互换性与测量技术ppt课件.ppt

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1、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

2、全互换性 (2) 不完全互换性,概率互换性 分组互换性 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,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

3、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,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,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C1，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

4、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

5、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

6、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

7、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,4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

8、 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：,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

9、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

10、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

11、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，

12、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

13、真值为，测得值为x，测量误差为，则,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,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

14、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),式中,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：,式中,s 的估计值；, 残余误差(简称残差) ，,2.3 测量误差与测量结果的数据处理,互换性与技术

15、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,值的标准偏差的关系为,若按正态分布考虑，则算术平均值的极限误差为,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3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3.3 ISO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

16、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,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

17、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尺寸公差(简称公差) 允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸减最小极限尺寸，也等于上偏差减下偏差。,3零线 在极限与配合图解中，表示基本尺寸的一条直线(即零偏差线)，以其为基准确定偏差

18、和公差。,3.1 基本术语,互换性与技术测量,二、公差与偏差,4尺寸公差带(简称公差带) 在极限与配合图解中，由代表上偏差与下偏差或最大极限尺寸与最小极限尺寸的两条直线所限定的一个区域。,三、配合,1定义 基本尺寸相同的、相互结合的孔与轴公差带之间的关系，称为配合。,2基准制,国家标准对配合规定了两种基准制，即基孔制和基轴制。基孔制中，孔的下偏差为零，称为基准孔，代号为“H”；基轴制中，轴的上偏差为零，称为基准轴，代号为“h”。,3.1 基本术语,互换性与技术测量,三、配合,3间隙或过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸的代数差为正时是间隙，为负时是过盈 。,4间隙配合,孔的公差带在轴的公差带之上

19、，即具有间隙的配合(包括最小间隙等于零的配合)。,最大间隙与最小间隙统称为极限间隙，其计算式为：,5过盈配合 孔的公差带在轴的公差带之下，即具有过盈的配合(包括最小过盈等于零的配合)。,3.1 基本术语,互换性与技术测量,三、配合,最小过盈与最大过盈统称为极限过盈，其计算式为：,6过渡配合 孔与轴的公差带相互交叠，即可能具有间隙或过盈的配合。,最大间隙与最大过盈计算公式为：,7配合公差 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。它表示配合精度，是评定配合质量的一个重要指标。,3.1 基本术语,互换性与技术测量,三、配合,配合公差的计算式为：,间隙配合,过盈配合,过渡配合,式中, 孔公差，, 轴公差。

20、,当基本尺寸一定时，配合公差表示配合的精确程度，是使用要求，即设计要求；而孔公差与轴公差分别表示孔、轴加工的精确程度，是制造要求，即工艺要求。,3.2 公差制的发展,互换性与技术测量,一、初期公差制,11902年：英国纽瓦尔(Newall)公司出版的标准“极限表”；21906年：英国公布的国家标推B.S27；31924年：英国制订的BS164；41925年：美国制订的标准ASAB4a。,二、旧公差制,在公差制的发展历史上，德国标准旧的DIN公差制占有重要位置，它在总结和继承英、美等国初期公差制的基础上有较大发展。 DIN公差制在当时是较先进的，它影响了一些国家公差制的制订。,3.2 公差制的发

21、展,互换性与技术测量,三、国际公差制,11935年： 国际公差ISA制1-500 mm尺寸范围以草案形式公布。,21932-1936年期间： 大多数欧洲国家都以ISA草案为基础修订了本国公差制。,320世纪50年代： ISA制在世界上的应用范围已相当广泛。,4第二次世界大战后： 国际标准化组织重建，改名ISO，仍由第三技术委员会(ISO/TC3)负责公差与配合标准。,5.1996年： 一个新的技术委员会ISO/TC213正式建立，提出了GPS(几何产品技术规范与认证)的概念和GPS标准体系。,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,一、标准公差,1公差因子(公差单位),而公差T 则可表达

