互换性与测量技术ppt课件

互换性与测量技术制作人孙永厚第1章互换性与标准化概论§1.1机械制造中的互换性§1.2标准化及优先数系互换性与技术测量§1.1机械制造中的互换性互换性与技术测量机器制造中的互换性，是指按规定的几何、物理及其他质量参数的极限范围或公差，来分别制造机器的各个组成部分，使其在装配与更换时不需辅助加工及修配，便能很好地满足使用和生产上的要求。互换性表现为三个方面：装配前，不经选择；装配中，无需修配；装配后，满足功能要求。一、互换性的含义§1.1机械制造中的互换性互换性与技术测量二、互换性的分类1．按参数分(1)几何参数互换性(2)功能互换性2．按方法及程度分(1)完全互换性(2)不完全互换性①概率互换性②分组互换性③调整互换性和修配互换性3．按部位或范围分(1)外互换性(2)内互换性§1.1机械制造中的互换性互换性与技术测量CiWTW1CCC式中三、互换性的作用从设计看，可简化计算、绘图等工作，缩短设计周期，也便于各种现代计算机辅助设计方法的应用。这对发展产品的多样化、系列化，促进产品结构、性能的不断改进，都有重大作用。从加工看，有利于提高产品质量和产量、降低生产成本。从装配看，能减轻装配工作的劳动，缩短装配周期，并且可按流水作业方式进行装配工作，乃至进行自动装配，从而大大提高装配生产率。从使用看，维修方便，维修时间和费用少，可以保证机器工作的连续性和持久性，从而可显著提高机器的使用价值。§1.1机械制造中的互换性互换性与技术测量CiWTW1CCC式中三、互换性的作用可用互换性系数C来评价整台机器的互换性程度，即TiWWCiWTW式中—制造互换性零、部件的劳动量；—制造全部零、部件的劳动量。显然C≤1，且对于不同的制造行业C的数值是不同的，C愈接近于1，则表明互换性程度愈高，即生产技术的文明程度愈高。§1.2标准化及优先数系互换性与技术测量一、标准和标准化的意义标淮具有以下内在的特性：(1)标准涉及对象的重复性；(2)对标准涉及对象的认知性；(3)制订标准的协商性和发布标准的权威性；(4)标准的法规性。1．标准标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。2．标准分类标准的种类可分为技术标准和管理标准。按标准化对象的特征分类，技术标准可分为：(1)基础标准；(2)产品标准；(3)方法标准；(4)安全、卫生、环保标准。§1.2标准化及优先数系互换性与技术测量一、标准和标准化的意义我国标准分为四个级别：国家标准、行业标堆、地方标准和企业标准；从世界范围看，有国际标准和国际区域性(或集团性)标准两级。3．标准的级别例如：GB(国家标准)、JB(机械标准)、SY(石油标准)、QB(企业标准)、ISO(国际标准化组织)、IEC(国际电工委员会)、CEN(欧洲标准化委员会)等。4．标准化标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复的事物和概念，通过制订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。§1.2标准化及优先数系互换性与技术测量一、标准和标准化的意义标准化有如下特征：(1)标准化不是孤立的事物，而是一个社会实践的过程；(2)标准是标准化活动的核心；(3)标准化是以标准为载体的运动过程；(4)标准化是一个相对的概念，在深度和广度上部有程度的差别。5．标准化的作用(1)从技术上看(2)从贸易上看贸易壁垒的存在标准化的双重作用§1.2标准化及优先数系互换性与技术测量二、技术参数数值系列的标准化1.目的2.优先数系的构成规律工程技术中的主要参数若按几何级数分级，不但数系中数值分布相对均匀，而且经过数值传播后，与其相关的其他量的数值也有可能按同样的数学规律分级。因而按几何级数的规律构成优先数系，将能获得很好的技术经济效果。3.优先数系的标准优先数系是一种十进制的几何级数。它的基本构成规律如下：(1)数系的项值中依次包含：…，0.001，0.01，0.1，1，10，100，…这些数，即由10N组成的十进数序列。