互换性与测量技术基础课件

互换性与测量技术基础互换性与测量技术基础赵 燕 玉Tel:机电一体化技术专业课程1互换性与测量技术基础赵 燕 玉机电一体化技术专业课程1课程的地位课程的地位n机械电子工业是国民经济的装备部，机械电子机械电子工业是国民经济的装备部，机械电子工业的振兴对经济发展具有特别重要的意义。工业的振兴对经济发展具有特别重要的意义。n公差配合与测量学科的形成和机械电子工业的公差配合与测量学科的形成和机械电子工业的发展密切相关，它不仅将实现互换性生产的标发展密切相关，它不仅将实现互换性生产的标准化与计量学领域的有关知识结合在一起，而准化与计量学领域的有关知识结合在一起，而且涉及机电产品的设计、制造、维修、质量控且涉及机电产品的设计、制造、维修、质量控制、生产组织管理等许多方面。制、生产组织管理等许多方面。2课程的地位机械电子工业是国民经济的装备部，机械电子工业的振兴课程概况课程概况n性质：性质：机械类各专业的一门应用技术基础学科。机械类各专业的一门应用技术基础学科。n基本内容：基本内容：研究几何参数的互换性，围绕研究几何参数的互换性，围绕误差误差和和公差公差这两个这两个基本概念，解决基本概念，解决使用要求使用要求与与制造要求制造要求的矛盾。的矛盾。n任务：任务：获得几何量公差与检测方面的基本知识和技能。获得几何量公差与检测方面的基本知识和技能。n特点：特点：概念多、术语定义多、符号多、内容多。概念多、术语定义多、符号多、内容多。n教学过程：教学过程：课堂辅导、作业、课堂练习、实验、复习。课堂辅导、作业、课堂练习、实验、复习。n教学重点：教学重点：加强基本理论、基本知识、基本技能。加强基本理论、基本知识、基本技能。n学习方法：学习方法：从生产实际出发，重视对术语、概念的理解，深入从生产实际出发，重视对术语、概念的理解，深入分析各概念之间的区别、联系及实际应用。分析各概念之间的区别、联系及实际应用。3课程概况性质：机械类各专业的一门应用技术基础学科。3形成性考核方案形成性考核方案n课程总成绩由形成性考核成绩（课程总成绩由形成性考核成绩（30%）和期）和期末考试成绩（末考试成绩（70%）两部分组成。）两部分组成。n形成性考核（形成性考核（30%）的组成）的组成：n作业作业20%：作业册（作业一作业四）：作业册（作业一作业四）n课堂测验课堂测验50%：次：次n第第1次：绪论、第一章次：绪论、第一章n第第2次：第二、三章次：第二、三章n第第3次：第四、六章次：第四、六章n第第4次：第九、十章次：第九、十章n实验教学实验教学30%：个实验（：个实验（同济大学、二工大、上大同济大学、二工大、上大）4形成性考核方案课程总成绩由形成性考核成绩（30%）和期末考试教学安排教学安排章节章节章节章节内容内容内容内容学时学时学时学时绪论绪论1 1第一章第一章光滑圆柱的公差与配合光滑圆柱的公差与配合 1212第二章第二章测量技术基础测量技术基础 4 4第三章第三章光滑极限量规光滑极限量规1 1第四章第四章形状和位置公差及检测形状和位置公差及检测1010第五章第五章位置量规位置量规0 0（自学）（自学）第六章第六章表面粗糙度及其检测表面粗糙度及其检测1 1第七章第七章圆锥的公差与检测圆锥的公差与检测0 0（自学）（自学）第八章第八章平键、花键联接的公差与配合平键、花键联接的公差与配合0 0（自学）（自学）第九章第九章普通螺纹结合的公差与配合普通螺纹结合的公差与配合3 3第十章第十章渐开线直齿圆柱齿轮传动的公差与检测渐开线直齿圆柱齿轮传动的公差与检测9 9课堂测验、复习课、机动课堂测验、复习课、机动8 8实验课实验课5 56 65教学安排章节内容学时绪论1第一章光滑圆柱的公差与配合 绪绪 论论6绪 论6机械图与技术要求机械图与技术要求n机械图：机械图：是产品与零部件制造的是产品与零部件制造的技术语言技术语言。n技术要求：技术要求：产品与零件的性能要求是通过技产品与零件的性能要求是通过技术要求表达在零件图和装配图中。术要求表达在零件图和装配图中。n工程技术人员工程技术人员不仅要能看懂机械图所表达的不仅要能看懂机械图所表达的结构，还要能识别机械图上的技术要求以及结构，还要能识别机械图上的技术要求以及检测方法，从而判断产品的质量。检测方法，从而判断产品的质量。7机械图与技术要求机械图：是产品与零部件制造的技术语言。7互换性的概念互换性的概念n概念：概念：机械产品在装配时，同一规格的零件或机械产品在装配时，同一规格的零件或部件能够不经选择、不经调整、不经修配，就部件能够不经选择、不经调整、不经修配，就能保证机械产品使用性能要求的一种特性。能保证机械产品使用性能要求的一种特性。