几何精度设计与检测
提高《几何精度设计与检测》课程教学实效之我见
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｅ ｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ １ ｏ ｎ Ｈ ｅ ｒ ａ Ｉ ｄ
理 论 前 沿
提 高 几 何精 度 设 计 与检 测 课程 教学 实效 之 我 见
杨 善 国 （ 中国矿业 大学机 电工程 学院 江苏徐州 ２ ２ １ １ １ ６ ）
用， 单键 及 花 键 联 结 公 差 选 用等 内容 ； 简 单 ３ 活用教法及手段 ， 提高教 学质 量
介绍 圆 锥 公差 以及 教 材 未 提 及 的 先进 测 量 ３． １加 强 师生 间情 感交 流 古 人云： “ 亲其师 ， 才 能 信 其 道 ”， 实 际
定 及原 则 多 、 叙 述 性 内容 多、 经 验总 结 及 应 仪 器等 知 识 。 用 实例 多 、 量具 量仪 多 ， 涉 及 知识面 广 ， 与生
１认真备课 ， 精心设计教学思路
传统 的备课模 式仅 侧重 于备好教 材 ， 即熟悉教材 ， 写好 教 案 。 我国古代思想家 、 教 育家 孔子 主张育 人因材 施教 ， 要“ 深 其
深， 浅其浅 ， 益其益 ， 尊其 尊 ” 。 所以 ， 教 师在 要 结 合 专业 重 点 讲 述 该 课程 的 产 生 、 发 展
对本课程产生兴 趣的第一课 ， 也 是 教 师 激 热 情 带 领 学 生 学 习。 正 如 前 苏 联 著 名 教 育
发学生学习兴趣 的重要一课 。 教 学 过 程 作
家、 心 理 学家 赞可 夫所 说 ： “ 如 果教 师本 身就
燃 烧 着对 知识 的 渴望 ， 学 生 就 会迷 恋于 知 识
度 设计 与检 测 课 程 的备 课过 程 中 ， 教 师首 课 程 中 的 桥 梁 作 用 ， 深 刻意 识 到 该 课 程 开
几何精度检验标准
几何精度检验标准几何精度是衡量一个物体形状和尺寸准确性的重要指标。
在工业生产中，几何精度检验标准起着至关重要的作用，它既可以用来验证产品是否符合设计要求，还可以用来评估加工工艺的准确性和稳定性。
本文将从定义、分类和标准制定的过程等方面详细介绍几何精度检验标准的相关内容。
一、几何精度检验标准的定义几何精度检验标准是指通过一系列检测方法和技术，对物体的形状、尺寸、位置等几何参数进行测量和评估的标准。
它主要用来评估物体的尺寸误差、形状误差、位置误差等几何参数的偏差情况，从而确定物体的几何精度是否达到要求。
二、几何精度检验标准的分类根据被检测物体的形状和尺寸特征，几何精度检验标准可以分为以下几个方面：1. 尺寸精度：主要用来评估物体的尺寸参数是否符合设计要求，包括长度、直径、宽度等。
2. 形状精度：主要用来评估物体的形状参数是否符合设计要求，包括平面度、圆度、圆柱度、直线度等。
3. 位置精度：主要用来评估物体的位置参数是否符合设计要求，包括平行度、垂直度、倾斜度等。
4. 总体精度：主要用来评估物体的整体几何精度是否符合设计要求，包括平面平行度、垂直平行度、整体倾斜度等综合指标。
三、几何精度检验标准的制定过程几何精度检验标准的制定是一个相对复杂的过程，需要考虑到被检测物体的特点、使用环境以及检验方法等多个因素。
具体的制定过程如下：1.明确检验目的：明确定义被检测物体的检验目标，包括需要检验的几何参数和允许的误差范围等。
2.选择检验方法：根据被检测物体的特点和要求，选择相应的检验方法和设备，包括光学测量、机械测量、影像测量等多种技术手段。
3.确定检验方案：根据被检测物体的形状和尺寸特征，制定相应的检验方案，包括测量方法、测量仪器、测量点和测量次数等。
4.制定检验标准：根据被检测物体的特点和要求，制定相应的检验标准，明确几何参数的允许误差范围，以及检验结果的评估方法和标识规定等。
5.实施检验：按照制定的检验方案，进行几何精度检验，记录测量结果和评估数据，根据检验标准对结果进行判定。
几何精度设计与检测全套
§1-2 互换性、标准化与优先数
• 互换性在现代化工业生产中的作用 产品设计 采用具有互换性标准零部件，大大简化绘图、 计算等设计工作量，也便于计算机辅助设计，缩 短设计周期 产品制造 同台设备的各个零部件可分散在多个工厂同 时加工。
