般公差的线性尺寸是在车间加工精度保证的情况下加工出来的，一般可以不用检验。第 周 第 4 次课 年 月 日章节名称第一章 极限与配合及检测 第三节 极限与配合的选用授课方式理论课 ；实践课 ；实习 教学时数2教学目的及要求掌握基准制的选择、公差等级的选择、配合的选择的 基本原则和一般方法。到达会初步选用公差配合的能力。教学重点与难点正确选用公差与配合。教学手段多媒体课件教学；课堂黑板讲授教学主要内容时间分配1. 基准制的选择2. 公差等级的选择3. 和配合种类的选择复习思考题作业1-10，1-11小结本节主要介绍公差配合的选择，要求掌握基准制的选择、公差等级的选择、配合的选择的 基本原则和一般方法。本节为本章的教学难点，学生应在熟悉书中所述内容根基上，到达会初步选用公差配合的能力。1.3极限与配合的选用本节主要介绍公差配合的选择，要求掌握基准制的选择、公差等级的选择、配合的选择的 基本原则和一般方法。本节为本章的教学难点，学生应在熟悉书中所述内容根基上，到达会初步选用公差配合的能力。合理选用公差与配合是机械设计与制造中的一项重要工作，它对提高产品的性能、质量以及降低成本都有重要影响。公差与配合的选用主要包括基准制、公差等级和配合种类的选择。1.3.1基准制的选择1.一般情况下优先选用基孔制 优先选用基孔制，这主要是从工艺性和经济性来考虑的。孔通常用定值刀具如钻头、铰刀、拉刀加工，用极限量规塞规检验。当孔的 基本尺寸和公差等级一样而 基本偏差改变时，就需更换刀具、量具。而一种规格的磨轮或车刀，可以加工不同 基本偏差的轴，轴还可以用通用量具进展测量。所以，为了减少定值刀具、量具的规格和数量，利于生产，提高经济性，应优先选用基孔制。2.在以下情况下，应选用基轴制1当在机械制造中采用具有一定公差等级的冷拉钢材，其外径不经切削加工即能满足使用要求，此时就应选择基轴制，再按配合要求选用和加工孔就可以了。这在技术上、经济上都是合理的。2由于构造上的特点，宜采用基轴制。根据工作要求，活塞销轴与活塞孔应为过渡配合，而活塞销与连杆之间由于有相对运动应为间隙配合。假设采用基孔制配合，销轴将做成阶梯状，这样既不便于加工，又不利于装配。假设采用基轴制配合，销轴做成光轴，既方便加工，又利于装配。3与标准件配合时，应以标准件为基准件来确定基准制。在特殊需要时可采用非基准制配合。1.3.2公差等级的选择1.联系工艺 在按使用要求确定了配合公差Tf后，由于Tf=Th+Ts，这里Th与Ts的公差分配可按工艺等价性考虑。孔和轴的工艺等价性是指孔和轴加工难易程度应一样。在间隙和过渡配合中孔的标准公差IT8，过盈配合中孔的标准公差IT7时，可确定轴的公差等级比孔高一级，如H7/f6、H7/p6，低精度的孔和轴可采用同级配合，如H8/s8。2.联系配合 对过渡配合或过盈配合，一般不允许其间隙或过盈的变动太大，因此公差等级不能太低，孔可选标准公差IT8，轴可选标准公差IT7。间隙配合可不受此限制。但间隙小的的配合公差等级应较高，间隙大的配合公差等级可以低些。例如，选用H6/g5和H11/a11是可以的，而选用H11/g11和H6/a5就不合理了。3.联系零件的相关构造 例如，齿轮孔与轴配合的公差等级应决定于齿轮的精度等级，滚动轴承与轴颈和外壳孔配合的公差等级与滚动轴承的精度有关。在用类比法选择公差等级时，应熟悉各个公差等级的应用范围和各种加工方法所能到达的公差等级，具体参见表1-9、表1-10、表1-11。1.3.3配合的选择一般选用配合的方法有三种，即计算法、试验法、类比法。1.各种配合的特征及应用举例选择配合的主要依据是使用要求和工作条件。对初学者来说，首先要确定配合的类别，选定是间隙配合、过渡配合还是过盈配合。表1-12提供了配合类别选择的一般方法，可供参考。2.选择配合种类时应考虑的主要因素参考表1-15对配合的间隙或过盈的大小进展调整。3. 配合选择例如第 周 第 5 次课 年 月 日章节名称习题课授课方式理论课 ；实践课 ；实习 教学时数2教学目的及要求习题演练，掌握本章所学的理论知识，并用以解决实际问题。