22、为,式中a 公差等级系数。,当,、,时：,当,时：,式中 D 基本尺寸mm；,i、I 公差因子m。,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,一、标准公差,2公差等级,时，规定有标准公差20级，用IT与阿拉伯数字表,准公差规定有18级，从ITl-IT18。,示为IT01、IT0、IT 1、ITl8；当,时，标,IT01、IT0、IT 1、IT 2、IT 3、IT 4、IT 5、IT 6、ITl8,考虑测量误差 几何级数 R5优先数,高,低,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,一、标准公差,3尺寸分段,为了减少公差数目，统一公差值，以简化公差表格，便于应用，应对基本尺寸进行分段。,

23、3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,二、基本偏差,1意义及其代号,基本偏差是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。,ISO公差制对孔、轴各规定有28个基本偏差，用拉丁字母表示，大写字母表示孔，小写字母表示轴。其中JS、js的基本偏差可为上偏差(+IT/2)，也可为下偏差(-IT/2)。,2轴的基本偏差,轴的基本偏差是以基孔制配合为基础而制定的。,a-h用于间隙配合，基本偏差的绝对值等于最小间隙；j-n主要用于过渡配合，所得间隙和过盈均不很大；p-zc主要用于过盈配合 。,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,二、基本偏差,2轴的基本偏差,轴的

24、另一个极限偏差为： esei +IT 或 eies -IT,3孔的基本偏差,一般地说，孔的基本偏差是根据同一字母代号轴的基本偏差，按一定规则换算而来的。,(1) 通用规则,用同一字母表示的孔、轴基本偏差的绝对值相等，而符号相反，即 EI- es 或 ES-ei,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,二、基本偏差,3孔的基本偏差,(1) 通用规则,通用规则的适用范围为：, A-H：EI- es。 J、K、M、N IT8和P-ZC IT7：ES-ei。 基本尺寸500mm以及3mm时，孔、轴公差等级按同级考虑配合。,(2) 特殊规则,J、K、M、N IT8和P-ZC IT7时：,ES= -

25、ei +,式中：,-孔的标准公差TH；,-比孔高一级的轴的标准公差TS。,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,3孔的基本偏差,基孔制时：,基轴制时：,因为,或,由此得出孔的基本偏差：,孔的另一个极限偏差为：,或,3.3 ISO极限与配合制换算图,互换性与技术测量,等级,代号,3.3 ISO极限与配合制,例1查表确定,与,的极限偏差，画出尺寸公差带图。,解：查表得：,，,，,k的基本偏差为+2m。,孔H7的基本偏差为下偏差EI=0，即基准孔，其上偏差ES=EI+IT=+21m。,轴k6的基本偏差为下偏差ei=+2m，其上偏差es=ei+IT=+15m。,轴h6的基本偏差为上偏差es=0

26、，即基准轴，其下偏差ei=es-IT=-13m。,孔K7的基本偏差为上偏差ES= -ei+= -2+（21-13）=+6m，其下偏差EI=ES-IT=-15m。即：,，,；,，,互换性与技术测量,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,对基轴制和基孔制均有：,；,。,三、公差带与配合,对基本尺寸500mm的常用尺寸段，按一般用途、常用和优先选用三种情况规定了孔、轴公差带，线框内为常用公差带，圆圈内为优先选用公差带。,对基本尺寸500-3150mm孔、轴的公差带分别推荐了31种和41种。,标准规定了基本尺寸500mm的基孔制优先、常用配合和基轴制优先、常用配合。,3.3 ISO极限与配合制

27、,例2已知,，要求,。求(1)公差等级；,解：(1),， 。,互换性与技术测量,(2)孔的公差带代号； (3)画出尺寸公差带图。,(2) 选用基孔制 孔,选用基轴制 轴,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,(3) 以基孔制为例 :,要求确定轴的基本偏差 查表 代号。,查表得轴的基本偏差代号为f 。,轴 。,(4) 以基轴制为例：,要求确定孔的基本偏差 查表 代号。,3.3 ISO极限与配合制,互换性与技术测量,按通用规则换算：,(孔的基本偏差代号为F),(4) 方法三:,参照(3)、(4)可得：不同的零线，对应于不同的基准制。利用零线的移动就可以寻找另一基准制的公差带。结果如下：,3

