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1、互换性与测量技术项目一电子教案教学目标学习目标：掌握互换性与标准化的基本概念及其在机械制造中的作用；掌握公差与配合的常用术语；能够正确读出工件图纸上的尺寸公差，理解其符号的含义，具备正确选择量具、并使用量具对给定轴类零件进行精度评价的能力。教学重点理解公差带含义；掌握测量、检测连接轴零件的操作方法。教学难点对图纸所示的尺寸公差进行正确识读；正确进行连接轴零件精度检测。教学手段实物演示；教学板书；录像插件；电子课件。教学学时14教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计注 释项目一 连接轴零件尺寸公差识图与检测任务描述加工车间承接了一批连接轴的加工任务，其实物图如图1-1所示，零件图如图1-2所
2、示。操作者要识读连接轴的图样和工艺文件，通过查阅相关计量标准，理解标注的含义；选择合适的测量工具对连接轴进行精度检测，并出具检测报告。图1-1连接轴实物图图1-2连接轴零件图资讯一、有关孔与轴的定义1.孔hole孔是指工件的圆柱形内表面，也包括其他由单一尺寸确定的部分。2.轴shaft轴是指工件的圆柱形外表面，也包括其他外表面中由单一尺寸确定的部分（由两平行平面或切面形成的被包容面）。二、有关尺寸的定义1.尺寸size尺寸是以特定单位表示线性尺寸值的数值。2.公称尺寸nominal size公称尺寸是由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。常用D表示孔的公称尺寸，用d表示轴的公称尺寸。3.实际（组
3、成）要素real(integral) feature实际（组成）要素是通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。常用Da表示孔的实际（组成）要素，用da表示轴的实际（组成）要素。4.极限尺寸limits of size极限尺寸是尺寸要素允许的尺寸的两个极端。孔或轴允许的最大尺寸称为上极限尺寸,孔或轴允许最小的尺寸称为下极限尺寸。孔的上、下极限尺寸用Dmax和Dmin表示，轴的上、下极限尺寸用dmax和dmin表示。三、有关偏差的定义1.偏差deviation某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差为偏差。它分为极限偏差和实际偏差。偏差除零以外，前面必须冠以正、负号。2.实际偏差actual deviation实
4、际（组成）要素减其公称尺寸所得的代数差称为实际偏差。孔用Ea表示，轴用ea表示。3.极限偏差limit deviation极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为极限偏差。上极限偏差为上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。孔用ES表示，轴用es表示。下极限偏差为下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。孔用EI表示，轴用ei表示。四、有关公差的定义1.尺寸公差size tolerance尺寸公差简称公差，是允许尺寸的变动量，等于上极限尺寸减下极限尺寸之差，或上极限偏差减下极限偏差。尺寸公差是一个没有符号的绝对值。孔、轴的公差分别用TD和Td表示。 公差与极限偏差两者的区别如下。（1）从数值上看，极限偏差是
5、代数值，正、负或零值是有意义的；公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零（零值意味着加工误差不存在，是不可能的）。（2）从作用上看，极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的依据；公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。 （3）从工艺上看，对某一具体零件，同一尺寸段内的尺寸（尺寸分段后）公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低，它是制定加工工艺的主要依据；极限偏差则是调整机床、决定切削工具与工件相对位置的依据。 2.公差带tolerance zone在公差带图解中，由代表上极限偏差和下极限偏差或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所限定的一个区域称为公差带。为了说明公称
6、尺寸、极限偏差和公差三者关系，需要画出公差带图。公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差确定。公差带图如图1-6所示。图1-6公差带图五、常用尺寸孔、轴的公差为了使公差实现标准化，GB/T 1800.12009 产品几何技术规范（GPS） 极限与配合 第1部分：公差、偏差和配合的基础规定了两个基本系列，即标准公差系列和基本偏差系列。1.标准公差系列标准公差等级代号由IT和数字组成，常用尺寸段规定了IT01、IT0IT18 共20个等级。IT01为最高级，依次降低，IT18为最低级。2.基本偏差系列 基本偏差是确定公差带相对于零线位置的极限偏差。当公差带位置在
