《公差配合与技术测量》教案最新最全面(完整版).docx
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《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:
①日常用品
②机器零件
③电器元件
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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。
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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)
互换性生产
JB/Z181—82。
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。
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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。
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《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
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。
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
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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
dmax来表示;轴的最小极限尺寸以
Dmin
来表示。
轴的最大极限尺寸以
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
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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。
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1、配合:
是孔、轴以基本尺寸相等(
配合。
D=d)的结合,体现松紧程度不一的
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。
有:
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
=Dmin-dmax(=EI-es)≥0
Xmin
>0(Xm表示平均间隙)
Xm=(Xmax+Xmin)/2
总有
Dmin≥dmax,或
EI≥e,s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=Dmax-dmin(=ES-ei)≤0
=Dmin-dmax(=EI-es)<0
Ymax
Ym=(Ymax+Ymin)/2<0(Ym表示平均过盈)
总有
Dmax≤dmin,或
ES≤e,i
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。
存在:
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。
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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
Xma(xDmax>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
以Tf来表示。
五、配合制
X或过盈Y的变动量就为配合公差,
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、IT1
IT18
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。
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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=ES-EI
得:
ES=IT-EI
或:
EI=ES-IT
由Td=IT=es-ei
得:
es=IT-ei
或:
ei=es-IT。
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
特点:
①孔的基本偏差代号与零线自上而下相交,
28个基本偏差代号。
A~H在零线上方,基本
偏差EI≥(0其中H的EI=0,其他的EI>0);J~ZC在零线下方,基本偏差ES≤0
(部分精度等级的
J、K、M等除外);JS完全对称于零线。
②轴的基本偏差代号与零线自下而上相交,
a~h在零线下方,基本
偏差es≤(0其中H的es=0,其他es>0);j~zc在零线下方,基本偏差
ei≥(0部
分精度等级的j、k、m等除外);js完全对称于零线。
③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
Φ15H7
Φ30g8
3)配合的表示
三、标准温度
Φ40H8/f7
Φ60M8/f7
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GB给定的标准公差和基本偏差是以
20℃的恒温环境下进行。
四、常用尺寸孔、轴公差带与配合
20℃时给出的。
因此,精密测量应在
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:
①非配合尺寸;②工艺方法可以能保证尺寸精度; ③一些精度要求
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、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:
①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
IT8~
IT12)。
②一根轴与多个孔的配合。
③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
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公差等级的高低直接影响产品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,IT01~IT1
用于量块,IT1~IT7用于量规,IT5~IT12用于配合尺寸,IT11~IT12用于不重
要的配合,IT12~IT18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:
①维持孔、轴的相对运动(间隙配合)
;
②保证孔、轴的相对位置(过渡配合)
;
③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。
()
0.033
6、图样标注
300
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。
()
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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,
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、 30H6k5
B、
C、
D、
30H7p6
30h7
D8
30H8
h7
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(
)。
0.013mm
0.013
A、
20g8比
20h7的精度高。
B、
50
比
25
mm
精度高。
0
0
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、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
10h8,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
60mm,要求Xmax=50μm,Ymax=-32μm,
试确定配合公差带代号。
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《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;
(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。
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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
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