n举例：举例：螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、钟表上螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、钟表上的零部件。的零部件。n机械制造业中的互换性通常包括机械制造业中的互换性通常包括几何参数几何参数和和力力学性能学性能的互换性。的互换性。本课程仅讨论本课程仅讨论几何参数几何参数的互的互换性换性。8互换性的概念概念：机械产品在装配时，同一规格的零件或部件能够互换性的分类互换性的分类n分类分类（按互换程度分按互换程度分）n完全互换：装配时不需挑选和修配。完全互换：装配时不需挑选和修配。n不完全互换：装配时允许挑选、调整和修配。不完全互换：装配时允许挑选、调整和修配。n应用：应用：n完全互换：零部件厂际协作完全互换：零部件厂际协作n不完全互换：部件或构件在同一厂制造和装配不完全互换：部件或构件在同一厂制造和装配9互换性的分类分类（按互换程度分）9互换性的意义互换性的意义n设计方面：设计方面：广泛采用标准件、通用件和标准部件，广泛采用标准件、通用件和标准部件，简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，有利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的多样化。于计算机辅助设计和产品的多样化。n制造方面：制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先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，及实现加工过程和装配过程自动化。制造，及实现加工过程和装配过程自动化。n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。和费用，提高了机器的使用价值。10互换性的意义设计方面：广泛采用标准件、通用件和标准部件，简化互换性的意义互换性的意义n设计方面：设计方面：广泛采用标准件、通用件和标准部件，广泛采用标准件、通用件和标准部件，简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，有利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的多样化。于计算机辅助设计和产品的多样化。n制造方面：制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先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，及实现加工过程和装配过程自动化。制造，及实现加工过程和装配过程自动化。n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。和费用，提高了机器的使用价值。11互换性的意义设计方面：广泛采用标准件、通用件和标准部件，简化齿轮液压泵装配图（齿轮液压泵装配图（P2）1-泵盖泵盖 2-纸垫纸垫 3-泵体泵体 4-齿轮轴齿轮轴 5-销销 6-泵盖泵盖 7-毡圈毡圈 8-螺塞螺塞 9-齿轮齿轮 10-螺钉螺钉 12齿轮液压泵装配图（P2）1-泵盖 2-纸垫 3齿轮液压泵结构齿轮液压泵结构配合间隙为配合间隙为+0.016+0.045mm轴颈实际尺寸尺寸为 14.973 14.984mm 泵盖孔实际尺寸为泵盖孔实际尺寸为 15 15.018mm平均间隙为平均间隙为0.0305mm13齿轮液压泵结构配合间隙为13具有一定尺寸、形状和相互位置几何参数的零件，通具有一定尺寸、形状和相互位置几何参数的零件，通过各种不同的连接形式装配成一个整体。过各种不同的连接形式装配成一个整体。任何零件都要经过加工过程，加工后的零件不可避免任何零件都要经过加工过程，加工后的零件不可避免会存在误差，即误差不可能为零，也没有必要。会存在误差，即误差不可能为零，也没有必要。只要将几何参数所产生的误差控制在一定范围内，就只要将几何参数所产生的误差控制在一定范围内，就可以保证零件的使用功能，零件也具有了互换性可以保证零件的使用功能，零件也具有了互换性。公差公差：零件几何参数（零件几何参数（尺寸、形状和相互位置尺寸、形状和相互位置）的允许（的允许（产品性能产品性能）的）的变动量变动量。