互换性与技术测量：2-4 尺寸精度设计的基本原则和方法
《互换性与测量技术》课程标准
《互换性与测量技术》课程标准课程名称：互换性与测量技术适用专业：机电技术应用专业、机电设备安装与维修专业一、课程的性质本课程是中等职业学校数控专业核心技术课。
通过本课程的学习，使学生掌握零件测量和产品质量控制的基本方法和技能；了解公差配合基本知识和最新的国家标准；熟练掌握通用量具和测量仪器的基本原理和使用方法，会根据不同的精度要求选择适合的量具和仪器；掌握形位误差和表面粗糙度的检测工艺；为今后学习其他课程打下坚实的基础，也为今后的技术工作打下基础。
二、课程的设计思路本课程针对中等职业学校学生的实际情况，贯彻“基于工作过程”的设计思路，坚持理实一体化的教学理念，注重学生质量意识、质量检测技能与职业素养的培养，将岗位素质教育和技能培养有机地结合起来。
教学中，既可作为一门专业课程单列教授，也可将课程中的项目活动穿插到其他课程项目中教学，具有很强的实用性与灵活性。
建议课时：64学时三、课程目标学习该课程的目的是使学生掌握零件测量和产品质量控制的基本方法和技能；了解公差配合基本知识和最新的国家标准；熟练掌握通用量具和测量仪器的基本原理和使用方法，会根据不同的精度要求选择适合的量具和仪器；掌握形位误差和表面粗糙度的检测工艺。
具体目标如下：（一）技能目标：1.掌握质量、互换性、标准化等概念；2.会使用常用测量工具；3．会检测零件的线性尺寸、形位误差、螺纹、表面粗糙度；4.会控制零件加工过程的质量；5.了解现代精密测量仪器及技术。
（二）方法目标：1.培养学生学习新知识能力2.新技能所需的方法能力（三）社会目标：1.培养学生相互合作能力2.相互沟通能力四、参考学时、学分机电技术应用专业参考学时56学时、学分3分，机电设备安装与维修专业参考学时56学时、学分3分。
五、课程内容及要求《互换性与测量技术》课程内容及要求六、课程实施建议（一）教材编写通过创新，开发全新的符合职业教育认知规律、由浅入深、基于工作过程的项目教学教材。
互换性和测量技术基础
孔 轴
轴 孔
最大间隙 Xmax =Dmax -dmin =ES-ei 最大过盈 Ymax =Dmin -dmax =EI-es
极限与配合旳基本术语及定义论
最大间隙
过盈配合
轴
最小过盈
孔
最小间隙
最大过盈 过渡配合
轴
最大过盈
最大间隙
轴
间隙配合
基本尺寸
2.2原则公差系列
一、公差等级
国标GB／T1800.3—1998将公差数值旳大小划分为20个公差等级，各 级原则公差旳代号分别以IT01、IT0、ITl、IT2、 IT3、……、 ITl7、 ITl8表达。20个公差等级中，IT01级旳精度最高，ITl8级旳精度最低。
h
c
km Js j
np
r
st
，
za z uv x y
为基本偏差
b
轴
a
2.2原则公差系列
二、基本偏差系列
3. 公差带代号
基本偏差代号，如：H、f
公差带代号构成 原则公差等级代号如：8、7
如: H8 f7 例：查表拟定φ30H8旳孔φ30p7与轴旳极限偏差，画出公差带图，并指出
配合类型
2.4配合种类旳原则化
互换性与测量技术基础
第1章 绪论
• 互换性旳概述 • 本课程旳性质和特点
绪论
一、互换性旳概念
互换性：是指机械产品在装配旳时候，同一规格旳零件或部件能够不经 选择、不经修配、不经调整就能够确保机械产品使用性能要求 旳一种特征。
互换性旳分类： 1、完全互换 2、不完全互换
互换性旳经济意义：维修、设计、制造 机械制造中旳互换性一般涉及零件几何参数、力学性能、物理化学性能 等方面旳互换。 互换性生产旳体现：原则化
