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1、互换性与测量技术互换性与测量技术 第一章 绪 论第一章第一章 绪论绪论 本章要点及学习指导 本章从互换性角度出发，围绕误差与公差来研究如何解决使用与本章从互换性角度出发，围绕误差与公差来研究如何解决使用与制造的矛盾。解决这一矛盾要依靠合理确定公差和采用适当的技制造的矛盾。解决这一矛盾要依靠合理确定公差和采用适当的技术测量手段。术测量手段。通过本章学习，要求读者理解互换性、公差、误差的概念；了解通过本章学习，要求读者理解互换性、公差、误差的概念；了解有关标准化、优先数的术语及定义；了解技术测量的目的及本课有关标准化、优先数的术语及定义；了解技术测量的目的及本课程的任务及要求。程的任务及要求。案例
2、导入在日常生活中，人们经常会遇到这样的情况：家里的灯泡坏了，在日常生活中，人们经常会遇到这样的情况：家里的灯泡坏了，自行车上的螺栓丢了，买一个相同规格的换上即可正常使用，非自行车上的螺栓丢了，买一个相同规格的换上即可正常使用，非常方便、快捷。那么请问：一个常方便、快捷。那么请问：一个M8的六角头螺栓与什么样的螺母的六角头螺栓与什么样的螺母相匹配？如何保证螺母的任意互换？螺母在加工过程中产生的误相匹配？如何保证螺母的任意互换？螺母在加工过程中产生的误差如何控制？如何知道螺母具有互换性？差如何控制？如何知道螺母具有互换性？1.1 互换性的基本概念互换性的基本概念1.1.1 互换性的含义互换性的含义
3、所谓互换性是指机械产品在装配时，同一规格的零件或部件能够不经选择、不经调整、不经修配，就能保证机械产品使用性能要求的一种特性。互换性可分为广义的互换性和狭义的互换性。广义的互换性是指机器的零件在各种性能方面都具有互换性，如零件的几何参数、物理性能、化学性能等。狭义的互换性是指机器的零部件只满足几何参数方面的要求，如：尺寸大小、几何形状、位置和表面粗糙度的要求。本课程只研究零件几何参数方面的互换性。1.1 互换性的基本概念互换性的基本概念1.1.2 互换性的种类互换性的种类1.完全互换2.不完全互换1.1 互换性的基本概念互换性的基本概念1.1.3 互换性的作用互换性的作用互换性是现代化生产的基
4、本技术经济原则，无论大量生产还是单互换性是现代化生产的基本技术经济原则，无论大量生产还是单件生产，都应遵循这一原则。互换性广泛应用于机械设计、制造件生产，都应遵循这一原则。互换性广泛应用于机械设计、制造及使用、维修等方面。及使用、维修等方面。在设计方面，有利于最大限度采用通用件和标准件，大大简化绘在设计方面，有利于最大限度采用通用件和标准件，大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期。便于计算机辅助设计图和计算工作，缩短设计周期。便于计算机辅助设计(CAD)。在制造方面，有利于组织专业化生产，采用先进工艺和高效率的在制造方面，有利于组织专业化生产，采用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率。专用设
5、备，提高生产效率。在使用、维修方面，可以减少机器的维修时间和费用，保证机器在使用、维修方面，可以减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久地运转，提高了机器的使用寿命。能连续持久地运转，提高了机器的使用寿命。总之，互换性在提高产品质量和可靠性、提高经济效益等方面均总之，互换性在提高产品质量和可靠性、提高经济效益等方面均具有重大意义。互换性生产对我国社会主义现代化建设具有十分具有重大意义。互换性生产对我国社会主义现代化建设具有十分重要的意义。重要的意义。1.2 互换性生产的实现互换性生产的实现1.2.1 加工误差和公差加工误差和公差1.加工误差加工误差2.公差公差3.加工误差与公差的区别加工误
6、差与公差的区别1.2 互换性生产的实现互换性生产的实现1.2.2 标准化与标准标准化与标准1.标准化标准化标准化是指以制定标准和贯彻标准为主要内容的全部活动过程。标准化是指以制定标准和贯彻标准为主要内容的全部活动过程。包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式订和贯彻标准，以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式体现的，标准化是一个不断循环、不断提高的过程。体现的，标准化是一个不断循环、不断提高的过程。2.标准标准标准是对重复性事物和概念所作的统一规定。它以科学、技术
