公差配合与测量技术.ppt

《公差配合与测量技术.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公差配合与测量技术.ppt（90页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机器人操作系统（ROS）,第1章绪 论,学习及技能目标,图中，零件的尺寸50 、8等表示的含义分别是什么?它们的公称尺寸、极限尺寸、极限偏差、公差分别是多少?,0,-0.025,+0.015,0,零件图样,第1章极限与配合及检测,学习目标,通过本章的学习，学生应掌握以下知识及技能： 理解有关公差、极限偏差等术语的定义及有关计算，并会查表标注尺寸的极限偏差值。 理解配合制的概念及公差等级的选用、配合类型的选择。 掌握零件检测（测量方法、测量误差、测量精度等）的基础知识。 能正确使用游标卡尺、外径千分尺等测量工具对典型零件进行测量。,第1章绪 论,1.1什么叫机器人,1.2机器人系统的构成,1.3

2、机器人研发的原则,技能训练,课程介绍,为什么要学习ROS,https:/robonaut.jsc.nasa.gov/r2/,课程介绍,为什么要学习ROS,课程介绍,为什么要学习ROS,课程介绍,为什么要学习ROS,课程介绍,这门课讲什么？,课程介绍,这门课讲什么？,课程介绍,参考资料,教材：机器人操作系统（ros）参考资料:1. 胡春旭. Ros机器人开发实践. 机械工业出版社2. 周兴社等. 机器人操作系统ROS原理与应用. 机械工业出版社线上资源：1. 古月. Ros入门21讲2. 爱课程. 机器人操作系统,1.1极限与配合的基本知识,1.1.1极限与配合的基本术语及定义,孔是指工件的圆柱

3、内表面，也包括非圆柱内表面(由二平行平面或切面形成的包容面)，如图(a)所示。孔的直径尺寸用D表示。,(1)孔,孔和轴,(2)轴,轴是指工件的圆柱外表面，也包括非圆柱外表面(由二平行平面或切面形成的被包容面)，如图 (b)所示。轴的直径尺寸用d表示。,1.1极限与配合的基本知识,1.1.2有关要素的术语及定义,尺寸是用特定单位表示线性尺寸的数值。,公称尺寸是由设计给定的，通过强度、刚度等方面的计算或结构需要，并考虑工艺方面的要求后确定的，孔用D表示，轴用d表示。,要素即构成零件几何特征的点、线、面。,尺寸要素是指由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状。,1.1极限与配合的基本知识,1.1

4、.2有关要素的术语及定义,实际(组成)要素是指由接近实际(组成)要素所限定的工件实际表面的组成要素部分。,极限尺寸是指尺寸要素允许的两个极端尺寸尺寸要素允许的最大尺寸称为上极限尺寸;尺寸要素允许的最小尺寸称为下极限尺寸。孔或轴的上极限尺寸分别用Dmax和dmax表示;下极限尺寸分别用Dmin，和dmin表示。,1.1极限与配合的基本知识,1.1.3有关尺寸偏差、公差的术语及定义,(1)上极限偏差：上极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为上极限偏差。孔的上极限偏差用ES表示;轴的上极限偏差用es表示。,(2)下极限偏差：下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为下极限偏差。孔的下极限偏差用EI表示;轴

5、的下极限偏差用ei表示。,某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为尺寸偏差(简称偏差)。偏差可能为正或负，也可能为零。,实际尺寸减其公称尺寸所得的代数差称为实际偏差。,1.1极限与配合的基本知识,1.1.3有关尺寸偏差、公差的术语及定义,允许尺寸的变动量称为尺寸公差(简称公差)。公差是用以限制误差的，工件的误差在公差范围内即合格;反之，则不合格。,1.1极限与配合的基本知识,1.1.3有关尺寸偏差、公差的术语及定义,图 (a)是公差与配合示意图，它表明了两个相互结合的孔和轴的公称尺寸、极限尺寸、极限偏差与公差的相互关系。图(b)为公差带图。,动画,1.1极限与配合的基本知识,1.1.3有关尺寸偏差