互换性与测量技术尺寸精度设计
根据已决定的标准公差和基本偏差确定另一极限偏差
轴 孔
例：确定Ø 25H76，Ø 25P76孔与轴的极限偏差,绘制尺寸公差带图,判断配合性质并求解极限值。
第三节 国家标准规定的公差带与配合
一、 公差带的代号
1、定义：由基本偏差代号与公差等级代号组成 如H7、h6、M8、d9
2、标注：
5H 0、 750 f6
孔 轴
标准公差
公差等级 公差单位 基本尺寸分段
1、公差等级 公差分级： 制
≤500尺寸范围，标准公差20级: 01、 0、 1 …18；
>500～3150标准公差18级： 1～T18
公差等级系数a： 采用优先系数，
各级标准公差计算： 5～18 ，D≤500 ：
q5 1.6
ITai
2、标准公差因子（i）
（3）特殊规则：
用同一字母表示孔、轴基本偏差时，
E Se i
应用： ≤8的J、K、M、N和≤7的P～。
＝ IT nIT n1
此时标准规定，按孔的公差等级比轴的公差等级低一级来考虑配合，而基轴制配合与相应基孔制配合的 最大过盈和最小过盈均应保持不变。
5、尺寸偏差的计算
标准公差决定公差带的宽度
基本偏差决定公差带靠近零线一侧的位置
50 00.02、 5 5 00 0..0 02 45 1
5H 0 （ 0 0 .7 0） 25 5 、 f0 6 ( 0 0 ..0 0) 2 45 1
二、常用尺寸段公差与配合 1、分类： 1801-1999对基本尺寸至500的孔、轴规定了优先、常用和一般用途公差带。
设计时应优先使用优先公差带，其次为常用公差带，再次为一般用途公差带。
当孔的标准公差等于8，可与同级配合也可与高一级轴配合。 如：H87，H88。
《互换性与技术测量》教学大纲及教案
《互换性与技术测量》课程教学大纲课程名称：互换性与技术测量课程代码：14627 学时：42学时适用专业：机械设计制造及其自动化，车辆工程，热能工程，农业机械，材料成型及控制工程，机械电子工程，测控技术及仪器等专业。
参考教材：《互换性与技术测量》，韩进宏编著，机械工业出版社。
一、课程性质、目标本课程是一门机械通用工种具有实践的技术基础课，属工程技术基础课的性质，应用性极强，以理论课或设计课为基础，应用几何量公差设计知识和检测知识，为专业课或工艺课进行设计，特别是保证零件（或部件）的工作功能进行几何方面的精度设计，给出合理的公差范围，使误差被较好地控制在合理的区间内，是机械零部件功能实现和工作寿命的保障和措施的体现。
课程目标就是：为在培养应用型高级工程技术人才的过程中，提供机械零部件几何精度设计理论和方法，并让学生熟悉相关国家标准及典型几何量测量技术。
二、课程的重点、难点及解决办法1．几何量测量基础一章是测量技术方面的重点内容，难点是涉及计量学范畴宽广，学生不易理解，解决办法是对常用仪器或量具规范分类，明确测量方法属性和常用计量技术指标的含义。
2．形位公差与尺寸公差之间关系（公差原则）为基础部分的重点与难点并存的内容，教师不易讲清，学生更难学懂，也是本课程中间时段的关键环节，处理不好的话，会影响学生对后面特殊用途零件精度问题的理解，特别是量规、齿轮等类型的精度问题，解决方法是，采取分析过程条理化（将大难点化为若干小难点）、应用特征明显化（不同公差原则有显著不同地方，但相互之间又有联系）、讲解概念准确清楚化（各个小难点被击破），实质要点就被抓住了。