7、和标准是对重复性事物和概念所作的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。1.2 互换性生产的实现互换性生产的实现1.2.3 优先数与优先数系优先数与优先数系R5系列的公比：系列的公比：1.60R10系列的公比：系列的公比：1.25R20系列的公比：系列的公比：1.12R40系列的公比：系列的公比：1.06R80系列的公比：系列的公比：1.031.2 互换性生产的实现互换性生产的实现 1.2.4 几何量的
8、测量几何量的测量先进的公差标准，对零件的几何参数分别给定合理的公差，设计出图纸，然后加工成零件，零件的合格性还需采用相应的技术测量措施，这样，零件的使用功能和互换性才能得到保证。通过检测，几何参数的误差控制在规定的公差范围内，零件就合格，就能满足互换性要求；反之，零件就不合格，就不能达到互换的目的。1.3 本课程的任务及要求本课程的任务及要求 1.3.1 本课程的任务本课程的任务设计任何一台机器，除了进行运动分析、结构设计、强度和刚度计算之外，还要进行精度设计。本课程从“公差”与“误差”两方面来分析研究机械零件精度设计的原则方法及其检测原理，即几何参数的互换性。因为机器的精度直接影响到机器的工
9、作性能、振动、噪声和寿命等，而且，科技越发达，对机械精度的要求越高，对互换性的要求也越高。所以，随着机械工业的发展，必须学习和研究互换性与测量技术中的最新科研成果。1.3 本课程的任务及要求本课程的任务及要求 1.3.2 本课程的学习目标本课程的学习目标学生在完成本课程学习任务后，应达到下列要求。(1)掌握互换性和标准化的基本概念及有关术语和定义。(2)了解各公差标准的基本内容，掌握其特点和应用原则。(3)初步学会根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与配合。(4)能够查用本课程介绍的公差表格，正确标注图样。(5)了解各种典型几何量的测量方法，初步学会使用常用的计量工具。1.4 本章实训本章
10、实训1.实训内容实训内容一批规格不同的的螺母与螺栓，用螺纹牙型样板确定螺纹规格；把相同规格的螺母与螺栓自由旋合在一起；从国标查出螺栓与螺母的尺寸规格，并确定其优先数系列。2.实训目的实训目的理解互换性、公差、误差、标准化、优先数、技术测量的概念。3.实训过程实训过程分析螺母螺纹的加工误差与公差、标准化的国家标准、优先数列、测量方法。4.实训总结实训总结通过对螺栓与螺母自由旋合的分析，懂得零件的互换性由公差来保证，公差值的选择通过国标来实现，国标的数值由优先数系来确定，零件加工产生的误差是否在公差范围内，则由检测手段来进行。1.5 习习 题题 填空题填空题(1)实行专业化协作生产必须采用_原则。
11、(2)互换性表现为对产品零部件在装配过程中的要求是：装配前_，装配中_，装配后_。(3)影响零件互换的几何参数是_误差、_误差、_误差和表面粗糙度。(4)从零件的功能看，不必要求同一规格零件的几何参数加工的_，只要求其在某一规定范围内变动，该允许变动的范围叫做_。1.5 习习 题题 选择题选择题(1)本课程研究的是零件()方面的互换性。A.物理性能 B.几何参数 C.化学性能 D.尺寸(2)不完全互换一般用于()的零部件，适合于部分场合。A.生产批量大、装配精度高 B.生产批量大、装配精度低C.生产批量小、装配精度高 D.生产批量小、装配精度低(3)标准按不同的级别颁发。我国标准JB为()标准
12、。A.国家标准 B.行业标准C.地方标准 D.企业标准(4)为使零件的()具有互换性，必须把零件的加工误差控制在给定的范围内。A.尺寸 B.形状C.表面粗糙度 D.几何参数1.5 习习 题题 判断题判断题(1)互换性要求零件按一个指定的尺寸制造。()(2)完全互换的装配效率必高于不完全互换。()(3)当零部件的装配精度要求很高时，宜采用不完全互换生产。()(4)有了公差标准，就能保证零件具有互换性。()1.5 习习 题题 简答题简答题(1)什么叫互换性？互换性的分类有哪些？(2)何谓标准化？标准化有何重要意义？(3)什么是优先数系？市场上一般可以选购到15W、25W、40W、60W、100W的
