《公差配合與測量技術(shù)》圖文課件緒論

公差配合與測量技術(shù)1緒論

本章主要內(nèi)容為：標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)系互換性概述幾何量的測量公差配合的概念2在生產(chǎn)力水平較低的情況下，社會的主要經(jīng)濟(jì)形態(tài)是自然經(jīng)濟(jì)。一家一戶或一個(gè)手工業(yè)工場就可以完成某些產(chǎn)品的全部生產(chǎn)過程。但是，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品質(zhì)量要求與復(fù)雜程度的提高，特別是商品市場的發(fā)展，必須組織專業(yè)化的協(xié)作生產(chǎn)，而不可能也不應(yīng)該只由一個(gè)工廠來完成某一產(chǎn)品的全部生產(chǎn)過程。在當(dāng)前全球化大生產(chǎn)的條件下，按照專業(yè)協(xié)作的原則進(jìn)行生產(chǎn)是提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。31.公差配合的概念任何機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都包括以下3個(gè)方面：（1）運(yùn)動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)是指根據(jù)機(jī)械應(yīng)實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)原理確定機(jī)械的運(yùn)動(dòng)傳遞系統(tǒng)，選擇合適的機(jī)構(gòu)和元件，以保證實(shí)現(xiàn)預(yù)定的動(dòng)作，滿足機(jī)械在運(yùn)動(dòng)方面的要求。它屬于機(jī)械原理課程的內(nèi)容。（2）強(qiáng)度鏈的設(shè)計(jì)。強(qiáng)度鏈的設(shè)計(jì)是指根據(jù)強(qiáng)度和剛度等方面的要求，確定各個(gè)零件的公稱尺寸，使之工作時(shí)不致產(chǎn)生嚴(yán)重變形或遭到破壞，保證其工作穩(wěn)定性和一定的使用壽命。它屬于機(jī)械設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容。（3）精度鏈的設(shè)計(jì)。精度鏈的設(shè)計(jì)是指根據(jù)裝配組件中零件與零件(或組件與組件)之間的相互位置關(guān)系和零件的功能要求，給出零件的尺寸公差、形狀公差、位置公差和表面粗糙度值，以便將零件的制造誤差限制在一定的范圍之內(nèi)，使機(jī)械產(chǎn)品裝配后能正常地工作，并具有合理的使用壽命。它是本課程將要研究的內(nèi)容。4機(jī)械零部件的精度在一定程度上決定了整臺機(jī)械設(shè)備的精度和質(zhì)量。在機(jī)械精度設(shè)計(jì)中，幾何量包括長度、角度、幾何形狀、相互位置幾何參數(shù)和表面粗糙度。公差配合是指這些幾何要素的參數(shù)值的精度。在實(shí)際零件上，由于制造過程的多種因素影響，這些要素所形成的尺寸、位置、形狀和表面質(zhì)量都存在一定的誤差。公差配合設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是要使機(jī)械產(chǎn)品在滿足功能要求的前提下，滿足幾何參數(shù)的互換性要求。

52.互換性概述1）互換性的含義在不同工廠、車間，由不同工人生產(chǎn)的相同規(guī)格的零件或部件，不經(jīng)選擇、修配或調(diào)整，就能裝配成滿足預(yù)定使用功能要求的機(jī)器或儀器，零部件所具有的這種性能就稱為互換性。能夠保證產(chǎn)品具有互換性的生產(chǎn)，就稱為遵循互換性原則的生產(chǎn)。由此可見，在零部件產(chǎn)品裝配過程中，互換性表現(xiàn)為3個(gè)不同階段的要求：裝配前，不需選擇；裝配時(shí)，不需修配或調(diào)整；裝配后，可以滿足預(yù)定的使用功能的要求。顯然，為了使零部件具有互換性，應(yīng)對其幾何要素提出適當(dāng)且統(tǒng)一的要求。因?yàn)橹挥斜ＷC了零部件的幾何要素的要求，才能實(shí)現(xiàn)其可裝配性并保證裝配后滿足與幾何要素（尺寸、形狀等）有關(guān)的功能要求。這就是零部件公差配合的互換性。一般把僅滿足可裝配性要求的互換稱為裝配互換，把滿足各種使用功能要求的互換稱為功能互換。要全面滿足產(chǎn)品使用功能的要求，僅僅保證零部件幾何參數(shù)的互換性是不夠的，還需要從零部件的物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能等各方面提出互換性要求

