互换性与测量技术绪论.ppt

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1、2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论1互换性与测量技术互换性与测量技术中国海洋大学工程学院机电工程系机械设计制造及其自动化专业2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论2互换性与测量技术课程简介一、本课程性质一、本课程性质 本课程是机械类专业的专业技术基础课。 起到承上启下的作用。 （1)培养学生具有机械设计和制造工艺方面的互换性及测量技术方面的基本知识和能力。 (2)掌握一定的机械零件检测技能。 为后续专业课学习和毕业后从事机械设计和制造方面的工作打下基础。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论3互换性与测量技术课程简介二、本课程的核心内容二、本课程的核心内容n

2、结构设计结构设计n运动设计运动设计n强度设计强度设计n精度设计精度设计机械设计机械设计机械制造机械制造n加工装备加工装备n加工工艺加工工艺n装配装配n精度控制精度控制合格的合格的机械产品机械产品2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论4互换性与测量技术课程简介n尺寸公差尺寸公差(长度和角度)n形状和位置公差形状和位置公差（形位公差）n表面粗糙度表面粗糙度n孔轴配合孔轴配合n典型零部件典型零部件研究对象：研究对象：本课程研究的主要问题：本课程研究的主要问题： 机械零部件的几何参数精度设计2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论5互换性与测量技术课程简介1.互换性与公差互换性与公差

3、（1）互换性和公差的基本概念、术语、应用。（2）孔轴极限与配合，尺寸公差与圆柱结合的互换性。（3）形状和位置误差及检测。（4）表面粗糙度和检测。（5）典型零件的互换性：轴承、键、花键、齿轮等。 2. 测量方法与测量工具测量方法与测量工具 测量技术基础的基本概念，实验方法等。 3. 实践环节（实验、课程设计和毕业设计）实践环节（实验、课程设计和毕业设计）三、本课程的内容三、本课程的内容2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论6本课程的基本要求u掌握互换性和标准化的基本概念；u了解各个公差标准和基本内容，掌握其特点和应用原则； u学会根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与配合，即进行精

4、度设计； u掌握一般几何参数测量的基础知识； u了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量器具。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论7第一章第一章 绪论绪论本章主要内容本章主要内容 一、互换性和公差的基本概念 二、标准化和标准化生产 三、优先数和优先数系 四、几何量测量技术的发展（自学）重点内容重点内容：互换性、公差和标准化的概念难点内容难点内容：互换性的基本概念。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论8本章的基本要求本章的基本要求 基本要求：（1）掌握互换性的基本概念、分类和意义；（2）掌握几何精度和公差的基本概念；（3）了解几何量公差标准化、优先数概念；（4）了解

5、几何精度检测技术的基本概念和发展概况（自学）。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论9第一节第一节 互换性与公差的概念互换性与公差的概念一、工业产品生产中的两个基本要求一、工业产品生产中的两个基本要求（1）提高产品质量（2）提高生产率提高产品质量精度精度提高生产率互换性互换性如何提高如何提高？2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论10二、二、 精度和公差的概念精度和公差的概念1. 精度精度（Accuracy） ：零部件的实际尺寸和形状与理想尺寸和形状相接近的程度。 误差（误差（Error）：）：零部件的实际尺寸与理想尺寸的差值。误差精度精度2022-5-24互换性与测量技

6、术 第1章 绪论11 几何量精度和公差几何量精度和公差几何量精度主要有三个方面： 尺寸精度、形状精度、位置精度直接影响产品的工作性能。 u 加工：零件的几何形体。u 装配：零件的相互位置。 加工和装配过程都允许存在误差。 误差是不可避免的。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论12精度和公差精度和公差 如何在误差存在的前提下提高产品的加工如何在误差存在的前提下提高产品的加工质量和保证互换性？质量和保证互换性？2. 公差公差（Tolerance ） ：从零件的使用功能看允许零件的几何尺寸和形状在规定的范围内变动，这个几何变动的范围叫几何量公差几何量公差。 2022-5-24互换性与测量