§1-2 互换性、标准化与优先数
产品装配 零部件具有互换性，装配作业顺利，易于实 现流水作业或自动化装配，缩短装配周期，提高 装配作业质量 产品使用 容易保证其运转连续性和持久性，提高使用 价值。 产品管理 在技术和物资供应以及计划管理方面，便于 实现科学化管理
测量
• 几何量测量是指为确定被测几何量的量值而进 行的实验过程。 其实质是将被测几何量与作为计量单位的标准 量进行比较，从而确定两者比值的过程。
§1-3 测量技术的基本概念
• 测量过程4要素 被测对象：本课程主要指几何量，即长度、角度、表 面形状和位置、表面粗糙度以及螺纹、齿轮的各种几 何参数。 计量单位：长度计量基本单位为m，常用单位有mm、 μm；角度单位是rad或度、分、秒 测量方法：测量时所采用的测量原理、计量器具和测 量条件的综合 测量精度：测量结果与真值相一致的程度。
通过规定几何参数的公差保证成品的几何参 数充分近似的互换，又称狭义互换。本课程主要 研究零件几何参数的互换性。
• 功能互换
要保证零件使用功能要求，不仅取决于几何 参数一致性，还取决于其物理、化学、力学性能 等参数的一致性。通过规定功能参数(如材料力 学性能、理化性能等参数)的公差所达到的互换 为功能互换，又称广义互换。
第一章 绪论
本章内容
概述 互换性、标准化与优先数系 测量技术的基本概念 计量器具与测量方法 测量误差与数据处理
§1-1 概
几何量精度 第一章 绪论
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3
保证产品质量
几何量精度设计
保证加工精度
控制误差在允许范围内 是否在允许范围内 检测
• 加工误差：零件加工后
的实际值与理想值的差值。 的实际值与理想值的差值。
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优先数系是由十进等比数 列构成，其代号为R 列构成，其代号为 r
• 相应的公比代号为qr
•r的含义是在一个等比数列中， 的含义是在一个等比数列中， 相隔r项的末项与首项之比等于
10。 。
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综上所述
• 互换性是精度设计的目的； 互换性是精度设计的目的； • 标准化是精度设计的基础； 标准化是精度设计的基础； • 优化原则是精度设计的手段； 优化原则是精度设计的手段； • 检测是实现互换性的必要条件。
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6
参考书目
1.《机械精度设计与检测基础》 1.《机械精度设计与检测基础》 刘品等编 哈尔滨工业大学出版社 2004 2.《互换性与技术测量》 谢铁邦、 2.《互换性与技术测量》 谢铁邦、李柱等编 华中理工大学出版社 1998 3.《几何量精度设计与检测》 3.《几何量精度设计与检测》 阎荫棠编 机械工业出版社 1998 4.《互换性与测量技术基础》 4.《互换性与测量技术基础》 张 玉编 东北工业大学出版社 2001
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机械产品的设计过程
1．总体设计 ． 2． 2．结构设计 3．几何量精度设计 ．2011-3-9 Nhomakorabea2
产品质量
精度
形体的尺寸、 形体的尺寸、形状 和位置精度及表面 粗糙度。 粗糙度。即加工后 它们的实际值与设 计要求的理论值相 一致的程度。 一致的程度。
几何量精度：是指构成零件几何
几何量精度设计与精密测量高端技能型人才培养分析
几何量精度设计与精密测量高端技能型人才培养分析几何量精度设计与精密测量是现代制造业中非常重要的技能，对于产品的质量和性能起着至关重要的作用。
培养具备这方面专业技能的高端人才显得尤为重要。
本文将从几何量精度设计与精密测量的重要性、人才培养现状和未来发展趋势等方面进行分析。
一、几何量精度设计与精密测量的重要性几何量精度设计与精密测量是指在产品设计、制造和检测过程中，对产品的几何形状和尺寸进行精确测量和分析的技术和方法。