3．齿轮精度标准是本课程最难理解的难点问题，又是课程近尾声处的重点内容，机械中用齿轮的地方实在太多了，不懂怎么行呢？解决办法是追溯齿轮渐开线的形成原理，齿轮加工过程的影响因素，然后针对标准规定项目深入浅出地讲解，引领学生学会对复杂问题进行分解处理，以不屈不挠的精神认真地对待每项指标的含义，概念清楚为最好是学习这一部分内容的根本所在，再配以多媒体图片的讲解方法，使问题清晰明了。
课程思政方案及实施案例(互换性与测量技术)
课程思政方案及实施案例
一、素质目标
1)“一丝不苟、精益求精”的职业素养；
2)良好的自我学习能力；
3)良好的交流、沟通、与人合作的能力
二、课程内容与要求
三、实施案例
案例1 使用游标卡尺测量外圆和长度尺寸
游标卡尺最为一种比较常见的尺寸测量工具。
在教学过程中，需要学生熟练掌握该工具的测量方法和步骤，以免零件测量时，尺寸被误判为“合格”或“不合格”而造成相应的经济浪费。
通过该环节的教学实施，可以培养学生一丝不苟的工匠精神。
案例2 课后摆好凳子，带走生活垃圾，并关闭日光灯、电脑和空调等物品电源。
我为人人，人人为我，让班级集体充满和谐友好的气氛。
课后，让学生们自主摆好凳子，带走生活垃圾，以便减轻扫地阿姨们的负担，同时保障教室有一个良好的卫生环境。
同时，也提醒随手关灯一小步，节约能源一大步，要求学生班干部关闭日光灯、电脑和空调等物品电源，从而让我们的社会更加和谐发展。
哈工大机械精度设计互换性与测量技术4
2.配合种类选用:
偏差代号(间隙11，过渡5，过盈12)
―种类”:确定基准制后,根据使用要求,确定与基准件配合的孔 或轴的基本偏差代号.
(1) 优先选用《优先、常用配合》（表2-8、2-9 P36-37） 根据: (2) 从《一般、常用、优先用途的公差表》中选择孔、轴公差带 组成所要求的配合,例J7/f9（图2-15、2-16 P35-36） (3) 选择任一孔、轴公差带组成满足特殊要求的公差带
（1） （2）
TD＝ES－EI＝IT6 = 19
由式（2）、（3）得ES≥－36um
（3）
由式（1）得 ES≤－33 um， (为什么计算上偏差？)
－36 ≤ES≤7（＝ES＞7＋Δ）≤－33 其中 Δ＝IT6 - IT5 = 6um(或查表)ES＞7 ≤－39
孔的基本偏差代号为 R
15
表2-10
16
表2-11
17
(经验1) 配合件精度要匹配
18
(经验2) 过渡、过盈配合的公差等级不能过低，一般情况轴的标 准公差不低于7级，孔的标准公差不低于8级；且轴比孔高一级；
19
(经验3)小间隙配合的精度等级应该高些，大间隙配合的精度等 级可以低些，且孔轴可以同级精度。例 H7/f6 和H12/b12
解得 es≥ES＋ Td －[Xmax] = 39 + 25 – 90 = -26um ∴ es ≥ - 26um
即轴的基本偏差应满足： -26≤es≤-20
33
根据D和es查表2-4(P26)得: 轴的基本偏差代号为f (es= - 25μm)
-26≤es≤-20
(4) 确定孔轴公差带----孔H8;轴 f7。 配合:φ40H8/f7 (5) 公差带图 (6) 验证:Xmax=+89um<[Xmax]=+90um Xmin=+25um>[Xmin]=+20um 满足技术要求
互换性与技术测量
互换性与技术测量
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。
互换性与技术测量 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。
互换性与技术测量
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。
互换性与技术测量
