公差配合与测量技术教案

公差配合与测量技术教案内容摘要：

授】 极限与配合的选择 配合制的选择 ? 配合制的选择原则是，一般情况下，优先选用基孔制。 这主要是从经济性考虑的。 同时兼顾到功能、结构、工艺条件和其它方面的要求。 因为一般的孔是用钻头、铰刀等定值刀具加工的，每一把刀具只能加工某一尺寸的孔，而用同一把车刀或一个砂轮可以加工大小不同尺寸的轴。 因此，改变轴的极限尺寸在工艺上所产生的困难和增加的生产费用与改变孔的极限尺寸相比要小得多。 因此，采用基孔制配合，可以减少定值刀具和定值量具的规格和数量，提高经济效益。 ? 下列情况应选用 基轴制配合 1．采用不经过切削加工的冷拉钢材做轴，此时选用基轴制配合可避免冷拉钢材的尺寸规格过多，节省冷拉模具的制造费用。 2．同一根轴上（基本尺寸相同）与几个零件孔配合，且有不同的配合性质。 3．与标准件相配合的孔和轴，应以标准件为基准件来选择配合制。 例如，与滚动轴承配合时，因滚动轴承是标准件，所以滚动轴承内圈与轴颈的配合是基孔制配合，滚动轴承外圈与机座孔的配合是基轴制配合。 公差等级的选择 ? 公差等级的选择原则是：在满足使用要求的前提下，尽可能的选用精度较低的公差等级。 公差等级的高低直接影响产 品使用性能和加工的经济性。 公差等级精度过低，将不能满足机械产品的使用要求，使产品质量得不到保证；公差等级精度过高，即要求尺寸精度越高，加工成本就会增加，特别是当精度高于 IT6时，制造成本便急剧增加。 所以，选用公差等级时，要根据加工的工艺性、相关零部件或机构的特点。 ? 公差等级的选择可用类比法，也就是参照生产实践证明是合理的同类产品的孔、轴公差等级，进行比较选择。 用类比法选择公差等级时，应掌握各个公差等级的应用范围和各种加工方法所能达到的公差等级。 如表 2表 29所示。 ? 用类比法选择公差等级时，应注意以下几 个方面： （ 1）相互配合的孔与轴的工艺等价性。 （ 2）相配零件或部件精度的匹配性。 （ 3）加工成本。 配合的选择 ? 机器的质量大多数取决于对其零部件所规定的配合及其技术条件是否合理，许多零件的尺寸公差，都是由配合的要求决定的，一般选用配合的方法有三种。 1．配合的选择方法 （ 1）计算法：根据零件的材料、结构和功能要求，按照一定的理论公式的计算结果选择配合。 当用计算法选择配合时，关键是确定所需的极限间隙或极限过盈量。 按计算法选取比较科学。 （ 2）类比法：参照同类型机器或机构中，经过实践验证的配 合的实际情况，通过分析对比来确定配合的方法。 （ 3）试验法：用试验的方法确定满足产品工作性能的间隙或过盈范围。 该方法主要用于对产品性能影响大而又缺乏经验的场合。 试验法比较可靠，但周期长、成本高、应用比较少。 在实际工作中，大多采用类比法来选择公差与配合。 因此，必须了解和掌握一些在实践生产中已被证明成公差配合与测量技术教案 第 12 页 功的极限与配合的实例。 同时，也要熟悉和掌握各个基本偏差在配合方面的特征和应用。 明确标准规定的各种配合，特别是优先配合的性质，这样，在充分分析零件使用要求和工作条件的基础上，考虑结合件工作时的相对运动状态，承受负载 情况、润滑条件、温度变化以及材料的物理力学性能等对间隙或过盈的影响，就能选出合适的配合类别。 表 210为尺寸至 500mm基孔制常用和优先配合的特征及应用场合。 2．各类配合的特性与应用 ? 配合种类分为三类：间隙配合、过盈配合和过渡配合。 （ 1）间隙配合具有一定的间隙量，间隙量小时主要用于精确定心又便于拆卸的静联接，或结合件间只有缓慢移动或转动的动联接。 如结合件要传递力矩，则需加键、销等紧固件。 间隙量较大时主要用于结合件间有转动、移动或复合运动的动联接。 （ 2）过盈配合具有一定的过盈量，主要用于结合件无相对运动 不可拆卸的静联接。 当过盈量较小时，只作精确定心用，如需传递力矩，需加键、销等紧固件。 