7、技术 第1章 绪论13精度和公差精度和公差 如何控制加工误差保证精度？如何控制加工误差保证精度？ 通常根据产品性能来决定产品制造精度和装配精度，选择相应的公差值。 u设计时规定产品的公差u制造时进行测量，控制加工误差2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论14公差选择实例公差选择实例（1）普通机床床头顶尖和尾座顶尖等高0.01mm。（2）10mm 00级的量块，允许的精度：0.00012mm。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论15二、二、 互换性的概念互换性的概念1. 互换性：互换性：同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求

8、的特性叫做互换性。 只有统一规格的产品才有互换性2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论16二、二、 互换性的概念互换性的概念具有互换性的产品举例：具有互换性的产品举例： 如螺栓、螺帽、螺钉、灯泡、电子产品、日常用品； 自行车、汽车、机床、缝纫机、钟表上的零部件。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论172. 机械制造业中互换性的内容机械制造业中互换性的内容u几何参数几何参数(尺寸大小、几何形状、相互位置)： 同一规格零件的几何参数保持在一定的变动范围内即可达到互换性的要求。 u机械性能机械性能：如硬度、强度等。u物理化学性能物理化学性能：如化学成分等。 本课程重点讨论几何

9、参数几何参数的互换性。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论183. 保证几何参数互换性的条件保证几何参数互换性的条件 把几何参数的变动量控制在把几何参数的变动量控制在“一定的范一定的范围围”内，即在一定的内，即在一定的公差公差范围内，就可以范围内，就可以满足几何参数互换性的要求。满足几何参数互换性的要求。互换性公差大小精度公差公差产品质量保证尺寸在公差范围内2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论19实现互换性的途径实现互换性的途径1.1.制订统一的公差与配合标准制订统一的公差与配合标准 标准和标准化是实现互换性的途径。产品的互换性标准和标准化标准和标准化2. 2. 统一

10、计量单位并采取相应的计量措施统一计量单位并采取相应的计量措施 加工后的零件必须进行检测是否合格。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论204. 互换性的分类互换性的分类按互换程度分为完全互换和不完全互换。 (1)完全互换按同一标准规格设计的零件加工后，在装配或更换时，装配时不需挑选和修配。 如：常用的螺钉、螺帽、齿轮、轴、轴承等； (2)不完全互换装配时允许挑选、调整和修配。分组装配分组装配：大孔与大轴配合，小孔与小轴配合。 仅限于企业内部。调整法：调整法：如轴承端盖垫片，机床小导轨上的镶片等。修配法：修配法：在装配地点对预定的部件进行辅助加工。 2022-5-24互换性与测量技术

11、第1章 绪论21不完全互换的实例分组装配分组装配调整法调整法修配法修配法2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论224. 互换性的分类互换性的分类完全互换性的应用：完全互换性的应用： 完全互换性应用于中等精度、批量生产。不完全互换性的应用：不完全互换性的应用： 不完全互换性应用于高精度或超高精度、小批量或单件生产。 零部件厂际协作应采用完全互换。 部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论234. 互换性的分类互换性的分类对于标准部件对于标准部件( (如轴承如轴承) )，互换性可以分为，互换性可以分为内互换内互换和和外互换外互换。

12、内互换：组成标准部件的零件之间的互换。外互换：标准部件同其它部件尺寸的互换。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论245. 互换性的意义互换性的意义 设计方面：设计方面：最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，简化绘图和计算工作，缩短设计周期，有利于计算机辅助设计和产品的多样化。 制造方面：制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造，实现加工过程和装配过程机械化、自动化，便于企业间的协作。 使用维修：使用维修：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论25第二节第二节 标准化

13、和标准化生产标准化和标准化生产 要使具有互换性的产品几何参数完全一致，是不可能，也是不必要的。要使同种产品具有互换性，只能使其几何参数、功能参数充分近似。其近似程度可按产品质量要求的不同而不同。 现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为使生产过程有序地进行，必须通过标准化使产品规格品种简化，使分散的、局部的生产环节相互协调和统一。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论26一、标准的概念一、标准的概念 标准标准(Standard)：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，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的

