1、互換性與測量技術理論課(26):緒論軸、孔結合的極限與配合測量技術基礎光滑工件尺寸檢測和量規設計形狀與位置公差表面粗糙度及其檢測零件典型表面的公差與配合實驗(6)1精選ppt互換性與測量技術理論課(26):1精選ppt參考教材：-互換性與測量技術王益祥 主編，南京理工大學印刷其它參考書：邢閩芳 主編互換性與測量技術，清華大學出版社機械設計手冊(第1卷)成績評定：期末閉卷考試 + 平時成績互換性與測量技術2精選ppt參考教材：互換性與測量技術2精選ppt第一章 互換性概論3精選ppt第一章 互換性概論3精選ppt課程的研究對象研究對象: 機械設計和制造過程中的幾何量 公差配合（簡稱公差配合）與檢

2、測技術 4精選ppt課程的研究對象研究對象: 4精選ppt機械原理機械設計（機械零件）機械專業的學科基礎課機械設計基礎機械制造基礎本課程金屬工藝學工程材料 公差與配合設計檢測 (簡稱公差設計)是教學計劃中聯系設計課程與工藝課程的紐帶,是從基礎課學習過渡到專業課學習的橋梁. 本課程性質:學科基礎課承上啟下5精選ppt機械原理機械專業的學科基礎課機械設計基礎機械制造基礎本課程金.互換性的廣義概念 互換性:一種產品、過程或服務替代另一種產品、 過程或服務能滿足同樣要求的性能. 例如：電燈泡壞了，買一只安上；自行車掉了一個螺絲，按同樣規格買一個裝上.第一節 互換性的意義與作用6精選ppt.互換性的廣義

3、概念第一節 互換性的意義與作用6精選ppt第一節 互換性的意義與作用一、 互換性的定義 互換性：在同一規格的一批零件或部件中，任取其一，不需要任何挑選或附加修配(如鉗工修配)就能裝在機器上，達到規定的功能要求。這樣的一批零件或部件就稱為具有互換性的零、部件。 由定義可知，具有互換性的零部件在裝配過程中，必須滿足三個條件：裝配后 滿足使用要求裝配前 不挑裝配時 不調整或修配7精選ppt第一節 互換性的意義與作用一、 互換性的定義 二、互換性的分類尺寸形狀相互位置對幾何要素的提出互換性要求。 1.按決定的參數或使用要求分為： 1)幾何參數互換性 (主要保證裝配)2)功能互換（保證使用,廣義） 機械

4、物理 化學 對性能提出互換性要求。8精選ppt二、互換性的分類尺寸對幾何要素的提出互換性要求。 1.按決互換性幾何參數互換性機械性能互換性理化性能互換性本課程討論對同一批零件而言，當其原材料相同時，其互換性主要在幾何量方面.9精選ppt互換性幾何參數互換性機械性能互換性理化性能互換性尺寸形狀誤差位置誤差表面粗糙度評定參數典型零件(齒輪、螺紋等)的精度評定參數含線性尺寸角度尺寸(簡稱角度)幾何參數基本幾何參數尺寸公差形狀公差位置公差表面粗糙度公差（允許值）典型零件(軸承、鍵、螺紋、齒輪等)公差幾何參數公差基本幾何參數公差10精選ppt尺寸含線性尺寸幾何參數基本幾何參數尺寸公差幾何參數公差基本幾

5、技術要求1.2.3. 軸 圖號02 比例1:1 材料 45 . 設計 制圖 審核 . 日期2228283060140其余11精選ppt 技術要求 軸 2.按方法及程度分： 1)完全互換 裝配或更換時，不挑、不調、不修的互換性。 2)不完全互換:分組互換:裝配前分組,組內零件互換.調整互換:裝配時更換零件.修配互換:去掉多余材料的修配. 3. 按部位或范圍分：內互換：部件或機構內部組成零件間的互換外互換：部件或機構與其相配件間的互換（例如：滾動軸承）二、互換性的分類12精選ppt2.按方法及程度分： 1)完全互換 裝配或更換貫穿在產品設計、制造、使用和維修的全過程：1)在設計方面：零、部件具有互