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 。
互换性与技术测量基础教案及讲义
互换性与技术测量基础教案及讲义一、课程介绍1.1 课程背景在现代工业生产中，产品的质量和精度要求越来越高，对互换性与技术测量知识的需求也越来越大。
本课程旨在帮助学生掌握互换性、技术测量及质量控制的基本概念、原理和方法，培养学生具备一定的工程测量技能和质量控制能力。
1.2 课程目标（1）理解互换性的概念及其在工程中的应用；（2）掌握技术测量的基本原理和方法；（3）熟悉常用测量工具和设备的使用；（4）了解质量控制的基本方法和技术；（5）具备分析、解决实际工程问题的能力。
二、教学内容2.1 互换性（1）互换性的概念及其意义；（2）互换性的分类与等级；（3）互换性与标准化、系列化的关系；（4）互换性在工程中的应用实例。
2.2 技术测量基本原理（1）测量的定义和分类；（2）计量学的基本概念；（3）测量误差的概念及分类；（4）测量不确定度的评定；（5）测量数据的处理方法。
2.3 常用测量工具和设备（1）长度测量工具：卡尺、千分尺、micrometer screw gauge 等；（2）角度测量工具：量角器、万能角度尺等；（3）形状和位置误差测量工具：水平仪、垂直仪、测微等；（4）温度测量工具：温度计、热电偶等；（5）其他常用测量设备及仪器。
2.4 质量控制基本方法和技术（1）质量控制的概念及其重要性；（2）质量控制的常用方法：统计质量控制、全员质量控制等；（3）质量管理的七大基本原则；（4）质量管理体系的建立与实施；（5）不合格品的处理与纠正、预防措施。
三、教学方法3.1 理论教学采用课堂讲授、案例分析、讨论互动等方式进行，注重理论知识与实际应用的结合。
3.2 实践教学安排实验室实践环节，使学生熟悉各种测量工具和设备的使用，提高实际操作能力。
3.3 考核方式课程结束后进行闭卷考试，考试内容涵盖课程各个章节，包括填空题、选择题、计算题和论述题等。
四、教学进度安排第1周：课程介绍、互换性概念及意义；第2周：互换性分类与等级、互换性与标准化；第3周：互换性在工程中的应用实例；第4周：技术测量基本原理；第5周：测量误差及测量不确定度评定；第6周：测量数据处理方法；第7周：常用测量工具和设备的使用；第8周：质量控制概念及其重要性；第9周：质量控制的常用方法；第10周：质量管理体系的建立与实施；第11周：不合格品处理与纠正、预防措施；第12周：综合案例分析与讨论。
互换性与测量技术基础-第2章-尺寸公差
EI = 0 es = 0
14
D(d)
D(d)
基孔制： + 0 -
基轴制： + 0 -
Td TD
Td
TD Td
TD
零线 EI=0
零线 es=0
15
（习题2-2）： 已知：D（d）＝Φ25，Xmax＝＋0.013， Ymax＝－0.021，Td＝0.013，因结构需要采用基轴制（h）。 求：ES、EI、es、ei、Tf ，并画出尺寸公差带图。
4. 配合公差:允许间隙或过盈的变动量
Tf Xmax (Ymin ) Xmin (Ymax ) TD Td
决定了配合质量
13
5. 配合制（基准制）
为了设计和制造上的方便， 把其中孔或轴的公差带位 置固定下来改变另一配合 件的公差带位置，形成所 需要的配合叫基准制
基孔制配合
基轴制配合
机械精度设计多媒体系列CAI课件
互换性与测量技术基础课程电子教案
1
第2章 尺寸精度设计 机械精度设计
尺寸精度
几何精度
（形状、方向、位置和跳动公差）
表面粗糙度
2
第2章 尺寸精度设计
2.1 概述
