互换性第四章表面粗糙度及检测
互换性与技术测量复习提纲
互换性与技术测量复习提纲
第一章互换性概论
1、互换性的含义
机械制造中的互换性，是指按规定的几何、物理及其他质量参数的极限，来分别制造机械的各个组成部分，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。
要点：
设计给公差；
加工按公差分别进行；
装配（更换）时， 不需辅助加工及修配；
装配（更换）后， 能满足使用要求。
2、优先数和优先数系的定义、基本构成规律、数学特征
定义：对各种技术参数进行协调、简化和统一的一种科学的数值制度。
? 优先数和优先数系 ?标准（GB321—80）与ISO3采用的优先数相同 — 十进制几何级数
基本构成规律：
（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10的整数幂10N （其中N为整数）组成的十进数序列；
（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。这样，可根据实际需要取不同的公比q，从而得到不同分级间隔的数值系列，形成优先数系。
数学特征
（1）包含性 在R40系列中包含有R20系列中的全部项值；在R20系列中包含有R10系列的全部项值；在R10系列中包含有R5系列的全部项值；在R80系列中包含有R40系列的全部项值。
（2）延伸性 系列中的项值可以向两端无限延伸。
（3）相对差 同一系列中，任意相邻两项优先数的相对差近似不变。
（4）积、商、和幂 同一系列中，任意两项的理论值之积和商，任意一项理论值的整数幂，仍为此系列中一个优先数的理论值。
（5）和与差 同一系列中，两个优先数的和与差，一般不再为优先数。
1-3 技术测量的基本知识
互换性与技术测量课程实验.
互换性与技术测量课程实验
第一节 表面粗糙度测量实验
一、 实验目的
1． 了解用光切显微镜和手持式粗糙度仪测量表面粗糙度的原理和方法。
2． 加深对表面粗糙度和微观不平度十点高度RZ的理解。
3． 熟悉表面粗糙度RZ、Ra、Ｒt、Rq等参数并加强理解。
二、实验仪器及设备
1．光切显微镜；2．手持式粗糙度仪
三、实验内容
（一）用光切显微镜测量表面粗糙度RZ的值
微观不平度十点高RZ是指在取样长度内，5个最大的轮廓峰高平均值与5个最大的轮廓谷深平均值之和。图5—1为微观不平度十点高RZ的示意图，表面粗糙度参数RZ的计算公式如下，
RZ = 55151iviipiyy
式中： ypi—第i个最大的轮廓峰高
yvi—第i个最大的轮廓谷深
1．实验仪器介绍
光切显微镜主要用于测量表面粗糙度参数RZ，也可测量Ry。测量范围为RZ80~0.8um。
图5—2为9j型光切显微镜的外形图。底座６上装有立柱５，显微镜主体通过横臂2与立柱联结。转动升降螺母4可使横臂连同显微镜主体沿立柱上下移动，进行粗调焦，用紧定螺钉1将横臂固定在立柱上，手轮3可对显微镜进行微调焦。
2．实验测量原理
光切显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图5—3所示，被测表面为P1P2
阶梯表面，当一束平行光以45º方向投射至阶梯表面上时，就被折射成S1和S2两段，从垂直于光束的方向上就可在显微镜内看到S1和S2两段光带的放大像S'1和S'2。同样，S1和S2之间的距离h也被放大为S'1和S'2之间的距离h'1。通过测量与计算，可求得被测表面的阶梯高度h。图5—4为光切显微镜的光学系统图。由光源⑴发出的光经聚光镜⑵，狭缝⑶，
物镜⑷以45o方向投射到被测工件表面上。调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经物镜⑸成像于目镜分划板G上，通过目镜可观察到凹凸不平的光带，如图5—5所示，光带边缘即工件表面上被照亮了的h1的放大轮廓像h'，测量出h'并通过计算即可求得被测表面的不平度高度h。
互换性讲义
1 互换性与测量技术总复习
第一章 圆柱公差与配合
与G8/和h7配合具有同样配合性质的配合是H8/g7。
H7/f6配合的配合性质为间隙配合。
在任意方向上中心要素的平行度的公差带为圆柱体。
对于过渡配合，孔的公差带与轴的公差带相重叠。
对于间隙配合，孔的公差带在轴的公差带之上(含相接)。
与基准轴配合的孔，A～H为间隙配合，P～zc为过盈配合