6、換性，就可以最大限度地利用標準件、通用件和標準部件，從而簡化制圖、計算工作，縮短設計周期，并便于采用計算機輔助設計。互換性的作用13精選ppt貫穿在產品設計、制造、使用和維修的全過程：互換性的作用12)在制造加工方面：便于組織生產協作，進行專業化生產。采用高效率的生產設備，有利于實現加工過程和裝配過程機械化、自動化。從而提高勞動生產率，提高產品質量，降低生產成本。互換性的作用14精選ppt2)在制造加工方面：便于組織生產協作，進行專業化生產。采3)在使用維修方面：零、部件具有互換性可以及時更換已經磨損或損壞了的零、部件，減少機器的維修時間和費用，保證機器連續而持久地運轉，從而提高機器的使用價值

7、。互換性的作用15精選ppt3)在使用維修方面：零、部件具有互換性可以及時更換已經磨 鑒于互換性在提高產品質量和可靠性、提高經濟效益等方面的重大意義，互換性原則已成為現代制造業中一個普遍遵守的原則，成為制造業可持續發展的重要技術基礎。 互換性的作用16精選ppt 鑒于互換性在提高產品質量和可靠性、提高經濟效益等方面 如何實現互換性 ？ 如果將同一規格零件的幾何量制作得完全相同顯然可以實現互換性，但這不可能，也不必要。事實上只要將同一規格零件的幾何量控制在公差允許的范圍內，使同一規格零件的幾何量彼此充分近似，就可以實現互換性 互換性由公差來保證。 互換性的實現17精選ppt 如何實現互換性 ？

8、如果將同一規格零件的幾何量1.2 標準化 一、公差與檢測1.公差:允許零件尺寸和幾何參數的變動范圍稱為“公差”2.檢測：檢測包含檢驗與測量。 3.實現互換性的條件：標準化是實現互換性的前提。18精選ppt1.2 標準化 一、公差與檢測1.公差:允許零件尺寸和幾何標準和標準化標準標準化標準的分類：國家標準(GB);行業標準: 機械標準(JB),郵電標準(YD)等地方標準企業標準(QB)基礎標準、產品標準、方法標準、安全與環境保護標準等國際標準ISO/IEC19精選ppt標準和標準化標準19精選ppt企業標準地方標準行業標準國家標準國際標準標準 技術標準管理標準基礎標準產品標準方法標準安全標準、衛

9、生標準、環保標準 生產組織標準 經濟管理標準 服務標準按標準化對象的特性分類按標準的級別分類按標準的法律屬性強制性標準推薦性標準20精選ppt企業標準地方標準行業標準國家標準國際標準標準 標準化是互換性生產的基礎。 標準化是發展貿易、提高產品在國際市場的競爭能力的技術保證掌握標準 市場 標準化是實現現代化的重要手段，是反映現代化水平的重要標志. 1.2 標準化21精選ppt 標準化是互換性生產的基礎。 標準化是發展貿易、提 標準化是互換性生產的基礎。 公差設計應遵守標準化原則 - 選擇標準公差與配合。 公差標準（例）：GB/T1800極限與配合；GB/T1182 形狀和位 置公差；GB/T35

10、05表面粗 糙度；GB/T10095 漸開線園柱齒輪精 度等標準公差與配合的選擇例：尺寸公差與配合選擇、形位公差選擇、表面粗糙度選擇等。22精選ppt 標準化是互換性生產的基礎。 公差設計應遵守標準化原則 數值標準化的意義 當選定一個數值作為某產品參數指標時，該數值會按一定的規律，向一切有關制品和材料中傳播，例如：螺孔：M16-6H螺紋塞規絲錐螺釘墊圈鉆頭形成牽一發而動全身的現象優先數系故:技術參量應在一個理想的統一的數系中選取23精選ppt 數值標準化的意義螺孔：M16-6H螺紋塞規絲錐螺釘優先數和優先數系（GB/T3211980 ） 優先數就是一種對各種技術參數進行簡化、協調和統一的一種科

11、學的數值制度。 24精選ppt優先數和優先數系（GB/T3211980 ） 優先數 優先數系及優先數rq =10優先數系Rr:公比為 的十進制等比數列R5 系列 r=5 q=1.60 R10系列 r=10 q=1.25R20系列 r=20 q=1.12R40系列 r=40 q=1.06R80系列 r=80 q=1.03基本系列R5 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 R20 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.2

12、4 2.50 2.80 3.15 3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 R40 R80 補充系列優先數:優先數系中的任一個項值.25精選ppt 優先數系及優先數rq =10優先數系Rr:公比為 的十 優先數系的派生系列優先數系 基本系列和補充系列Rr 派生系列Rr/p:每逢p項選一項R5/2： 1.00 2.50 6.30 16.0 40.0 100R10/3: 1.00 2.00 4.00 8.00 16.0 31.5 R5 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10 1.00 1.25 1.60 2.

