互换性与技术测量教案

互换性与技术测量教案内容摘要：

采用基轴制配合。 举例： 如图 1－ 20(a)所示为发动机活塞销同时与连杆孔、活塞孔之间的配合。 根据使用要求，活塞销与连杆衬套孔间应采用间隙配合（ G6/h5）；活塞销两端与活塞孔间配合应紧些，应采用过渡配合（ M6/h5）。 同一基本尺寸的轴需在不同部位与三个孔形成不同松紧的配合，如采用基轴制配合，活塞销可制成一根光轴，便于生产和装配，如图 1－ 20（ b）所示。 如采用基孔制配合，三个孔的公差带一样，活塞销要做成两头粗（ m5）、中间细（ g5）的阶梯轴，如图 1－ 20（ c）所示。 这样既不便于加工，又不便于装配。 另外，活塞销两端直径大于活塞孔径，装配时会刮伤装配表面，影响装配质量。 从强度方面考虑，受力最大的截面，轴径反而细，也不符合设计要求。 所以这种情况下，采用基轴制较为有利。 （ a）配合示意图 （ b）基轴制 （ c）基孔制 图 1－ 20 发动机活塞连杆间的配合 4）为了满足配合的特殊需要，允许采用任一孔、轴公差带组成的非基准制配合。 如图1－ 21 所示，轴承外圈与轴承座孔之间的配合为基轴制，孔公差带为 J7，轴承盖与轴承座内孔之间的配 合，为拆卸方便，采用间隙配合，因此选用的配合为 φ 30J7/f9，属于任意孔、轴公差带组成的配合。 公差等级的选择 选择公差等级的原则是：在满足使用要求的前提下，尽可能选择较低的公差等级。 因为 公差等级过低，将不能满足使用性能和保证产品质量，但是公差等级过高， 将会增加生产成本和降低生产效率。 选择公差等级的原则是：在满足使用要求的前提下，尽可能选择较低的公差等级。 公差等级的选择一般采用类比法。 用类比法选择公差等级时应考虑以下几个方面问题： （ 1）工艺等价性 即孔和轴的加工难易程度应基本相同。 对 ≤ 500mm 的基本尺寸，当公差等级小于 IT8 时，因为孔比轴难加工，为了保证工艺等价性，推荐轴比孔的公差等级高一级，如 H8/f7， H7/s6 等。 （ 2） 考虑加工零件的经济性 如轴承盖和轴承座内孔的配合，则允许选用较大的间隙和较低的公差等级。 可以比轴承座内孔的公差等级低 2～ 3 级。 （ 3）相配合零、部件的精度要匹配 如齿轮孔与轴的配合，它们的公差等级取决于齿轮的精度等级，与滚动轴承配合的外壳孔和轴的公差等级取决于滚动轴承的公差等级。 （ 4）各种加工方法可达到的公差等级见表 1－ 9，公差等级的应用范围见表 1－ 10。 （ 5）常用配合尺寸公差等级的应用见表 1－ 11。 （带学生熟悉表 1－ 表 1－ 10 和表 1－ 11。 ） 配合的选择 （ 1）配合类别的选择 1）间隙配合 当孔轴有相对运动要求的，一般应选用间隙配合。 要求精确定位又便于拆卸的静联接，结合件间只有缓慢移动或转动的动联接可选用间隙小的间隙配合。 对配合精度要求不高，只为了装配方便，可选用间隙大的间隙配合。 2）过渡配合 要求精确定位、结合件间无相对运动、可拆卸的静联接，可选用过渡配合。 3）过盈配合 装配后需要靠过盈传递载荷的，又不需要拆卸的静联接，可选用 过盈配合。 具体选择配合类别可参考表 1－ 12。 （带学生查阅表 1－ 12） （ 2）非基准件基本偏差代号的选择 确定配合类别后，应按优先应、常用、一般的顺序选择配合。 如仍不能满足要求，可以按孔、轴公差带组成相应的配合。 表 1－ 13 为基孔制轴的基本偏差选用情况。 表 1－ 14 为尺寸至 500mm 基孔制常用和优先配合的特征及应用。 表 1－ 15 为工作情况对间隙或过盈的影响。 （带学生熟悉表 1－ 1表 1－ 14 和表 1－ 15。 ） 三、小结 优先、常用和一般用途的公差带与配合 及选择。 基准制的选择。 基准制、公差等级 和配合种类的选择。 此外，本次课介绍的表格很多，应熟悉各表格的内容和作用。 四、布置作业 思考题与习题：第 1 12 题。 第五讲 167。 2— 1 测量概述 167。 2— 2 量块 167。 