互换性教案2

互换性与测量技术前言本课程的教学目标与任务是使学生初步掌握有关了解互换性生产原则及公差与配合的规律和选用；掌握相关的基本概念和圆柱结合精度检测技术的基本知识，从互换性角度出发，通过系统简练地介绍几何量公差的有关标准、选用方法和误差检测的基本知识，使学生学到有关精度设计和几何量检测的基础理论和基本技能。

本课程的教学目标和能力培养目标是知识教学目标1、系统、简练地宣传贯彻国家颁布的几何量公差的有关标准和选用方法；2、从保证机械零件的互换性和几何精度出发，介绍测量技术的基本理论和方法。

能力培养目标1、掌握有关互换性、公差、检测及标准化概念；2、掌握公差配合、形位公差、表面粗糙度标准的规定并能正确选用及标注；3、基本掌握常用件的互换性规定及常用检测方法；4、掌握尺寸传递概念，理解计量器具的分类、常用度量指标、测量方法并能正确应用；5、掌握尺寸链的计算方法。

本课程的重点、难点及解决办法课程重点1、光滑圆柱体结合的互换性及检测、公差配合的选用、相关标准；2、形位公差及其检测、形位公差的特征项目、标注及检测、公差原则；3、表面粗糙度及检测、表面粗糙度的评定及标注；4、尺寸链的计算。

课程的难点1、公差配合的选用；2、形位公差公差带形状、方向和位置的确定，最小条件，公差原则；3、常用标准件的互换性。

解决方法整个教学过程中，以突出“提高实际应用能力”为主导思想，以教师为主导，学生为主体，结合实验、实训教学，创造真实的加工、使用、检测氛围，理论课程体系与实践课程体系相辅相承。

采用多媒体教学，使用教具、挂图等工具，并使用动画等手段，将“形位公差的公差带”等抽象的概念具体化、立体化；通过学生自行对实验进行分析、设计，提高其应用知识的能力和动手能力。

在实训过程中，开设综合测量项目，组织学生将理论与实践相结合，熟练掌握常用的测量器具及方法。

通过以上方式，提高学生对理论知识的理解，锻炼学生的实际动手能力，取得较好的教学效果。

课题第一章绪论学时0.5目的要求1、掌握互换性的概念、互换性与公差、检测的关系。

2、熟悉互换性在设计、制造、使用和维修等方面的重要作用。

3、了解标准化与优先数的概念。

重点互换性、标准化与优先数系的概念难点零件互换性的基本概念教学方法讲授教学内容：第一节本课程的性质与主要内容性质是机械类各专业的一门技术基础课，是联系机械设计课程与机械制造课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。

内容精度设计、几何量检测的基础理论知识和基本技能。

什么是精度设计？设计时根据使用要求和制造的经济性恰如其分地给出零件的尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度数植，将零件的制造误差限制在一定范围内，使机械产品装配后能正常工作。

零件加工后是否符合精度要求，只有通过检测才能知道，所以检测是精度要求的技术保证，是本课程要研究的另一个重要问题。

第二节机械制造中的互换性一、互换性及其意义1、什么叫互换性?例如：组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件，如电灯泡、自行车、手表、缝纫机上的零件、一批规格为M10-6H的螺母与M10-69螺栓的自由旋合。

在现代化生产中，一般应遵守互换性原则。

（1）定义在制成的同一规格的一批零件中，不需任何挑选或附加加修配或再调整，就可装上机器（或部件）上，而且达到规定的使用性能要求，具有上述要求的零部件称为具有互换性的零部件。

（2）互换性给产品的设计、制造和使用带来很大方便1）从设计方面按互换性进行设计可以最大限度地采用标准件、通用件，大大减少绘图、计算等工作量，缩短设计周期，并有利于产品多样化和计算机辅助设计。

2）从制造方面互换性有利于组织大规模专业化生产，有利于采用先先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造、实现加工、装配过程的机械化、自动化，减轻工人的劳动强度，提高生产效率，证产品质量，降低生产成本。

3）从使用方面零部件有互换性，可及时更换已经磨损、损坏了的零部件，减少了机器的维修时间和费用，保证机器能够连续而持久的运转，提高了机器的使用寿命。

所以互换性对保证产品质量，提高生产率和增加经济效益具有重要意义，因此互换性是现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。

二、互换性的分类按互换的范围分功能互换、几何参数互换本课程研究几何参数互换。

什么是几何参数互换？几何参数互换是指零部件的尺寸、形状、位置及表面粗糙度等参数具有互换性。

按互换程度分完全互换、不完全互换什么是完全互换？一批零件、部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配、装配后既能满足预定的要求称为完全互换。

什么是不完全互换？当装配精度要求较高时采用完全互换，将使零件精度要求提高、加工困难、成本增高。

这时可适当降低零件制造精度，使之便于加工。

而在加工好后通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组，同一组内零件有互换性、组与组之间不能互换、属不完全互换，称为不完全互换。