过盈量过大时，可直接用于传递力矩。 （ 3）过渡配合可能具有间隙，也可能具有过盈，但不论是间隙量还是过盈量都很小，主要用于精确定心，结合件间无相对运动，可拆卸的静联接。 如需要传递力矩，则加键、销等紧固件。 ? 在实际工作常采用类比法选用配合公差带。 基孔制轴的基本偏差选用见表 211。 工作情况对间隙或过盈的影响见表 212。 线性尺寸的一般公差 ? 一般公差是指在车间一般加工条件下可以保证的公差，是机床设备在正常维护操作情况下 ，能达到的经济加工精度。 采用一般公差时，在该尺寸后不标注极限偏差或其他代号，所以也称未注公差。 ? 一般公差主要用于低精度的非配合尺寸。 它可应用于线性尺寸和角度尺寸。 这里主要介绍国家标准中一般公差 —— 未注公差的线性尺寸公差。 ? GB/T 1804— 2020 规定了未注公差的线性尺寸（包括角度尺寸）的一般公差的公差等级和极限偏差数值。 一般公差规定了 4个公差等级：精密级 f、中等级 m、粗糙级 c、最粗级 v，并分别给出了各公差等级的极限偏差数值。 线性尺寸的未注极限偏差的数值见表 213，倒圆半径和倒角高度尺寸的极限偏差值见表 214。 采用一般公差的尺寸，在技术图样上只标注基本尺寸，不标注极限偏差。 在图样或技术文件中用国标号和公差等级代号并在两者之间用短画线隔开表示。 例如，选用中等 m等级时，则表示为： GB/T1840— m。 这表明图样上凡是未注公差的尺寸均按照中等精度 m加工和检验。 【课后总结】： 掌握配合制，公差等级，配合的选择原则和一般方法 【技能考核项目及要求】： P32 1 12 公差配合与测量技术教案 第 13 页 第 五 讲 授课章节及主要内容 ： 第 4 章 尺寸检测 第 5章 表面粗糙度 教学目的： 认识和学会 计量器具 的选用 ，明确安全裕度和验收极限的概念 掌握表面粗糙度概念和 主参数的定义 教学重点与难点： 安全裕度和验收极限的概念 Ra 的定义及参数值的选择 教学方法：讲授法 教学过程： 【知识回顾】 掌握配合制，公差等级，配合的选择原则和一般方法 【新课讲授】 ? 在选择计量器具检测工件时，为了防止对工件的误收和误废，标准规定了两种验收极限。 所谓误收，就是把不合格的产品，误判为合格予以接收。 所谓误废就是把本来合格的产品误判为不合格予以拒收。 ? 如 果以被测工件的极限尺寸作为验收的边界值，在测量误差的影响下，实际尺寸超出公差范围的工件有可能被误判为合格品；实际尺寸处于公差范围之内的工件也同样有可能被误判为不合格品。 这种现象，前者称为 “ 误收 ” ，后者称为 “ 误废 ”。 ? 测量不确定度是用来表征测量过程中各项误差综合影响测量结果分散程度的一个误差限，一般用代号μ表示。 测量不确定度μ由计量器具的不确定度μ 1和测量条件的不确定度μ 2两部分组成，在实际测量时，为了保证工件的验收质量，应考虑测量不确定度给测量所带来的影响。 ? 国家标 准规定的验收原则是：所用验收方法应能保证只接收位于规定的极限尺寸之内的工件，即允许有误废而不允许有误收。 为了保证工件的验收质量， GB317782 中规定了内缩的验收极限。 内缩量称为安全裕度，用 A表示，如图所示， LMS表示最小实体尺寸， MMS表示最大实体尺寸。 验收极限分别由被测工件的最大、最小极限尺寸向其公差带内内缩一个安全裕度 A值，这就形成了新的上、下验收极限。 ? 安全裕度 A，实际上就是测量不确定度μ的允许值。 国家检验标准给出的安全裕度 A 值约为工件公差 的 5%10%。 A的具体数值，可根据被测尺寸的标准公差数值，查阅表。 在此表中，还可相应地查出计量器具的不确定度允许值μ 1，这个数值可作为选择计量器具的依据。 工件公差 安全裕度 A 计量器具不确定度允许值μ 1（≈ ） ＞ ~ 公差配合与测量技术教案 第 14 页 ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ ＞ ~ 4．