《公差配合与技术测量》教案Word格式.doc
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①日常用品
②机器零件
③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20.02mm,
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/T1904—92…;
行业标准(机械)JB/Z181—82。
互换性生产
①按标准化生产。
将零件控制在规定的公差范围内生产;
②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)的有机结合在一起的实践性很强的学科。
任务:
解决公差与误差的问题。
要求:
①掌握概念等基本知识;
②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;
③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。
第二章 尺寸公差与配合
(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。
正确使用相关国标,绘制公差带图。
通过教学引导学生学习知识的自觉性。
尺寸精度及配合的选用;
孔、轴公差与配合在图样上的标注
基准制、配合制选用
多媒体课件+课堂练习
4课时(第一节2课时,第二、三节2课时)
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=Da-D>=<0轴:
ea=da-d>=<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;
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。
最大极限尺寸对基本尺寸之差为上偏差;
最小极限尺寸对基本尺寸之差为下偏差;
孔的上偏差:
ES=Dmax-D>=<0孔的下偏差:
EI=Dmin-D>=<0
轴的上偏差:
es=dmax-d>=<0轴的下偏差:
ei=dmin-d>=<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;
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=Dmax-Dmin=(D+ES)-(D+EI)=ES-EI
轴公差:
Td=dmax-dmin=(d+es)-(d+ei)=es-ei
在上式中可以看出:
∵最大-最小或上偏差-下偏差,
∴T>0,加工误差不可避免,≠≮0。
计算结果前不带“+、-”。
3、公差带图及公差带
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=Da-da(=Ea-ea)>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。
Ya=Da-da(=Ea-ea)<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=Dmax-dmin(=ES-ei)>0
Xmin=Dmin-dmax(=EI-es)≥0
Xm=(Xmax+Xmin)/2>0(Xm表示平均间隙)
总有Dmin≥dmax,或EI≥es,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。
Ymin=Dmax-dmin(=ES-ei)≤0
Ymax=Dmin-dmax(=EI-es)<0
Ym=(Ymax+Ymin)/2<0(Ym表示平均过盈)
总有Dmax≤dmin,或ES≤ei,即Ymin、Ymax≤0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X~Y表示过渡配合。
Xmax=Dmax-dmin(=ES-ei)>0;
Ymax=Dmin-dmax(=EI-es)<0,
(Xmax+Ymax)/2>0时,取Xm;
<0时,取Ym。
有Dmax>dmin,ES>ei,即Xmax>0;
或有Dmin<dmax,EI<es,即Ymax<0。
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(Dmax>dmin)或Ymin(Dmax<dmin);
当最小的孔与最大的轴配合,产生Xmin(Dmin>dmax)或Ymax(Dmin<dmin)。
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;
ES>0,ES值随公差等级不同而不同。
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;
ei<0,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
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