13、白炽灯泡，试解释此现象。(4)检测的目的与作用是什么？为什么要规定公差？公差的大小与技术经济效益有何联系？互换性与测量技术第二章测量技术基础第二章测量技术基础 本章要点及学习指导本章要点及学习指导 本章主要研究测量过程的四个基本要素和对测量过程中产生的误差如何进行处理。通过本章的学习，要求读者理解测量和测量误差的概念；概括了解长度的尺寸传递系统以及量块分“级”和分“等”的依据；了解测量器具的分类和主要技术指标；理解并掌握随机误差的特性；掌握测量误差的处理方法和测量结果的表示方法。案例导入案例导入如果要求测量某轴的直径(约为30mm)，现有分度值为0.05mm的游标卡尺、分度值为0.02mm的游
14、标卡尺、分度值为0.01mm的外径千分尺和分度值为0.005mm的比较仪等几种计量器具，选用哪一种量具比较适合？如果选定了计量器具后，测量了五次，测得值分别为30.020、30.022、30.019、30.023、30.021，那么如何确定测量误差？对测量数据如何处理才能得到最接近该直径真实值的测量结果？2.1 测量技术基本概念 2.1.1 2.1.1 测量的基本要素测量的基本要素 1.测量的概念测量的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与作为计量单位的标准量进行比较，从而获得两是将被测几何量与作为计
15、量单位的标准量进行比较，从而获得两者之比的过程者之比的过程 2.测量的基本要素测量的基本要素 1)测量对象测量对象 2)计量单位计量单位 3)测量方法测量方法 4)测量精度测量精度2.1 测量技术基本概念 2.1.2 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。在1983年第17届国际计量大会上通过了作为长度基准米的新定义：“米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内所行进的路程”。由于激光稳频技术的发展，采用激光波长作为长度基准具有很好的稳定性和复现性。我国采用碘吸收稳定的0.633微米氦氖激光辐射作为波长标准来复现“米”定义
16、。2.尺寸传递 为了能把光波波长的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。2.1.2 长度基准与尺寸传递长度基准与尺寸传递1.长度基准长度基准 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。在的长度基准。在1983年第年第17届国际计量大会上通过了作为长度基届国际计量大会上通过了作为长度基准米的新定义：准米的新定义：
17、“米是光在真空中在米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔秒的时间间隔内所行进的路程内所行进的路程”。由于激光稳频技术的发展，采用激光波长作。由于激光稳频技术的发展，采用激光波长作为长度基准具有很好的稳定性和复现性。我国采用碘吸收稳定的为长度基准具有很好的稳定性和复现性。我国采用碘吸收稳定的0.633微米氦氖激光辐射作为波长标准来复现微米氦氖激光辐射作为波长标准来复现“米米”定义。定义。2.尺寸传递尺寸传递 为了能把光波波长的长度基准应用到实践中，必须建立长度量值为了能把光波波长的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：线纹尺传递系统，
18、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上去，长度量值传递系统如图2.1所示。所示。2.1.3 量块量块1.量块的特点、形状和尺寸量块的特点、形状和尺寸 2.1.3 量块量块 2.量块的精度量块的精度 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。(1)量块分“级”。国家计量局标准JJG 2056
19、90长度计量器具(量块部分)检定系统规定，将量块的制造精度分为六级：00、0、K、1、2、3级，其中00级最高，依次降低，3级最低。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。(2)量块分“等”。按JJG 205690规定，将量块分为六等：1、2、3、4、5、6，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。2.1.3 量块量块 3.量块的应用量块的应用量块具有很好的研合性，研合性是指两量块的测量面互相接触，并在不大的压力下作一些切向相对滑动，就能够贴附在一起的性质。利用这一性质可以在一定范围内，将多个尺寸不
