公差第一章绪论课件

课程名称：课程名称：互换性与技术测量互换性与技术测量（也称：公差与技术测量）（也称：公差与技术测量）使用教材：使用教材：几何量公差与检测几何量公差与检测（第八版）（第八版）编者：甘永立编者：甘永立 上海科学技术出版社上海科学技术出版社 第二届全国高校机电专业优秀教材二等奖第二届全国高校机电专业优秀教材二等奖开课院系：开课院系：机械自动化学院机械自动化学院 机械基础教研室机械基础教研室主讲教师：主讲教师：程剑兵程剑兵主重点讲授的章节：主重点讲授的章节：第二章第二章 几何量测量基础几何量测量基础 （12%12%）第三章第三章 孔轴公差与配合孔轴公差与配合 （20%20%）第四章第四章 形位公差（与检测）形位公差（与检测）（18%18%）第五章第五章 表面粗糙度轮廓（及其检测）表面粗糙度轮廓（及其检测）（8%8%）重点讲授的章节：重点讲授的章节：第一章第一章 绪论绪论 （2%2%）第六章第六章 滚动轴承的公差与配合滚动轴承的公差与配合 （8%8%）第七章第七章 孔轴检测与量规设计基础孔轴检测与量规设计基础 （8%8%）第九章第九章 圆柱螺纹公差与检测圆柱螺纹公差与检测 （8%8%）第十章第十章 圆柱齿轮公差与检测圆柱齿轮公差与检测 （10%10%）重点自学章节：重点自学章节：第十二章第十二章 尺寸链尺寸链一般要求自学章节：一般要求自学章节：第八章第八章 圆锥公差与检测圆锥公差与检测 第十一章第十一章 键和花键联结的公差与检测键和花键联结的公差与检测2%本课程的研究对象及任务本课程的研究对象及任务本课程是机械类及相关专业的一门重要的本课程是机械类及相关专业的一门重要的技术基础课技术基础课，从，从“精度精度”和和“误差误差”两方面去分析研究机械零件及机构的几何参数，学两方面去分析研究机械零件及机构的几何参数，学完本课程后应达到如下要求：完本课程后应达到如下要求：掌握掌握互换性和标准化的互换性和标准化的基本概念基本概念；了解了解本课程所介绍的各个公差本课程所介绍的各个公差标准和基本内容标准和基本内容，掌握其特点和应，掌握其特点和应用原则；用原则；学会根据机器和零件的功能要求，学会根据机器和零件的功能要求，选用选用合适的公差与配合，即进合适的公差与配合，即进行精度设计，并能正确地标注到图样上；行精度设计，并能正确地标注到图样上；掌握一般几何参数测量的基础知识；掌握一般几何参数测量的基础知识；了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量器具。了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量器具。本课程学习的目的和意义本课程学习的目的和意义：1.掌握掌握互换性和标准化的基本概念互换性和标准化的基本概念2.掌握各个公差标准、基本内容、特点和应用原则；掌握各个公差标准、基本内容、特点和应用原则；3.根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与配合，并根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与配合，并能正确地标注到图样上；能正确地标注到图样上；4.掌握一般几何参数测量的基础知识。掌握一般几何参数测量的基础知识。学习方法：学习方法：内容核心线索：内容核心线索：理理论论实实验验互换性互换性检检测测公差原则公差原则表面粗糙度表面粗糙度形位公差形位公差第一章第一章 绪绪 言言主要内容主要内容:1.互换性概述互换性概述 2.公差与配合标准发展简介公差与配合标准发展简介 3.计量技术发展简介计量技术发展简介 4.优先数和优先数系优先数和优先数系本章要求本章要求了解了解精度设计的原则方法，精度设计的原则方法，掌握掌握互换性互换性的基本概念。的基本概念。要求要求一般理解一般理解与与掌握掌握的内容有：的内容有：机械精度设计概述，机械精度设计原则，几何精机械精度设计概述，机械精度设计原则，几何精度设计的主要方法，标准化。度设计的主要方法，标准化。要求深刻理解与熟练掌握要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：的重点内容有：互换性的基本概念。互换性的基本概念。难点：难点：机械精度设计的原则。机械精度设计的原则。例例灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承 汽车、自行车、缝纫机、手表汽车、自行车、缝纫机、手表 日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工产品日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工产品互换性应该同时具备两个条件：互换性应该同时具备两个条件：不需经过任何选择、修配或调整便能装配、维修更换装配或不需经过任何选择、修配或调整便能装配、维修更换装配或更换后的整机能满足其使用性能要求更换后的整机能满足其使用性能要求 第一章第一章 绪绪 论论 1互换性与公差互换性与公差一、互换性与公差的概念和作用一、互换性与公差的概念和作用互换性互换性是指一种产品、过程或服务代替另一产品、过程或服务是指一种产品、过程或服务代替另一产品、过程或服务能满足同样要求的能力。对机械零部件来说，同一规格的一批零件能满足同样要求的能力。对机械零部件来说，同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配就能装在机器上，或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配就能装在机器上，达到规定的功能要求。达到规定的功能要求。零零部部件件的的互互换换性性就就是是同同一一规规格格零零部部件件按按规规定定的的技技术术要要求求制制造造，能能够够彼彼此此相相互互替替换换使使用用而而效效果果相相同同的的性性能能。零零部部件件的的互互换换性性应应包包括括几几何何量量、机机械械性性能能和和理理化化性性能能等等方方面面的的互换性。