互换性与技术测量基础教案及讲义

教案第1 次课授课时间2017 年2月28日5.6节说明：1、教学目标一般应包括理论知识教学目标和技能目标，既理论包括：掌握……；理解……；了解……等；技能包括：能……；会……；能用……；会用……等；2、课程类型包括：理论课、实验课、现场教学等。

3、教学方法一般包括：讨论、启发、演示、辩论、讲练结合等。

4、教学手段一般包括：多媒体教学、录像带、挂图、幻灯片等。

5、教学过程一般包括教学时间分配、教学内容进程。

一、开场白教师自我介绍，办公地点，上课纪律及作业要求。

二、讲授新课1.课程性质、内容和基本要求该课程是机械类专业一门非常重要的实用课程，总课时为40学时，其中理论36学时，实验4学时，本课程实践及知识运用在该课程地位上是极其重要的。

学习该课程不仅需要掌握必要的理论知识，更需要有较强的动手能力，能够准确地对机械零件进行技术测量，判断零件是否满足技术图纸的要求，决定零件是合格产品还是废品。

学习时要注意理论联系，考核时实践测量能力占有一定的比重，希望同学给予足够的重视。

该课程包含极限与配合、形位公差、表面轮廓粗糙度及技术测量和实验等四个方面内的内容。

2. 互换性在工业及日常生活中到处都能遇到互换性。

例如，机器上丢了一个螺钉，可以按相同的规格装上一个；灯泡坏了，可以换个新的；自行车、缝纫机、钟表的零部件磨损了，也可以换个相同规格的新的零部件，即能满足使用要求。

互换性是机器和仪器制造行业中产品设计和制造的重要原则。

所谓互换性是指：同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选和修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求。

相互运动的表面，必定存在着摩擦磨损，工作一段时间之后必然需要更换易损件，如轴承、活塞环、刹车片等等。

如用6208轴承去替换失效的轴承，机器就能重新正常的工作，说明6208轴承之间能够互换，不仅其外径内径和厚度的基本尺寸一样，而且公差值也控制在允许的范围内。

互换性按其互换程度，可分为完全互换和不完全互换。

若一批零部件在装配时，不需要挑选、调整和修配，装配后即能满足预定的要求，这些零部件属于完全互换。

零部件在加工完后，通过测量将零件按实际尺寸大小分为若干组，使各组组内零件间实际尺寸的差别减小，装配时按对应组进行。

这样，既可保证装配精度和使用要求，又能解决加工上的困难，降低成本。

但此时，仅组内零件可以互换，组与组之间不可互换，故称为不完全互换。

装配时需要进行挑选或调整的零部件也属于不完全互换。

3.标准化所谓的标准化是指以制订、发布标准和贯彻执行技术标准为主要内容的全部活动过程；标准是从事设计、制造和检测工作的技术依据。

如生产电视机的显示屏，它的标准是对角线长度，而不是边长，常见的29寸彩电，指对角线长度为29英寸；21寸彩电也是如此。

世界各地都用了这个技术标准。

标准化是指制定标准和贯彻技术标准的全部活动过程。

如彩电的标准是21寸、25寸、29寸、34寸，而液晶彩电为32寸、37寸、40寸、42寸等。

除此之外在两个尺寸之间不可以再出现其他的标准，这成为彩电生产的普遍的规律，是具有很强的规律性和广泛的指导意义，成为标准化的生产。

有利于组织现代化的生产和专业协作交流，及产品的流通与维护。

技术标准一般分成四类，即基础标准、产品标准、方法标准和安全与维护保护标准。

现行标准又可分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四类。

基础标准：如我国普通螺纹采用公制单位为标准，如M6，M8，M10，M12，M16等，而管螺纹以内孔为标准，且采用英寸为单位，如1/2″,3/4″,1″等。

产品标准：如螺纹按精度分成A级和B级二种；联接螺纹的旋合长度分S、N和L三种。

铁轨的标准长度为25米。

钢筋的标准长度为9米。

方法标准：如钢材的上漆必须经过先除锈再上防锈底漆最后上表面油漆的工艺过程，决不允许在有锈的钢材上直接上表面油漆。

安全与环境保护标准：如进入施工现场必须带安全帽。

车工操作车床时不允许带手套。

废水排污必须经过处理后达标才能外排等等。

4.误差（1）加工误差：零件的实际尺寸和理论上觉得准确尺寸之差称为加工误差；在生产中由于设备的精度，刀具的磨损，测量的误差等等因素都要影响产品的精度，所以加工的误差是很正常的，是不可避免的。

按误差的种类可分为四种：尺寸误差、形状误差、位置误差、表面轮廓误差。

以生产直径φ60mm，长度为100mm的圆形工件为例，如果要求生产10件产品，可以发现这10个工件中外圆直径正好等于60mm的工件不多，也许1个或2～3个，大部分都不可能准确地正好等于60mm，或许多0.01，0.02甚至0.05mm, 也有可能比60mm 小0.01，0.02甚至0.05mm，这直径和长度的误差称为尺寸误差；如果机床的主轴精度差，存在一定的径向跳动，则在100mm长度上，其左端的外圆或许正好是个圆，右端面受径向跳动的影响，可能就不是一个圆，存在着微小的误差，这个误差为形状误差；工件的轴线与端面理论上要求应当是90°的垂直，但由于机床中拖板与床身导轨之间不可能是绝对的垂直，因此加工后的工件端面与轴线必然产生了垂直度的误差，此为位置误差；表面轮廓误差指加工后的零件表面的轮廓粗糙度与理想数值的误差。