20、同的量块组合使用。根据GB 60931985的规定，我国生产的成套量块共有17种套别，每套的块数为91、83、46、38、12、10、8、6、5等。部分套别量块的标准尺寸见表2.1。2.2 计量器具和测量方法计量器具和测量方法 2.2.1 计量器具计量器具2.2.2 测量方法测量方法 2.2.1 计量器具计量器具1.计量器具的分类计量器具的分类2.计量器具的技术参数指标计量器具的技术参数指标2.2.2 测量方法1.按实测几何量与被测几何量的关系分类按实测几何量与被测几何量的关系分类1)直接测量 直接测量是指直接从计量器具获得被测几何量量值的测量方法。如用游标卡尺直接测量圆柱体直径。2)间接测量
21、 间接测量是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。例如，因为条件所限，不能直接测量轴径时，可用一段绳子先测出周长，再通过关系式计算出轴径的尺寸。2.2.2 测量方法2.按指示值是否是被测几何量的量值分类 1)绝对测量 绝对测量是指能够从计量器具上直接读出被测几何量整个量值的测量方法。如用游标卡尺、千分尺测量轴径，轴径的大小可以直接读出。2)相对测量相对测量 相对测量是指计量器具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指示值与标准量代数和的测量方法。如用机械比较仪测量轴径，测量时先用量块调整量仪的零位，然后对被测量
22、进行测量，该比较仪指示出的示值为被测轴径相对于量块尺寸的偏差。一般来说，相对测量测量精度比绝对测量测量精度高。2.2.2 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)接触测量接触测量接触测量是指计量器具在测量时测头与零件被测表面直接接触，即有测量力存在的测量方法。如用游标卡尺、千分尺测量工件，用立式光学比较仪测量轴径。2)非接触测量非接触测量非接触测量是指测量时计量器具的测头与零件被测表面不接触，即无测量力存在的测量方法。如用光切显微镜测量表面粗糙度、用气动量仪测量孔径。对于接触测量而言，由于有测量力的存在，会引起被测表面和计
23、量器具有关部分产生弹性变形，从而产生测量误差，而非接触测量则无此影响。2.2.2 测量方法4.按工件上同时测量的被测几何量的多少分类按工件上同时测量的被测几何量的多少分类1)单项测量单项测量单项测量是指分别测量同一工件上各单项几何量的测量方法。如分别测量螺纹的螺距、中径和牙型半角。2)综合测量综合测量综合测量是指同时测量工件上几个相关几何量，以判断工件综合测量结果是否合格的测量方法。例如用齿距仪测量齿轮的齿距累积误差，实际上反映齿轮公法线长度变动和齿圈径向跳动两种误差的综合结果。一般来说，单项测量结果便于工艺分析，综合测量适用于只要求判断合格与否，而不需要得到具体测量值的场合，此外，综合测量的
24、效率比单项测量高。2.2.2 测量方法5.按决定测量结果的全部因素或条件是否改变分类按决定测量结果的全部因素或条件是否改变分类1)等精度测量等精度测量等精度测量是指在测量过程中，决定测量结果的全部因素或条件都不改变的测量方法。如由同一个人，在计量器具、测量环境、测量方法都相同的情况下，对同一个被测对象进行多次测量，可以认为每一个测量结果的可靠性和精确度都是相等的。为了简化对测量结果的处理，一般情况下大多采用等精度测量。2)不等精度测量不等精度测量不等精度测量是指在测量过程中，决定测量结果的全部因素或条件可能完全改变或部分改变的测量方法。如用不同的测量方法，不同的计量器具，在不同的条件下，由不同
25、人员对同一个被测对象进行不同次数的测量，显然，其测量结果的可靠性和精确度各不相等。由于不等精度测量的数据处理比较麻烦，因此只用于重要的高精度测量。2.3 测量误差和数据处理测量误差和数据处理2.3.1 测量误差概述2.3.2 测量误差的分类2.3.3 测量精度 2.3.4 等精度测量的数据处理 2.3.1 测量误差概述1.测量误差的概念测量误差的概念2.测量误差的来源测量误差的来源2.3.2 测量误差的分类1.系统误差 2.随机误差 2.3.3 测量精度 1.正确度正确度正确度是指在规定测量条件下，测量结果与真值的接近程度。它反映了测量结果中系统误差影响的程度，系统误差小，则正确度高。2.精密