一. 孔、轴结合的使用要求 1.用作相对运动副 这类结合必须保证有一定的间隙(如导轨与滑块) 。
2.用作固定连接 这类结合必须保证有一定的过盈(如涡轮轮缘与轮毂结合) 。
之间的关系，用公差带相互的位置关系来体现
2.间隙和过盈
(孔的尺寸)-(轴的尺寸) ≥0 ≤0
间隙X 过盈Y
间隙:
最大间隙: Xmax=Dmax-dmin=ES-ei 最小间隙: Xmin=Dmin-dmax=EI-es 平均间隙: Xav=1/2•(Xmax+Xmin)
2024《互换性与技术测量》课程教学大纲
《互换性与技术测量》课程教学大纲
二、课程简介
本课程是机械类各专业的一门重要的技术基础必修课程，本课程的基本
学问在后续课程和机械工程中有着广泛的应用。
本课程的任务是使学生获得
机械零件几何精度和相互协作的基础理论，驾驭几何参数测量的基本技能。
为课程设计、毕业设计、将来的技术工作打下基础。
三、课程教学目标（精炼概括3-5条目标，本课程教学目标须与授课对象的专业培育目标有肯定的对应关系）
１、使学生驾驭互换性的基本概念和有关公差协作的术语和定义。
２、使学生熟识有关公差协作标准的基本内容和具有对机械零件设计有关公差协作选择应用的实力。
３、使学生熟识技术测量基础学问，了解主要测量工具的原理和运用, 具有对机械零件的一般几何量作技术测量的初步实力。
1
四、课程进度表
2
（二）实践教学进程表
3
五、成果评定方法及标准
六、学院教学指导委员会审查看法
4。
《互换性与测量技术》教学教案(全)
《互换性与测量技术》教学教案(第一部分)第一章：互换性概述1.1 教学目标1. 了解互换性的概念及其重要性2. 掌握互换性的基本特性3. 理解互换性与标准化、系列化的关系1.2 教学内容1. 互换性的概念与定义2. 互换性的重要性3. 互换性的基本特性4. 互换性与标准化、系列化的关系1.3 教学方法1. 讲授法：讲解互换性的概念、特性和重要性2. 案例分析法：分析实际案例，理解互换性的应用1.4 教学设计1. 引入话题：讨论产品的通用性和互换性2. 讲解互换性的概念与定义3. 分析互换性的重要性4. 讲解互换性的基本特性5. 探讨互换性与标准化、系列化的关系1.5 教学评估1. 课堂问答：检查学生对互换性概念的理解2. 案例分析：评估学生对互换性应用的掌握第二章：测量技术基础2.1 教学目标1. 掌握测量的基本概念2. 了解测量技术的基本原理3. 熟悉测量工具和仪器2.2 教学内容1. 测量的概念与分类2. 测量技术的基本原理3. 测量工具和仪器的基本知识2.3 教学方法1. 讲授法：讲解测量的概念、分类和基本原理2. 实物演示法：展示测量工具和仪器，加深学生对测量的认识2.4 教学设计1. 引入话题：讨论测量在日常生活中的应用2. 讲解测量的概念与分类3. 讲解测量技术的基本原理4. 介绍测量工具和仪器的基本知识2.5 教学评估1. 课堂问答：检查学生对测量概念的理解2. 实物演示：评估学生对测量工具和仪器的认识第三章：尺寸测量3.1 教学目标1. 掌握常见尺寸测量方法2. 了解尺寸测量误差及其处理方法3. 熟悉尺寸测量工具和仪器3.2 教学内容1. 常见尺寸测量方法2. 尺寸测量误差及其处理方法3. 尺寸测量工具和仪器的基本知识3.3 教学方法1. 讲授法：讲解尺寸测量的方法和误差处理2. 实验演示法：展示尺寸测量过程，介绍测量工具和仪器3.4 教学设计1. 引入话题：讨论尺寸测量在制造业中的应用2. 讲解常见尺寸测量方法3. 讲解尺寸测量误差及其处理方法4. 介绍尺寸测量工具和仪器的基本知识3.5 教学评估1. 