2— 3 计量器具和测量方法 课 题： 测量概述 量块 计量器具和测量方法 课堂类型： 讲授 教学目的： 介绍测量的基本概念 介绍量块的特点、精度和应用 介绍常用的计量器具和测量方法 教学要求： 理解并 掌握测量的概念和 测量过程的四个要素。 概括了解长 度尺寸传递系统。 掌握 量块分“级”和分“等”的依据。 理解测量方法的分类及其特点、计量器具的分类及常用的度量指标。 教学重点： 量块的特点、精度和应用 教学难点 ： 测量方法 教 具： 量块、 游标卡尺、游标高度尺、游标量角器等、内径千分尺、外径千分尺、数显千分尺等、百分表等计量仪器。 教学方法： 对照计量仪器讲解。 教学过程： 一、案例导入 如图所示的燕尾形导轨，欲测量出的交点尺寸 x ，应该采用何种测量器具。 采用什么测量方法呢。 二、教学内容 （一） 测量概述 测量的基本概念 测量是指 为了确定被测几何量的量值而进行的实验过程，其实质是将被测几何量 L 与作为计量单位的标准量 E 进行比较，从而获得两者比之 q 的过程， q＝ L/E。 一个完整的测量过程应包括测量对象、计量单位、测量方法和测量精度等四个要素。 （ 1）测量对象 本课程研究的测量对象是几何量，即长度、角度、形状、相对位置、表面粗糙度以及螺纹、齿轮等零件的几何参数等。 （ 2）计量单位 测量中采用我国法定计量单位。 长度的计量单位为米（ m），角度单位为弧度（ rad）和度（176。 ）、分（′）、秒（″）。 （ 3）测量方法 测量方法是指测量 时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的总和。 在测量过程中，采用合适的测量方法，对测量结果有很大的影响。 （ 4）测量精度 测量精度是指测量结果与测量对象真实值的一致程度称为测量精度。 长度基准与尺寸传递 （ 1）长度基准 为了保证长度测量的精度，首先需要确定一个国际统一的、标准的长度基准。 我国采用碘吸收稳定的 微米氦氖激光辐射作为波长标准来复现“米”定义。 （ 2）尺寸传递 为了能把光波波长作为长度基准应用到实践中，必须建立长度量值传递系统，目前在实际应用中，主要使用两种实 体基准：线纹尺和量块。 先将光波波长准确地传递到基准线纹尺和一等量块，然后再由它们逐次传递到生产中所应用的各种计量器具和被测工件上去，长度量值传递系统，如图 2－ 1 所示。 （二） 量块 在机械制造和仪器制造中，量块是应用很广的量值传递媒介。 量块是没有刻度的截面为矩形的平行端面量具。 量块的特点、形状和尺寸 量块也称为块规，是用特殊合金钢制成的，并经过复杂的热处理工艺。 它具有线膨胀系数小，尺寸稳定，硬度高，耐磨性好，工作面粗糙度小以及研合性好等的特点。 量块没有刻度，通常制成正六面体，它具有两个相互平行的测量 面和四个非测量面。 如图 2－ 2 所示。 两个测量面之间具有精确的尺寸，从量块一个测量面上任意一点（距边缘 区域除外）到与此测量块 图 2－ 2 量块及相研合的平晶 另一个测量面相研合的面的垂直距离称为量块的任意点中心长度 Li。 量块上一个测量面的中心点到另一个测量面相研合的面的垂直距离称为量块的中心长度 L。 量块上标出的尺寸称为量块的标称长度。 量块的精度 为了满足不同的使用场合，量块可做成不同的精度等级，国家标准对 量块的精度规定了若干级和若干等。 GB6093－ 1985 规定：量块的制造精度分为六级： 00， 0， 1， 2， 3， K 级，其中 00 级最高，依次降低， 3 级最低。 K 级为校准级，主要用于校准 0， 1， 2 级量块。 量块分“级”的主要依据是量块长度极限偏差和量块长度变动量的允许值。 国家计量局标准 JJG100－ 1981 按检定精度将量块分为六等： 6 等， 其中 1 等最高，精度依次降低， 6 等最低。 量块分“等”的主要依据是量块中心长度测量的极限偏差和平面平行性允许偏差。 注意：量块按“级”使用和量块按“等”使用的区别。 量块按“级”使用时，是以量块的标称长度作为工作尺寸。 该尺寸包含了量块的制造误差，制造误差将被引入到测量结果中去，但不需要经过检定修正，所以使用较方便。 