6、、公差的术语及定义,(1)公差带,公差带山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区域，称为尺寸公差带(简称公差带)。公差带由公差大小和其相对于零线位置的基本偏差来确定。,(2)零线,零线为确定极限偏差的基准线，是偏差的起始线，零线上方表示正偏差;零线下方表示负偏差。,1.1极限与配合的基本知识,1.1.3有关尺寸偏差、公差的术语及定义,国家标准规定的公差数值表中所列的、用以确定公差带大小的任一公差称为标准公差。,用以确定公差带相对于零线位置的上极限偏差或下极限偏差称为基本偏差。一般以公差带靠近零线的那个偏差作为基本偏差。,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关

7、配合的术语及定义,配合是指公称尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。,在轴与孔的配合中，孔的尺寸减轴的尺寸所得的代数差，当差值为正时称为间隙，用X表示;当差值为负时称为过盈，用Y表示。国家标准规定，配合分为间隙配合、过监配合和过渡配合。,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合称为间隙配合。在间隙配合中，孔的公差带在轴的公差带之上，如图所示。,间隙配合,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,具有过监(包括最小过盈等于零)的配合称为过盈配合。在过盈配合

8、中，孔的公差带在轴的公差带之下，如图所示。,过盈配合,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合，此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图所示。它是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合，但间隙和过盈量都不大。,过渡配合,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,最大间隙 Xmax =Dmax-dmin=ES-ei最大过盈 Ymax =Dmin-dmax=EI-es,在过渡配合中，平均间隙或平均过盈为最大间隙与最大过盈的平均值。若所得值为正，则为平均间隙;若为负，则

9、为平均过盈。即,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,允许间隙或过监的变动量称为配合公差。它表明配合松紧程度的变化范围。配合公差用Tf表示，是一个绝对值。,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,1.1极限与配合的基本知识,1.1.4有关配合的术语及定义,1.2机器人系统的构成,1.2.1配合制及标准公差,基孔制是指基本偏差为一定的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的制度。,基准制,基轴制,基轴制是指基本偏差为一定的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的制度。,1.2极限

10、与配合标准的主要内容,1.2.1配合制及标准公差等级,确定尺寸精确程度的等级称为公差等级。国家标准设置了20个公差等级，各级标准公差的代号为IT01、IT0、IT1、IT2、IT18。IT01精度最高，其余依次降低，标准公差值依次增大。,公差等级,3,1.2机器人系统的构成,1.2.2执行部分,1.2机器人系统的构成,1.2.2执行部分,1.2机器人系统的构成,1.2.2执行部分,1.2机器人系统的构成,1.2.2执行部分,1.2机器人系统的构成,1.2.2执行部分,1.2机器人系统的构成,1.2.2执行部分,1.2机器人系统的构成,1.2.2执行部分,1.2机器人系统的构成,1.2.2执行部

11、分,1.2极限与配合标准的主要内容,1.2.2基本偏差系列,基本偏差系列图及其特征,2,基本偏差系列,动画,1.2极限与配合标准的主要内容,1.2.2基本偏差系列,基本偏差数值,3,(1)轴的基本偏差数值,轴的基本偏差可查表确定，另一个极限偏差可根据轴的基本偏差数值和标准公差值按下列关系式计算:,轴的基本偏差数值以基孔制配合为基础，按照各种配合要求，再根据生产实践经验和统计分析结果得出的一系列公式，经计算后圆整得出。,1.2极限与配合标准的主要内容,1.2.2基本偏差系列,基本偏差数值,3,(2)孔的基本偏差数值,孔的基本偏差数值是由同名的轴的基本偏差换算得到的。通用规则用同一字母表示的孔、轴