教学重点与难点各习题与解答方法教学手段多媒体课件教学；课堂黑板讲授教学主要内容时间分配各习题复习思考题各例题的解答方法小结通过习题演练，掌握本章的教学内容，例1-5 查表确定25H8/p8，25P8/h8孔与轴的极限偏差，并计算这两个配合的极限盈隙。解：1查表确定孔和轴的标准公差查表1-2得 IT8=33m2查表确定轴的 基本偏差查表1-4得 p的 基本偏差为下偏差ei=+22m h的 基本偏差为上偏差es=03查表确定孔的 基本偏差查表1-5得 H的 基本偏差为下偏差EI=0 P的 基本偏差为上偏差ES=22m4计算轴的另一个极限偏差p8的另一个极限偏差es=ei+IT8=+22+33m =+55mh8的另一个极限偏差ei=esIT8=033m=33m5计算孔的另一个极限偏差H8的另一个极限偏差ES=EI+IT8=0+33m=+33mP8的另一个极限偏差EI=ESIT8=2233m=55m6标出极限偏差25257计算极限盈隙对于25H8/p8 Ymax=EIes=00.055mm=0.055mm Xmax=ESei=+0.0330.022mm=+0.011mm对于25P8/h8 Ymax=EIes=0.0550mm=0.055mm Xmax=ESei=0.0220.033mm=+0.011mm可见25H8/p8与25P8/h8配合性质一样。例1-6 查表确定20H7/p6，20P7/h6孔与轴的极限偏差，并计算这两个配合的极限盈隙。解：1查表确定孔和轴的标准公差查表1-2得 IT6=13m IT7=21m2查表确定轴的 基本偏差查表1-4得 p的 基本偏差为下偏差ei=+22m h的 基本偏差为上偏差es=03查表确定孔的 基本偏差查表1-5得 H的 基本偏差为下偏差EI=0 P的 基本偏差为上偏差ES=22+m=22+8m=14m4计算轴的另一个极限偏差p6的另一个极限偏差es=ei+IT6=+22+13m =+35mh6的另一个极限偏差ei=esIT6=013m=13m5计算孔的另一个极限偏差H7的另一个极限偏差ES=EI+IT7=0+21m=+21mP7的另一个极限偏差EI=ESIT7=1421m=35m6标出极限偏差20207计算极限盈隙对于20H7/p6 Ymax=EIes=00.035mm=0.035mm Ymin=ESei=+0.0210.022mm=0.001mm对于20P7/h6 Ymax=EIes=0.0350mm=0.035mm Ymin=ESei=0.0140.013mm=0.001mm可见20H7/p6与20P7/h6配合性质一样。例1-7 有一孔、轴配合，其 基本尺寸为50mm，要求配合间隙在+0.025+0.089之间。试用计算法确定此配合的孔、轴公差带和配合代号。解：1选择基准制 本例没有特殊要求，应优先选用基孔制。则孔的 基本偏差代号为H。2确定轴、孔公差等级 根据使用要求，此间隙配合允许的配合公差为=+0.089+0.025=0.064mm因为=0.064mm，假设孔与轴为同级配合，则Th=Ts=Tf/2=0.064/2=0.032mm=32m查表1-2，可得32m介于IT7=25m和IT8=39m之间，在这个公差等级范围内，根据孔轴的工艺等价性，国家标准要求孔比轴低一级，因此确定孔的公差等级为IT8，轴的公差等级为IT7。IT8+IT7=0.025+0.039=0.064mmTf3确定轴的 基本偏差代号 已选定基孔制配合，且孔公差等级为IT8，则得孔的公差带代号为50H8，其EI=0，ES=EI+Th=0+0.039=+0.039mm根据EIes=Xmin=+0.025mm，可得轴的上偏差es=EIXmin=00.025=0.025mm。查表1-3可得es=0.025对应的轴的 基本偏差代号为f，则轴的公差带代号为50f7。轴的另一个极限偏差为ei=esTs=0.0250.025=0.050mm4选择的配合为5验算Xmax=ESei=+0.0390.050=+0.089mmXmin=EIes=00.025=+0.025mm经历算满足要求。