62）互換性的分類在生產(chǎn)中，互換性按其互換的程度分為完全互換和不完全互換。（1）完全互換。完全互換又稱為絕對互換，是指一批零件在裝配或更換時(shí)，不需選擇，不需調(diào)整與修理，裝配后即可達(dá)到使用要求的方法。如螺栓、螺母等標(biāo)準(zhǔn)件的裝配大都屬于此類情況。（2）不完全互換。不完全互換又稱為有限互換，是指同種零部件加工好以后，在裝配前需經(jīng)過挑選、調(diào)整或修配等輔助工序處理，在功能上才能具有彼此相互替換的性能。根據(jù)零件滿足互換要求所采取的措施不同，不完全互換又可分為分組互換、調(diào)整互換和修配互換。①分組互換。分組互換是指同種零部件加工好后，裝配前要先進(jìn)行檢測分組，然后按組裝配，僅同組的零部件可以互換，組與組之間的零部件不能互換。②調(diào)整互換。調(diào)整互換是指同種零部件加工好后，裝配時(shí)用調(diào)整的方法改變它在部件或機(jī)構(gòu)中的尺寸或位置，方能滿足功能要求。③修配互換。修配互換是指同類零部件加工好后，在裝配時(shí)要用去除材料的方法改變它的某一實(shí)際尺寸的大小，方能滿足功能要求。7對于不同的產(chǎn)品或某種產(chǎn)品的不同生產(chǎn)階段，是否應(yīng)具有互換性或應(yīng)該在何種范圍、何種程度上具有互換性，還需進(jìn)行具體的分析。例如，滾動(dòng)軸承作為由專業(yè)化工廠生產(chǎn)的高精度標(biāo)準(zhǔn)部件，它與其他零件具有裝配關(guān)系的各尺寸應(yīng)該具有完全互換性。但其內(nèi)、外圈和滾子等零件相互裝配的尺寸，由于精度要求極高，如果也要求其具有完全互換性，就會給制造帶來極大的困難，所以往往只需具有不完全互換性（即采取分組裝配的方法），才能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，而又不影響整個(gè)軸承的使用。又如，對于單件或小批量生產(chǎn)的大尺寸零件，常常采用配制的方法而不按互換的原則來生產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益。由此可見，互換性是對重復(fù)生產(chǎn)零件的要求。只要按照統(tǒng)一的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行重復(fù)生產(chǎn)，就可以獲得具有互換性的零件。零件的精度設(shè)計(jì)必須合理，即經(jīng)濟(jì)地滿足功能要求。對于重復(fù)生產(chǎn)、分散制造、集中裝配的零件，在精度設(shè)計(jì)時(shí)必須要求其具有互換性。83）互換性的意義從廣義上來講，互換性原則已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門現(xiàn)代化生產(chǎn)中必須遵循的一項(xiàng)基本原則?，F(xiàn)代機(jī)械制造中，無論是大批量生產(chǎn)還是單件生產(chǎn)，都應(yīng)遵循這一原則。任何機(jī)械的生產(chǎn)，其設(shè)計(jì)過程都是整機(jī)→部件→零件，其制造過程則是零件→部件→整機(jī)。無論是設(shè)計(jì)過程還是制造過程，都需要把互換性原則貫徹始終。在設(shè)計(jì)方面，按互換性原則進(jìn)行設(shè)計(jì)可以簡化計(jì)算、繪圖工作，縮短設(shè)計(jì)周期，并有利于采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。這對發(fā)展系列產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能的不斷改進(jìn)，使產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，滿足市場需求，具有重大意義。在制造方面，互換性是提高生產(chǎn)水平和進(jìn)行文明生產(chǎn)的必要手段?；Q性能促進(jìn)高效率、高效益的生產(chǎn)，便于組織社會化大生產(chǎn)協(xié)作，進(jìn)行專門化生產(chǎn)，這一點(diǎn)在當(dāng)前市場經(jīng)濟(jì)走向全球化方面尤為重要。由于制造者在制造中必須充分考慮互換性要求，因此，就必須盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)化的刀具、夾具和量具，工藝盡可能保持穩(wěn)定，不僅能嚴(yán)格地將被加工的零件控制在規(guī)定的允許誤差之內(nèi)，而且盡可能使其誤差分布合理等。采用計(jì)算機(jī)輔助加工系統(tǒng)，使產(chǎn)量和質(zhì)量提高，成本下降。