7、零线以上时，其基本偏差为下极限偏差；当公差带位置在零线以下时，其基本偏差为上极限偏差。1）基本偏差代号基本偏差的代号，孔用大写字母表示，轴用小写字母表示。对于孔的基本偏差，AG 为下偏差EI（正值），H也为下偏差EI（EI=0），JZC为上偏差ES，除了J和K外，其余皆为负值。JS是一个特殊的基本偏差，这个公差带相对零线为对称分布，所以它所代表的基本偏差可以为上偏差ES，也可以为下偏差EI。对于轴的基本偏差，ag为上偏差es（负值），h也为上偏差（es=0），jzc为下偏差ei，除了j和k外，其余皆为正值。js和JS一样，它可以为上偏差es，也可以为下偏差ei。2）基本偏差数值基本偏差数值是经
8、过经验公式计算得到的，实际使用时可查表。3)常用和优先选用的公差带GB/T 1800.12009规定了20个公差等级和28种基本偏差。国标规定了一般、常用和优先轴用公差带共116种。规定一般、常用和优先孔用公差带共105种，如图1-10所示。图中方框内的43种为常用公差带，圆圈内的13种为优先公差带。图1-10一般、常用和优先孔用公差带六、测量技术基础知识1.测量的基本要素测量是以确定量值为目的的全部操作。一个完整的测量过程应包含被测对象、计量单位、测量方法（含测量器具）和测量精度等四个要素。2.被测对象被测对象在机械精度的检测中主要是有关几何精度方面的参数量，其基本对象是长度、角度、形状、相
9、对位置、表面粗糙度以及螺纹、齿轮等零件的几何参数。 七、计量器具的分类计量器具按结构特点可分为量具、量规、量仪和测量装置等四类。1.量具量具是一种具有固定形态、用以复现或提供一个或多个已知量值的器具。它可分为单值量具和多值量具，特点是一般没有放大装置。2.量规量规是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。量规只能判断工件是否合格，而不能获得被测几何量的具体数值。3.量仪量仪是指能将被测量转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具。（1）卡尺类量仪。（2）微动螺旋副类量仪。（3）机械类量仪。（4）光学类量仪。（5）气动类量仪。（6）电学类量仪。（7）机电光综合类量仪。
10、如齿轮测量中心等。4.测量装置测量装置指为确定被测量所必需的装置和辅助设备的总体。八、测量方法的分类1.直接测量和间接测量（1）直接测量。从测量器具的读数装置上直接测得被测参数的量值或相对于标准量的偏差。（2）间接测量。测量有关量，并通过一定的函数关系求得被测量的值。2.绝对测量和相对测量（1）绝对测量。绝对测量是指从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。（2）相对测量。相对测量是指计量器具的示值仅表示被测量对已知标准量的偏差，而被测量的量值为计量器具的示值与标准量的代数和的测量方法。一般来说，相对测量的测量精度比绝对测量的测量精度高。3.接触测量和非接触测量（1）接触测量。测量器具的测
11、头与零件被测表面接触后有机械作用力的测量为接触测量。（2）非接触测量。非接触测量时，测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而不存在机械作用的测量力。4.单项测量和综合测量（1）单项测量。单项测量指单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。（2）综合测量。综合测量指检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综合判断零件的合格性。5.静态测量和动态测量（1）静态测量。测量时被测件表面与测量器具的测头处于相对静止状态。（2）动态测量。测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生产过程中被测参数的变化过程。九、测量误差1.测量误
12、差的概念由于计量器具本身的误差以及测量方法和条件的限制，任何测量过程都不可避免存在误差，测量所得的值不可能是被测量的真值，测得值与被测量的真值之间的差异在数值上表现为测量误差。测量误差可以表示为绝对误差和相对误差。1）绝对误差绝对误差是指被测量的测得值（仪表的指示值）x与其真值x0之差。2）相对误差相对误差是指绝对误差的绝对值与被测量真值x0之比。2.测量误差的来源1）计量器具误差2）标准件误差3）测量方法误差4）测量环境误差5）人员误差3.测量误差的分类根据测量误差的性质，测量误差可分为随机误差、系统误差和粗大误差三类。1）随机误差在同一测量条件（测量环境、测量人员、测量技术和测量仪器都相同
13、的条件）下，多次重复测量同一量值（等精度测量）时，每次测量误差的绝对值和符号都以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。2）系统误差在同一测量条件下，多次重复测量同一量值时，测量误差的绝对值和符号都保持不变，或在测量条件改变时按一定规律变化的误差，称为系统误差。3）粗大误差粗大误差是一种测量值明显与实际值不符的误差。产生粗大误差的原因有以下几种。（1）测量操作疏忽和失误。（2）测量方法不当或错误。（3）测量环境条件的突然变化。含有粗大误差的测量值称为坏值或异常值，在数据处理时，应剔除掉。 4.测量结果的表征1）准确度2）精密度3）精确度十、常用轴颈零件检测量具1.游标卡尺1）游标卡尺的结构测量