26、度精密度精密度是指在规定测量条件下连续多次测量时，所得各测量结果彼此之间符合的程度。它反映了测量结果中随机误差的大小。随机误差小，则精密度高。3.精确度精确度精确度是指联系多次测量所得的测得值与真值的接近程度。它反映了测量结果中系统误差与随机误差综合影响的程度，系统误差和随机误差都小，则精确度高。对于一次具体的测量，精密度高，正确度不一定高，反之亦然；但精确度高时，正确度和精密度必定都高。2.3.4 等精度测量的数据处理1.系统误差的处理系统误差的处理1)发现系统误差的方法 2)消除系统误差的方法2.3.4 等精度测量的数据处理2.随机误差的处理随机误差的处理 在测量过程中随机误差的出现是不可
27、避免的，也是无法消除的。为了减小其对测量结果的影响，可以用概率论和数理统计方法来估算随机误差的大小和分布规律，并对测量结果进行处理。2.4 光滑工件尺寸的测量2.4.1 安全裕度和验收极限2.4.2 计量器具的选择2.4.3 光滑极限量规 2.5 本章实训 1.实训内容实训内容分别使用分度值为0.05mm的游标卡尺、分度值为0.02mm的游标卡尺、分度值为0.01mm的外径千分尺和分度值为0.005mm的比较仪等几种计量器具测量减速器中一段轴的直径，并比较测量结果。2.实训目的实训目的理解实际尺寸、测量误差、测量精度、计量器具不确定度的概念。3.实验过程实验过程分别测量出该轴的直径，比较测得值
28、的大小，分析这几种计量器具的测量精度并明确哪一种最为合理。4.实训总结实训总结通过用几种不同计量器具对轴径的测量，懂得选择计量器具不仅要考虑到零件的外形和精度，还要综合考虑计量器具的技术指标和经济指标，使选择的计量器具的不确定度，既能保证测量精度，又符合经济性要求。互换性与测量技术第三章尺寸公差第三章尺寸公差 本章要点及学习指导本章要点及学习指导 本章以孔与轴的结合为例，介绍尺寸公差与配合的有关术语、定义及国家标准，为合理选择尺寸公差与配合，为学习其他典型零件的公差与配合奠定基础。通过本章学习，要求读者理解尺寸公差与配合的基本术语及定义；掌握尺寸公差带图的绘制，并能进行公差类别的判别；了解尺寸
29、公差与配合国家标准的组成与特点；掌握常用尺寸公差与配合的选择。案例导入案例导入在生产中常见到轴与孔的配合，例如第1章提到的图1.1中齿轮轴4与轴承孔的配合为过渡配合，那么，什么是过渡配合？配合有几种类型？进一步考虑轴承外圆与机座箱体孔的配合，箱体孔与闷盖外圆的配合，如何确定配合类型，如何选择配合尺寸与公差，以满足其配合要求、保证其互换性呢？3.1 公差与配合的基本术语及定义公差与配合的基本术语及定义3.1.1 有关尺寸的术语及定义有关尺寸的术语及定义3.1.2 有关尺寸偏差、公差的术语及定义有关尺寸偏差、公差的术语及定义3.1.3 有关配合的术语及定义有关配合的术语及定义 3.1.1 有关尺寸
30、的术语及定义有关尺寸的术语及定义 1.尺寸尺寸尺寸是指用特定单位表示长度值的数字，如长度、厚度、直径及中心距离等。机械工程中规定，一般以毫米(mm)作为尺寸的特定单位。2.基本尺寸基本尺寸基本尺寸是指设计给定的尺寸，孔用D、轴用d表示。它是根据产品的使用要求，根据零件强度、结构等要求，计算或者通过试验和类比等方法确定的，如图3.1所示，20(mm)及30(mm)为圆柱销直径和长度的基本尺寸。3.实际尺寸实际尺寸实际尺寸是指通过测量得到的尺寸，孔用Da、轴用da表示。4.极限尺寸极限尺寸极限尺寸是指允许尺寸变化的两个界限值。3.1.2 有关尺寸偏差、公差的术语及定义有关尺寸偏差、公差的术语及定义
31、1.尺寸偏差2.尺寸公差3.尺寸公差带图4.标准公差(IT)5.基本偏差3.1.3 有关配合的术语及定义有关配合的术语及定义1.配合2.孔与轴3.间隙或过盈4.配合的种类5.配合公差(Tf)6.配合性质的判断7.基准制 3.2 公差与配合的国家标准公差与配合的国家标准3.2.1 标准公差系列标准公差系列3.2.2 基本偏差系列基本偏差系列3.2.3 公差与配合代号及标注公差与配合代号及标注 3.2.1 标准公差系列标准公差系列标标准准公公差差系系列列是是国国家家标标准准制制定定出出的的一一系系列列标标准准公公差差数数值值，见见表表3.1。标准公差系列包含三项内容：公差等级、公差单位和基本尺寸段