这一领域的技能要求非常高，因为产品的几何量精度直接关系到产品的性能、稳定性和可靠性。
在制造业中，尤其是汽车、航空航天、船舶、轨道交通等领域，产品的几何量精度设计与精密测量是至关重要的。
随着科技的飞速发展，产品的设计和制造越来越复杂，对产品的几何量精度设计与精密测量的要求也越来越高。
只有具备这方面专业技能的高端人才，才能够胜任这一领域的工作，保证产品的质量和性能。
二、人才培养现状目前，我国在几何量精度设计与精密测量高端技能型人才培养方面还存在一些不足。
相关专业的培训机构和课程相对不足，很多大学和职业教育机构在这方面的教学资源和师资力量都比较匮乏。
学生对这一领域的了解和认识也比较模糊，很多学生并不知道几何量精度设计与精密测量的重要性和发展前景。
行业需求和学校培养之间的脱节也比较严重，毕业生的实际能力与企业的需求之间存在一定的差距。
也有一些积极的企业和学校开始意识到几何量精度设计与精密测量这一领域的重要性，一些高校和培训机构开始加强相关专业的建设和师资力量，以满足市场需求。
一些企业也开始与相关专业的学校合作，开展双向沟通和合作，帮助学生更好地了解行业需求，提高实际能力。
三、未来发展趋势未来，随着制造业的转型升级和科技的不断进步，几何量精度设计与精密测量这一领域的重要性将会更加凸显。
几何量精度设计与精密测量高端技能型人才的需求也将会持续增加。
相关专业的课程和培训资源也将会得到更多的关注和投资，以满足市场需求。
《几何量精度设计与检测(第2版)》教学课件-第5章
m
n
A0 Az Aj
z1
jm1
② 封闭环的极限尺寸:
m
n
A0min Azmin
Ajmax
z 1
jm1
m
n
A0max Azmax
Ajmin
z 1
jm1
5.2.1 完全互换法
(1) 完全互换法的计算公式
③ 封闭环的极限偏差
m
n
ES0 ESz EIj
n
Ti T0
i 1
5.2.2 大数互换法
大数互换法也称概率法，它是根据各组成环实际尺寸分布特性， 运用概率方法确定封闭环公差的，能够保证绝大多数产品在装 配时，各组成环不需挑选或改变其大小和位置，装入后即能达 到封闭环的精度要求。
大数互换法是以一定置信概率为依据，假定各组成环的实际尺 寸的获得彼此无关，即它们均为独立随机变量，因此它们所形 成的封闭环也是随机变量，按一定规律分布。
2．按尺寸链的功能要求分类 (1) 装配尺寸链 (2) 零件尺寸链 (3) 工艺尺寸链
3．按尺寸链中各环的相互位置分类 (1) 直线尺寸链 (2) 平面尺寸链 (3) 空间尺寸链
5.1 尺寸链的基本概念
a 装配尺寸链
b尺寸链图
5.1 尺寸链的基本概念
a 零件图 零件尺寸链
b 尺寸链图
a 工序图 工艺尺寸链
尺寸链的计算方法分为互换法、分组法、修配法和调 整法。其中互换法又分为完全互换法和大数互换法。
5.2.1 完全互换法
完全互换法也称极值法，它是从尺寸链各环的极限值出发进行计算的，能 够完全保证互换性，即在全部产品中，装配时各组成环不需挑选或改变其 大小和位置，装入后即能达到封闭环的公差要求。
公差配合与检测技术：几何精度设计及实例
几何公差值的选择
未注几何公差值 在标题栏附近或技术要求中注出标准号和公差等级。
几何公差值的选择实例
几何公差值的选择实例
• 避免装配困难 • 保证配合的均匀性 • 保证回转精度
• 保证配合性质 • 保证回转精度
滚动轴承的有关标准规定 • 保证配合性质
思考题
公差原则的选择依据是什么？
谢谢聆听！
公差配合与测量技术
几何精度设计及实例
CONTENTS
厚自 德强 载不 物息
01 概 述 02 几 何 公 差 特 征 项 目 及 基 准 的 选 择 03 公 差 原 则 的 选 择 04 几 何 公 差 值 的 选 择 05 几 何 公 差 值 的 选 择 实 例
概述
➢ 几何公差特征项目及基准 的选择
几何公差值的选择
单独注出的几何公差值
计算法 类比法
利用一定的方法，按照功能 上的要求来进行计算。
参考功能相同、使用效果良 好的类似零件。
几何公差值的选择
按GB/T 1184－1996的规定： 直线度公差、平面度公差、平行度公差、垂直度公差、倾 斜度公差、同轴度公差、对称度公差、圆跳动公差、全跳 动公差各分1、2、3、…、12级。 圆度、圆柱度公差各分0、1、2、3、…、12级。