当使用要求与制造水平、经济效益没有矛盾时采用完全互换，反之采用不完全互换。

三、公差与检测——实现互换性的条件零件在加工过程中不可避免的会产生各种误差,只要把几何参数的误差控制在一定范围内就能满足互换性的要求。

零件几何参数误差的允许范围称为公差。

包括尺寸公差、形状公差、位置公差等。

加工好的零件是否满足公差要求，通过检测来判断，检测是机械制造的“眼睛”，产品质量地提高除设计和加工的精度提高外，更有耐于检测精度地提高。

所以，合理确定公差、正确进行检测，是保证产品质量和实现互换性生产的两个必不可少的手段和条件。

第三节标准化一、标准化和标准什么是标准化？标准化是指制定、贯彻标准的全过程。

是实现互换性的前提。

标准分类按范围分为基础标准、产品标准、方法标准、安全与环境保护标准按级别分为国际标准和区域性标准、国家标准（GB）、部门标准（专业标准，如JB）、企业标准、行业标准、地方标准。

国家标准和行业标准又分为：强制性标准和推荐性标准，80%以上标准属于推荐性标准公差标准属于基础标准。

二、优先数和优先数系（1）数值标准化(数值标准化的必要性)制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要通过数值表示。

任何产品的参数值不仅与自身的技术特性有关，还直接、间接地影响与其配套系列产品的参数值。

如：螺母直径数值，影响并决定螺钉直径数值以及丝锥、螺纹塞规、钻头等系列产品的直径数值。

为满足不同的需求，产品必然出现不同的规格，形成系列产品。

产品数值的杂乱无章会给组织生产、协作配套、使用维修带来困难。

故需对数值进行标准化。

（2）优先数系优先数系是一种十进制的几何级数。

我国标准GB/T 321-1980与国际标准ISO推荐系列符号R5、R10、R20、R40、R80系列，前四项为基本系列, R80为补充系列。

其公比为：R5系列q5≈1.6 R10系列q10≈1.25R20系列q20≈1.12 R40系列q40≈1.06R80系列q80≈1.03本课程所涉及的有关标准中，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，也采用优先数系。

课题第一章光滑圆柱体结合的互换性及其检测课时8目的要求1 、掌握公差与配合标准的相关规定。

2 、熟练应用公差表格、正确进行相关参数的计算。

3 、理解有关尺寸、公差、偏差、配合等术语和定义。

4 、初步学会公差与配合的正确选用。

重点掌握尺寸精度及配合的选用；孔、轴公差与配合在图样上的标注。

难点尺寸精度及配合的选用教学方法教学内容第一节概述什么是极限？用于协调机器零件使用要求与制造经济性之间的矛盾。

什么是配合？反映零件组合时相互之间的关系。

为什么要进行极限与配合的标准化？有利于机器的设计、制造、使用和维修，有利于保证机械零件的精度、使用性能和寿命等要求，也有利于刀具、量具、机床等工艺标准的标准化。

第二节基本术语及定义一、有关孔和轴的定义孔指圆柱形内表面及其它内表面中，由单一尺寸确定的部分，其尺寸由D表示；基准孔在基孔制配合中选作基准的孔确轴指圆柱形的外表面及其它外表面中由单一尺寸确定的部分，其尺寸由d 表示。

基准轴在基轴制配合中选作基准的轴孔为包容面，轴为被包容面。

如图3—1所示由单一尺寸A 所形成的内、外表面。

二、尺寸的术语及定义1、尺寸：用特定单位表示长度值的数字。

图3-1孔和轴的定义示意图2、基本尺寸：由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。

3、实际尺寸：通过测量所得的尺寸。

包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。

用a D 、a d 表示。

4、局部实际尺寸：一个孔或轴的任意横截面中的任一距离，即任何两相对点之间测得的尺寸。

5、极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。

两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸：孔和轴的最大、最小极限尺寸分别为 max D 、m ax d 和min D 、 min d 表示。

6、最大实体极限（MML ）最大实体尺寸尺寸（MMS ）：对应于孔或轴的最大材料量（实体大小）的那个极限尺寸。

即：轴的最大极限尺寸dmax ；孔的最小极限尺寸Dmin 。

7、最小实体尺寸（LML ）最小实体尺寸：对应于孔或轴的最小材料量（实体大小）的那个极限尺寸。

即：轴的最小极限尺寸 min d ；孔的最大极限尺寸max D 。

三、 有关偏差与公差的术语及定义1、极限制经标准化的公差和偏差的术语及定义2、偏差某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。

包括实际偏差和极限偏差。

根据某一尺寸为实际尺寸和极限尺寸，偏差又分为实际偏差和极限偏差。

3、极限偏差因为极限尺寸又有最大极限尺寸和最小极限尺寸，所以极限偏差又分上偏差（ES 、es ）和下偏差（EI 、ei ）。

对于孔： D D ES -=max D D EI -=min对于轴： d d es nax -= d d ei -=min图3-2尺寸、偏差与公差4、实际偏差实际尺寸减其基本尺寸所得代数差。

应位于及限偏差范围之内。

偏差可为正、负和零指，除零值以外，应标上相应的“+”和“-”号。

5、尺寸公差允许尺寸的变动量。

等于最大极限尺寸与最小极限尺寸之代数差的绝对值。

孔、轴的公差分别用h T 和s T 表示。

EI ES D D T h -=-=min maxei es d d T s -=-=min max公差与极限偏差两者的区别：从数值上看，极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而公差是允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零（零值意味着加工误差不存在，是不可能的）。

实际计算时由于最大极限尺寸大于最小极限尺寸，故可省略绝对值符号。

从作用上看，极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的根据，而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。

从工艺上看，对某一具体零件，对于同一尺寸段内的尺寸（尺寸分段后）公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具与工件相对位置的依据。