公差的概念公差的概念14具有一定尺寸、形状和相互位置几何参数的零件，通过各种不同的连大批量生产及其加工手段大批量生产及其加工手段固定设备：生产流水线、专用机床、工夹具固定设备：生产流水线、专用机床、工夹具质量稳定、互换性高、生产率高质量稳定、互换性高、生产率高适用于产品更新慢、一般精度的机械产品适用于产品更新慢、一般精度的机械产品中、小批量生产及其加工手段中、小批量生产及其加工手段需要先进的加工手段、设备调整方便、快速、自动需要先进的加工手段、设备调整方便、快速、自动化程度高化程度高现代机械加工技术：现代机械加工技术：CNC,MC,FMS,CIMSCNC,MC,FMS,CIMS适用于多品种、高精度、高质量的产品适用于多品种、高精度、高质量的产品。互换性生产的实现互换性生产的实现15大批量生产及其加工手段互换性生产的实现15标准的概念标准的概念n标标准准：是是对对重重复复性性事事物物和和概概念念所所作作的的统统一一规规定定，它它以以科科学学技技术术和和实实践践经经验验的的综综合合成成果果为为基基础础，经经有有关关方方面面协协商商，由由主主管管机机构构批批准准，以以特特定定形形式发布，作为共同遵守的准则和依据。式发布，作为共同遵守的准则和依据。n标标准准的的范范围围极极广广，种种类类繁繁多多，涉涉及及到到人人类类生生活活的的各各个个方方面面。本本课课程程研研究究的的公公差差标标准准、检检测测器器具和方法标准，大多属于国家具和方法标准，大多属于国家基础标准基础标准。16标准的概念标准：是对重复性事物和概念所作的统一规定，它以科学标准的分类标准的分类n我国标准分为：国家、行业、地方和企业标准。我国标准分为：国家、行业、地方和企业标准。n国家标准国家标准(GB)：在全国范围内统一的技术要求在全国范围内统一的技术要求n行行业业标标准准：对对没没有有国国家家标标准准而而又又需需要要在在全全国国某某个个行行业业范范围围内内统统一一的的技技术术要要求求，如如机机械械工工业业部部标标准准(JB)、电子工业部标准、电子工业部标准(EJ)n地地方方标标准准(DB)或或企企业业标标准准(QB)：对对没没有有国国家家标标准准和和行行业业标标准准而而又又需需要要在在某某个个范范围围内内统统一一的的技技术术要求要求17标准的分类我国标准分为：国家、行业、地方和企业标准。17技术标准种类技术标准种类n基础标准：基础标准：计量单位、术语、符号、优先系计量单位、术语、符号、优先系数、机械制图、公差与配合等数、机械制图、公差与配合等n产品标准：产品标准：品种、规格、技术性能、试验方品种、规格、技术性能、试验方法、检测规格等法、检测规格等n方法标准：方法标准：设计计算方法、工艺规程和测试设计计算方法、工艺规程和测试方法等方法等n安全标准和环境保护标准：安全标准和环境保护标准：18技术标准种类基础标准：计量单位、术语、符号、优先系数、机械制国际标准化组织（国际标准化组织（ISO）n为了促进世界各国在技术上的统一，成立了为了促进世界各国在技术上的统一，成立了国际国际标准化组织标准化组织(ISO)和和国际电工委员会国际电工委员会(IEC)，由由这两个组织负责制定和颁发国际标准。这两个组织负责制定和颁发国际标准。n我国于我国于1979年恢复参加年恢复参加ISO，陆续修订了国家陆续修订了国家标准。标准。n修订的原则：立足我国生产实际的基础上向修订的原则：立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢，以利于加强我国在国际上的技术交流和产靠拢，以利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。品互换。19国际标准化组织（ISO）为了促进世界各国在技术上的统一，成立标准化标准化n定定义义：标标准准化化是是指指标标准准的的制制订订、发发布布和和贯贯彻彻实实施施的的全全部部活活动动过过程程，包包括括从从调调查查标标准准化化对对象象开开始始，经经试试验验、分分析析和和综综合合归归纳纳，进进而而制制订订和和贯贯彻标准，以后还要修订标准等。彻标准，以后还要修订标准等。n标准化的意义：标准化的意义：n是实现互换性生产的是实现互换性生产的前提前提；n是组织现代化生产的重要是组织现代化生产的重要手段手段；n是联系设计、生产和使用等方面的是联系设计、生产和使用等方面的纽带纽带；n是提高产品在国际市场竞争能力的是提高产品在国际市场竞争能力的技术保证技术保证。20标准化定义：标准化是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过优先数和优先数系优先数和优先数系n任一产品的参数不仅与自身的技术特性有关，而且任一产品的参数不仅与自身的技术特性有关，而且还直接、间接地影响与其配套的一系列产品的参数还直接、间接地影响与其配套的一系列产品的参数值。