14、准则和依据（GB/T3935.1-1996）。 标准的范围极广，种类繁多，涉及到人类生活的各个方面。本课程研究的公差标准公差标准、检测检测器具器具和方法标准方法标准，大多属于国家基础标准。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论27二、标准的分类二、标准的分类1.按标准的性质分： 技术标准、工作标准和管理标准。2.按标准的使用范围，我国标准分为：国家标准(GB)、行业标准(如JB)、地方标准(DB)和企业标准(QB)。3.按标准的作用范围，标准分为：国际标准(ISO)、区域标准(如欧洲标准)、国家标准(GB) 、地方标准和试行标准。4.按标准化对象特征分：基础标准、产品标准、方法标准和

15、安全、卫生与环境标准。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论28二、标准的分类二、标准的分类2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论29标准的分级标准的分级国际标准区域标准国家标准专业标准地方标准企业标准2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论30三、标准的发展三、标准的发展（国际）国际公差与配合标准发展： 1926年成立了国际标准化协会（ISA）。 1932年提出了国际标准化协会的议案，1935年公布了ISA的草案。 1940年正式颁布了国际公差与配合标准。 二战后，1947年2月国际标准化协会重新组建，改名为国际标准化组织（ISO）。 1962年，ISO颁布了IS

16、O/R286-1962（极限与配合制）。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论31三、标准的发展三、标准的发展（国内）我国公差与配合标准发展：我国公差与配合标准发展： 1955年，第一机械工业部颁布了第一个公差与配合标准。 1959年由国家科委正式颁布了公差与配合国家标准（GB159174-59）； 20世纪70年代中期，我国又参照ISO标准并结合我国生产的实际对各种公差配合进行修订。 1979年，颁布了修订后的公差与配合国家标准（GB1800-1804-1979）。以后陆续颁布了形状和位置公差等。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论32三、标准的发展三、标准的发展（国

17、内）我国公差与配合标准发展：我国公差与配合标准发展： 20世纪0年代，国家又对原有的公差和配合标准进行了修订。将原来的公差与配合的标准更名为极限与配合。 将修订后的标准用代号“GB/T”替代“GB”。如： 极限与配合 基础（GB/T 1800.1-1996）； 一般公差 线型尺寸未注公差（GB/T 1804-1992）； 形状和位置公差（GB/T 1182-1996）； 表面粗糙度（GB/T 1031-1995）等。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论33四、标准化四、标准化 标准化(Standardization)是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程。 标准化是以标准的形

18、式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。制订标准制订标准标准化过程发布标准发布标准组织实施组织实施修订标准修订标准实施监督实施监督调研调研2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论34标准化的意义标准化的意义 标准化是组织现代化生产的重要手段，是实现互换性的必要前提，是国家现代化水平的重要标志之一。它对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论35第三节第三节 优先数和优先数系优先数和优先数系灯泡瓦数： 10、15、25、40、60、100、150表面粗糙度： Ra0.2、 Ra0.4、 Ra0.8、 Ra1.6、Ra3.2、Ra6.

19、3、 Ra12.5柴油机功率(马力)： 3、5、8、10、12、15、20、24、30、40、50、 60、75、80、1002022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论36第三节第三节 优先数和优先数系优先数和优先数系一、规定优先数系的原因 产品设计、制造和使用过程中，产品的性能参数和尺寸参数都需要通过数值表达。 产品参数具有扩散性：产品参数具有扩散性： 如螺栓：扳手尺寸螺母尺寸检验螺栓的环规尺寸板牙尺寸螺栓螺栓丝锥尺寸垫圈尺寸2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论37第三节第三节 优先数和优先数系优先数和优先数系 为了使产品的参数选择遵守统一规定，必须对各种技术参数的数值作出