9在使用方面，具有互換性的產(chǎn)品可以在使用過程中迅速更換易損零部件，從而保證其連續(xù)可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，給使用者帶來極大的方便，也讓使用者獲得充分的經(jīng)濟(jì)效益。尤其在某些特定的情況下，互換性所起的作用難以用價(jià)值來衡量。例如，發(fā)電廠要及時(shí)排除設(shè)備故障，保證繼續(xù)供電；戰(zhàn)場上要迅速排除武器裝備故障，保證戰(zhàn)斗繼續(xù)進(jìn)行。在這些場合，零部件完全互換就顯得尤為重要。提高互換程度的同時(shí)也給制造過程帶來極大的好處。例如，可以迅速更換磨損了的刀具，保證加工過程的持續(xù)性；自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床上穩(wěn)定可靠地裝夾原材料；設(shè)備維修中易損零部件的更換等，都是以具有互換的特性為前提的。所以，互換性也大大提高了制造過程中的經(jīng)濟(jì)效益。

由此可見，在機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過程中，遵循互換性原則不僅能顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能有效地保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本?；Q性原則是機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過程中的重要原則，它對于產(chǎn)品適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展至關(guān)重要。

103.標(biāo)準(zhǔn)化及優(yōu)先數(shù)系1)標(biāo)準(zhǔn)化的含義要實(shí)現(xiàn)互換性，就要嚴(yán)格按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)等，而標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)這一要求的一項(xiàng)重要技術(shù)手段。因此，在現(xiàn)代工業(yè)中，標(biāo)準(zhǔn)化是廣泛實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的前提和基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段之一，是實(shí)現(xiàn)專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)的必要前提，也是科學(xué)化質(zhì)量管理的重要組成部分。另外，標(biāo)準(zhǔn)化還是發(fā)展貿(mào)易、提高產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力的技術(shù)保證?，F(xiàn)代經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展表明，標(biāo)準(zhǔn)化程度客觀地標(biāo)志出一個(gè)國家現(xiàn)代化的水平，現(xiàn)代化程度越高，對標(biāo)準(zhǔn)化的要求就越高。所謂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(簡稱為標(biāo)準(zhǔn))，是指在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)和管理學(xué)的社會實(shí)踐中，對重復(fù)性的事物和概念，在一定范圍內(nèi)通過科學(xué)簡化、優(yōu)選和協(xié)調(diào)，經(jīng)一定的程序?qū)徟笏C發(fā)的統(tǒng)一規(guī)定。它在一定范圍內(nèi)具有約束力，是標(biāo)準(zhǔn)化的具體體現(xiàn)形式。標(biāo)準(zhǔn)化過程則是指制定(修訂)、貫徹各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益和最佳社會效益的全過程。

112)標(biāo)準(zhǔn)化的分類根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)法》規(guī)定，我國的標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4個(gè)級別。國家標(biāo)準(zhǔn)是指由國家標(biāo)準(zhǔn)化主管部門審批頒發(fā)，對全國經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展有重大意義，必須在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，用“GB”表示。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是指由行業(yè)(或部委)標(biāo)準(zhǔn)化部門批準(zhǔn)發(fā)布，在行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，如機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)用“JB”表示。地方標(biāo)準(zhǔn)通常是在沒有國家標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)不能滿足需要的情況下，依據(jù)某地區(qū)的特殊情況發(fā)布的僅在該地區(qū)范圍內(nèi)統(tǒng)一執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是指為提高產(chǎn)品質(zhì)量，強(qiáng)化競爭能力，企業(yè)往往制定出高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。這種企業(yè)內(nèi)部所制定頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)用“QB”表示。按照制定的范圍不同，標(biāo)準(zhǔn)分為國際標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5個(gè)級別。在國際范圍內(nèi)制定的標(biāo)準(zhǔn)稱為國際標(biāo)準(zhǔn)，用“ISO”、“IEC”等表示。我國機(jī)械行業(yè)新的國家標(biāo)準(zhǔn)在制定時(shí)，基本上都參照了目前的國際標(biāo)準(zhǔn)。