32、标准公差系列包含三项内容：公差等级、公差单位和基本尺寸段3.2.2 基本偏差系列基本偏差系列设设置置基基本本偏偏差差是是为为了了将将公公差差带带相相对对于于零零线线的的位位置置标标准准化化，以满足各种不同配合性质的需要。以满足各种不同配合性质的需要。3.2.2 基本偏差系列基本偏差系列3.2.3 公差与配合代号及标注公差与配合代号及标注 1.公差带代号与配合代号公差带代号与配合代号 1)公差带代号公差带代号如前所述，公差带是由基本偏差和公差等级决定的。如前所述，公差带是由基本偏差和公差等级决定的。因此，公差带代号将由基本偏差代号和公差等级数字因此，公差带代号将由基本偏差代号和公差等级数字组成。
33、例如：孔公差带代号组成。例如：孔公差带代号H7、G8，轴公差带代号，轴公差带代号h6、m7等。等。2)配合代号配合代号配合是基本尺寸相同、孔与轴公差带之间的关系。因配合是基本尺寸相同、孔与轴公差带之间的关系。因此，配合代号是在基本尺寸后用孔、轴公差带联合表此，配合代号是在基本尺寸后用孔、轴公差带联合表示。孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔公差带，示。孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔公差带，分母为轴公差带，如：分母为轴公差带，如：50H7/g6或或50。3.2.3 公差与配合代号及标注公差与配合代号及标注2.公差与配合在图样上的标注公差与配合在图样上的标注3.3 国标中规定的常用公差与配合国标
34、中规定的常用公差与配合按按照照国国家家标标准准规规定定的的标标准准公公差差和和基基本本偏偏差差系系列列，可可将将任任一一基基本本偏偏差差与与任任一一标标准准公公差差组组合合，从从而而得得到到大大小小与与位位置置不不同同的的大大量量公公差差带带。在在常常用用尺尺寸寸段段内内，孔孔公公差差带带有有2027+3=543种种(J仅仅保保留留68级级)，轴轴公公差差带带有有2027+4=543种种(j仅仅保保留留58级级)，这这些些公公差差带带又又可可组组成成近近30万万种种配配合合。如如果果不不加加以以限限制制，任任意意选选用用这这些些公公差差与与配配合合，将将不不利利于于生生产产。为为了了减减少少零
35、零件件、定定值值刀刀具具、量量具具等等工工艺艺装装备备的的品品种种及及规规格格，国国家家标标准准对对所所选选用的公差与配合作了必要限制。用的公差与配合作了必要限制。3.3.1 常用尺寸段孔、轴公差带常用尺寸段孔、轴公差带3.3.2 常用尺寸段孔与轴的公差配合常用尺寸段孔与轴的公差配合常常用用尺尺寸寸段段内内，国国家家标标准准又又规规定定基基孔孔制制常常用用配配合合59种种，优优先先配配合合13种种，见见表表3.6；基基轴轴制制常常用用配配合合47种种，优优先先配合配合13种，见表种，见表3.7。选选用用公公差差带带或或配配合合时时，应应按按优优先先、常常用用、一一般般公公差差带带的的顺顺序序选
36、选取取。若若上上述述标标准准不不能能满满足足某某些些特特殊殊需需要要，则则国家标准允许采用两种基准制以外的非基准制配合。国家标准允许采用两种基准制以外的非基准制配合。2.3 测量误差和数据处理测量误差和数据处理2.3.1 测量误差概述2.3.2 测量误差的分类2.3.3 测量精度 2.3.4 等精度测量的数据处理 3.4 常用尺寸段公差与配合的选用常用尺寸段公差与配合的选用 3.4.1 基准制的选用基准制的选用3.4.2 公差等级的选用公差等级的选用3.4.3 配合的选用配合的选用 3.4.1 基准制的选用基准制的选用选选用用基基准准制制时时，应应从从结结构构、工工艺艺及及经经济济性性等等几几
37、方方面综合分析考虑。面综合分析考虑。3.4.3 配合的选用如前所述，通过对基准制和公差等级的选择，如前所述，通过对基准制和公差等级的选择，确定了基准件的公差带，以及相配合的非基准确定了基准件的公差带，以及相配合的非基准件公差带的大小，因此选择配合种类实质上就件公差带的大小，因此选择配合种类实质上就是根据配合的类别，确定非基准件公差带的位是根据配合的类别，确定非基准件公差带的位置，也就是选择非基准件的基本偏差代号。置，也就是选择非基准件的基本偏差代号。选用配合的步骤分为：配合类别的选择和非基选用配合的步骤分为：配合类别的选择和非基准件基本偏差代号的选择。准件基本偏差代号的选择。3.5 线性尺寸的