12、的基本偏差的绝对值相等、符号相反。孔的基本偏差是轴的基本偏差相对于零线的倒影，即,1.2极限与配合标准的主要内容,1.2.2基本偏差系列,基本偏差数值,3,(2)孔的基本偏差数值,特殊规则用同一字母表示的孔、轴的基本偏差的符号相反、绝对值相差一个值，即,1.2极限与配合标准的主要内容,1.2.2基本偏差系列,1.2极限与配合标准的主要内容,1.2.极限与配合在图样上的标注,图样中尺寸公差的标注形式,2,孔、轴公差在零件图上的标注,装配图上的标注,公差带代号与配合代号,1,孔、轴的公差带代号由基本偏差代号和公差等级数字组成。当孔和轴组成配合时，配合代号写成分数形式，分子为孔的公差带代号，分母为轴

13、的公差带代号。,1.2极限与配合标准的主要内容,1.2.一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差,在车间普通工艺条件下，机床设备一般加工能力可保证的公差称为一般公差。GB/T 1804-2000对线性尺寸的一般公差规定了4个公差等级，它们分别是精密级f、中等级m、粗糙级c、最粗级v。采用GB/T 1804-2000规定的一般公差，在图样、技术文件或标准中用该标准号和公差等级符号表示。例如，当选用中等级m时可表示为GB/T 1804-2000-m。,1.3测量技术基础,1.3,1技术测量与检测的基本知识,(1)测量对象,(2)计量单位,主要指几何量，包括长度、角度、几何误差、表面粗糙度以及螺纹、齿

14、轮的各种参数等。,长度单位为米(m)，在机械制造中常用单位为毫米(mm)、微米(m) ;角度单位是弧度(rad)，实用中常以度()、分()、秒(”)为单位。,测量是指为确定量值进行的一组操作过程，其实质是将被测量L与具有计量单位的标准量E进行比较，从而确定比值q的过程，即q=L/E,1.3测量技术基础,2.1.1技术测量与检测的基本知识,由此可知，一个完整的测量过程应包括以下四个要素:,(3)测量方法,(4)测量精度,是指在进行测量时所采用的测量器具、测量原理和测量条件的总和。,是指测量结果与真值的一致程度。测量结果越接近真值，测量精度越高;反之，测量精度越低。,1.3测量技术基础,1.3.1

15、技术测量与检测的基本知识,检验是指为确定被测量是否达到预期要求所进行的测量，从而判断是否合格，不一定得出具体的量值。检验是与测量相类似的一个概念，其含义比测量更广一些。例如，表面锈蚀的检验、金属内部缺陷的检验等，在这些情况下，就不能用测量的概念。,1.3测量技术基础,1.3.1长度基准与尺寸传递,目前世界各国所使用的长度单位有米制和英制两种，长度的量值传递是指“将国家计量基准所复现的计量值，通过检定（或其他方法）传递给下一等级的计量标准（器）并依次逐级传递到工作计量器具上，以保证被测量对象的量值准确一致的方式”。1 m是在1/299 792 458 s时间间隔内光在真空中所行程的长度。这是经1

16、983年第17届国际计量大会审议并批准的“米”的新定义。,1.3测量技术基础,1.3.2量块,量块及其特点,1,量块是指用耐磨材料制造，横截面为矩形，并具有一对相互平行测量面的量具，量块的测量面可以和另一个量块的测量面相研合而组合使用，也可以和具有类似表面品质的辅助表面相研合而用于量块长度的测量。,量块,1.3测量技术基础,1.3.2量块,量块的规格,2,（）量块长度是指量块一个测量面上的任意点到与相对的另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离，且辅助体的材料和表面品质与量块相同。（）量块中心长度是指对应于量块未研合测量中心点的量块长度。（）量块标称长度是指标记在量块上，用以表明其与主单位（