13、00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 R20 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15 3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 26精選ppt 優先數系的派生系列優先數系 基本系列和補充系列RrR5 優先數系的應用原則先基本系列,后派生系列;先大公比,后小公比27精選ppt 優先數系的應用原則先基本系列,后派生系列;27精選ppt產品幾何技術規范產品幾何技術規范(Geometrical Product Specificatio

14、n and Verification，簡稱GPS)是針對所有幾何產品建立的一個幾何技術標準體系，它覆蓋了從宏觀到微觀的產品幾何特征，涉及產品開發、設計、制造、驗收、使用以及維修、報廢等整個生命周期的全過程。28精選ppt產品幾何技術規范產品幾何技術規范(Geometrical P1.2.3 產品幾何技術規范鏈環1產品文件表示(圖樣標注代號) 。鏈環2公差定義及其數值。鏈環3實際要素的特征或參數定義。鏈環4工件偏差評定(與公差極限比較)。 鏈環5測量器具。鏈環6測量器具校準。書P6 圖1.2/表1.129精選ppt1.2.3 產品幾何技術規范鏈環1產品文件表示(圖樣標注1.3 公差與配合的基本概

15、念一、有關尺寸的術語及定義（GB/T1800.12009）1尺寸 以特定單位表示線性尺寸值的數值。如直徑、寬度、高度、中心距等。2孔: 通常指工件的圓柱形內表面，也包括其它內表面中由單一尺寸確定的部分。 軸：通常指工件的圓柱形外表面，也包括其它外表面中由單一尺寸確定的部分。孔與軸：包容與被包容關系。30精選ppt1.3 公差與配合的基本概念一、有關尺寸的術語及定義（G孔孔(輪轂鍵槽)孔(軸鍵槽)軸軸(鍵) 使得機器的性能、質量、壽命和可靠性，以及振動、噪聲、摩擦磨損等很大程度上取決于孔、軸的結合形式及其結合松緊程度與松緊均勻程度的正確與否。31精選ppt孔孔(輪轂鍵槽)孔(軸鍵槽)軸軸(鍵)

16、使得機器的性能3公稱尺寸 由圖樣規范確定的理想形狀要素的尺寸，是設計給定的尺寸。通過它并應用上、下偏差可算出極限尺寸的數值。它可以是一個整數或一個小數值。4實際尺寸 通過測量獲得的尺寸。孔和軸的實際尺寸分別用Da和da表示。 由于測量誤差 實際尺寸不一定是尺寸的真值。 由于形狀誤差 同一表面不同部位的實際尺寸往往不相等，因此要用二點法進行測量。32精選ppt3公稱尺寸 由圖樣規范確定的理想形狀要素的尺寸，是設公稱尺寸 例：結構設計和強度、剛度計算確定的尺寸. 孔(軸)直徑的公稱尺寸符號: D(d) 其它長度的公稱尺寸符號: L LdLLL3.公稱尺寸33精選ppt公稱尺寸 例：結構設計和強度、

17、剛度計算確定的尺寸.LdL4.實際尺寸對完工零件用兩點法測量所得到的尺寸.da測量儀器與零件兩點接觸dadaDa 孔(軸)直徑的實際尺寸符號:Da(da ) 其它長度的公稱尺寸符號: LaLa34精選ppt4.實際尺寸對完工零件用兩點法測量所得到的尺寸.da測量儀5極限尺寸 允許尺寸變化的兩個界限值。允許的最大尺寸稱為最大極限尺寸；允許的最小尺寸稱為最小極限尺寸 孔和軸的最大極限尺寸分別用Dmax和dmax表示，最小極限尺寸分別用Dmin和dmin表示。 尺寸合格條件： DminDaDmax dmindadmax35精選ppt5極限尺寸 允許尺寸變化的兩個界限值。允許的最大尺寸稱5.極限尺寸:

18、 允許零件實際尺寸變化的兩個界限值DminDaDmaxDdmaxdadmin尺寸合格條件： DminDaDmax dmindadmax36精選ppt5.極限尺寸: 允許零件實際尺寸變化的兩個界限值DminDa零線軸孔最大極限尺寸最小極限尺寸基本尺寸公差最大極限尺寸基本尺寸最小極限尺寸公差尺寸、公差、配合示意圖37零線軸孔最大極限尺寸最小極限尺寸基本尺寸公差最大極限尺寸基本6最大實體尺寸（MMS）： 孔或軸在尺寸公差范圍內，具有材料量最多時的狀態（最大實體狀態，簡稱MMC）下的極限尺寸。孔和軸的最大實體尺寸分別用DMMS和dMMS表示。7最小實體尺寸（LMS）： 孔或軸在尺寸公差范圍內，具有材料

19、量最少時的狀態（最小實體狀態，簡稱LMC）下的極限尺寸。孔和軸的最小實體尺寸分別用DLMS和dLMS表示。 極限尺寸與實體尺寸有如下關系DMMSD min ，DLMSDmax dMMSdmax ，dLMSdmin38精選ppt6最大實體尺寸（MMS）： 孔或軸在尺寸公差范圍內，具有尺寸要素：由一定大小的線性尺寸或角度尺寸確定的幾何形狀。實際(組成)要素：由接近實際(組成)要素所限定的工件實際表面的組成要素部分。提取組成要素：按規定方法，由實際(組成)要素提取有限數目的點所形成的實際(組成)要素的近似替代。擬合組成要素：按規定方法，由提取組成要素形成的并具有理想形狀的組成要素。其它尺寸相關概念3

20、9精選ppt尺寸要素：由一定大小的線性尺寸或角度尺寸確定的幾何形狀。其它3.2 有關偏差與公差的術語和定義 偏差（尺寸偏差）尺寸公差尺寸公差帶示意圖及公差帶標準公差IT和基本偏差40精選ppt3.2 有關偏差與公差的術語和定義 偏差（尺寸偏差）40精1. 偏差（尺寸偏差）實際尺寸 公稱尺寸 = 實際偏差 偏差 某一尺寸與公稱尺寸的代數差41精選ppt1. 偏差（尺寸偏差）實際尺寸 公稱尺寸 = 實際偏差 實際尺寸 公稱尺寸 = 實際偏差孔 Da D = Ea 軸 da d = ea 極限尺寸 公稱尺寸 = 極限偏差 最大極限尺寸 公稱尺寸 = 上偏差 最小極限尺寸 公稱尺寸 = 下偏差 孔 D

21、min D = EI軸 dmin d = ei孔 Dmax D = ES軸 dmax d = es42精選ppt實際尺寸 公稱尺寸 = 實際偏差孔 Da 尺寸合格條件也可表示為： 上偏差 實際偏差 下偏差 ES Ea I es ea ei尺寸合格條件： DminDaDmax dmindadmax任一局部實際尺寸Da單一完工零件的尺寸合格條件43精選ppt尺寸合格條件也可表示為：尺寸合格條件： DminD2. 尺寸公差孔、軸的尺寸公差用符號TD、 Td 表示: TD = DmaxDmin = ES EI Td = dmax dmin = es ei 尺寸公差用符號T表示: T= LmaxLmin

22、尺寸公差 - 允許尺寸的變動量44精選ppt2. 尺寸公差孔、軸的尺寸公差用符號TD、 Td 表示: 綜上所述: 設計者給出標準公差 完工零件不超過公差 零件的精度要求、互換性要求、配合要求 均可得到滿足.公差技術45精選ppt 綜上所述:公差技術45精選ppt但公差大小不同，效果則不同：公差大允許幾何量的變動大加工難度小加工成本低完工的合格零件精度低、質量差公差小允許幾何量的變動小加工難度大加工成本高完工的合格零件精度高、質量好公差實質：反映使用要求與加工工藝及成本 的矛盾。公差技術46精選ppt但公差大小不同，效果則不同：公差大允許幾何量的變動大加工難度3.公差帶1)公差帶圖解： 公稱尺寸

23、孔公差帶軸公差帶0+-ESEIeseia)零線：表示公稱尺寸的直線 b)公差帶特性：兩個要素 大小 T 標準公差 位置 極限偏差 基本偏差標準化標準化 c）畫法： (1)零線。2)確定公差帶大小位置。3)孔 、軸 或在公差帶里寫孔、軸。4)作圖比例基本一致，單位 m 、mm均可。5)公稱尺寸相同的孔、軸公差帶才能畫在一張圖上。47精選ppt3.公差帶1)公差帶圖解： 公稱尺寸孔公差帶軸公差帶0+-E偏差=0不標出3.尺寸公差帶示意圖及公差帶上偏差+0-下偏差下偏差TT+0-+2-1960+21公差帶沿零線方向的長度可適當選取單位:mm單位:mm單位:mm單位:um公稱尺寸偏差前必須冠于“+”或