38、未注公差线性尺寸的未注公差3.5.1 线性尺寸一般公差的概念线性尺寸一般公差的概念3.5.2 有关国标规定有关国标规定3.5.3 线性尺寸一般公差的表示方法线性尺寸一般公差的表示方法 互换性与测量技术第四章形位公差与检测第四章形位公差与检测 本章要点及学习指导本章要点及学习指导 本章主要研究零件几何要素在形状和位置上所产生的误差以及如何用公差对这些误差进行相应控制和检测，以确保零件的功能要求和实现互换性。通过本章学习，要求读者理解并掌握有关几何要素的几种名称和定义；掌握形位公差项目的符号和标注方法；理解并掌握形状和位置公差带的特征、形位误差和形位误差值的评定、公差原则和公差要求；初步会选用形位
39、公差。第四章形位公差与检测 案例导入案例导入在生产加工过程中，机械零件不仅会有尺寸误差，而且还会产生形状和位置误差。在生产加工过程中，机械零件不仅会有尺寸误差，而且还会产生形状和位置误差。如图如图4.1(a)所示为一理想形状的销轴，它与一已知孔过渡配合。而此轴加工后的尺所示为一理想形状的销轴，它与一已知孔过渡配合。而此轴加工后的尺寸误差与表面粗糙度都合格，但加工后产生了形状弯曲，如图寸误差与表面粗糙度都合格，但加工后产生了形状弯曲，如图4.1(b)所示，致使此所示，致使此轴装不进已知孔中。又如，如图轴装不进已知孔中。又如，如图4.2(a)所示为一要求严格的四棱柱，加工后的实际所示为一要求严格的
40、四棱柱，加工后的实际位置却是左面倾斜了，产生了位置误差，如图位置却是左面倾斜了，产生了位置误差，如图4.2(b)所示，致使与配合面接触不均所示，致使与配合面接触不均匀。匀。(a)(b)图图4.1 形状误差形状误差(a)(b)图图4.2 位置误差位置误差圆柱表面的形状误差，在间隙配合中，会使间隙大小分布不匀，造成局部磨损加圆柱表面的形状误差，在间隙配合中，会使间隙大小分布不匀，造成局部磨损加快，从而降低零件的使用寿命；在过盈配合中，则造成各处过盈量不一致而影响快，从而降低零件的使用寿命；在过盈配合中，则造成各处过盈量不一致而影响连接强度。机床导轨表面的形状误差将影响刀架的运动精度。齿轮箱上各轴承
41、孔连接强度。机床导轨表面的形状误差将影响刀架的运动精度。齿轮箱上各轴承孔的位置误差将影响齿面的接触均匀性和齿侧间隙等。那么，如何来确定机械零件的位置误差将影响齿面的接触均匀性和齿侧间隙等。那么，如何来确定机械零件的形状公差和位置公差呢？又如何来检测机械零件的形状误差和位置误差呢？形的形状公差和位置公差呢？又如何来检测机械零件的形状误差和位置误差呢？形位公差与尺寸公差之间有没有关系呢？位公差与尺寸公差之间有没有关系呢？4.1 概概 述述 4.1.1 形位公差的基本概4.1.2 几何要素的分类4.1.3 形位公差的项目及符号4.1.4 形位公差带4.1.5 形位公差的标注 4.1.1 形位公差的基
42、本概念形位公差的基本概念形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量；位置误差是指关联实际要素对理想要素的量；位置误差是指关联实际要素对理想要素的变动量。形状误差和位置误差简称形位误差。变动量。形状误差和位置误差简称形位误差。如果零件存在严重的形状和位置误差，将使装如果零件存在严重的形状和位置误差，将使装配造成困难，影响机器的工作精度和使用寿命。配造成困难，影响机器的工作精度和使用寿命。因此，为了保证机械产品质量和零件的互换性，因此，为了保证机械产品质量和零件的互换性，不仅要限制零件的尺寸误差，还必须对零件的不仅要限制零件的尺寸误差，还必须对零件的形位误差
43、加以控制，规定一个比较经济、合理形位误差加以控制，规定一个比较经济、合理的许可变动范围，这就是形状和位置公差，简的许可变动范围，这就是形状和位置公差，简称形位公差。称形位公差。4.1.2 几何要素的分类几何要素的分类几何要素是指构成零件几何特征的点、线和面，简称要素，如图4.3所示零件的顶点、球心、轴线、素线、球面、圆锥面、圆柱面、端面等。几何要素就是形位公差的研究对象。4.1.3 形位公差的项目及符号形位公差的项目及符号 根根据据国国家家标标准准GB/T 11821996形形状状和和位位置置公公差差通通则则、定定义义、符符号号和和图图样样表表示示方方法法的的规规定定，形形位位公公差差项项目目
44、分分为为14种种，各各项项目目的的名称及符号见表名称及符号见表4.1。4.1.4 形位公差带形位公差带形位公差带是用来限制被测要素变动的区域。它是一形位公差带是用来限制被测要素变动的区域。它是一个几何图形，只要被测要素完全落在给定的公差带内，个几何图形，只要被测要素完全落在给定的公差带内，就表示该要素的形状和位置符合要求。就表示该要素的形状和位置符合要求。形位公差带具有形状、大小、方向和位置四个要素。形位公差带具有形状、大小、方向和位置四个要素。形位公差带的形状由被测要素的理想形状和给定的公形位公差带的形状由被测要素的理想形状和给定的公差特征项目所确定，常见的形位公差带的形状如图差特征项目所确