17、）之间关系的量值，也称为量块长度的示值。,1.3测量技术基础,1.3.2量块,量块的精度,3,(1)量块的制造精度分为00,0,1,2,(3)级五个级别，其中00级的精度最高，各级精度依次降低，(3)级的精度最低。此外，还有一个校准级K级。(2)量块的检定精度(根据量块中心长度的极限偏差和测量面的平面度公差等精度指标)分为1、2、3、4、5、6六个等别，其中1等的精度最高，各等别精度依次降低，6等的精度最低。,1.3测量技术基础,1.3.2量块,量块的使用,4,为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块应按一定的尺寸系列成套生产供应。国家标准共规定了17种系列的成套量块。,1.3测量技术基础,

18、1.3.2量块,量块的研合以致及研合方法,5,（）研合性量块的研合性是指量块的一个测量面与另一量块的测量面或另一经精加工的类似量块的测量面的表面，通过分子力作用而相互研合的性能。（）量块的研合研合量块组时，首先用优质汽油将选用的各量块清洗干净，用洁布擦干，然后以大尺寸量块为基础，顺次将小尺寸量块研合上去。,量块的研合,1.3测量技术基础,1.3.3计量器具的基本度量指标,1.3测量技术基础,1.3.3计量器具的基本度量指标,1.3测量技术基础,1.3.4测量方法的分类,1.3测量技术基础,1.3.4测量方法的分类,1.4测量误差及数据处理,1.4.1测量误差概念,1.4测量误差及数据处理,1.

19、4.2测量误差的来源,指计量器具本身所具有的误差，包括计量器具的设计、制造和使用过程中的各项误差，这些误差的综合反映可用计量器具的示值精度或不确定度来表示。,指测量方法不完善所引起的误差。包括计算公式不准确、测量方法选择不当、测量基准不统一、工件安装不合理以及测量力不稳定等引起的误差。,1.4测量误差及数据处理,1.4.2测量误差的来源,指测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。环境条件是指湿度、温度、振动、气压和灰尘等。其中，温度对测量结果的影响最大。,指测量人员的主观因素所引起的误差。例如，测量人员技术不熟练、视觉偏差、估读判断错误等引起的误差。,1.4测量误差及数据处理,1.4.3测

20、量误差的种类和特性,随机误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量值时，其数值大小和符号以不可预料的方式变化的误差。随机误差可用试验方法来确定。实践表明，大多数情况下，随机误差符合正态分布。如图所示。横坐标表示随机误差 ，纵坐标表示概率密度 y。,正态分布曲线,1.4 测量误差及数据处理,1.4.3 测量误差的种类和特性,1.4测量误差及数据处理,1.4.3测量误差的种类和特性,极限误差,单次测量,1.4 测量误差及数据处理,1.4.3 测量误差的种类和特性,系统误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量时，误差的大小和符号均保持不变或按一定规律变化的误差。前者称为定值(或常值)系统误差,如千分尺

21、的零位不正确而引起的测量误差；后者称为变值系统误差。,粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差。例如，在测量过程中看错、读错、记错以及突然的冲击、振动等引起的测量误差。,1.4测量误差及数据处理,1.4.4测量精度的相关概念,1.4测量误差及数据处理,1.4.5测量结果的数据处理,测量列中随机误差的处理,1,(1)计算算术平均值,(2)计算残差vi,(3)计算标准偏差,1.4测量误差及数据处理,1.4.5测量结果的数据处理,测量列中随机误差的处理,1,(5)测量列的极限误差 lim,因此，测量列的测量结果可表示为,(4)计算测量列算术平均值的标准偏差,1.4测量误差及数据处理,1.4.5测量结

