《互换性与测量技术基础》电子教案

四川汽车职业技术学院SICHUANAUTOMOTIVEVOCATIONALANDTECHICALCOLLEGE教案2016-2017学年度第2学期系部汽车工程系科目互换性与测量技术基础任课教师苏萍、蹇欣洲2017年2月29日制定教研室主任年月日审查系(部)主任年月日审查教务处处长年月日审核教学副院长年月日审批教案课程名称互换性与测量技术基础课程性质专业基础课适用专业机械类，近机类授课班级新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602使用教材《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社授课题目及单元模块一绪论教学时间4学时教学目的与要求本部分重点介绍互换性及其作用，加工误差、公差的概念，优先数的概念。可从生活中的实例入手，引出相关的互换性概念，并渐次深入到公差的概念，以使学生对学习本门课程的实际意义建立整体概念。教学重点与难点互换性及其作用，加工误差、公差的概念，优先数的概念。教学手段与方法多媒体课件；课堂黑板讲授。教学过程设计1.互换性概述（1）互换性及其意义所谓互换性的含义即指：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。在设计方面，零部件具有互换性，就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，有利于计算机辅助设计和产品品种的多样化。在制造方面，互换性有利于组织专业化生产，有利于采用先进工艺和高效率的专用设备，有利于用计算机辅助制造，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化，从而可以提高劳动生产率和产品质量，降低生产成本。在使用和维修方面，具有互换性的零部件在磨损及损坏后可及时更换，因而减少了机器的维修时间和费用，保证机器连续运转，从而提高机器的使用价值。（2）互换性的分类机器和仪器制造业中的互换性，通常包括几何参数(如尺寸)和力学性能(如硬度、强度)的互换，本课程仅讨论几何参数的互换。所谓几何参数互换，主要包括零部件的尺寸、几何形状、相互的位置关系以及表面粗糙度等参数的互换。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。2.加工误差、公差及检测允许零件几何参数的变动量称为“公差”。工件的误差在公差范围内，为合格件；超出了公差范围，为不合格件。完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。几何量的检验是指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格性判断，而不必得出被测量的具体数值；测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。3.标准化与优先数（1）标准与标准化所谓标准，就是指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具有重复特征的物品(如产品、零部件等)和概念(如术语、规则、方法、代号、量值等)，在总结科学试验和生产实践的基础上，由有关方面协调制订，经主管部门批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。所谓标准化，就是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程。按照标准化对象的特性，标准可分为基础标准、产品标准、方法标准、安全标准、卫生标准等。对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准，代号为GB，对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可制定行业标准，如机械标准（JB）等。对没有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准，它们的代号分别用DB、Q表示。（2）优先数和优先数系为使产品的参数选择能遵守统一的规律，必须对各种技术参数的数值做出统一规定。《优先数和优先数系》国家标准（GB321—80）就是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数应尽可能采用它。优先数系是由公比为510、1010、2010、4010、8010，且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。各数列分别用符号R5、R10、R20、R40、R80表示，分别称为R5系列、R10系列、R20系列、R40系列、R80系列。R5系列为以510≈1.60为公比形成的数系；R10系列为以1010≈1.25为公比形成的数系；R20系列为以2010≈1.12为公比形成的数系；R40系列为以4010≈1.06为公比形成的数系；R80系列为以8010≈1.03为公比形成的数系；参考资料课件及参考书教学反思教案课程名称互换性与测量技术基础课程性质专业基础课适用专业机械类，近机类授课班级新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602使用教材《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社授课题目及单元模块二极限与配合标准课题一极限与配合的基本概念教学时间2学时教学目的与要求掌握几何量的基本概念，有关公差配合的基本术语和定义。教学重点与难点有关尺寸、尺寸偏差、公差的术语定义。教学手段与方法多媒体课件；课堂黑板讲授。教学过程设计本节是本门课程的重要的核心内容，是学习以后各章的基础。对各公差配合的基本概念要明确，重点掌握好有关极限尺寸、极限偏差、尺寸公差、基本偏差的概念，达到能熟练计算。会画公差带图，掌握间隙、过渡、过盈配合的特点及极限盈、隙的计算。1孔和轴孔孔是指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）。孔的直径尺寸用D表示。轴轴是指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。轴的直径尺寸用d表示。从装配关系讲，孔是包容面，轴是被包容面。从加工过程看，随着余量的切除，孔的尺寸由小变大，轴的尺寸由大变小。如图1-1所示。2有关尺寸的术语定义2.1尺寸是指用特定单位表示线性尺寸值的数值。长度值包括：直径、半径、宽度、深度、高度和中心距等。