尺寸公差是指尺寸的许用变动量。尺寸公差的大小等于最大极限尺寸减最小极限尺寸。
基孔制配合的孔的公差带代号为H，其下偏差为零。
配合公差等于相配合的孔、轴公差之和。
IT2．1T5级用于高精度量块公差。
400+0.013mm比150+0.013mm的精度高。
配合的零部件的公差值越小，则其配合公差也越小。
滚动轴承内圈与轴的配合应选用基孔制。
孔、轴配合中，工作时有相对运动应选用间隙配合。
装配时不需附加选择或调整的互换称为完全互换。
最人实体状态是指孔或轴允许的材料量为最多的状态。
最小买体尺寸是指消耗材料最小的状态下的尺寸
最人实体状态下．，轴的尺寸为最大极限尺寸。
轴的最小实体尺寸为轴的最小极限尺寸。
孔的最大实体尺寸为孔的最小极限尺寸。
基孔制配合中，轴的公差带在零线下方形成间隙配合。
过盈配合孔的公差带在轴的公差带之下。
公差是指允许质量参数的变动量
过遮配合的最大间隙大于零，最大过盈也大于零。
基孔制与基轴制的选用原则：
1)基孔制：是基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配
合的一种制度。
2)基轴制：是基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种种配
合的一种制度。
3)一般优先采用基孔制：加工孔比加工轴要困难，加工孔所削的刀具、量具尺寸规格多。
《极限配合与技术测量基础》教学大纲.
《互换性与测量技术基础》教学大纲
（适用于中职机械类专业）
一、 本课程的性质和任务：
本课程是机械类专业学生必修的一门技术基础课。
本课程的任务是从互换性的角度出发，围绕误差与公差两个概念研究产品使用要求与制造要求之间的矛盾，培养学生正确应用国家标准和检测方法的能力。
二、 本课程的教学目标
通过本课程的学习，学生应达到：
（1）了解互换性与标准化的基本概念；
（2）掌握尺寸极限与配合的基本概念及应用；
（3）掌握形位公差的基本概念及应用；
（4）掌握确定公差的原则和方法；
（5）了解技术测量的基本知识，掌握常用的技术测量仪器使用方法、测量原理；
（6）掌握测量误差的概念，能处理测量数据；
（7）为正确理解和绘制设计图样及正确表达设计思想打下基础。
三、 教学时间分配表
章节号 章节名称 课时 理论课时 实践课时
绪论 2 2
第一章 光滑圆柱形结合的极限与配合 8 8
第二章 技术测量的基本知识及常用计量器具 4 4
第三章 形状和位置公差 10 10
第四章 表面粗糙度 2 2
第五章 螺纹结合的公差与检测 2 2
机 动 2 2
总计 30 30
四、 教学内容和教学要求：
绪论
明确本课程的性质、地位与作用，学习方法与要求。了解互换性的含义、种类、优越性及基本理论；明确互换性在生产中的作用，以及它与设计、制造、维修、管理等方面的关系；了解标准化的含义与基本原理;明确互换性与标准化的关系。
第一章 光滑圆柱形结合的极限与配合
（一） 教学目的：
正确理解公差与配合的基本术语及定义；并能熟练的运用公差带图。掌握极限间隙（ 过盈）及配合公差的计算及三类配合的区别；
（二） 教学内容：
§1—1基本术语及其定义
§1—2极限与配合标准的基本规定
§1—3公差带与配合的选用
习题
（三） 重点与难点：
1． 重点：公差与配合的基本术语及定义；公差带图的运用。
互换性答案
第一章 孔和轴的极限与配合
三、简答题
1.(1)母线通过牙形上沟槽和凸起宽度相等的地方。
（2）母线通过牙形上沟槽和凸起宽度相等的地方。
（3）旋合长度内实际在起作用的地方。
2.简述
间隙配合的特性，是具有间隙。它主要用于结合件有相对运动的配合（包括旋转运动和轴向滑动），也可用于一般的定位配合。
过盈配合的特性，是具有过盈。它主要用于结合件没有相对运动的配合。过盈不太大时，用于键联结传递扭矩；过盈大时，靠孔轴结合力传递扭矩。前者可以拆卸，后者不可以拆卸。
过渡配合的特性，是可能具有间隙，也可能具有过盈，但所得到的间隙和过盈量，一般是比较小的。它主要用于定位精确并要求拆卸的相对静止的联结。
3.泰勒原则
孔的体外作用尺寸应大于或等于孔的最小极限尺寸，并在任何位置上孔的最大实际尺寸应小于或等于孔的最大极限尺寸；轴的体外作用尺寸应小于或等于轴的最大极限尺寸，并在任何位置上轴的最小实际尺寸应大于或等于轴的最小极限尺寸。
4、答：不可以。因为本批产品测量得到的尺寸如此，并不能说明这是设计要求，更能说明上偏差就是+0.045，下偏差就是+0.010.