45、定，常见的形位公差带的形状如图4.4所示。所示。4.1.5 形位公差的标注形位公差的标注国国家家标标准准规规定定形形位位公公差差在在图图样样上上一一般般采采用用代代号号标标注注，无无法法采采用用代代号号标标注注时时，允允许许在在技技术术要要求求中中用用文文字字说说明明。形形位位公公差差的的标标注注结结构构由由公公差差框框格格、指引线和基准代号组成。指引线和基准代号组成。4.2 形状公差和位置公差形状公差和位置公差4.2.1 形状公差形状公差4.2.2 位置公差位置公差 4.2.1 形状公差形状公差 形状公差包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮形状公差包括直线度、平面度、圆度、圆柱度
46、、线轮廓度和面轮廓度六个项目。除了有基准要求的线轮廓度和面轮廓度以外，均廓度六个项目。除了有基准要求的线轮廓度和面轮廓度以外，均是限制单一要素形状误差的。是限制单一要素形状误差的。形状公差带是限制实际被测要素变动的一个区域，根据形状公差形状公差带是限制实际被测要素变动的一个区域，根据形状公差带的特点，形状公差可分为两种类型。带的特点，形状公差可分为两种类型。1.直线度、平面度、圆度、圆柱度直线度、平面度、圆度、圆柱度 这四个项目是对单一实际要素形状所提出的，不涉及基准问题，它们的公差带没有方向或位置约束，即公差带可以任意浮动，并且构成公差带几何图形的理想要素都不涉及尺寸。2.线轮廓度和面轮廓度
47、线轮廓度和面轮廓度 轮廓度公差不是单纯的形状公差，具有两重性：当它们用于限制被测要素的形状时，不标注基准，其理想形状由理论正确尺寸确定，公差带的位置是浮动的；当它们用于限制被测要素的形状和位置时，要标注基准，其理想形状由基准和理论正确尺寸确定，公差带位置是确定的。4.2.2 位置公差位置公差位位置置公公差差包包括括平平行行度度、垂垂直直度度、倾倾斜斜度度、同同轴轴度度、对对称称度度、位位置置度度、圆圆跳跳动动和和全全跳跳动动八八个个项项目目，是是限限制制被被测测实实际际要要素素相相对对于于基基准准要要素素方方向向和和位位置置误误差差的的。按按照照要要求求的的几几何何关关系系不不同同，位位置置公
48、公差可分为定向公差、定位公差和跳动公差三类。差可分为定向公差、定位公差和跳动公差三类。4.3 形位误差的评定及检测形位误差的评定及检测4.3.1 形状误差的评定形状误差的评定4.3.2 位置误差的评定位置误差的评定4.3.3 形位误差的检测原则形位误差的检测原则 4.3.1 形状误差的评定形状误差的评定1.形状误差的评定准则形状误差的评定准则形形状状误误差差是是被被测测实实际际要要素素形形状状对对其其理理想想要要素素的的变变动动量量，只只要要形形状状误误差值不大于相应的公差值，则认为合格。差值不大于相应的公差值，则认为合格。2.最小包容区域最小包容区域为为了了方方便便，同同时时又又与与公公差差
49、带带相相联联系系，在在评评定定形形状状误误差差时时，根根据据“最最小小条条件件”的的要要求求，一一般般用用最最小小包包容容区区域域的的宽宽度度或或直直径径表表示示形形状状误误差差的的大大小小。最最小小包包容容区区域域是是指指与与公公差差带带形形状状相相同同、包包容容被被测测实实际际要素，且具有最小宽度或直径的区域，简称最小区域要素，且具有最小宽度或直径的区域，简称最小区域.4.3.2 位置误差的评定位置误差的评定1.定向误差的评定定向误差的评定 4.3.2 位置误差的评定位置误差的评定 2.定位误差的评定定位误差的评定评定定位误差时，理想要素相对于基准的位置由理论正确尺寸确定。在理想要素位置确
50、定的前提下，应该使被测实际要素对其理想要素的最大距离为最小，来确定定位最小包容区域。定位最小包容区域的宽度或直径表示定位误差的大小，其形状与定位公差带的形状相同。3.跳动误差的评定跳动误差的评定由于跳动误差是根据检测方法定义的，所以跳动误差的评定分别按照它们的测量方法，由测量仪器指示表的最大值与最小值之差反映出来。4.3.3 形位误差的检测原则形位误差的检测原则1.与理想要素比较的原则与理想要素比较的原则2.测量坐标值原则测量坐标值原则3.测量特征参数的原则测量特征参数的原则4.测量跳动的原则测量跳动的原则5.控制实效边界的原则控制实效边界的原则4.4 公公 差差 原原 则则零零件件几几何何参