例如，螺母的直径，影响螺钉的直径以及丝锥、值。例如，螺母的直径，影响螺钉的直径以及丝锥、螺纹塞规、钻头等一系列产品的直径数值。螺纹塞规、钻头等一系列产品的直径数值。n为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数选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，必须对各种技术参数择一开始就纳入标准化轨道，必须对各种技术参数的数值作出统一规定。的数值作出统一规定。n优先数和优先数系国家标准优先数和优先数系国家标准(GB32180)就是就是其中最重要的一个标准。其中最重要的一个标准。21优先数和优先数系任一产品的参数不仅与自身的技术特性有关，而且优先数系优先数系nGB32180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4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，仅用于分级很细的特殊场合。仅用于分级很细的特殊场合。22优先数系GB32180中规定以十进制等比数列为优先数系，并优先数优先数各优先数系系列的公比及常用值各优先数系系列的公比及常用值nR5R5：q q5 51.601.60；1,1,1,1,1.61.61.61.6,2.5,4.0,2.5,4.0,2.5,4.0,2.5,4.0,6.3,106.3,106.3,106.3,10nR10R10：q q10101.251.25；1,1,1,1,1.251.251.251.25,1.61.61.61.6,2.0,2.50,2.0,2.50,2.0,2.50,2.0,2.50 nR20R20：q q20201.121.12；1,1,1,1,1.121.121.121.12,1.251.251.251.25,1.4,1.4,1.4,1.4,1.61.61.61.6 nR40R40：q q40401.061.06；1,1,1,1,1.06 1.06 1.06 1.06，1.121.121.121.12，1.181.181.181.18，1.251.251.251.25 nR80R80：q q80801.031.03；1,1.031,1.031,1.031,1.03，1.061.061.061.06，1.091.091.091.09，1.121.121.121.12 23优先数各优先数系系列的公比及常用值23优先数和优先数系的特点优先数和优先数系的特点n国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，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。有广泛的适用性，简单易记，便于使用。n常见的量值，如长度、直径、转速及功率等分常见的量值，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。级，基本上都是按一定的优先数系进行的。n本课程所涉及的有关标准中，如尺寸分段、公本课程所涉及的有关标准中，如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采用优先数系。用优先数系。24优先数和优先数系的特点国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均检测与计量检测与计量几何参数误差是否在公差范围内，需通过几何参数误差是否在公差范围内，需通过检测检测手段来判断。手段来判断。检测检测目的，不单是判断零件的合格性，还要根据检测结果目的，不单是判断零件的合格性，还要根据检测结果分析产生废品的原因，设法减少废品、消除废品。分析产生废品的原因，设法减少废品、消除废品。检测检测是组织互换性生产必不可少的重要措施。是组织互换性生产必不可少的重要措施。加工精度的提高，要求计量器具的测量精度也随着提高；加工精度的提高，要求计量器具的测量精度也随着提高；加工精度本身也要通过精确的测量来体现与验证。加工精度本身也要通过精确的测量来体现与验证。进行进行检测检测，必须从，必须从计量计量上保证长度计量单位的统一。在全上保证长度计量单位的统一。在全国范围内规定严格的量值传递系统、相应的测量方法、测国范围内规定严格的量值传递系统、相应的测量方法、测量工具来保证测量精度。量工具来保证测量精度。25检测与计量几何参数误差是否在公差范围内，需通过检测手段来判断