小结本章是本门课程的根基，本章主要介绍国家标准极限与配合包括极限与配合的第一局部：词汇；第二局部：公差、偏差和配合的 基本规定；第三局部：标准公差和 基本偏差数值表。极限与配合标准是应用最广泛的根基标准。极限与配合的 基本术语和定义，不仅是圆柱零件尺寸极限制的根基局部，也是全书的根基局部。对于极限与配合的术语和定义，必须结实地掌握。不仅要明确定义，还要能熟练计算。 标准公差系列和 基本偏差系列是公差标准的核心，也是本章的重点。公差标准就是 由标准公差和 基本偏差为根基而制定的。标准公差决定了公差带的大小；而 基本偏差则决定了公差带的位置。 如果按任意一个公差等级和 基本偏差组成公差带的话，孔和轴的公差带数目将非常庞大，因此根据生产实际需要，国家标准推荐了一般、常用和优先公差带及配合。 公差与配合的选用是本章的难点，要想正确的选用公差与配合，必须具备相当的设计和工艺方面的知识，甚至还需要有一定的实际经历。本章介绍了一些选用的 基本方法、原则、表格和典型实例。在学过这些 基本内容后，当给定技术条件时，学生们应能学会初步选用公差与配合。一般公差 线性尺寸的未注公差是一个新标准，首先应该明确图纸上未注公差不等于没有公差要求，它是根据各生产部门或车间，按照其生产条件一般能保证的公差。习题1-1什么是 基本尺寸、极限尺寸和实际尺寸它们之间有何区别和联系1-2什么是尺寸公差、极限偏差和实际偏差它们之间有何区别和联系1-3什么是标准公差什么是 基本偏差1-4什么是基准制在哪些情况下采用基轴制1-5配合有哪几种简述各种配合的特点。1-6计算出下表中空格处数值，并按规定填写在表中。 基本尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸上偏差下偏差公差尺寸标注孔1212.05012.032轴60+0.0720.019孔3029.9590.021轴800.0100.056孔500.0340.039孔4040轴7069.9700.0741-7根据下表中给出的数据计算出空格中的数据，并填入空格内。 基本尺寸孔轴Xmax或YminXmin或YmaxXav或Yav TfESEITheseiTs2500.021+0.074+0.0571400.010-0.012+0.0025450.0250-0.050-0.02951-8使用标准公差和 基本偏差表，查出以下公差带的上、下偏差。132d9 280p6 3120v7 470h11 528k7 6280m6 740C11 840M8925Z6 1030JS6 1135P7 1260J61-9说明以下配合符号所表示的基准制，公差等级和配合类别(间隙配合、过渡配合或过盈配合)，并查表计算其极限间隙或极限过盈，画出其尺寸公差带图 1) 25H7g6 2)40K7h6 3)15JS8g7 4)50S8h81-10设有一 基本尺寸为60mm的配合，经计算确定其间隙应为25110m ；假设已决定采用基孔制，试确定此配合的孔、轴公差带代号，并画出其尺寸公差带图。第 周 第 6 次课 年 月 日章节名称第二章 形状和位置公差及检测 第一节概述 第二节 形状公差授课方式理论课 ；实践课 ；实习 教学时数2教学目的及要求掌握每一个形状公差工程，到达能正确标注各项形状公差的能力教学重点与难点形状公差的正确标注教学手段多媒体课件教学；课堂黑板讲授教学主要内容时间分配第一节 概述 一、零件的几何要素 二、形位公差的工程、分类和符号 第二节 形状公差 一、 基本概念 二、各项形状公差 三、形状公差的标注复习思考题书后复习题2-1，2-2，2-3小结介绍了14个形位公差工程，其中形状公差有6项，位置公差有8项。对每一个形状公差工程应熟记相应符号、公差带的特点，以及正确的标注方法，了解常用的测量方法。授课题目：第二章 形状和位置公差及检测授课形式：课堂教学 参与式 讨论式教学目的与要求：本章重点介绍14个公差工程，在根基知识明确的根基上，重点放在形位公差的选用与标注上，这一能力的培养是公差课重要的教学目标。对各公差原则、形位公差选用与标注局部要选用应用实例讲解，并辅以典型习题训练，以加强学生应用能力的培养。