28、.4 尺寸精度设计的基本方法,互换性与技术测量,一、基准制的选择,1一般情况下，应优先选用基孔制。,2与标准件配合时，基准制的选择通常依标准件而定。,3同一基本尺寸轴的表面有多个孔与之结合，或同一基本尺寸孔的表面有多个轴与之结合，而要求不同的配合性质时，应视具体结构，分析确定适宜的基准制。,4基本尺寸500-3150mm的配合，一般采用基孔制的孔、轴同级配合。,二、公差等级的确定,1联系工艺,2联系配合,3联系有关零、部件或机构,4联系实例,5一般公差,3.4 尺寸精度设计的基本方法,互换性与技术测量,三、配合的确定,1配合选择分析,(1) 首先要确定配合类别。,(2) 再按工作条件考虑配合松

29、紧，对照实例选择。,2影响配合选择的其他因素,(1) 热变形； (2) 装配变形； (3) 尺寸分布特性； (4) 精度储备。,3.8 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,一、基本概念,1检测方法及其误差的影响,(1)量规,检验孔的量规为塞规，检验轴的量规为环规与卡规。,量规一般都是成对使用，并分为通规与止规。通规按工件最大实体极限制成，止规按工件最小实体极限制成。,检验时，如果通规能通过工件，而止规不能通过，则认为工件是合格的。,(2) 极限指示计,(3) 通用量具、量仪,3.8 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,一、基本概念,1检测方法及其误差的影响,由于测量误差对测量结果的影响，可能将实际

30、尺寸超出极限尺寸范围的工件误认为合格(误收)，而将实际尺寸在极限尺寸范围内的工件误认为不合格(误废)。,2检测条件,(1) 标准温度,(2) 测量力,3检测原则,(1) 极限尺寸判断原则(泰勒原则),(2) 独立原则,3.8 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,一、基本概念,4验收极限,方案1：验收极限与工件极限尺寸重合；方案2：验收极限自工件极限尺寸向工件公差带内收缩一个允许值(安全裕度A）。,二、光滑极限量规,1量规公差,若止规实际尺寸大于dmin，则用这样的量规检验工件时，可能造成误废；反之，若止规实际尺寸小于dmin ，则可能造成误收。,3.8 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,二、光滑

31、极限量规,1量规公差,(1) 工作量规,为了防止通规过分磨损而造成过多的误收，影响工件的互换性，因此规定了通规的磨损公差及磨损极限尺寸。,止规的制造公差带紧靠其要求的尺寸，通规的制造公差带偏离其要求的尺寸。也就是说，将通端卡规做小些，而将通端塞规做大些。,3.8 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,二、光滑极限量规,1量规公差,(1) 工作量规,方案1：不允许量规尺寸超出工件极限尺寸范围。,量规公差带的布置有两种方案，如图所示。,工作量规通规的磨损极限等于工件的最大实体尺寸。Z称为量规公差带位置要素，是通规制造公差带到最大实体尺寸间的距离。,方案2：允许量规尺寸可以超出工件极限尺寸范围。,3.8

32、 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,二、光滑极限量规,1量规公差,(2) 验收量规,检验部门应使用磨损较多的通规；用户代表应使用接近工件最大实体尺寸的通规，以及接近工件最小实体尺寸的止规。,(3) 校对量规,校对量规又可分为：“校通通”(用TT表示)量规；“校止通”(用ZT表示)量规；“校通损”(用TS表示)量规。,校对量规的尺寸公差(制造公差)为被校对轴用量规尺寸公差(制造公差)的一半，即,。,3.8 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,二、光滑极限量规,2量规设计,(1) 量规结构,按结构型式分，量规有不可调整的和可调整的，单头的和双头的。按检验时的接触状态，可分为点接触、线接触和面接触量规