22、果的数据处理,系统误差的发现和消除,2,系统误差一般通过标定的方法获得。从数据处理的角度出发，发现系统误差的方法有多种，直观的方法是“残差观察法”，即根据测量值的残差，列表或作图进行观察。,粗大误差的剔除,3,粗大误差的特点是数值与其他结果相差较大，对测量结果产生明显的歪曲，应从测量数据中将其剔除。判断粗大误差常用拉依达准则(又称3准则)，凡绝对值大于3的残差，就作为粗大误差而予以剔除。判断式,1.5极限与配合的选用,1.5.1配合制的选择,当孔的公称尺寸和公差等级相同而基本偏差改变时，就需更换刀具、量具。一种规格的磨轮或车刀，可以加工不同基本偏差的轴，轴还可以用通用量具进行测量。因此，为了减

23、少定值刀具、量具的规格和数量，便于生产，提高经济性，应优先选用基孔制。,一般情况下优先选用基孔制,1,1.5极限与配合的选用,1.5.1配合制的选择,(1)当在机械制造中采用具有一定公差等级的冷拉钢材，其外径不经切削加工即能满足使用要求时。(2)由于结构上的特点，宜采用基轴制。如图所示。,在下列情况下，应选用基轴制,2,基准制选择不例 1,1.5极限与配合的选用,1.5.1配合制的选择,标准件通常山专业工厂大量生产，在制造时其配合部位的配合制已确定。因此，与其配合的轴和孔一定要服从标准件既定的配合制。,与标准件配合时，应以标准件为基准件来确定配合制,3,在特殊需要时可采用非配合制配合,4,1.

24、5极限与配合的选用,1.5.2公差等级的选择,选择公差等级的基本原则是:在满足零件使用要求的前提下，尽量选取较低的公差等级。,1.5极限与配合的选用,1.5.3配合种类的选择,计算法根据一定的理论和公式，计算出所需的间隙或过盈，对照国家标准选择合适的配合，在实际应用中还要根据实际工作情况进行必要的修正。,计算法,1,实验法,1,2,试验法对选定的配合进行多次试验，根据试验结果，找到最合理的间隙或过盈，从而确定配合。,类比法参考现有同类机器或类似结构中经生产实践验证过的配合情况，与所设计零件的使用要求相比较，经修正后确定配合。,选择配合种类的主要依据是使用要求和工作条件。首先要确定配合的类别，选

25、定是间隙配合、过渡配合还是过盈配合。,1.5极限与配合的选用,1.5.3配合种类的选择,选择配合种类时应考虑的主要因素,5,(1)孔和轴的定心精度,(2)受载荷情况,(3)拆装情况,(4)配合件的材料,(5)装配变形,(6)工作温度,(7)生产类型,1.5极限与配合的选用,1.5.3配合种类的选择,例试分析确定如图所示C616车床尾座有关部位的配合。,C616车床尾座,技能训练,实训用游标卡尺测量零件,普通游标卡尺,技能训练,实训用游标卡尺测量零件,带表游标卡尺,数显游标卡尺,技能训练,游标卡尺的类型,2,实训1用游标卡尺测量零件,技能训练,普通游标卡尺的读数原理和读数方法,3,实训用游标卡尺

26、测量零件,技能训练,普通游标卡尺的读数原理和读数方法,3,实训用游标卡尺测量零件,技能训练,带表游标卡尺及读数原理,4,实训用游标卡尺测量零件,带表游标卡尺可测量轴径、宽度、厚度等外尺寸，既可绝对测量也可相对测量。读数原理：,(1)读整数尺身主刻度读取整毫米数。(2)读小数看表盘指示表读出毫米以下的小数。(3)求和总的读数为毫米整数加上毫米小数，和即测量结果。,带表游标卡尺读数示例,技能训练,测量方法,5,实训用游标卡尺测量零件,技能训练,外径千分尺的组成,1,实训用外径千分尺测量零件,外径千分尺,技能训练,外径千分尺的读数原理及读数方法,2,实训用外径千分尺测量零件,如图所示为外径千分尺读数示例。,外径千分尺读数示例,技能训练,测量方法,实训用外径千分尺测量零件,技能训练,内径千分尺的组成及原理,1,实训用内径千分尺测量零件,技能训练,测量方法,实训用内径千分尺测量零件,