课堂问答：检查学生对尺寸测量方法的理解2. 实验演示：评估学生对尺寸测量过程的掌握第四章：形状和位置测量4.1 教学目标1. 掌握常见形状和位置测量方法2. 了解形状和位置测量误差及其处理方法3. 熟悉形状和位置测量工具和仪器4.2 教学内容1. 常见形状和位置测量方法2. 形状和位置测量误差及其处理方法3. 形状和位置测量工具和仪器的基本知识4.3 教学方法1. 讲授法：讲解形状和位置测量的方法和误差处理2. 实验演示法：展示形状和位置测量过程，介绍测量工具和仪器4.4 教学设计1. 引入话题：讨论形状和位置测量在制造业中的应用2. 讲解常见形状和位置测量方法3. 讲解形状和位置测量误差及其处理方法4. 介绍形状和位置测量工具和仪器的基本知识4.5 教学评估1. 课堂问答：检查学生对形状和位置测量方法的理解2. 实验演示：评估学生对形状和位置测量过程的掌握第五章：测量误差与数据处理5.1 教学目标1. 掌握测量误差的基本概念2. 了解测量数据处理的方法3. 熟悉测量误差和数据处理在实际测量中的应用1. 测量误差的基本概念2. 测量数据处理《互换性与测量技术》教学教案(第二部分)第六章：测量误差的基本概念（续）6.1 教学目标1. 理解系统误差和偶然误差的区别2. 学会计算测量误差3. 了解减小测量误差的方法6.2 教学内容1. 系统误差和偶然误差的定义和特点2. 测量误差的计算方法3. 减小测量误差的方法和技术6.3 教学方法1. 讲授法：讲解系统误差和偶然误差的概念2. 计算演示法：演示如何计算测量误差3. 案例分析法：分析实际测量中减小误差的方法6.4 教学设计1. 复习测量误差的基本概念2. 讲解系统误差和偶然误差的定义和特点3. 演示如何计算测量误差4. 分析实际测量中减小误差的方法1. 课堂问答：检查学生对系统误差和偶然误差的理解2. 计算练习：评估学生计算测量误差的能力第七章：测量数据处理的方法7.1 教学目标1. 掌握测量数据的采集和记录方法2. 学会使用最小二乘法拟合数据3. 了解测量数据的统计分析方法7.2 教学内容1. 测量数据的采集和记录方法2. 最小二乘法的基本原理和应用3. 测量数据的统计分析方法7.3 教学方法1. 讲授法：讲解数据采集和记录的重要性2. 计算演示法：演示如何使用最小二乘法拟合数据3. 案例分析法：分析实际测量数据处理的例子7.4 教学设计1. 复习测量数据处理的重要性2. 讲解测量数据的采集和记录方法3. 演示如何使用最小二乘法拟合数据4. 分析实际测量数据处理的例子7.5 教学评估1. 课堂问答：检查学生对数据采集和记录的理解2. 计算练习：评估学生使用最小二乘法拟合数据的能力第八章：测量不确定度评定8.1 教学目标1. 理解测量不确定度的概念2. 学会计算测量不确定度3. 了解测量不确定度在实际测量中的应用8.2 教学内容1. 测量不确定度的定义和分类2. 测量不确定度的计算方法3. 测量不确定度在实际测量中的应用8.3 教学方法1. 讲授法：讲解测量不确定度的概念和计算方法2. 案例分析法：分析实际测量中测量不确定度的应用8.4 教学设计1. 复习测量不确定度的概念2. 讲解测量不确定度的定义和分类3. 演示如何计算测量不确定度4. 分析实际测量中测量不确定度的应用8.5 教学评估1. 课堂问答：检查学生对测量不确定度的理解2. 计算练习：评估学生计算测量不确定度的能力第九章：互换性在产品设计中的应用9.1 教学目标1. 理解互换性在产品设计中的重要性2. 学会应用互换性原理进行产品设计3. 了解互换性在制造业中的应用案例9.2 教学内容1. 互换性在产品设计中的重要性2. 