33、。,(2) 量规工作尺寸的计算, 确定孔与轴的标准公差与基本偏差；, 确定量规的制造公差T和位置要素Z值；, 计算工作量规和校对量规的极限偏差或工作尺寸。,3.8 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,三、用测量器具直接测量,1验收极限与安全裕度,有两种验收极限：,(2) 验收极限等于规定的最大实体极限(MML)和最小实体极限(LML)，即A=0。,(1) 验收极限是从规定的最大实体极限(MML)和最小实体极限(LML)分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定。,采用内缩验收极限的原因有二：,(1) 考虑测量误差的影响；,(2) 考虑形状误差的影响。,3.8 尺寸精度的控制,互换性与技术测量,三

34、、用测量器具直接测量,1验收极限与安全裕度,安全裕度A的值按工件公差的1/10确定，即A=T/10。,2验收极限方式的选择,3计量器具的选则,第4章 形状和位置精度的控制与评定,4.1 概述 4.2 基本术语与定义 4.3 形状公差与形状误差测量 4.4 位置公差与位置误差测量 4.5 形位公差与尺寸公差的关系,互换性与技术测量,4.1 概述,互换性与技术测量,误差的表现形式有尺寸误差、形状误差及位置误差。其中的形状误差包括宏观几何形状误差、波(纹)度和表面粗糙度，在本章特指宏观几何形状误差。,问：合格与否？形状误差，尺寸合格。,零件几何要素的形状和位置误差影响使用性能。,形位公差项目按GB/

35、T 1182-1996(等效于ISO1101)规定如下表：,4.1 概述,互换性与技术测量,4.2 基本术语与定义,互换性与技术测量,一、要素,1中心要素与轮廓要素(1) 中心要素: 不可触及、可由轮廓要素导出的要素。(2) 轮廓要素: 零件轮廓上的点、线、面，即可触及的要素。,2理想要素和实际要素(1)理想要素：具有几何学意义，没有任何误差的要素。(2)实际要素：零件上实际存在的要素。,3被测要素和基准要素(1) 被测要素：给出了形状或(和)位置公差的要素。(2) 基准要素：用来确定被测要素方向或(和)位置的要素。,4单一要素和关联要素(1) 单一要素：仅对其本身给出了形状公差要求的要素。(

36、2) 关联要素：对其他要素有功能关系的要素，即规定位置公差的要素。,4.2 基本术语与定义,互换性与技术测量,二、形位公差与形位误差,1.形状公差：单一实际要素的形状所允许的变动全量。,2.形状误差：被测实际要素对其理想要素的变动量/偏离量。,3.位置公差：关联实际要素的位置对基准所允许的变动量。,4.位置误差: 关联被测实际要素对其理想要素的变动量。,4.2 基本术语与定义,互换性与技术测量,二、形位公差与形位误差,5形位公差带: 控制实际要素变动的区域，实际要素必须位于此区域内为合格。形位公差带由大小、形状、方向和位置四个因素构成。,6理论正确尺寸：确定被测要素的理想形状、理想方向或理想位

37、置的尺寸。该尺寸不附带公差，标注在方框中。,4.2 基本术语与定义,互换性与技术测量,三、形位误差的评定原则,1.形状误差的评定,理想要素的位置应符合最小条件被测实际要素对理想要素的最大变动量为最小。,最小条件应用不同要素：,(1) 轮廓要素：理想要素处于实体之外并与被测实际要素相接触，使被测实际要素对它的最大变动量为最小。,(2) 中心要素：理想要素穿过实际中心要素，使实际要素对它的最大变动量为最小。,4.2 基本术语与定义,互换性与技术测量,三、形位误差的评定原则,1.形状误差的评定,形状误差值的大小可用最小包容区域的宽度或直径来表示。按最小包容区域评定形状误差值的方法称为最小区域法。,4