➢ 公差原则的选择 ➢ 几何公差值的选择
几何公差特征项目及基准的选择
被测要素
几何特征
功能要求 特征项目本身的特点 测量的方便性
几何公差特征项目及基准的选择
基准
零件在机器上的安装位置、作用、结构 特点，以及加工和检测要求。
本身应该具有较高的形状精度，而且也要考 虑它的长度、面积、刚度要够大。
公差原则的选择
公差原则
几何误差评定和检测原则阅读报告
几何误差评定和检测原则阅读报告在制造和测量过程中，几何误差是不可避免的。
几何误差是指由于制造或测量过程中的偏差而导致的工件形状、位置或运动参数与理想状态之间的差异。
因此，准确评定和检测几何误差对于保证制造和测量的精度至关重要。
本文将介绍几何误差评定和检测的原则和方法。
几何误差评定的原则是根据工件的设计要求和功能需求来确定评定标准。
评定标准应该能够描述出工件的形状、位置和运动参数与理想状态之间的差异，并且能够与设计和功能要求相匹配。
评定标准可以是一组规范、标准或图表，也可以是一组数值或公式。
评定标准应该尽可能地简洁明了，以便于操作人员理解和应用。
几何误差检测的原则是根据评定标准来选择合适的检测方法和设备。
检测方法可以分为直接测量和间接测量两种。
直接测量是指直接对工件进行测量，如使用千分尺、游标卡尺等工具进行长度、角度等参数的测量。
间接测量是指通过测量工件的特征量，如曲率半径、直线度、平面度等，来推断工件的几何误差。
间接测量通常需要使用专用设备，如三坐标测量机、激光测量仪等。
几何误差的检测方法还包括静态和动态两种。
静态检测是指对工件在静止状态下的几何误差进行测量，如工件的形状、位置和尺寸等。
动态检测是指对工件在运动状态下的几何误差进行测量，如工件在运动过程中的振动、变形等。
静态检测通常可以通过直接测量和间接测量来完成，而动态检测则需要使用高速摄像机等专用设备进行。
几何误差的检测还需要考虑测量的精度和可靠性。
测量的精度是指测量结果的准确程度，通常通过测量误差来表示。
测量的可靠性是指测量结果的稳定性和重复性，通常通过重复测量来验证。
为了提高测量的精度和可靠性，可以采取以下措施：选择合适的测量方法和设备、提高操作人员的技术水平、进行校准和验证等。
在几何误差评定和检测过程中，还需要注意数据的处理和分析。
数据的处理包括数据采集、数据存储和数据处理等。
数据的分析包括数据的统计分析、数据的比较和数据的可视化等。
通过数据的处理和分析，可以获取几何误差的统计特征、误差来源和改进措施等信息，为制造和测量的改进提供依据。
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《几何精度设计与检测》
课程代码：(学校统一填写)
课程名称：几何精度设计与检测
学分：2 学时：32 （其中实验学时：0）
先修课程：高等数学，工程制图
一、目的与任务
本课程是一门实践性较强专业技术基础课，是联系机械设计类课程与制造工艺类课程的纽带，适合于仪器仪表类、机械类相关专业。
本课程的目的是通过几何精度设计与检测课程的学习，培养学生的机械零件几何精度的理解、设计及检测能力。
本课程的任务是通过几何精度设计与检测相关理论和方法的学习，使学生掌握机械零件几何精度的理解能力及设计方法，同时掌握典型的几何量检测及数据处理方法；培养学生正确使用国家标准、规范及相关应用原则的能力。
为后续相关专业课程的学习和工程设计奠定基础。
二、教学内容及学时分配
第1章基本概念（3学时）
1.1机械设计的基本过程
1.2加工过程和加工误差
1.3几何精度设计的基本原则
1.4几何精度设计的主要方法
1.5零件几何精度的表达方法
1.6零件几何精度要求的实现
1.7互换性
1.8标准化与优先数系
第2章尺寸公差与圆柱结合的互换性（6学时）
2.1 概述
2.2 公差与配合的基本术语及定义
2.3 标准公差系列
2.4 基本偏差系列
2.5 公差与配合的标准化
2.6 公差与配合的选用
2.7 一般线性尺寸的未注公差
第3章形状和位置公差（6学时）
3.1 概述
3.2 形位公差的标注方法
3.3 形位公差的基本概念
3.4 形位公差带定义、标注示例
3.5 公差原则