互换性原理在产品设计中的应用方法3. 互换性在制造业中的应用案例9.3 教学方法1. 讲授法：讲解互换性在产品设计中的重要性2. 案例分析法：分析互换性在制造业中的应用案例9.4 教学设计1. 复习互换性的概念和特性2. 讲解互换性在产品设计中的重要性3. 演示互换性原理在产品设计中的应用方法4. 分析互换性在制造业中的应用案例9.5 教学评估1. 课堂问答：检查学生对互换性在产品设计中重要性的理解2. 案例分析：评估学生分析互换性在制造业中应用案例的能力第十章：互换性与测量技术的发展趋势10.1 教学目标1. 了解互换性和测量技术的发展趋势2. 学会分析新兴技术对互换性和测量技术的影响3. 熟悉互换性和测量技术重点和难点解析重点环节1：互换性的概念与定义解析：理解互换性的定义是学习本课程的基础，需要学生清晰地理解互换性在产品设计和制造业中的应用价值。
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基本偏差为H(h)、G(g) ①等间隙配 合
基本偏差A～F(a～f) ①等间隙配合
⑵.确定基本偏差
⑶.配合选择的顺序
应尽量依次选用国家标准推荐的配合
优先配合
常用配合
一般配合
必要时可选用其它配合
常用、优先配合
基本尺寸≤500mm
优先配合
基孔制
基轴制
常用配合
基孔制
基轴制
13种 13种 59种 47种
3）确定轴的基本偏差 根据使用要求:基孔制、间隙配合 查表2.17确定轴的基本偏差
表2.5 轴的基本偏差代号:f 公差带:f6 极限偏差： es =-20μm ei=es-IT6=-20-(+13)=-33μm
选择的配合：Ф30H7/f6
4）验算设计结果
Ф30H7/f6 Xmax =ES-ei=+21-（-33）=+54μm Xmin =EI-es=0-(-20)=+20μm 小于要求的最大间隙（+55μm） 等于要求的最小间隙（+20μm） 因此设计结果满足使用要求
零件几何精度设计
要求：掌握基本原则和方法
2.7 极限与配合的选用
配合制 公差等级 配合种类
实质：
圆柱结合的公差与配合的选用
几何精度设计的原则：
保证机械产品使用性能优良，而制 造上经济合理，尽可能获得最佳的技术 经济效益。
几何精度设计的基本方法 类比法 试验法 计算法
a.类比法---最常用的方法
⑵.基轴制的选用
冷拉钢材作轴
尺寸公差可达IT7～IT9， 无需加工
采用标准件或标 准部件时
必须以标准件为基准件来 选择配合制
活塞
过渡配合
连杆
+ 0 _
活塞销 过渡配合
间隙配合
fD
fD
m6
H7
g6
m6 + _0
G7
M7 h6
M7
同一基本尺寸的轴与多孔相配合 且配合性质要求不同时
⑶.非基准制的应用
公差等级IT5至IT13级的应用（尺寸≤５００mm）
3-配合的选用
目的：解决结合零件孔与轴在工作时的 相互关系，以保证机器正常工作。
任务：确定配合种类、配合代号
⑴.配合种类选择依据
考虑配合件之间：
1.有无相对运动 2.定心精度高低 3.配合件受力情况 4.装配情况
有相对运动
间隙配合
无相对运动 不经常拆卸 需传递扭矩 经常拆卸
[几何精度设计实例]
已知使用要求，用计算法确定配合 例一：有一孔、轴配合的基本尺寸Ф30mm， 要求配合间隙在+0.020～+0.055mm之间,试 确定孔和轴的精度等级和配合代号。
解：1）选择基准制 无特殊要求，选用基孔制 孔的基本偏差代号为H，EI=0
2）确定公差等级 根据使用要求，其配合公差为：
Tf Th Ts