38、.2 基本术语与定义,互换性与技术测量,三、形位误差的评定原则,2.位置误差的评定,定向误差值用定向最小包容区域的宽度或直径表示。,(1) 定向误差 被测实际要素对一具有确定方向的理想要素的变动量，理想要素的方向由基准确定。,4.2 基本术语与定义,互换性与技术测量,三、形位误差的评定原则,2.位置误差的评定,定位误差值用定位最小包容区域的宽度或直径表示。,(2) 定位误差 被测实际要素对一具有确定位置的理想要素的变动量，理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定。,4.2 基本术语与定义,互换性与技术测量,三、形位误差的评定原则,2.位置误差的评定,(3)跳动误差关联实际要素绕基准轴线回转一周或

39、连续回转时，指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。,四、基准,基准是具有正确形状的理想要素，在实际应用时，则由基准实际要素来确定。,由实际要素建立基准时，应以该基准实际要素的理想要素为基准，理想要素的位置应符合最小条件。,为了确定被测要素的空间方位，有时可能需要两个或三个基准。由三个互相垂直的基准平面所组成的基准体系，称三基面体系。,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,一、直线度,1在给定平面内,(1) 公差带: 距离为公差值t的两平行直线之间的区域。,(2) 误差值:最小包容区的宽度。,最小包容区判断准则相间准则。,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,一、直

40、线度,1在给定平面内,(3) (在给定平面内)直线度的测量及数据处理,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,一、直线度,1在给定平面内,例1：用框式水平仪测量机床导轨的直线度f-。已知水平仪分度值0.02/1000，跨距L=200，测量得8个值如下表。,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,1在给定平面内,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,1在给定平面内,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,一、直线度,1在给定平面内,水平仪分度值l=,200=0.004=4m/格。,最小区域法：, 图解法: 图中f-= 3(格)4(m/格)=12m。, 计

41、算法(旋转法): f-=(2.25+0.75)格4m/格=12m,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,一、直线度,2在给定一个方向上,公差带是距离为公差值t的两平行平面之间的区域。,公差带是正截面尺寸为公差值,的四棱柱内的区域。,3在给定两个互相垂直方向上,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,一、直线度,4在任意方向上,公差带是直径为公差值,的圆柱面内的区域。,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,二、平面度,1公差带：距离为公差值t的两平行平面之间的区域。,2误差值：最小包容区的宽度。,最小区域的判断准则： 两平行平面包容实际表面时，相接触的最高点与最

42、低点有如下三种形式之一时，即为最小区域。,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,二、平面度,(1)三角形准则,(2)交叉准则,(3)直线准则,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,二、平面度,3平面度测量及数据处理,例：利用平板、测量架、千分表、固定和可调支承，按上图右边的布点测量被测平面，要求评定其平面度误差值。,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,二、平面度,f,100m,最小区域,55,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,三、圆度,1公差带：垂直于轴线的任一径向截面上半径差为公差值t的两同心圆间的区域。,2误差值,评定方法：(1)最小区

43、域法 (2)近似方法：a最小二乘圆法b最小外接圆法c最大内接圆法。,(1)最小区域法：最小包容区的宽度为误差值。最小包容区：实际圆与包容圆至少内外交替四点接触。,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,三、圆度,2误差值,(2)最小外接圆法,(3)最大内接圆法,(4)最小二乘圆法,实际轮廓上各点到最小二乘圆圆心的距离。,最小二乘圆半径；,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,四、圆柱度,1公差带：半径差为公差值t的两同轴圆柱面之间的区域。,2误差值 最小区域法：最小包容区的宽度，投影于与轴线垂直的平面上，然后按评定圆度的方法(最小区域法)计算，其结果为圆柱度误差。,4.3

44、 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,五、线轮廓度,1公差带：包络一系列直径为公差值t的圆的两包络曲线之间的区域，诸圆圆心应位于理想轮廓曲线上。,2误差值 与理想轮廓线成对称配置, 包容实际轮廓且距离为最小的两包容线之间的宽度f。,4.3 形状公差与形状误差测量,互换性与技术测量,六、面轮廓度,1公差带：包络一系列直径为公差值t的球的两包络面之间的区域，诸球球心位于理想轮廓面上。,2误差值 包容实际轮廓面，距离为最小，且于理想轮廓面成对称布置的包容面之间的宽度。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,一、平行度,1公差带,（1）面对面,（2）面对线,4.4 位置公差与位置误差