§1.2标准化及优先数系互换性与技术测量二、技术参数数值系列的标准化(2)十进数序列按：…，0.001-0.01，0.01-0.1，0.1-1，1-10，10-100，100-1000，…的规律分成为若干区间，称为“十进段”。(3)每个“十进段”内都按同一公比q细分为几何级数，从而形成一个公比为q的几何级数数值系列。国家标准规定优先数系分别用系列代号R5，R10，R20，R40，R80表示。这五种优先数系的公比分别用代号q5，q10，q20，q40，q80，表示，下标分别表示各系列中每个“十进段”被细分的段数。各系列公比数值为：§1.2标准化及优先数系互换性与技术测量二、技术参数数值系列的标准化6.11055q25.1101010q12.1102020q06.1104040q03.1108080q4．优先数系的主要优点(1)数值分级合理；(2)规律明确，利于数值的扩散；(3)国际统一的数值制，共同的技术基础；(4)具有广泛的适应性。第2章测量技术概论§2.1测量技术的基本知识§2.3测量误差与测量结果的数据处理互换性与技术测量§2.1测量技术的基本知识互换性与技术测量测量是将被测的量与用计量单位表示的标准量进行比较，从而确定被测量值的过程。如以Q表示被测的量，u表示计量单位，二者的比值为x=Q/u，则有：uxQ即测量所得量值为用计量单位表示的被测的量的数值。一个完整的测量过程包括被测对象、测量单位(测量基准)、测量方法和测量误差。§2.1测量技术的基本知识互换性与技术测量一、计量单位与量值传递系统1．计量单位1983年第17届国际计量大会上通过的米的定义为：“lm是光在真空中1/299792458秒的时间内所行进的路程”。采用稳定激光的波长作为长度基准具有很好的稳定性和复现性，因此不仅可以保证测量单位稳定、可靠和统一，而且使用方便，并提高了测量基准精度。§2.1测量技术的基本知识互换性与技术测量一、计量单位与量值传递系统2．量值传递系统量值传递系统是指通过对计量器具的检定或校准，将国际、国家基准所复现计量单位的量值通过各级计量标准器逐级传递到工作计量器具，以保证被测对象所测得的量值准确一致的工作系统。量值传递的计量基准，分为国家计量基准、副计量基准和工作计量基准。长度量值分两个平行的系统向下传递，一个是端面量具(量块)系统，另一个是刻线量具(线纹尺)系统。因此，量块与线纹尺都是量值传递媒介，其中尤以量块的应用更为广泛。§2.1测量技术的基本知识互换性与技术测量一、计量单位与量值传递系统3．量块量块又名块规，它是一种平面平行长度端面量具，一般用铬锰钢，或用线膨胀系数小、性质稳定、耐磨、不易变形的其他材料制成。主要形状是长方体，上、下两测量面之间的距离为其工作尺寸。§2.1测量技术的基本知识互换性与技术测量一、计量单位与量值传递系统3．量块量块按制造精度分为00、0、K、1、2、3五级，K为校准级；按检定精度分为1、2、3、4、5、6六等。量块按“级”使用时，是根据刻在量块上的公称尺寸，忽略量块尺寸的制造误差。按“等”使用时，则是根据量块检定书中列出的实际尺寸，忽略的只是检定量块实际尺寸时的测量误差。量块具有稳定性、准确性和粘合性的基本特性。§2.1测量技术的基本知识互换性与技术测量二、测量器具与测量方法的基本计量学指标1．刻度间距2．分度值(刻度值)3．灵敏度与放大比4．灵敏限(迟钝度)5．示值误差6．校正值7．回程误差8．示值变动性(示值不稳定性)9．测量力10．示值范围11．测量范围12．测量不确定度§2.1测量技术的基本知识互换性与技术测量三、测量方法与测量器具分类(1)按实测量是否被测量，测量方法可分为直接测量与间接测量。1．测量方法分类(2)按零件上同时测得被测参数的多少，测量方法可分为综合测量与单项测量。(3)按被测工件表面与量仪之间是否有机械作用的测量力，测量方法可分为接触测量和非接触测量。(4)按测量在机械制造工艺过程中所起的作用，测量方法可分为被动测量与主动测量。此外，测量方法可分为静态测量与动态测量、等精度测量与不等精度测量。§2.1测量技术的基本知识互换性与技术测量三、测量方法与测量器具分类2．测量器具分类(1)基准量具如基准米尺、量块、角度块(角度量块)、刻线尺、量角器等。