互换性与技术测量-实用

特点：专业技术课 重要性：承上启下 性质：互换性属于标准化的范围，而测量技术属于计量学，本课程就是将理论和实践紧密结合的学科。 参考书：互换性与测量技术基础，王伯平主编，机械工业出版社；互换性与测量技术，陈于萍、高晓康编著，高等教育出版社；互换性与技术测量基础，胡风兰主编，机械工业出版社。,第1章 绪论 第2章 测量技术概论 第3章 圆柱公差与配合 第4章 形状和位置公差及检测 第5章 表面粗糙度及检测 第6章 光滑极限量规 第7章 滚动轴承的公差与配合 第8章 螺纹公差与配合 第9章 键和花键的公差与配合 第10章 圆锥的公差配合及检测 第11章 渐开线圆柱齿轮的传动的互换性,1.1 互换性概述,1.定义：在制成的同一规格零件中，不需要作任何挑选或附加加工（如钳工修配）或再调整就可装上机器（或部件）上，而且达到原定使用性能要求。,1.1.1 什么是互换性？,第1章 绪论,2.分类 按照不同的分类原则，互换性有不同的分类形式 1）按照互换的范围分为几何参数互换和功能互换 几何参数互换是指零部件的尺寸、形状、位置及表面粗糙度等参数具有互换性。 功能互换是指零部件的几何参数、物理性能、化学性能以及力学性能等参数都具有互换性。 本课程主要研究几何参数的互换性。,2）按照互换程度分为：完全互换（绝对互换）和不完全互换（有限互换）；若零件（或部件）在装配或更换时，不仅不需辅助加工与修配，而且不需选择，则具有完全互换性。当装配精度要求很高时，采用完全互换将使零件尺寸公差很小，加工困难，成本高，甚至无法加工。这时对某些形状误差很小而生产批量较大的零件，可将其制造公差适当的放大，以便与加工，而在加工完毕后再用测量器具（计量器具）将零件按实际尺寸大小分为若干组，使同组零件间的差别减小，按组进行装配。这样既可保证装配精度与使用要求，又可解决加工困难，降低成本。此时仅组内零件可以互换，组与组之间不可互换，故叫不完全互换 。,1.1.2 互换性在机械制造中有什么作用？,1.在设计方面：可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。2.在制造方面：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，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。3.在使用、维修方面：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。 军工产品易损件：子弹、炮弹都具有互换性; 给日常生活带来极大方便(备胎、电子元件等等),1.1.3 怎样使零件具有互换性？,作为机械行业人员，要牢牢掌握两点： 1.加工的产品要满足使用性能； 2.加工产品要有合理的经济性。,为保证零件的使用性能和制造的经济性，设计时要给出合理的公差值，把加工误差限制在允许的范围之内。 加工误差的分类：按照加工误差产生的原因和对零件使用性能的影响，可以把误差分为： 1.尺寸误差：按照同一规格加工的一批零件的实际尺寸对理想尺寸的偏移量。 2.形状误差：指零件上几何要素的实际形状对理想形状的偏移量。 3.位置误差：指零件上几何要素的实际位置对理想位置的偏移量。 4.表面粗糙度：零件表面微观的高低不平，是微观的形状误差。,公差：某个几何参数允许变化的范围，用以限制误差，保证使用性能。上述几种误差都有相应公差，规定的原则和方法不同。 要使零件具有互换性，就应该按照一定的规 格和公差制造。这就需要对数值系列、公差 规定统一的标准。还要用统一的标准进行检 验，因此，制定标准、贯彻标准是实现互换 性的先决条件。,1.2标准和标准化,1.公差:允许零件尺寸和几何参数的变动范围称为“公差”,2.检测：检测包含检验与测量。,3.实现互换性的条件：标准化是实现互换性的前提。,1.2.1 标准的引入,现代化工业生产的特点是规模大，协作单位多，互换性要求高，为了正确协调各生产部门和准确衔接各生产环节，必须有一种协调手段，使分散的局部的生产部门和生产环节保持必要的技术统 一。成为一个有机的整体，以实现互换性生产。标准与标准化正是联系这种关系的主要途径和手段，是实现互换性的基础。,1.2.2 标准的定义：,标准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，作为共同遵守的准则和依据。,1.2.3 标准的分类：,我国标准分为国家标准（GB） 、行业标准（专业标准，如JB） 、地方标准和企业标准。,1.2.4 国际标准化组织（ISO）,在国际上，为了促进世界各国在技术上的统一，成立了国际标准化组织（简称ISO）和国际电工委员会（简称IEC），由这两个组织负责制定和颁发国际标准。我国于1978年恢复参加ISO组织后。陆续修订了自己的标准。修订的原则是，在立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢，以利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。,1.2.5 标准化,1.定义：指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。,2.薏义：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。,1.3优先数和优先数系,1.3.1 数系的传播,优先数就是一种对各种技术参数进行简化、协调和统一的一种科学的数值制度。,数系的优化有个过程，标准化初期，最早人们采用算术级数（即等差级数）但是有很大缺点。,后来采用了几何级数（等比级数）,1.3.2 我国采用的优先数系,GB/T 321-1980,公差等级IT5IT18,采用R5系列 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12； 7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i；,显微镜的物镜放大倍数采用R5系列： 1.6X，2.5X，4X，6.3X，10X，25X，40X，63X，100X；,水泵流量采用R10/3派生系列： 6.3，12.5，25，50，100，400（m3/h）； R10/3派生系列是在R10系列中每隔两项取值得到的。