45、测量,互换性与技术测量,一、平行度,1公差带：,（3）线对线,给定一个方向,给定两个相互垂直方向,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,一、平行度,1公差带,2误差值：定向最小包容区域的宽度或直径。,（3）线对线,任意方向,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,二、垂直度,1公差带,（1）面对线,（2）面对面,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,二、垂直度,1公差带,（3）线对面,给定一个方向,给定两个方向,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,二、垂直度,1公差带,2误差值：定向最小包容区域的宽度或直径。,（3）线对面,任意方向,4.4 位置

46、公差与位置误差测量,互换性与技术测量,三、倾斜度,1公差带,在一般情况下，倾斜度公差带是距离为公差值t，且与基准轴线或基准平面成理论正确角度的两平行平面之间的区域。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,三、倾斜度,1公差带,在任意方向上线对面的倾斜度公差带，是直径为公差值,，且与基准成理论正确角度的圆柱面内的区域。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,三、倾斜度,应当指出的是：定向公差具有综合控制定向误差和形状误差的双重作用，既控制定向误差，亦控制有关的形状误差。,2误差值：定向最小包容区域的宽度或直径,理想要素的方向由基准及理论正确尺寸(角度)确定。,例如，某平面

47、的平行度公差，既控制其平行度误差，又控制该平面的平面度和截面直线度误差；轴线的垂直度公差，既控制其垂直度误差，又控制轴线的直线度误差。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,四、同轴度,1.公差带,同轴度公差带是直径为公差值,，轴线与基准轴线重合,的圆柱面内的区域。,2误差值:与基准轴线同轴的最小包容区域的直径。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,五、对称度,1.公差带,2误差值:与理想中心平面对称布置的最小包容区域的宽度。,对称度公差带是距离为公差值t，中心平面(或中心线、轴线)与基准中心要素(中心平面、中心线或轴线)重合的两平行平面(或两平行直线)之间的区域。,

48、4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,六、位置度,1.公差带,位置度公差用于控制被测点、线、面的实际位置对其理想位置的位置度误差。其特点是其公差带的位置是由基准和理论正确尺寸确定的。,点的位置度,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,六、位置度,1.公差带,线的位置度（给定1个方向）,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,六、位置度,1.公差带,线的位置度（给定2个互相垂直的方向）,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,六、位置度,1.公差带,线的位置度（任意方向）,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,六、位置度,1.公差带,面的位

49、置度,2误差值 以理想要素的位置定位（为中心）的最小包容区域的直径。,应当指出的是：定位公差具有综合控制形状误差和定位、定向误差的作用。例如，轴线的位置度公差可以综合控制该轴线的直线度、垂直度或平行度误差。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,七、跳动,1.圆跳动,径向圆跳动,特点：测量方向与基准轴线垂直，它是被测零件横截面上偏心误差与圆度误差的综合反映。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,七、跳动,1.圆跳动,轴向圆跳动 (端面圆跳动),特点：测量方向与基准轴线平行，通常用端面圆跳动控制端面对基准轴线的垂直度误差。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测

50、量,七、跳动,1.圆跳动,斜向圆跳动,应当指出，除特殊规定外，斜向圆跳动的测量方向是被测面的法向方向。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,七、跳动,2.全跳动,应当指出，径向全跳动公差带与圆柱度公差带形状是相同的，由于径向全跳动测量简便，一般可用它来控制圆柱度误差，不再规定圆柱度公差。,径向全跳动,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,七、跳动,2.全跳动,端面全跳动,应当指出，端面全跳动的公差带与端面对轴线的垂直度公差带是相同的，两者控制位置误差的效果也是一样的，对于规定了端面全跳动的表面，不再规定垂直度公差。,4.4 位置公差与位置误差测量,互换性与技术测量,例