24、“-”48精選ppt偏差=0不標出3.尺寸公差帶示意圖及公差帶上偏差+0-下偏差4極限制 公差帶有兩個參數：一是公差帶的大小（即寬度）；二是公差帶相對于零線的位置。國標已將它們標準化，形成標準公差和基本偏差兩個系列。5標準公差（IT） 指國家標準（GB/T 1800.31998）極限與配合制中，所規定的任一公差。字母IT為“國際公差”的符號。標準公差確定了公差帶的大小。49精選ppt4極限制 5標準公差（IT） 指國家標準（GB/T 18+0.021+0-+0.002-0.01960 尺寸公差帶二要素大小-由公差值T確定位置-由上偏差或下偏差確定上偏差+0-下偏差下偏差DTT靠近零線的上偏差或

25、下偏差尺寸公差帶二要素-標準公差IT和基本偏差50精選ppt+0.021+0-+0.002-0.01960 尺寸公差帶6基本偏差 eies 公稱尺寸基本偏差為下偏差基本偏差為上偏差EIES孔軸軸孔0+-基本偏差: 國標規定的、用以確定公差帶相對于零線位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零線的那個偏差。51精選ppt6基本偏差 eies 公稱尺寸基本偏差為下偏差基1.3.3 有關“配合”的術語及定義1. 配合：公稱尺寸相同的并且相互結合的孔和軸公差帶之間的關系。52精選ppt1.3.3 有關“配合”的術語及定義1. 配合：公稱尺寸1）間隙配合：孔的公差帶在軸公差帶上方，即具有間隙的配合（包括Xmin

26、0的配合）。對一批零件而言，所有孔的尺寸軸的尺寸孔軸Xmax孔軸XmaxXminXmin=0特征參數： XmaxDmaxdminESei XminDmindmaxEIes 平均間隙：Xav= (Xmax+ Xmin)/2最大間隙Xmax與最小間隙Xmin53精選ppt1）間隙配合：孔的公差帶在軸公差帶上方，即具有間隙的配合（包Xmax +80 +60Xmin 0 +20Xav +40 +40 Xmax = ESei Xmin = EIes平均間隙：Xav= (Xmax+ Xmin)/2 表示間隙配合松緊程度的參量：松緊程度相同+40-40+20-20-40孔TD孔TD軸Td軸Td+0-D例54

27、精選pptXmax +80 2) 過盈配合：孔的公差帶在軸公差帶下方，即具有過盈的配合（包括Ymin0的配合）。對一批零件而言，所有軸的尺寸孔的尺寸孔孔軸軸Ymin=0YmaxYminYmax特征參數： YminDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIes平均過盈：Yav= (Ymax+ Ymin)/255精選ppt2) 過盈配合：孔的公差帶在軸公差帶下方，即具有過盈的配合（Ymax -80 -60Ymin 0 -20Yav -40 -40 Ymin = ESei Ymax = EIesYav= (Ymax+ Ymin)/2表示過盈配合松緊程度的參量：-80-20-40-60孔T

28、D孔TD軸Td軸Td+0-D-40例松緊程度相同56精選pptYmax -80 3)過渡配合 :孔、軸公差帶相互重疊，即可能具有間隙X或過盈Y的配合YmaxXmax軸孔軸孔軸孔XmaxYmaxXmaxYmax過渡配合主要用于孔、軸間的定位聯結(既要求裝拆方便；又要求對中性好)特征參數： XmaxDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIesXav（Yav）= (Ymax+ Xmax)/257精選ppt3)過渡配合 :孔、軸公差帶相互重疊，即可能具有間隙X或過盈Xmax +60 +10Ymax -20 -30Xav（ Yav ） +20 -10 Xmax = ESei Ymax = EIesXav（Yav）= (Ymax+ Xmax)/2表示過渡配合松緊程度的參量：按此配合要求生產的孔、軸間隙的概率大-40-20+10-10軸Td孔TD軸Td+0-D-20+20孔TD按此配合要求生產的孔、軸過盈的概率大58精選pptXmax +60 4. 配合公差-允許間隙或過盈的變動量間隙配合中: Tf XmaxXmin過盈配合中:Tf Ymin Ymax TD+ Td過渡配合中: Tf Xmax YmaxY