,水泵扬程采用R10/2派生系列： 8，12.5，20，32，50，80，125（m）； 类似于R10/3派生系列， R10/2派生系列是每隔一项取值得到,1.4本课程的性质、内容和基本要求本课程是机械类各专业的重要技术基础课它包含几何量精度设计与误差检测两方面的内容，是联系机械设计、机械制造工艺学、机械制造装备设计等课程及其课程设计的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。,学生学完本课程以后，应达到如下基本要求： （1）掌握标准化和互换性的基本概念及有关的基本术语及定义； （2）基本掌握几何量公差标准的主要内容、特点和应用原则； （3）初步学会根据机器和零件的功能要求，选用公差与配合； （4）能够查用本课程讲授的公差表格和正确标注图样； （5）建立技术测量的基本概念，了解基本测量原理与方法和初步学会使用常用计量器具，知道分析测量误差与处理测量结果，会设计检验圆柱形零件的量规。 总之，本课程的任务在于使学生获得机械工程技术人员所必须具备的几何量公差与检测方面的基本知识和技能。,小 结,1. 互换性的概述 互换性简单的说就是同一规格的零件或部件具有能够彼此互相替换的性能。零、部件在装配前不挑，装配时不调整或修配，装配后能满足使用要求的互换性称完全互换；零、部件在装配时要采用分组装配或调整等工艺措施，才能满足装配精度要求的互换性称不完全互换。如装配时，还需要附加修配的零件，则不具有互换性。互换性原则是机械工业生产的基本技术经济原则，是我们在设计、制造中必须遵循的。既便是采用修配法保证装配精度的单件或小批量生产的产品（此时零、部件没有互换性）也必须遵循互换性原则。 2. 实现互换性的前提 标准化是实现互换性的前提。只有按一定的标准进行设计和制造，并按一定的标准进行检验，互换性才能实现。,3. 优先数系 由一系列十进制等比数列构成，代号Rr。优先数系中的每个数都是一个优先数。每个优先数系中，相隔 r项的末项与首项相差10倍；每个十进制区间中各有r个优先数。,第2章 长度测量基础,2.1 概述,1.定义：被测的量与作为单位或标准的量进行比较，从而确定二者比值的试验过程。,2.意义：若被测量为L，标准量为E，那么测量就是确定L是E的多少倍。即确定比值q = L / E，最后获得被测量L的量值，即L = qE。,2.1.1测量的基本概念,2.1.2 尺寸传递,2.1.3 量块的基本知识,1.量块的材料、形状和尺寸,2.量块精度：,制造精度，按GB60932001规定5级：00、0、1、2、3和K六级（00级最高，3级最低，KK级为校准级）；检定精度，有1、2、3、4、5、6共六等。,3.量块使用：,总块数,尺寸系列/mm,间隔/mm,块数,0.5 1 1.005 1.011.49 1.51.9 2.09.5 10100,83, 0.01 0.1 0.5 10,1 1 1 49 5 16 10,量块按“级”使用的时候，是以量块的标称长度为工作尺寸，该尺寸包括了量块的制造误差，误差将被引入测量结果中，不需要加修正值，使用比较方便。 量块按“等”使用的时候，不是再以标称长度为工作尺寸，而是用量块经检定后所给的实测中心长度做为工作尺寸，该尺寸排除了制造误差，仅包含检定时较小的测量误差。,例如：要组成33.625mm的尺寸，采用83块一套的量块,33.625-1.005 32.62 -1.02 31.6-1.630,33.625所需尺寸, 1.005第一块量块,32.62, 1.02.第二块量块,31.6,30第四块量块,量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。 使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损伤，影响其粘合性。 分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。 所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温度与环境温度相同后方可使用。 轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。 不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。 使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防锈脂存于干燥处。,4.量块使用注意的问题：,2.2 测量方法和计量器具,2.2.1测量方法的分类：,4.按零件上同时被测参数的多少分综合测量和单项测量。 5.按测量是否在工艺过程中进行分在线测量和离线测量。 6.按决定被测工件精度的因素是否改变分等精度测量和 不等精度测量。,1.按实测量与被测量的关系分为直接测量和间接测量。 2.按测量结果的读数值不同分绝对测量和相对测量。 3. 按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分接触测量和非接触测量。,2.2.2计量器具的分类：,一、按照结构特点可以分为下列四类 1.量具：结构简单，用来具体表示测量单位倍数或分数的测量工具。 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。可分为：单值量具（如量块）和多值量具（如线纹尺）。量具的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，而不能获得被除数测几何量的具体数值，如光滑极限量规、螺纹量规等。,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。其特点是一般都有指示、放大系统。根据所测信号的转换原理和量仪本身的结构特点，量仪可分为以分为以下几种： （1）卡尺类量仪 如数显卡尺、游标卡尺等。 （2）微动螺旋副类量仪 如数显等千分尺、普通千分尺等。 （3）机械类量仪 如百分表、千分表等。 （4）光学类量仪 如工具显微镜、测长仪等。 （5）气动类量仪 如压力式量仪。 （6）电学类量仪 如电感比较仪。 （7）机电类综合类量仪 如齿轮测量中心等。,