《互換性與技術(shù)測(cè)量》課件2

互換性與技術(shù)測(cè)量互換性是指產(chǎn)品在制造過(guò)程中，各零件之間可以相互替換，保證產(chǎn)品組裝后的功能和性能一致。技術(shù)測(cè)量是保證互換性的基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量和檢測(cè)，可以控制產(chǎn)品的尺寸、形狀、位置等關(guān)鍵參數(shù)，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。課程概述11.互換性產(chǎn)品可替換性和可互換性22.技術(shù)測(cè)量保證產(chǎn)品質(zhì)量和尺寸精度33.設(shè)計(jì)與制造公差設(shè)計(jì)和測(cè)量控制44.質(zhì)量保證提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量互換性的基本概念可互換性是指在不需任何調(diào)整或修改的情況下，不同零件或組件可以互相替代使用。生產(chǎn)效率提高生產(chǎn)效率，減少裝配時(shí)間和成本，簡(jiǎn)化制造過(guò)程，降低庫(kù)存。維修簡(jiǎn)便方便維修，損壞的零件可以直接用同型號(hào)的零件替換，無(wú)需特殊加工。重要性及應(yīng)用領(lǐng)域提高產(chǎn)品質(zhì)量互換性保證零件的通用性和可替換性，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。它使產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和維修更加便捷，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展互換性是標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)，促進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)的制定和推廣。它有利于推動(dòng)制造業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)用于各種行業(yè)互換性廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、汽車(chē)、航空航天、電子等領(lǐng)域。例如，在汽車(chē)制造中，互換性確保零部件的通用性，方便維修和保養(yǎng)。提高生產(chǎn)效率互換性簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。它減少了生產(chǎn)過(guò)程中的人工操作，提高了自動(dòng)化程度，提高生產(chǎn)效率。幾何公差與尺寸鏈分析1公差定義定義零件尺寸允許的偏差范圍2公差種類(lèi)包括尺寸公差、形狀公差、位置公差等3尺寸鏈分析分析尺寸鏈中各環(huán)節(jié)公差對(duì)最終尺寸的影響4公差分配合理分配各環(huán)節(jié)公差，控制最終尺寸精度幾何公差是用來(lái)控制零件幾何形狀和位置的偏差，確保零件之間的互換性和裝配精度。尺寸鏈分析是通過(guò)對(duì)尺寸鏈中各環(huán)節(jié)公差進(jìn)行分析，確定最終尺寸的公差范圍，保證產(chǎn)品滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。產(chǎn)品幾何要求的表達(dá)圖紙標(biāo)注使用圖紙上的尺寸、公差和幾何公差符號(hào)來(lái)表達(dá)產(chǎn)品幾何要求。文字描述使用文字描述產(chǎn)品幾何形狀、尺寸、位置和表面質(zhì)量等要求，例如“圓形孔，直徑10mm，公差±0.1mm”。三維模型使用三維模型來(lái)展示產(chǎn)品幾何形狀、尺寸、位置和表面質(zhì)量等要求。符號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)使用標(biāo)準(zhǔn)化符號(hào)和術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)產(chǎn)品幾何要求，例如ISO標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)公差設(shè)計(jì)基于經(jīng)驗(yàn)傳統(tǒng)公差設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)和工程判斷，通過(guò)多年的實(shí)踐積累，并結(jié)合零件的功能要求，確定公差的大小和分配。經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)傳統(tǒng)公差設(shè)計(jì)主要依靠經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)，在沒(méi)有充分的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的情況下，選擇比較寬松的公差，以保證零件的加工制造。