教学重点、难点：重点掌握各项形状和位置公差的概念、标注方法。难点为形状和位置公差的标注。第二章形状公差第三章 和位置公差及检测第一节概述一、零件的几何要素构成机械零件几何形状的点、线、面统称为零件的几何要索二、形位公差的工程、分类和符号第二节形状公差一、 基本概念1、理想要素：具有几何学意义的要素。是没有几何误差的理想要素。2、实际要素：零件上实际存在的要素。由于有加工误差，零件上存在的是有几何误差的要素。3、形状误差：是指被测实际要素对其理想要素的变动量。4、最小条件：是指被测要素对其理想要素的变动量。5、单一要素：仅对被测要素本身给出形状公差要求的要素。6、形状公差：单一实际要素的形状所允许的变动全量。是为限制形状误差而设置的。7、形状公差带：限制实际形状变动的区域。二、各项形状公差一直线度直线度是限制实际直线对理想直线变动量的一项指标。它是针对直线发生不直而提出的要求。1、在给定平面内的直线度公差带是距离为公差值t的两平行直线之间区域。2、在给定一个方向上的直线度公差带是距离为公差值 t 的两平行平面之间的区域。3、在任意方向上的直线度公差带是直径为公差值 t 的圆柱面内的区域。当指引线箭头与尺寸线箭头重叠时，则指引线的箭头可以代替尺寸线箭头。由于任意方向上的直线度公差值是圆柱形公差带的直径值，因此，标注时必须在公差值前加注符号“，t二平面度平面度是限制实际平面对其理想平面变动量的一项指标。平面度公差带是距离为公差值 t 的两平行平面之间的区域三圆度圆度是限制实际圆对理想圆变动量的一项指标是对具有圆柱面(包括圆锥面、球面)的零件，在一正截面内的圆形轮廓要求。圆度公差带是在同一正截面上半径差为公差值t 的两同心圆之间的区域。四圆柱度圆柱度是限制实际圆柱面对理想圆柱面变动量的一项指标。圆柱度公差带是半径差为公差值 t 的两同轴圆柱面之间的区域。圆柱度控制了圆柱体横截面和轴截面内的各项形状误差，如圆度、素线直线度轴线直线度等。圆柱度是圆柱体各项形状误差的综合指标。五线轮廓度和面轮廓度线轮廓度是限制实际曲线对理想曲线变动量的项指标。它是对非圆曲线的形状精度要求。而面轮廓度则是限制实际曲面对理想曲面变动量的一项指标。它是对曲面的形状精度要求。线轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值t的圆的两包络线之间的区域，而各圆的圆心位于理想轮廓上。面轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域，各球的球心应位于理想轮廓面上。三、形状公差的标注指引线箭头形状公差数值及有关符号形状公差工程符号指引线箭头的规定：1、指向被测外表；2、必须垂直于被测外表的可见轮廓线或其延长线上；3、箭头的方向就是公差带的宽度方向；4、箭头指在尺寸线上，表示轴心线的公差要求。+、第 周 第 7 次课 年 月 日章节名称第二章 形状和位置公差及检测 第三节 位置公差授课方式理论课 ；实践课 ；实习 教学时数2教学目的及要求掌握每一个位置公差工程，到达能正确标注各项位置公差的能力教学重点与难点位置公差的正确标注教学手段多媒体课件教学；课堂黑板讲授教学主要内容时间分配第三节 位置公差 一、 基本概念 二、各项位置公差 三、位置公差的标注复习思考题书后复习题2-4，2-5小结介绍了8项位置公差。对每一个位置公差工程应熟记相应符号、公差带的特点，以及正确的标注方法，了解常用的测量方法。第三节位置公差一、 基本概念1、关联要素：对其它要素有功能关系的要素。2、基准要素：用来确定被测要素方向或位置的要素。理想的基准要素称为基准。基准要素有点、线、面。3、基准：基准是反映被测要素方向或位置的参考对象。图样上给出的基准都是理想的，即基准本身不存在形状误差。种类：单一基准；组合基准公共基准；三基面体系。4、位置误差：关联被测实际要素对其理想要素的变动量。5、位置公差：关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。二、各项位置公差