量块按“等”使用时，是以量块经检定后所给出的实测中心长度作为工作尺寸的，该尺寸排除了量块的制造误差的影响，只包含检定时较小的测量误差。 因此在精密测量中，量块按“等”使用比按“级”使用的测量精度高。 量块的应用 可以在一定范围内，将多个尺寸不同的量块组合使用。 根据 GB6093－ 1985 的规定，我国生产的成套量块共有 17 种套别，每套的块数为 9 8 4 3 1 5 等。 表 2－ 2 列出了部分套别量块的标准尺寸。 在组合使用量块测量工件时，为了减少误差，应尽量减少量块组的量块数目，一般不超过 4 块。 强调： 量块组合时，根据所需要尺寸的最后一位数字选第一块量块的尺寸的尾数，逐一选取，每选一块量块至少减去所需尺寸的一位尾数。 例题 ： 从 83 块一套的量块组中选取几块量块组成尺寸。 选取步骤如下： － 第一块量块尺寸 ────── － 第二块量块尺寸 ────── － 第三块量块尺寸 ────── 30 第四块量块尺寸 即 ＝ +++30 （三） 计量器具和测量方法 计量器具 计量器具是指能用以直接或间接测出 被测对象量值的技术装置。 分类：标准量具、极限量规、计量仪器和计量装置。 （ 1）标准量具 标准量具是指以一个固定尺寸复现量值的计量器具。 标准量具一般没有放大装置。 （ 2）极限量规 极限量规是指没有刻度的专用计量器具，用来检验工件实际尺寸和形位误差的综合结果。 量规只能判断被测工件是否合格，而不能获得被测工件的具体尺寸数值，如光滑极限量规、螺纹量规等。 （ 3）计量仪器 计量仪器是指能被测量值转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具。 其特点是一般都有指示、放大系统。 根据计量仪器的结构特点，可以分为游标 式量仪、微动螺旋副式量仪、机械式量仪、光学式量仪、气动式量仪、电动式量仪、机电光综合类量仪等几类。 （ 4）计量装置 计量装置是指为确定被测几何量的量值所必须的测量器具和辅助设备的总体。 计量器具的技术参数指标 （ 1）刻度间距 刻度间距是指计量器具的刻度尺或刻度盘上相邻两刻度线中心之间的距离。 一般为 1－。 （ 2）分度值 分度值是指计量器具的刻度尺或刻度盘上每一刻度间距所代表的量值。 一般来说，分度值越小，计量器具的精度就越高。 （ 3）示值范围 示值范围是指计量器具所指示的最小值（起始值）到 最大值（终止值）的范围。 （ 4）测量范围 测量范围是指计量器具在允许的误差极限内，所能测出的最小值到最大值的范围。 （ 5）灵敏度 灵敏度是指计量器具对被测几何量微小变化的反应能力。 一般来说，分度值越小，灵敏度就越高。 （ 6）示值误差 示值误差是指计量器具上的指示值与被测几何量真值之间的代数差。 一般来说，示值误差越小，计量器具的精度就越高。 （ 7）修正值 修正值是指为消除系统误差，加到未修正的测量结果上的代数值。 修正值与示值误差绝对值相等而符号相反。 （ 8）测量重复性 测量重复性是指在测量条件不 变的情况下，对同一被测几何量进行多次测量时（一般 5－ 10 次），各测量结果之间的一致性。 （ 9）计量器具的不确定定度 是指由于测量误差的存在而对被测几何量的真值不能肯定的程度。 它也反映了计量器具精度的高低。 测量方法 （ 1）按实测几何量与被测几何量的关系分类，可分为： 1）直接测量 指直接从计量器具获得被测几何量的量值的测量方法。 2）间接测量 指先测量出与被测几何量有已知函数关系的几何量，然后通过函数关系计算出被测几何量的测量方法。 （ 2）按指示值是否是被测几何量的整个量值分类，可分为： 1） 绝对测量 指能够从计量器具上直接读出被测几何量的整个量值的测量方法。 2）相对测量 指计量器具的指示值仅表示被测几何量对已知标准量的偏差，而被测几何量的量值为计量器具的指示值与标准量的代数和的测量方法。 （ 3）按测量时被测表面与计量器具的测头之间是否接触分类 1）接触测量 指计量器具在测量时测头与零件被测表面直接接触，即有。