5、当工件存在形状误差时，孔的实际尺寸都大于其作用尺寸，实际尺寸只有一个，体外作用尺寸有多个。
6、根据泰勒原则，运用实际尺寸和作用尺寸作判断。
7、公差反映了制造精度要求，反映加工的难易程度。公差值是不为零的绝对值；偏差表示某一尺寸偏离基本尺寸的量，与加工难度无关。偏差是代数值。
四、计算题 1.(1)ES=+0.064mm；EI=+0.025mm.
(2)XMAX=0.064-0.025=+0.089mm;XMIM=0.025-0=+0.025mm
2、T轴=0.041-0.025=0.016mm;
由于是基轴制，es=0,ei=-0.016mm;
YMAX= -0.05=EI-es=EI-0,EI=-0.05mm;
表面粗糙度04
表面粗糙度
现代化的机械工业，要求机械零件具有互换性，这就必须合理地保证零件的表面粗糙度、尺寸精度以及形状和位置精度。为此，我国已经制定了相应的国家标准，在生产中必须严格执行和遵守。
零件图上除了表达该零件形状的图形和表示其大小的尺寸外，还必须标注和说明制造零件时应达到的一些技术要求。它包括以下一些内容：
1、零件的表面粗糙度。
2、零件上重要尺寸的公差及零件的形状和位置公差。
3、零件材料的热处理及表面处理。
4、零件特殊加工要求及检验和试验的说明等。
有些技术要求已有国家标准规定的注法，如表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等，应按规定的代号、符号、数字等标注在图形上之外，无规定的技术要求右文字分条书写在图纸下方的空白处。
下面只介绍国家标准《表面粗糙度》、《公差与配合》、《形状和位置公差》的基本内容。
表面粗糙度
一、表面粗糙度的概念
零件的各个表面无论加工得多么光滑，置于显微镜下观察，都可以看到峰谷不平的情况，如右图所示。
加工表面上具有较小间距的峰谷所组成的微观几何形状特征称为表面粗糙度。
它的形成是由于零件在加工过程中，机床、刀具的振动、材料被切削时产生的塑性变形及刀痕等因素等造成的。
二、表面粗糙的评定参数
表面粗糙度是衡量零件质量的标志之一，它对零件的配合、耐磨性、抗腐蚀性、接触刚度、抗疲劳强度、密封性和外观都有影响。
国家标准规定，评定表面粗糙度的高度参数有三个：轮廓算术平均偏差Ra、微观不平十点高度Rz、轮廓最大高度Ry。 目前在生产中评定零件表面质量的主要参数是轮廓算术平均偏差。它是在取样长度l内，轮廓偏距y绝对值的算术平均值，用Ra表示，如图所示。
用公式可表示为：
Ra用电动轮廓仪测量，运算过程由仪器自动完成的。Ra的数值见下表。
Ra的数值 （单位：μm）
第一系列 0.012 0.025 0.050 0.10 0.20 0.40
0.80
1.6 3.2 6.3 12.5 25 50 100
互换性基本检测方法
基本检测方法
1外径的测量
1.1 测量被测件外径尺寸时，至少应在圆周、轴向四个位置使用卡尺或千分尺进行测量，应进行记录。公差要求在±0.05以下的，测量工具为：游标卡尺；公差要求在±0.05以上的，测量工具为千分尺或数显卡尺。四次测量的切点夹角应在60°～120°之间，最大与最小直径之差即为该外径尺寸圆度误差。
1.2 当被测件直径长度大于25mm时，需做直线度检测，利用刀口尺工作面与外径母线接触，观察漏光情况，然后作检测记录。
1.3 在作1.2项检查的同时，还需要作圆度检测，即在直径长度方向范围内，分别取较大间隔的四个位置进行外经测量，方法同1.1项，取其中误差值最大两组做记录并计算圆度误差值。
2 内径的测量