設(shè)計(jì)圖紙傳統(tǒng)公差設(shè)計(jì)主要通過(guò)設(shè)計(jì)圖紙來(lái)表達(dá)，將公差標(biāo)注在圖紙上，供制造和檢驗(yàn)人員參考。統(tǒng)計(jì)公差設(shè)計(jì)降低成本統(tǒng)計(jì)公差設(shè)計(jì)可以有效降低生產(chǎn)成本，因?yàn)樵试S更大的公差范圍，減少了對(duì)昂貴加工設(shè)備的需求。提高效率統(tǒng)計(jì)公差設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程，因?yàn)樗试S更大的公差范圍，從而減少了對(duì)嚴(yán)格質(zhì)量控制的要求。增強(qiáng)可靠性通過(guò)考慮產(chǎn)品的實(shí)際使用情況，統(tǒng)計(jì)公差設(shè)計(jì)可以?xún)?yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使其更可靠，更耐用。形狀公差圓度是指零件截面輪廓偏離理想圓形的程度。圓柱度是指零件軸線(xiàn)方向上所有截面偏離理想圓形的最大值。直線(xiàn)度是指零件上某線(xiàn)段偏離理想直線(xiàn)的最大值。平面度是指零件上某平面偏離理想平面的最大值。位置公差定義與作用位置公差規(guī)定被測(cè)要素允許偏離其理想位置的范圍。它控制零件各要素之間的相對(duì)位置，確保功能實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用場(chǎng)景位置公差廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空航天等領(lǐng)域，確保產(chǎn)品尺寸、形狀、位置的精度，保證產(chǎn)品的正常功能。常見(jiàn)類(lèi)型常見(jiàn)的類(lèi)型包括：同軸度、對(duì)稱(chēng)度、平行度、垂直度、角度、位置度等。每種類(lèi)型都具有獨(dú)特的應(yīng)用場(chǎng)景和控制要求。方向公差定義方向公差是指零件某一特征線(xiàn)或特征面相對(duì)于其基準(zhǔn)線(xiàn)或基準(zhǔn)面的角度偏差。用于控制零件的傾斜、傾斜、旋轉(zhuǎn)和傾斜等角度變化。應(yīng)用場(chǎng)景方向公差常用于控制軸、孔、平面、線(xiàn)等特征的相互位置關(guān)系。例如，控制齒輪軸的軸線(xiàn)相對(duì)于機(jī)床主軸的傾斜度，以及機(jī)床工作臺(tái)面的水平度。運(yùn)動(dòng)公差11.運(yùn)動(dòng)副運(yùn)動(dòng)公差定義在兩個(gè)相互運(yùn)動(dòng)的零件之間，以確保其配合精度和穩(wěn)定性。22.運(yùn)動(dòng)范圍公差限制了零件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保證其在工作過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)卡死或過(guò)松的情況。33.運(yùn)動(dòng)類(lèi)型包括平移、旋轉(zhuǎn)、滑移等，根據(jù)不同的運(yùn)動(dòng)類(lèi)型，制定相應(yīng)的公差要求。44.運(yùn)動(dòng)精度運(yùn)動(dòng)公差影響產(chǎn)品的精度和壽命，需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景制定適當(dāng)?shù)墓罘秶?。表面質(zhì)量與功能關(guān)系表面質(zhì)量直接影響零件的功能和性能。表面粗糙度、形狀誤差等會(huì)影響零件的摩擦、磨損、疲勞強(qiáng)度、密封性、潤(rùn)滑性和抗腐蝕性等方面。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的表面粗糙度影響著潤(rùn)滑油的分布和摩擦力，從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)效率和壽命。精密儀器的表面質(zhì)量影響著儀器的精度和可靠性。表面粗糙度的測(cè)量方法1觸探式測(cè)量?jī)x利用金剛石觸針接觸表面，根據(jù)觸針移動(dòng)的軌跡來(lái)獲取表面輪廓數(shù)據(jù)。適用于各種材料表面，精度較高。2光學(xué)測(cè)量?jī)x通過(guò)光學(xué)干涉原理，測(cè)量表面反射光的光程差，獲取表面輪廓數(shù)據(jù)。適用于光滑表面，精度較高，非接觸式測(cè)量，不會(huì)損壞工件表面。3掃描式電子顯微鏡通過(guò)電子束掃描表面，獲取表面高分辨率圖像，可用于測(cè)量納米級(jí)別的表面粗糙度。適用于各種材料表面，精度極高，但成本較高。粗糙度參數(shù)1Ra(平均粗糙度)測(cè)量表面輪廓曲線(xiàn)在規(guī)定測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)所有點(diǎn)的算術(shù)平均值。2Rz(十點(diǎn)平均粗糙度)取五個(gè)最高峰和五個(gè)最低谷的絕對(duì)值之和，并除以五得到。