单位:毫米（mm）2.2基本尺寸（D,d）基本尺寸是由设计给定的，孔用D表示，轴用d表示。2.3实际尺寸(Da,da)实际尺寸是通过测量所得的尺寸。孔的实际尺寸以Da表示，轴的实际尺寸以da表示。2.4极限尺寸允许尺寸变化的两个界限值称为极限尺寸。两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸；较小的一个称为最小极限尺寸。孔和轴的最大，最小极限尺寸分别用Dmax，dmax和Dmin，dmin表示。3有关尺寸偏差、公差的术语定义3.1尺寸偏差某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为尺寸偏差（简称偏差）。偏差可能为正或负，也可为零。3.2实际偏差实际尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。3.3极限偏差极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差。（1）上偏差最大极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为上偏差。孔的上偏差用ES表示；轴的上偏差用es表示。（2）下偏差最小极限尺寸减去其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。孔的下偏差用EI表示；轴的下偏差用ei表示。极限偏差可用下列公式表示：ES=Dmax-Des=dmax-dEI=Dmin-Dei=dmin-d偏差值除零外，前面必须标有正或负号。上偏差总是大于下偏差。标注示例：50034.0009.050009.0020.0300007.030011.0080015.04尺寸公差（Th，Ts）允许尺寸的变动量称为公差。公差是用以限制误差的，工件的误差在公差范围内即为合格；反之，则不合格。公差等于最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。孔公差用Th表示；轴公差用Ts表示。公差、极限尺寸和极限偏差的关系如下：孔公差Th=Dmax－Dmin=ES－EI轴公差Ts=dmax－dmin=es－ei公差值永远为正值。公差与配合示意图5尺寸公差带零件的尺寸相对其基本尺寸所允许变动的范围，叫做尺寸公差带。用图所表示的公差带称为公差带图。零线为确定极限偏差的一条基准线，是偏差的起始线，零线上方表示正偏差，零线下方表示负偏差。在画公差带图时，注上相应的符号“0”“＋”和“－”号，并在零线下方画上带单箭头的尺寸线标上基本尺寸值。上、下偏差之间的宽度表示公差带的大小，即公差值。公差带沿零线方向的长度可适当选取。公差带图中，尺寸单位为毫米（mm），偏差及公差的单位也可以用微米（μm）表示，单位省略不写。6标准公差标准中表列的，用以确定公差带大小的任一公差称为标准公差。7基本偏差用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差。一般为公差带靠近零线的那个偏差。参考资料课件及教科书教学反思教案课程名称互换性与测量技术基础课程性质专业基础课适用专业机械类，近机类授课班级新能源1601、02、03班、改装1601，制造1601、1602使用教材《互换性与测量技术基础》，石岩主编，河北大学出版社授课题目及单元模块二极限与配合标准课题一极限与配合的基本概念教学时间4学时教学目的与要求掌握有关配合的基本术语和定义；掌握三种配合的特点。教学重点与难点各种配合特点，配合公差带图的绘制，配合特征量的计算。教学手段与方法多媒体课件；课堂黑板讲授。教学过程设计1有关配合的术语定义1.1配合配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。1.2间隙（X）或过盈（Y）在轴与孔的配合中，孔的尺寸减去轴的尺寸所得的代数差，当差值为正时称为间隙，用X表示；当差值为负时称为过盈，用Y表示。1.3间隙配合具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。在间隙配合中，孔的公差带在轴的公差带之上，如图1-4所示。最大间隙Xmax=Dmax－dmin=ES-ei最小间隙Xmin=Dmin－dmax=EI-es间隙配合的平均松紧程度称为平均间隙Xav。平均间隙Xav=21（Xmax+Xmin）（1-5）1.4过盈配合具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。在过盈配合中，孔的公差带在轴的公差带之下，如图最大过盈Ymax=Dmin－dmax=EI-es最小过盈Ymin=Dmax－dmin=ES-ei平均过盈为最大过盈与最小过盈的平均值。平均过盈Yav=21（Ymax+Ymin）1.5过渡配合可能具有间隙或过盈的配合，此时孔的公差带与轴的公差带相互交叠，它是介于间隙配合与过盈配合之间的一种配合，但间隙和过盈量都不大。最大间隙Xmax=Dmax－dmin=ES-ei最大过盈Ymax=Dmin－dmax=EI-es在过渡配合中，平均间隙或平均过盈为最大间隙与最大过盈的平均值，所得值为正，则为平均间隙；为负则为平均过盈。Xav（Yav）=21（Xmax+Ymax）1.6配合公差允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。它表明配合松紧程度的变化范围。配合公差用Tf表示，是一个没有符号的绝对值。对间隙配合minmaxXXTf对过盈配合maxminYYTf对过渡配合maxmaxYXTf在上式中，把最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴的极限尺寸或偏差带入，可得三种配合的配合公差都为shfTTT例1-1已知基本尺寸D=d=50mm，孔的极限尺寸Dmax=50.025mm，Dmin=50mm；轴的极限尺寸dmax=49.950mm，dmin=49.934mm。现测得孔、轴的实际尺寸分别为Da=50.010mm，da=49.946mm。求孔、轴的极限偏差、实际偏差及公差。解：孔的极限偏差ES=Dmax－D=50.025－50=+0.025mmEI=Dmin－D=50－50=0轴的极限偏差es=dmax－d=49.950－50=－0.050mmei=dmin－d=49.934－50=－0.066mm孔的实际偏差Da－D=50.010－50=+0.010mm轴的实际偏差da－d=49.946－50=－0.054mm孔的公差TD=Dmax－Dmin=50.025－50=0.025mm轴的公差Td=dmax－dmin=