计量器具的选择 ? 使用普通计量器具进行测量验收工件时，在查表确定安全裕度 A值和计算出来验收极限之后，重要的一步就是根据与安全裕度相对应的计量器具不确定度允许值μ 1 来选择适当的计量器具。 所选的计量器具，其不确定数值，μ 1应小于或等于其允许值μ 1，这就是选择计量器具的基本准 则。 表面粗糙度的概念 表面粗糙度反映的是实际表面几何形状误差的微观特性，有别于表面波纹度和形状误差。 三者通常以波距（相邻两波峰或波谷之间的距离）的大小来划分，也有按波距和波高之比来划分的。 一般而言，波距小于１ mm的属于表面粗糙度（表面微观形状误差）；波距在 1mm～ 10mm的属于表面波纹度；波距大于 10mm的属于表面宏观形状误差。 表面粗糙度的评定参数 在一个取样长度 lr内，轮廓上各点至基准线的距离的绝对值的算术平均值。 用公式表示为 或近似值为 式中 ｚ－轮廓偏距（轮廓上各点至基准线的距离）； ｚｉ－第ｉ点的轮廓偏距（ｉ＝ 1， 2， ? ，ｎ）。 Ｒａ越大，表面越粗糙。 在一个取样长度 lr内，最大轮廓峰高ｚｐ和最大轮廓谷深ｚｖ之和的高度。 用公式表示为 Ｒｚ＝ｚｐ＋ｚｖ 式中 ｚｐ－最大轮廓峰高； 在一 个取样长度 lr内，轮廓单元的高度 zt 的平均值。 用公式表示为 a 01R ( )rlr z x dxl? ? a 11R n ii zn ?? ?11 mc tiiRzm ?? ?公差配合与测量技术教案 第 15 页 表面粗糙度参数值的选择 在零件设计时，应按国家标准 GB/T10311995规定的参数值系列选取表面粗糙度参数允许值。 选用表面粗糙度总的原则是：在满足零件功能要求的前提下，同时顾及经济性和加工的可能性，使参数的允许值尽可能大。 设计者可参照一些经过验证的实例，用类比的方法来确定。 在具体选用时，可先根据经验统计资料初步选定表面粗糙度参数值，然后再对比工作条件做适当调整。 调整时应考虑 以下几点： （ 1）同一零件上，工作表面的粗糙度值应比非工作表面小。 （ 2）摩擦表面的粗糙度值应比非摩擦面小；滚动摩擦表面的粗糙度值应比滑动摩擦表面小。 （ 3）运动速度高、单位面积压力大的表面，受交变应力作用的重要零件的圆角、沟槽表面的粗糙度值都应该小。 （ 4）配合性质要求越稳定，其配合表面的粗糙度值应越小；配合性质相同时，小尺寸结合面的粗糙度值应比大尺寸结合面小；同一公差等级时，轴的粗糙度值应比孔的小。 （ 5）表面粗糙度参数值应与尺寸公差及形状公差相协调。 在正常的工艺条件下，表面粗糙度值与尺寸公差及形状公差 的对应关系，可供设计时参考。 形状公差 t占尺寸公差 T的百分比 t/T(%) 表面粗糙度参数值占尺寸公差的百分比 Ra/T(%) Rz/T(%) 约 60 ≤ 5 ≤ 20 约 40 ≤ ≤ 10 约 25 ≤ ≤ 5 一般来说，尺寸公差和形状公差小的表面，其粗糙度的值也应小。 即尺寸公差等级高，表面粗糙度要求也高。 但尺寸公差等级低的表面，其表面粗糙度要求不一定也低。 如医疗器械、机床手轮等的表面，对尺寸精度要求不高，但却要求光滑。 （ 6）防腐性、密封性要求高，外表美观等表面粗糙度值应较小。 （ 7）凡有标 准对表面粗糙度参数值作出具体规定的（如滚动轴承配合的轴颈和外壳孔、键槽、各级精度齿轮的主要表面等），应按标准的规定来确定。 【 课后总结 】 ： 1. 掌握误收、误废、验收极限，安全裕度 A的概念。 2．了解国际规定的验收原则及计量器具选定原则。 Ra 的定义及参数值的选择 【技能考核项目及要求】： P105 5 P122 4 公差配合与测量技术教案 第 16 页 第 六 讲 授课章节及主要内容 ： 尺寸的检测 教学目的： 掌握 尺寸的常规检测方法 教学重点与难点： 基本 量具的使用、测量方法 教学方法： 实验 法 教学过程： 【知识回顾】 安全。