四种误差是从四个方面来检测的，但加工中刀具与工件是一次加工而成的，并不是从四个方面分别加工出四种误差。

（2）公差：规定允许零件误差变动的范围值，公差用来限制误差；如上述工件允许φ60外圆的最大尺寸为φ60.02，最小的为φ59.99，则公差值为φ60.02-φ59.99＝φ0.03为其公差值，即最大的实际尺寸与最小实际尺寸之差称为公差。

在公差范围内的产品都属于合格产品，公差值小，其零件的精度高，加工时间长，制造成本高；公差值大，零件的精度低，其加工容易，制造成本低。

所以应当在满足零件使用条件的前提下尽可能地降低精度，选择较大的公差值。

依照上述的四种加工误差，公差也分为相应的四种。

5.技术测量：就是把测出的量值与图样的要求进行比较它包括长度、角度、表面粗糙度和形位误差等内容。

只要误差在图纸允许的范围内都是合格产品。

三、小结1. 本课程是一门技术性和实践性都比较强的技术基础课，学习中密切理论联系实际。

2. 加工误差是不可避免的，可分成四大类。

公差控制误差的大小，公差小的零件其精度高，公差也分成相应的四类。

3. 互换性的基础是公差，互换性是重要的生产原则，适用于大规模的生产。

标准化是一项重要的技术措施，分为四种标准。

四、作业：1-1，3教案第2 次课授课时间2017 年3月2日3.4节说明：1、教学目标一般应包括理论知识教学目标和技能目标，既理论包括：掌握……；理解……；了解……等；技能包括：能……；会……；能用……；会用……等；2、课程类型包括：理论课、实验课、现场教学等。

3、教学方法一般包括：讨论、启发、演示、辩论、讲练结合等。

4、教学手段一般包括：多媒体教学、录像带、挂图、幻灯片等。

5、教学过程一般包括教学时间分配、教学内容进程。

一、复习旧课1.讲评作业完成情况及存在共同问题。

2.提问：误差与公差的区别是什么？标准与标准化有什么区别？举例说明。

二、本次课程内容以上图为例来引入新课，此图中的左边为轴，各尺寸分别为d1、d2和d3；右边为孔，各尺寸分别为D1和D2。

孔和轴的形状非要是圆形的吗？看看本课程对孔和轴的定义又是什么？1.孔和轴的定义及其特点孔通常是指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面。

孔的特点：⑴.装配后孔是包容面；⑵.加工过程中零件的实体材料变小，而孔的尺寸由小变大。

轴通常是指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面。

孔的特点：⑴.装配后轴是被包容面；⑵.加工过程中零件的实体材料变小，而轴的尺寸由大变小。

2.尺寸的术语及其定义（1）尺寸：以特定单位表示线性尺寸的数值，称为尺寸；GB中规定：在机械工程中均以毫米作为尺寸的特定单位，不必标注。

（2）基本尺寸：设计时给定的；一般取整数或一个小数。

D—表示孔的基本尺寸；d—表示轴的基本尺寸。

（3）实际尺寸:通过测量获得的某一孔、轴的尺寸。

D—表示孔的实际尺寸；aa d —表示轴的实际尺寸。

（4）局部实际尺寸：即在一个孔或者轴任何两相对点之间测得的尺寸。

（5）极限尺寸：孔或轴所允许尺寸的两个界限值。

max D ，min D —表示孔的最大与最小极限尺寸。

m ax d ，min d — 表示轴的最大与最小极限尺寸。

合格的零件的实际尺寸应当在最大与最小极限尺寸之间。

3.偏差的术语及其定义（1）尺寸偏差：实际尺寸或极限尺寸与基本尺寸之差值。

如基本尺寸为20，实际尺寸为20.03，则其尺寸偏差为20.03－20＝0.03， 如果实际尺寸为19.98，则其尺寸偏差为19.98－20＝－0.02。

偏差值可正可负。

（2）极限偏差：上偏差和下偏差①上偏差：将最大极限尺寸减去基本尺寸所得代数差。

ES ―表示孔的上偏差；D D ES -=maxes ―表示轴的上偏差。

d d es -max =②下偏差: 将最小极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差。

EI ―表示孔的下偏差；D D EI -min =ei ―表示轴的下偏差；d d ei -min =（3）实际偏差：实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差。

如工件实际尺寸为φ20.01，在最大与最小极限尺寸之间，该工件为合格产品；如果工件实际尺寸为φ19.97，在最大与最小极限尺寸之外，该工件即为不合格产品。

在图样中，一般标注基本尺寸和上下偏差，标注形式为：基本尺寸上偏差下偏差，如035.00100φ+4.公差的术语及其定义（1）尺寸公差 即最大极限尺寸与最小极限尺寸之差，也是上偏差与下偏差之差。

是工件尺寸允许的变动范围。

D T ―表示孔的公差；EI ES D D T D -=-=min maxd T ―表示轴的公差；ei es d d T d -=-=min max巩固练习：引导学生完成P14例2-1的内容，让学生对各术语的表示方法有个熟悉的过程。

提出问题，学生自己考虑，再提问回答（过程见P14）（2）尺寸公差带 零件尺寸相对基本尺寸所允许的变动范围，称为公差带。

表示方法如P13图2-3所示。

应注意基本尺寸的零件为基准线，零线上方的偏差为正；零线下方的偏差为负。

上、下偏差之间的宽度为公差值，画图时注意上下比例，其长度大小可随意选取，上偏差中斜剖面线表示，下偏差用反向斜剖面线表示。

图中公差带与零线之间的位置取决于基本偏差的大小来决定。

（3）零线 表示基本尺寸的位置。

该公差带图主要突出公差带的位置及大小，而基本尺寸的零件只是一条参考线。

三、小结1. 熟悉基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸、尺寸偏差、上下偏差、尺寸公差和公差等术语及含义、表示符号。

2. 掌握术语之间的计算关系。

3. 熟悉公差带的画法及内容。