查表2.1 IT6=22 IT7=35 依据工艺等价性 故选 孔为IT7，Th=35μm，
轴为IT6，Ts =22μm 配合公差 T f = Th + Ts =IT7+IT6
= 22+35=57μm＜0.060mm 满足使用要求 轴的公差带代号：h6 ei=-22
3 孔的基本偏差的确定 过盈配合 查表2.17确定孔的基本偏差：
选择依据：
Ⅰ.工艺等价性
☞对基本尺寸≤500mm ，公差等级≤IT8，
推荐轴比孔小一级，H8/f7，H7/n6；
☞公差等级＞IT8或基本尺寸＞500mm ，一
般采用同级孔、轴配合，如H8/f8、H9/c9。
Ⅱ.公差等级的应用范围
Ⅲ.加工能力
加工方法 公差等级
范围
研磨
IT01～IT5
圆磨
IT5～IT8
查表2.6 R7
所以，在实际应用中还需经过 试验来确定。
具体步骤：
1.配合制
2.公差等级 3.配合种类
1-配合制的选用
基孔制、基轴制— 两种平行的配合制
主要考虑：加工的经济性 结构的合理性
⑴. 优先选用基孔制配合
目的： 减少定值刀具和量具的规格和种类。
定尺寸刀具：钻头、铰刀、拉刀等 定尺寸量具：塞规、心轴等
定尺寸刀具和量具 →孔公差带
过盈配合 过渡配合
要 传 递 转 无相对 矩 运动
永久结合
较大过盈的过盈配合
可拆 结合
要精确 轻型过盈配合、过渡配合或基本偏 同轴 差为H(h)①的间隙配合加紧固件②
不要精确 间隙配合加紧固件② 同轴
不需要传递转矩，要精 确同轴
过渡配合或轻的过盈配合
有相对 运动
只有移动
转动或转动和移动的复 合运动
按同类型机器或机构，经过生产 实践验证的已用配合的实际情况，再 考虑所设计机器的使用要求，参照确 定需要的配合。
b.试验法： 对产品性能影响很大的配
合，用此方法来确定机器的最 佳工作性能的间隙或过盈。
需大量的试验，成本较高
c.计算法：
根据一定的理论公式，计算出所 需的间隙和过盈。由于影响配合间隙 量和过盈量的因素很多，理论计算的 结果也只是近似的。
平磨
IT5～IT8
铰孔
IT7～IT10
车
IT7～IT11
加工方法
镗 铣 钻 砂型铸造 锻造
公差等级 范围
IT7～IT11 IT8～IT11 IT10～IT13 IT16～IT18 IT15～IT16
Ⅳ.相关件和相配件的精度
精
箱体孔 度
等
轴
级
匹
配
Ⅴ.加工成本
在非配合制的配合中，当配合精度 要求不高时，允许相配合零件的公差等 级相差2～3级。
Tf X max X min 55 20 35m
Tf Th Ts
查表2.1
根据工艺等价原则 在IT6和IT7的公差等级范围内 孔应比轴低一个公差等级 故选 孔为IT7，Th=21μm，
轴为IT6，Ts =13μm 配合公差 T f = Th + Ts =IT7+IT6
= 21+13 =34μm＜0.035mm 满足使用要求 孔的公差带代号：H7
+21
+
孔
0
-
Φ30
轴
-20
-33
练习一：
已知使用要求，用计算法确定配合 有一孔、轴配合，基本尺寸为Ф90mm， 要求过盈配合在-0.015～-0.075mm之间, 试确定基轴制孔和轴的公差带和配合代号。
解：1 基轴制 h es=0 2 公差等级的确定
Tf Ymax Ymin 75 15 60m
在实际生产中，由于结构 或某些特殊的需要，允许采用 非配合制配合。即非基准孔和 非基准轴配合
f50 k6 f110J7 f110 J7
f9
1 便于拆卸又能保证轴承的轴向定位 2 降低成本
2-公差等级的选择
原则：在满足使用性能的前提 下，尽量选择较低的公差等级。
依据：Th Ts Tf
任务：确定尺寸制造精度