20、统一规定。 规定统一的数值标准，是标准化的主要内容（即：数值的标准化）。 优先数和优先数系(GB/T321-1980)国家标准是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数尽可能采用它。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论38二、国家标准规定的优先数系二、国家标准规定的优先数系 GB/T321-1980中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五个系列： R5R5系列 R10R10系列 R20R20系列 R40R40系列 R80系列为补充系列。仅用于分级很细的特殊场合。基本系列2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论39优先数系各系列的公比 R5 的公比： q51.60； R

21、10的公比： q101.25； R20的分比： q201.12； R40的公比： q401.06； R80的公比： q801.03。rrq102022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论40派生系列和复合系列 派生系列：派生系列：Rr的派生系列是指从系列Rr中按一定项差P取值所构成的系列，即Rr/P系列。 如在R10中按项差P=3取值，构成R10/3系列。如1、2、4、8， 复合系列：复合系列：由若干等公比系列混合构成的多公比系列。如： 1 1、2 2、4 4、8 8、1010、1616、2525、35.535.5、5050、7171、100100、125125、160160 为R10/3

22、，R5，R20/3，R10的组合。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论41三、优先数和优先数系的特点三、优先数和优先数系的特点 优先数系的五个系列中任何一个项值均为优先数。按公比计算得到的优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整的精确程度，可分为： （1）计算值：取五位有效数字，供精确计算用。 （2）常用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论42优先数和优先数系的特点优先数和优先数系的特点 国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，有广泛的适用性。

23、常见的量值，如长度、直径、转速及功率等分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。 本课程涉及的有关标准，如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采用优先数系。机械：机械：R5R5或或R10R10专用工具：专用工具：R10R10通用型材、工具尺寸：通用型材、工具尺寸：R20R202022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论43第三节第三节 几何量检测技术介绍及其发展几何量检测技术介绍及其发展一、几何量检测的种类一、几何量检测的种类 机械零件加工后是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验检验与测量测量。u 检验检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格性判断

24、，不必得出被测量的具体数值； u 测量测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论44二、几何量检测的意义二、几何量检测的意义 检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。 产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外，往往更有赖于检测精度的提高。 合理地确定公差并进行检测，是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论45三、几何量检测技术的发展三、几何量检测技术的发展“米米”的定义发展：的定义发展：

25、（1）1791年，法政府规定，通过巴黎地球子午线长度的四千万分之一作为长度单位“米”，并制造了1米基准尺（档案米尺），该米尺两端面之间的长度为1米。（2）1875年，国际米尺会议决定制造有刻线的基准尺，铂铱合金制。（3）1888年，国际计量局接受了瑞士制造的30根基准尺，No.6最接近档案尺。1889年，第一届国际计量大会通过以该尺作为国际米原器。该尺两刻线之间的宽度为1米。（4）1960年10月第十一届国际计量大会重新定义了“米”：“米”为氪的同位素86（86Kr）原子在2p105d5能级之间跃迁时所辐射的谱线在真空中波长的1650783.76倍。（5）1983年10月，第十七届国际计量大会

26、通过了以光来定义“米”：“米”为光在真空中于1/299,792,458秒时间间隔内的行程长度。 2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论46三、几何量检测技术的发展三、几何量检测技术的发展计量器具的发展计量器具的发展 ：1850年，美国制成游标卡尺。1927年，Zeiss厂制成了小型工具显微镜，1928年，制成了万能工具显微镜。后来，几何参数的测量随着生产的发展而发展。分辨率由0.01mm提高到m级别，亚微米级。1982年，隧道显微镜研制成功，测量的分辨率达到纳米级。达到可以测原子、分子的尺寸。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论47三、几何量检测技术的发展三、几何量检测技术的发展计量器具的发展方向计量器具的发展方向 ： 高精度，高效率，自动显示和打印，计算机数据处理等。 近几年来，空间三维测量技术也得到很快的发展：三坐标测量机、激光测量装置。2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论48三、几何量检测技术的发展三、几何量检测技术的发展正交式（直角坐标式）正交式（直角坐标式）三坐标测量机三坐标测量机非正交式三坐标测量机2022-5-24互换性与测量技术 第1章 绪论49本章作业第一章思考题与习题(P7) 1-1 1-4