互换性。本课程仅讨论几何参数的互换性。本课程仅讨论几何参数的互换性。公公差差：零零件件几几何何量量在在某某一一规规定定范范围围内内变变动动，保保证证同同一一规格零件彼此充分近似，这个变动的范围叫做公差。规格零件彼此充分近似，这个变动的范围叫做公差。(公差公差即允许零件尺寸和几何参数的变动量即允许零件尺寸和几何参数的变动量)设计方面：设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准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，部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。制造方面：制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。加工过程和装配过程机械化、自动化。使用维修方面：使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。提高了机器的使用价值。二、互换性的种类二、互换性的种类互换性可分为互换性可分为完全互换性完全互换性和和不完全互换性不完全互换性两类。两类。完全互换性：完全互换性：简称互换性，零部件装配或更换时不需挑选简称互换性，零部件装配或更换时不需挑选或修配。或修配。不完全互换性：不完全互换性：也称有限互换性，在零部件装配时允许有也称有限互换性，在零部件装配时允许有附加的选择或调整。可以用分组装配法、调整法或其他方附加的选择或调整。可以用分组装配法、调整法或其他方法来实现。法来实现。应用：应用：零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。2标准化与优先系数标准化与优先系数标准标准:标准化是互换性生产的基础。标准化是互换性生产的基础。标准化：标准化：为了在一定的范围内获得最佳秩序，对实际或为了在一定的范围内获得最佳秩序，对实际或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。标准化工作标准化工作:包括制定标准、发布标准、组织实施标准包括制定标准、发布标准、组织实施标准和对标准的实施进行监督的全部活动过程。和对标准的实施进行监督的全部活动过程。标准化的意义：标准化的意义：改进产品、过程和服务的实用性防改进产品、过程和服务的实用性防止止贸易壁垒，促进技术合作。贸易壁垒，促进技术合作。根据我国根据我国标准化法标准化法的规定，按标准的的规定，按标准的使范使范围围将其分为国家标准、行业标准、地方标准和将其分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标企业标准。按标准的准。按标准的作用范围作用范围分为国际标准、分为国际标准、区域标准、国家标准、地方标准和试行标准。区域标准、国家标准、地方标准和试行标准。按标准化对象的特性，标准分为基础标准、产按标准化对象的特性，标准分为基础标准、产品标准、安全标准、卫生标准、环境保护标准品标准、安全标准、卫生标准、环境保护标准等。等。19261926年成立了国际标准化协会（简称年成立了国际标准化协会（简称ISAISA）1947 1947年国际标准化协会改名为国际标准化组织年国际标准化协会改名为国际标准化组织（简称（简称ISOISO）公差与配合标准发展简介公差与配合标准发展简介要使零部件具有互换性，就要求制订统一的公差与配合标准要使零部件具有互换性，就要求制订统一的公差与配合标准1902，英国伦敦以生产剪羊毛机为主的钮瓦（，英国伦敦以生产剪羊毛机为主的钮瓦（Newall）极限极限表表1906，英国国标。，英国国标。1924，英国国标。，英国国标。1925，美国标准，美国标准A.S.A.B 4a德国标准德国标准DIN 基孔制、基轴制、公差单位等概念，标准温度基孔制、基轴制、公差单位等概念，标准温度201926，成立了国际标准化协会，成立了国际标准化协会ISA，由第三技术委员会负责制，由第三技术委员会负责制定公差与配合标准定公差与配合标准1929，苏联，苏联 公差与配合标准公差与配合标准1940，正式颁布了国际公差标准，正式颁布了国际公差标准ISA1947年年2月国际标准化组织重建，改名为国际标准化组织月国际标准化组织重建，改名为国际标准化组织ISO，仍由第三技术委员会负责制定公差与配合标准，仍由第三技术委员会负责制定公差与配合标准中国中国1955，一机部，一机部第一个公差与配合的部颁标准第一个公差与配合的部颁标准1959，国家科委，国家科委第一个公差与配合的国家标准第一个公差与配合的国家标准GB159174-59随着我国经济建设的发展，陆续制订、修订标准随着我国经济建设的发展，陆续制订、修订标准 计量技术发展简介计量技术发展简介长度计量在我国具有悠久的历史长度计量在我国具有悠久的历史长度基准的发展长度基准的发展档案米尺，国际米原器，铂铱合金，档案米尺，国际米原器，铂铱合金，激光，激光米是光在真空中于米是光在真空中于1/299 792 458秒时间间隔内的行程长度秒时间间隔内的行程长度计量器具不断改进计量器具不断改进隧道显微镜隧道显微镜 分辨率分辨率0.01钠米，可测原子或分子的尺寸或形钠米，可测原子或分子的尺寸或形貌貌 Bining和和Rohrer 1986诺贝尔奖诺贝尔奖我国紧跟世界先进水平，已拥有一批骨干检测仪器制造厂我国紧跟世界先进水平，已拥有一批骨干检测仪器制造厂 优先数和优先数系的引入优先数和优先数系的引入在机械设计中，常常需要确定很多在机械设计中，常常需要确定很多参数参数，而这些参数往往，而这些参数往往不是孤不是孤立的立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的参，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的参数传播。数传播。例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。