测量被测件内径尺寸，至少应在轴向三个部位进行测量，并进行记录，三次测量的位置应检测一次旋转60°再测量，最大与最小内径之差为该内径的圆度误差。公差要求在±0.05以下的，测量工具为：游标卡尺；公差要求在±0.05以上的，测量工具为内径千分尺、内径表或数显卡尺。
3长（深）度的测量
检测工具为深度尺，因端面与轴线的垂直度误差，在测量被测件长（深）度尺寸时，至少在轴向两个不同位置上进行测量并做记录，两次测量位置应在圆周的180°方向。 4配合面的检测
配合面采用红丹涂色法检测。在检测面上涂较薄的红丹，被测面不动，转动相配合的零（部）件一圈，观察红丹研合研合情况，红丹被均匀抹去程度大于70%，则配合良好。
5锥度的检测
5.1 直接测量法
使用角度样板直接测量或使用三坐标进行测量。
6表面平面的检测
6.1 表面粗糙度的检测
采用样块比较法进行比较判断。
6.2 平面度的检测
采用打表法检测。即在平面上放置三个可调支承，将被测件测量面向上放置在支承点上，调整支承点，使三点等高（百分表在三点上的读数为零），打表所得峰谷值即为该平面的平面度误差。
7 位置度检测
7.1同轴度（跳动）检测
《互换性与测量技术基础》用光切显微镜测量表面粗糙度实验
《互换性与测量技术基础》用光切显微镜测量表面粗糙度实验
一、实验目的
1．掌握用光切显微镜评定工件表面粗糙度的方法。
2．加深对表面粗糙度评定参数的理解。
二、实验仪器和工具
光切显微镜、被测工件
三、实验原理
光切显微镜是以光切法原理，测量和观察机械零件加工表面的微观几何形状误差的，又称表面粗糙度显微镜。在不破坏零件表面的条件下测出工件截面轮廓最大高度和沟糟宽度的实际尺寸。此外，还可测量零件表面上个别位置的加工痕迹和破损情况。
该仪器用于测量零件表面轮廓最大高度Rz值，其测量范围取决于选用的物镜的放大倍数，通常适用于测量Rz等于 0.8—63 微米的表面粗糙度。此种仪器只能对外表面进行测量，除对金属进行测量外，也可对纸张、木材和人工材料进行测量。
光切显微镜的外形及成像原理图如图 2-1和图 2-2所示。
图 2-1 光切显微镜外形图
图 2-2 光切显微镜成像原理图
由光源1发出的光，穿过夹缝2，形成带状光束，经物镜组O1O1′,斜向45°射向工件，凹凸不平的表面上呈现出曲折光带，再以45°反射，经物镜组O2O2′，到达分划板3上。人眼通过目镜可以看到如图2-3所示。
图 2-3 光切显微镜的目镜视野
四、测量步骤
1、根据被测工件表面粗糙度的要求，选择合适的物镜组，分别安装在投射光管和观察光管的下端。
2、接通电源。
3、擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削痕迹的方向与光带垂直。当测量圆柱形工件时，应将工件置于V形块上。
4、粗调节：用手托住支臂，松开锁紧螺钉，缓慢旋转支臂调节螺母，使支臂上下移动，直到目镜中观察到绿色光带和表面轮廓不平度的影象。然后，将螺钉固紧。要注意防止物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组。
5、细调节：缓慢而往复转动调节手轮，调焦环和调节螺钉，使目镜中光带最狭窄，轮廓影象最清晰并位于视场的中央。
6、松开螺钉，转动目镜测微器，使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心线大致平行（此线代替平行于轮廓中线的直线）。然后，将螺钉固紧。
互换性与技术测量实验指导书
互换性与技术测量实验指导书
《互换性与技术测量》
实 验 指 导 书
卢桂萍 编写
机械与车辆学院
二0一0年三月
目录
实验一 孔轴配合的认识及基本技术测量