3Rt(最大輪廓高度)測(cè)量表面輪廓曲線(xiàn)在規(guī)定測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)最高點(diǎn)與最低點(diǎn)之間的距離。4Rq(均方根粗糙度)指表面輪廓曲線(xiàn)在規(guī)定測(cè)量長(zhǎng)度內(nèi)所有點(diǎn)偏離其平均值的平方和的算術(shù)平均值的平方根。形位公差的測(cè)量1數(shù)據(jù)采集利用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)采集數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)處理軟件分析計(jì)算形位公差參數(shù)3結(jié)果展示生成詳細(xì)測(cè)量報(bào)告形位公差的測(cè)量通常采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)進(jìn)行。CMM是一種精密測(cè)量?jī)x器，能夠精確測(cè)量工件的幾何尺寸和形狀。測(cè)量過(guò)程中，CMM通過(guò)觸針或光學(xué)傳感器采集工件表面數(shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)軟件處理，計(jì)算出形位公差參數(shù)，并生成詳細(xì)的測(cè)量報(bào)告。CMM測(cè)量原理三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)CMM是一種精密測(cè)量設(shè)備，主要用于測(cè)量工件的尺寸、形狀和位置。觸針探測(cè)觸針通過(guò)接觸工件表面來(lái)獲取坐標(biāo)數(shù)據(jù)。三維模型重建CMM通過(guò)采集到的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，重建工件的完整三維模型。觸針型CMM觸針型CMM采用觸針探測(cè)，通過(guò)傳感器測(cè)量工件表面的坐標(biāo)，將測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。觸針型CMM適用于各種復(fù)雜形狀工件的尺寸和形狀測(cè)量，例如：汽車(chē)零部件、航空航天部件、模具等。光學(xué)CMM光學(xué)CMM利用光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)量，無(wú)需接觸被測(cè)物體，適合測(cè)量復(fù)雜形狀、易損或脆弱的工件。常見(jiàn)的光學(xué)CMM類(lèi)型包括：激光掃描儀、白光干涉儀和結(jié)構(gòu)光投影儀。關(guān)鍵點(diǎn)測(cè)量幾何特征的特定點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)是指幾何特征上具有代表性的點(diǎn)。例如，圓的中心點(diǎn)、直線(xiàn)的端點(diǎn)等。這些點(diǎn)通常用于定義幾何特征的位置、尺寸和形狀。通過(guò)測(cè)量關(guān)鍵點(diǎn)，可以確定零件是否符合設(shè)計(jì)要求。測(cè)量結(jié)果可用于評(píng)估零件的質(zhì)量和性能。綜合測(cè)量數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)整理測(cè)量數(shù)據(jù)需要進(jìn)行整理和分類(lèi)，以便進(jìn)行進(jìn)一步分析和解讀。統(tǒng)計(jì)分析使用統(tǒng)計(jì)方法分析數(shù)據(jù)，以確定數(shù)據(jù)的分布、中心趨勢(shì)和離散程度。圖表展示將分析結(jié)果以圖表的形式呈現(xiàn)，例如直方圖、散點(diǎn)圖、控制圖等，方便理解數(shù)據(jù)。趨勢(shì)分析分析數(shù)據(jù)隨時(shí)間或其他因素的變化趨勢(shì)，以識(shí)別潛在的趨勢(shì)和問(wèn)題。結(jié)論與建議根據(jù)分析結(jié)果得出結(jié)論，并提出針對(duì)性的改進(jìn)建議，提高產(chǎn)品質(zhì)量。公差設(shè)計(jì)與制造一致性設(shè)計(jì)意圖與實(shí)際結(jié)果公差設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)階段的精確要求，而制造過(guò)程受設(shè)備、工藝和人員等因素影響，最終產(chǎn)品可能存在偏差。制造過(guò)程控制通過(guò)嚴(yán)格的制造過(guò)程控制，例如測(cè)量、檢驗(yàn)和調(diào)整，可以將制造偏差控制在合理的范圍內(nèi)。溝通與協(xié)作設(shè)計(jì)人員和制造人員之間的有效溝通和協(xié)作，可以確保設(shè)計(jì)意圖在制造過(guò)程中得到準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)。