(2)极限量规用以检验零件尺寸、形状和位置误差的无刻度专用检验工具。(3)检验夹具(4)通用测量器具§2.3测量误差与测量结果的数据处理互换性与技术测量一、测量误差及其产生原因测量误差即测得值减去被测之量的真值所得的代数差。若真值为μ，测得值为x，测量误差为Δ，则xΔ又称为绝对误差。而绝对误差与被测之量的真值之比，称为相对误差，常用百分数表示。即相对误差为0000100100xrx平均值(真值永远得不到)测量误差按其产生原因可分为三类：方法误差、测量器具误差和与主客观因素有关的误差。§2.3测量误差与测量结果的数据处理互换性与技术测量二、测量数据处理在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值与符号保持恒定，或在条件改变时，按某一确定规律变化的误差，即系统误差。系统误差在理论上是可以完全消除的，但实际上只能消除到一定限度。1.系统误差2.随机误差(偶然误差)随机误差从理论上讲是不能够被消除的。但可用概率论和统计原理对它进行处理，随机误差符合正态分布，通常具有以下特性：(1)单峰性(2)对称性(3)有界性。§2.3测量误差与测量结果的数据处理互换性与技术测量二、测量数据处理根据误差理论，随机误差的标准偏差σ为各随机误差平方和的平均值的平方根，如下式所示：2.随机误差(偶然误差)nnniin1222221式中iiix—随机误差，n—多次重复测量的次数。§2.3测量误差与测量结果的数据处理互换性与技术测量二、测量数据处理由于随机误差为未知，故标准偏差不可能按上式求得。实际中用得最多的为贝塞尔(Bessel)公式，如下所示：112nsnii式中s—σ的估计值；—残余误差(简称残差)，ixxii§2.3测量误差与测量结果的数据处理互换性与技术测量二、测量数据处理根据误差理论，算术平均值的标准偏差与单次系列测得值的标准偏差σ的关系为xnx若按正态分布考虑，则算术平均值的极限误差为xx3lim3．粗大误差(简称粗误差，亦称过失误差)判别粗误差的简便方法是3σ准则，而比较可靠并且简化的方法则是狄克逊准则。第3章圆柱体结合尺寸精度控制与评定§3.1基本术语§3.2公差制的发展§3.3ISO极限与配合制§3.4尺寸精度设计的基本方法§3.8尺寸精度的控制互换性与技术测量§3.1基本术语互换性与技术测量一、尺寸1．基本尺寸:设计给定的尺寸。2．实际尺寸:通过测量获得的尺寸。3．极限尺寸：允许尺寸变化的两个极限值。其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。4．最大实体状态(简称MMC)和最大实体尺寸(简称MMS)孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态。在此状态下的尺寸，称为最大实体尺寸。它是孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸的统称。§3.1基本术语互换性与技术测量一、尺寸5．最小实体状态(简称LMC)和最小实体尺寸(简称LMS)孔或轴在尺寸公差范围，具有材料量最少时的状态。在此状态下的尺寸，称为最小实体尺寸。它是孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸的统称。6．作用尺寸在配合面的全长上，与实际孔内接的最大理想轴的尺寸称为孔的作用尺寸，以mDmd表示；与实际轴外接的最小理想孔的尺寸，称为轴的作用尺寸以表示。§3.1基本术语互换性与技术测量一、尺寸7．极限尺寸判断原则(泰勒原则)孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸；在任何位置上实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。§3.1基本术语互换性与技术测量二、公差与偏差1．尺寸偏差(简称偏差)某一尺寸(实际尺寸、极限尺寸等)减其基本尺寸所得的代数差。包括上偏差与下偏差，二者统称为极限偏差。ES、EI表示孔的上、下偏差，es、ei表示轴的上、下偏差。2