14、范围为0125 mm或0150 mm的游标卡尺，制成带有刀口形的上、下量爪和带有深度尺的形式。2）游标卡尺的读数原理和读数方法（1）读数原理。（2）读数方法。整毫米数。毫米以下部分。3）游标卡尺的测量精度游标卡尺是一种中等精度的量具，它只适用于中等精度尺寸的测量和检验。4）游标卡尺的使用方法使用游标卡尺测量零件尺寸时，必须注意下列几点。（1）测量前应把卡尺擦拭干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准。（2）移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧现象，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变
15、。移动尺框时不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免固定螺钉掉落。（3）为了获得正确的测量结果，可以多测量几次。即在零件的同一截面上的不同方向进行测量。对于较长零件，则应当在全长的各个部位进行测量，务使获得一个比较正确的测量结果。2.外径千分尺1）外径千分尺的结构外径千分尺是由固定的尺架、测砧、测微螺杆、固定套管、微分筒、测力装置、锁紧装置、旋钮和隔热装置等组成。 2）外径千分尺的读数原理和使用方法外径千分尺是利用螺旋副的运动原理进行测量和读数的一种测微量具。即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆便沿着旋转轴线方向前进或后退一个螺距的距离。沿轴线方向移动的微小距离能用圆周上的读数表示出来。3）外径千分尺的测
16、量步骤（1）将被测物擦干净，外径千分尺使用时轻拿轻放。（2）松开外径千分尺锁紧装置，校准零位，转动旋钮，使测砧与测微螺杆之间的距离略大于被测物体。（3）测量时，一只手拿外径千分尺的尺架，先将测砧与工件接触，然后转动微分筒，缓慢进给测微螺杆，在测量面将要接触工作件时，应通过转动测力装置渐渐接近量面，听见“咔嗒”二到三声，表明测量面已接触上，测力装置卸荷有效。（4）旋紧锁紧装置（防止移动外径千分尺时测微螺杆转动），即可读数。先以微分筒的端面为准线，读出固定套管下刻度线的分度值。3.光滑极限量规光滑极限量规是用来对标准的、大批量工件进行检测的专门的单值量具。光滑极限量规是一种无刻度的专用检验工具，用
17、它来检验工件只能确定工件是否在允许的极限尺寸范围内，不能测量出工件的实际尺寸。用来检验轴颈的光滑极限量规称为环规，环规是成对使用的，其中一个是通规，另一个是止规。 十一、计量器具的选择原则（1）根据工件加工批量考虑计量器具的选择。（2）根据工件的结构和重量选择计量器具的测量形式。（3）根据工件尺寸的大小和要求确定计量器具的规格。（4）根据工件的尺寸公差来选择计量器具。（5）根据计量器具不确定度允许值选择计量器具。（6）根据计量器具所导致的测量不确定度（简称计量器具的测量不确定度）的允许值（u1）选择计量器具。十二、光滑工件尺寸的检测1.误检的定义和验收原则1）测量的误废和误收在测量或检验过程中
18、，由于测量器具本身存在一定的示值误差，使得真实尺寸位于公差带内但接近极限偏差的合格工件，可能因测得的实际尺寸超出公差带而被误判为废品，这种现象称为误废。反之，真实尺寸超出公差带范围但接近极限偏差的不合格工件，可能因测得的实际尺寸在公差带内而被误判为合格品，这种现象称为误收。2）验收原则为了保证产品的互换性，实际生产中决不允许误收，但允许存在一定数量的误废。2.验收极限和安全裕度验收极限是指判断所检验工件尺寸合格与否的尺寸界限。验收极限是从规定的最大实体尺寸（MMS）和最小实体尺寸（LMS）分别向工件公差带内移动一个安全裕度（A）来确定。A值按工件公差T的1/10确定。1）孔尺寸的验收极限上验收
19、极限=最小实体尺寸（LMS）-安全裕度（A）下验收极限=最大实体尺寸（MMS）+安全裕度（A）2）轴尺寸的验收极限上验收极限=最大实体尺寸（MMS）-安全裕度（A）下验收极限=最小实体尺寸（LMS）+安全裕度（A）计划通过查阅标准公差数值表1-1和轴的基本偏差值表1-2，确定零件图上标注的的公差值和基本偏差值。制定连接轴的检测方案,连接轴的检测方案见表1-8。任务实施在理实一体化教室，以班级为单位分成若干小组，每小组单独检测。通过查看计量器具的使用手册和教师示范，完成检测任务并填写检测报告，连接轴外圆和长度检测报告单见表1-9。检查同学们检测结束后，首先自己检查一下检测方案，针对检测零件是单件
20、还是批量来选择千分尺、卡尺或量规测量；检查检测报告单所要求的检查项目是否都已经完成检测；千分尺读数时注意半刻度线是否完全露出；检查根据检测数据对零件的合格性的判断是否正确等，如发现有不合理的请予以改正。评价填写评价表。明确任务。孔、轴定义。尺寸定义，以及三种尺寸。偏差定义，以及两种偏差。公差与极限偏差的区别。公差带图，以及各元素之间关系。标准公差系列等级代号、基本偏差系列代号，以及常用、优选公差带。测量内涵以及被测对象。计量器具的种类。测量方法的几种分类形式以及适用情况。误差内涵及分类。误差产生的原因、测量误差分类。以及测量结果表征。游标卡尺的结构、读数方法、测量精度及使用注意事项。外径千分尺的结构、使用方法及测量步骤。光滑极限量规简介。计量器具的选用原则。误废和误收的概念、生产验收原则以及验收极限。制定计划。实施任务并填写检测报告。实施任务后的检查内容。由教师对学生实施任务的操作进行打分。7第 页