123)優(yōu)先數(shù)與優(yōu)先數(shù)系在標(biāo)準(zhǔn)化的范疇內(nèi)，各種技術(shù)參數(shù)值的簡化和統(tǒng)一是標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。因?yàn)槿我划a(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)都會以各種不同的形式和規(guī)律向有關(guān)產(chǎn)品傳播。例如，膠卷的尺寸會影響相機(jī)、沖擴(kuò)設(shè)備的設(shè)計(jì)，錄音、錄像磁帶的規(guī)格又與錄音機(jī)、錄像機(jī)有關(guān)。優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系就是對技術(shù)參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行簡化和統(tǒng)一的科學(xué)的數(shù)值制度。采用等比數(shù)列作為優(yōu)先數(shù)系，可使相鄰兩個(gè)優(yōu)先數(shù)的相對差相同，且運(yùn)算簡便，簡單易記。選用基本系列時(shí)，應(yīng)遵守先疏后密的規(guī)則，即應(yīng)按照R5、R10、R20、R40的順序優(yōu)先采用公比較大的基本系列，以免規(guī)格過多。優(yōu)先數(shù)系在各項(xiàng)公差標(biāo)準(zhǔn)中得到了廣泛應(yīng)用，公差標(biāo)準(zhǔn)的許多數(shù)值都是按照優(yōu)先數(shù)系選定的。例如，在尺寸精度的國家標(biāo)準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值就是按R5系列確定的，而尺寸分段是按R10系列確定的。優(yōu)先數(shù)疏密適當(dāng)，有廣泛的適應(yīng)性，而且簡單易記，使用方便，符合標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一、簡化和協(xié)調(diào)的原則，現(xiàn)已被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值制。

134.幾何量的測量先進(jìn)的公差標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)，但是，僅有公差標(biāo)準(zhǔn)而無相應(yīng)的檢測措施，不足以保證實(shí)現(xiàn)互換性。必要的檢測措施是保證互換性生產(chǎn)的手段。通過檢測，幾何量參數(shù)的誤差控制在規(guī)定的公差范圍內(nèi)，零件就合格，就能滿足互換性要求。反之，零件就不合格，也就不能達(dá)到互換的目的。檢測的目的不僅在于檢查零件是否合格，還要根據(jù)檢測的結(jié)果，分析產(chǎn)生廢品的原因，以便設(shè)法減少廢品，進(jìn)而消除廢品。進(jìn)行幾何量參數(shù)的檢測，首先要確定統(tǒng)一的計(jì)量單位，建立可靠的測量基準(zhǔn)及精確的尺寸傳遞系統(tǒng)。否則零件的精度就無法保證，也不能實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)。1984年，國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于在我國統(tǒng)一實(shí)行法定計(jì)量單位的命令》，在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一實(shí)行以國際單位制為基礎(chǔ)的法定計(jì)量單位。14隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對幾何量參數(shù)的檢測精度和檢測效率提出了越來越高的要求。這樣，研究各種測試?yán)碚摵椭圃旄呔鹊臋z測儀器，就日益成為保證互換性的重要手段。我國計(jì)量儀器的生產(chǎn)發(fā)展也很快，目前，全國擁有一批骨干儀器廠，生產(chǎn)了許多品種的量儀，有的已接近或達(dá)到世界先進(jìn)水平。5.本課程的性質(zhì)和任務(wù)1)本課程性質(zhì)與目標(biāo)公差配合與測量技術(shù)是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。它全面地講述了機(jī)械加工中有關(guān)尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)要求方面的基本知識。其主要內(nèi)容包括光滑圓柱體（孔和軸）結(jié)合的公差與配合、測量技術(shù)的基本知識及常用計(jì)量器具、光滑工件尺寸的檢測、形位公差（即形位誤差）的檢測、表面粗糙度以及普通螺紋、滾動(dòng)軸承和漸開線圓柱齒輪結(jié)合的公差等。本課程的目標(biāo)是培養(yǎng)中、高等技術(shù)應(yīng)用型人才，