实验二 用立式光学计测量轴径
实验三 用合象水平仪测量直线度误差
实验四 表面粗糙度测量
实验五 齿轮测量
实验一 孔轴配合的认识及基本技术测量
一、实验目的
1．掌握技术测量的基本概念、基本知识；
2．加深对光滑圆柱体结合的公差与配合的认识；
3．学会选择并组合量块；
4．认识和学会使用几种常用的机械式量仪；
5．了解随机误差的处理。
二、实验内容
1．观察减速箱中孔轴配合的类型；
2．测量方法分类、测量工具介绍；
2．量块的选择及组合；
4．量仪的使用及测量。
三、测量原理及计量器具说明
第一节 技术测量的基本知识
一、 测量的一般概念
技术测量主要是研究对零件的几何参数进行测量和检验的一门技术。
所谓“测量”就是将一个待确定的物理量，与一个作为测量单位的标准量进行比较的过程。他包括四个方面的因素，即：测量对象、测量方法、测量单位和测量精度。
“检验”具有比测量更广泛的含义。例如表面疵病的检验，金属内部缺陷的检验，在这些情况下，就不能采用测量的概念。
二、 长度单位基准及尺寸传递系统
为了保证测量的准确度，首先需要建立统一可靠的测量单位。公制的基本长度单位为米(m)，机械制造中常用的公制单位为毫米（mm）,精密测量
时，多用微米（μm）为单位，它们之间的换算关系为：
1m=1000mm
1mm=1000μm
使用光速作为长度基准，虽然可以达到足够的准确，但却不便于直接应用在生产中的尺寸测量。为保证长度基准量值能够准确地传递到生产中去，在组织上和技术上都必须建立一套系统，这就是尺寸传递系统。如表1-1为我国尺寸传递图表，它体现了我国尺寸传递的全过程。 表1-1 尺寸传递系统
三、 测量工具的分类
互换性与技术测量(第六版)课后习题部分答案
1 《互换性与技术测量(第六版)》习题参考答案
绪 言
0-1题：写出R10中从250～3150的优先数。
解：公比q10= 1010 ，由R10逐个取数，优先数系如下：
250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600，2000，2500，3150
0-2题：写出R10/3中从0.012～100的优先数系的派生数系。
解：公比q10/3= 31010；由R10中的每逢3个取一个数，优先数系如下：
0.012， 0.025， 0.050， 0.100， 0.200， 0.400， 0.800，
1.600， 3.150， 6.300， 12.50， 25.00， 50.00， 100.00。
0-3题：写出R10/5中从0.08～25的优先数系的派生数系。
解：公比q10/5=51010；由R10中的每逢5个取一个数，优先数系如下：
0.80， 0.25， 0.80， 2.50， 8.00， 25.0
第一章 圆柱公差与配合
1-1题 1.
2 孔或轴 最大极限尺寸 最小极限尺寸 上偏差 下偏差 公差 尺寸标注
孔：Φ10 9.985 9.970 -0.015 -0.030 0.015 Φ10-0.015
-0.030
孔：Φ18 18.017 18.00 +0.017 +0.006 0.011 Φ18017.000.0
孔：Φ30 30.012 29.991 +0.012 -0.009 0.021 Φ30+0.012
-0.009
轴：Φ40 39.950 39.888 -0.050 -0.112 0.062 Φ40-0.050
-0.060
轴：Φ60 60.041 60.011 0.041 +0.011 0.030 Φ60+0.041
+0.011
轴：Φ85.00 84.978 0 -0.022 0.022 Φ85-0