例：普通车床加工最大直径例：普通车床加工最大直径 320，400，500，630 形成产品系列形成产品系列防止数值传播的紊乱防止数值传播的紊乱把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道由于数值如此不断关联、不断传播，所以，由于数值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的各种技机械产品中的各种技术参数不能随意确定术参数不能随意确定。本身的零部件本身的零部件使用性能使用性能加工和检验用的刀、加工和检验用的刀、夹、量具及机床等夹、量具及机床等为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数选择为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数选择一开始就纳入标准化轨道，一开始就纳入标准化轨道，必须对各种技术参数的数值必须对各种技术参数的数值作出统一规定作出统一规定。优先数和优先数系优先数和优先数系国家标准国家标准（GB32180）就是其中最重要的一个标准，要求工业）就是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数尽可能采用它。产品技术参数尽可能采用它。优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准简化和统一的一种科学的数值标准二、优先数和优先数系二、优先数和优先数系GB32180中中规规定定以以十十进进制制等等比比数数列列为为优优先先数数系系，并并规规定定了了五五个个系系列列，它它们们分分别别用用系系列列符符号号R5、R10、R20、R40和和R80表表示示，其其中中前前四四个个系系列列作作为为基基本本系系列列，R80为为补补充充系系列列，仅仅用用于于分级很细的特殊场合。各系列的公比为；分级很细的特殊场合。各系列的公比为；基本系R5 1,1.6,2.5,4,6.3,10R10 1,1.25,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,5.0,6.3,8.0,10R20 R40补充系列R80倒数系列R10的倒数系列 1,0.8,0.63,0.5,0.4,0.315,0.25,0.2,0.16,0.1变形系列 Rr/pR10/3 1,2,4,8,16,31.5,优先数和优先数系的主要特点优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。按公比计算得到优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。按公比计算得到的优先数的理论值，的优先数的理论值，除除10的整数幂外，都是无理数的整数幂外，都是无理数，工程技术上，工程技术上不能直接应用。不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整的精确程度，可分为：的精确程度，可分为：（1）计算值：计算值：取五位有效数字，供精确计算用。取五位有效数字，供精确计算用。（2）常用值常用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，有广泛的适用性，国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，有广泛的适用性，简单易记，便于使用。常见的量值，如长度、直径、转速及功率简单易记，便于使用。常见的量值，如长度、直径、转速及功率等分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的等分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标准里，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列有关标准里，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采用优先数系。等，基本上采用优先数系。优先数系的衍优先数系的衍 生生 特特 点点R5系列的项值包含在系列的项值包含在R10系列之中，系列之中，R10系列的项值包含在系列的项值包含在R20系列之中，系列之中，R20系列的项值包含在系列的项值包含在R40系列之中，系列之中，R40系列的项系列的项值包含在值包含在R80系列之中系列之中Rr系列中的项值可按十进法向两端无限延伸，也适用于比值系列中的项值可按十进法向两端无限延伸，也适用于比值r/p等于整数的派生系列等于整数的派生系列Rr/p同一系列中任意相邻两优先数常用值的相对差近似不变。其中同一系列中任意相邻两优先数常用值的相对差近似不变。其中R5系列约为系列约为60%，R10系列约为系列约为25%，R20系列约为系列约为12%，R40系系列约为列约为6%，R80系列约为系列约为3%R10/3，R20/6，R40/12的理论等比数列十分接近于公比为的理论等比数列十分接近于公比为2的的倍数系列倍数系列标注派生系列时，除含有项值标注派生系列时，除含有项值1的可用简化符号的可用简化符号Rr/p外，其它外，其它的均需表明系列中含有的一个项值如的均需表明系列中含有的一个项值如R10/3(2.5)试写出试写出R10/3从从0.012到到100的优先数系的派生数系的优先数系的派生数系解：解：该数系为该数系为0.016，0.0315，0.063，0.125，0.25，0.5，1，2，4，8，16，31.5，63 3几何量检测概述几何量检测概述一、几何量检测的重要性一、几何量检测的重要性检测是检验和测量的统称。测量的结果能够获得具体检测是检验和测量的统称。测量的结果能够获得具体的数值，检验的结果只能判断合格与否，而不能获得的数值，检验的结果只能判断合格与否，而不能获得具体的数值。具体的数值。几何量检测在我国的发展几何量检测在我国的发展 4本课程的任务本课程的任务