3.6 形位公差的选择
第4章表面粗糙度（4学时）
4.1 概述
4.2 表面粗糙度的评定参数
4.3 表面粗糙度的符号及标注
4.4 表面粗糙度的选择
第5章滚动轴承、螺纹、圆锥的互换性（3学时）5.1 滚动轴承的互换性
5.2 螺纹的互换性
5.3 圆锥的互换性
第6章尺寸链（4学时）
6.1 基本概念
6.2 建立尺寸链
6.3 尺寸链的基本关系
6.4 尺寸链的计算
第7章几何精度测量基础（6学时）
7.1 长度尺寸检测
7.2 角度和锥度检测
7.3 形状和位置误差检测
7.4 表面粗糙度检测
三、考核与成绩评定
考核：采用统一命题，微机试题库辅助，统一阅卷，集体复查，严把质量关。
成绩评定：考试占100%，按百分制给出最终成绩。
四、大纲说明
1. 本大纲是依据教育部对机械类相关课程的教学基本要求，并适当考虑我校教学改革要求而制定的。
2. 在保证基本教学要求的前提下，教师可以根据实际情况，对内容进行适当的调整和删节。
3. 本大纲适合近仪器仪表类、机械类各专业。
五、教材、参考书
选用教材：任晓莉等，公差配合与量测实训，北京理工大学出版社，2007. 8
参考书：
[1] 刘品，张也晗，机械精度设计与检测基础［M］，哈尔滨工业大学出版社，2003
[2] 王伯平，互换性与测量技术基础［M］，北京：机械工业出版社出版，2002
[3] 蒋庄德，机械精度设计［M］，西安：西安交通大学出版社，2000
[4] 齐宝玲等，几何精度设计与检测基础［M］，北京: 北京理工大学出版社，1999.
编写教师：郝群，宋勇
责任教授签字：
教学院长签字：
《Geometric Precision Design and Testing》
Course Code: ******
Course Name: Geometric Precision Design and Testing
Class Hour: 30
Credit: 2
Course Description：
The course is a professional and technical elementary course, which is basis of both mechanical design courses and manufacturing technology courses. This course is suitable for the instrument, mechanism and the other relative majors. The objective of the course is to help the students to acquire the fundamental knowledge, the capability of understanding, design and testing of the geometric precision.
In order to help the students to acquire the capability of the understanding and the design of the geometric precision, both the relative theories and the main methods will be introduced. Meanwhile, the testing of the geometric precision and its typical data processing methods will also be taught in the course. Moreover, the using of the national standards, criterions and application principle concerning to the geometric precision are also included in this course. Finally, the learning of this course will be the foundation for the following studying.。