公差設(shè)計(jì)方法實(shí)例汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞活塞直徑公差影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能和可靠性。尺寸過(guò)大：會(huì)造成磨損增加、油耗增加、功率下降。尺寸過(guò)?。簳?huì)造成活塞卡死、發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。手機(jī)外殼手機(jī)外殼的公差控制影響手機(jī)的裝配精度、外觀(guān)美觀(guān)度。公差過(guò)大：會(huì)造成手機(jī)外殼松動(dòng)、縫隙明顯，影響外觀(guān)和使用體驗(yàn)。公差過(guò)?。簳?huì)造成手機(jī)外殼難以裝配，影響生產(chǎn)效率。精密儀器精密儀器的公差控制影響儀器精度和測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。公差過(guò)大：會(huì)造成儀器精度下降，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。公差過(guò)小：會(huì)造成儀器難以制造，成本增加。標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)。通過(guò)制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，確保不同產(chǎn)品或部件能夠相互替代，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。規(guī)范性規(guī)范性是指對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行約束和指導(dǎo)。規(guī)范性的目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量，避免產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的隨意性，提高產(chǎn)品的一致性。測(cè)量系統(tǒng)分析1識(shí)別確定測(cè)量系統(tǒng)所有組件。2評(píng)估評(píng)估每個(gè)組件對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。3改進(jìn)優(yōu)化系統(tǒng)以提高精度和可靠性。測(cè)量系統(tǒng)分析是確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠的關(guān)鍵步驟。通過(guò)分析每個(gè)組件，可以識(shí)別潛在的誤差來(lái)源并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施。量具校準(zhǔn)原理與方法量具校準(zhǔn)是指通過(guò)與已知準(zhǔn)確度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，確定量具誤差的過(guò)程。它是保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。1校準(zhǔn)目的確保量具準(zhǔn)確度2校準(zhǔn)方法比較法、替代法3校準(zhǔn)過(guò)程準(zhǔn)備、測(cè)量、記錄、分析4校準(zhǔn)記錄校準(zhǔn)日期、結(jié)果、偏差5校準(zhǔn)頻率定期校準(zhǔn)或使用后校準(zhǔn)量具校準(zhǔn)不僅可以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，還可以提高測(cè)量效率，減少測(cè)量誤差，確保產(chǎn)品質(zhì)量。測(cè)量不確定度11.定義與概念測(cè)量不確定度是指測(cè)量結(jié)果的離散程度,反映了測(cè)量結(jié)果的可靠性。22.影響因素測(cè)量?jī)x器、環(huán)境條件、操技術(shù)水平等都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果的不確定度。33.表達(dá)方式通常用標(biāo)準(zhǔn)差或置信區(qū)間來(lái)表示測(cè)量不確定度。44.重要性測(cè)量不確定度是評(píng)估測(cè)量結(jié)果質(zhì)量的重要指標(biāo),對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量控制和科學(xué)研究具有重要意義。測(cè)量能力指標(biāo)與分析測(cè)量能力指標(biāo)反映測(cè)量系統(tǒng)性能，包括準(zhǔn)確度、精密度和線(xiàn)性度等。這些指標(biāo)通過(guò)分析樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估。準(zhǔn)確度精密度線(xiàn)性度重復(fù)性通過(guò)測(cè)量能力分析，可以判斷測(cè)量系統(tǒng)是否滿(mǎn)足測(cè)量要求，并采取措施改進(jìn)系統(tǒng)性能。測(cè)量質(zhì)量保證體系文件化系統(tǒng)建立