1、第1章 緒論,1.1 本課程的性質(zhì)與任務(wù) 1.2 互換性的概念及其在機(jī)械制造中的作用 1.3 加工誤差、公差及檢測 1.4 標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù),1.1 本課程的性質(zhì)與任務(wù),公差配合與技術(shù)測量是機(jī)械類、儀器儀表類和機(jī)電相結(jié)合類的各專業(yè)必修的主干專業(yè)基礎(chǔ)課，起著聯(lián)系基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁作用，也起著聯(lián)系設(shè)計(jì)類課程和制造工藝類課程的紐帶作用。 機(jī)械設(shè)計(jì)過程，先從運(yùn)動設(shè)計(jì)開始，到總體設(shè)計(jì)，再到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后到零件設(shè)計(jì)，才能完成對機(jī)器的功能、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸的設(shè)計(jì)過程。為了保證實(shí)現(xiàn)從零件的加工到裝配成機(jī)器，使機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)正常，并實(shí)現(xiàn)所要求的功能，就需要在進(jìn)行機(jī)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)時(shí)，對零部件和機(jī)器進(jìn)行精度設(shè)計(jì)。

2、本課程就是研究精度設(shè)計(jì)及機(jī)械加工誤差的有關(guān)問題和幾何形狀測量中的一些問題。這是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。,下一頁,返回,1.1 本課程的性質(zhì)與任務(wù),本課程的任務(wù)是：了解互換性與標(biāo)準(zhǔn)化的重要性，熟悉極限與配合的基本概念，掌握極限配合標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容，初步掌握確定公差的原則和方法，了解各種典型的測量方法和常用計(jì)量器具的使用，為正確地理解和繪制設(shè)計(jì)圖樣及正確地表達(dá)設(shè)計(jì)思想打下良好的基礎(chǔ)。 本課程的內(nèi)容在生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用廣泛、實(shí)踐性強(qiáng)，它由“公差配合”與“技術(shù)測量”兩部分組成。本課程的基本理論是精度理論，研究的對象是零、部件幾何參數(shù)的互換性。本課程的特點(diǎn)是術(shù)語定義、符號、代號、圖形、表格多；公式推導(dǎo)少，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3、、定性解釋多；內(nèi)容涉及面廣，章節(jié)之間系統(tǒng)性、連貫性不是太強(qiáng)。在學(xué)習(xí)中要盡可能與相關(guān)課程的知識聯(lián)系，使學(xué)到的公差配合理論得以舉一反三，能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的。,上一頁,返回,1.2 互換性的概念及其在機(jī)械制造中的作用,1.2.1互換性的基本概念 在人們的日常生活中，有大量的現(xiàn)象涉及到互換性。例如，燈泡壞了，可以換個新的。自行車、手表、縫紉機(jī)、汽車、拖拉機(jī)中某個零件壞了，都可以迅速換上一個新的，并且在更換與裝配后，能很好地滿足使用要求。其所以這樣方便，是因?yàn)檫@些零件都具有互換性。什么叫互換性呢？在機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)中，零部件的互換性是指機(jī)器或儀器中同一規(guī)格的一批合格零件或部件，在裝配前，任取其中一件，不需

4、作任何挑選；裝配時(shí)，不需進(jìn)行修配和調(diào)整；裝配后，能滿足機(jī)器或儀器的使用性能要求。換句話說，零部件的互換性就是同一規(guī)格的零部件按規(guī)定要求制造，能夠彼此相互替換且能保證使用要求的一種特性?；Q性是機(jī)械制造、儀器儀表和其他許多工業(yè)生產(chǎn)部門產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的重要原則。,下一頁,返回,1.2 互換性的概念及其在機(jī)械制造中的作用,1.2.2互換性的分類 產(chǎn)品的互換性，通常包括下述幾部分：幾何參數(shù)(如尺寸)的互換性，機(jī)械性能(如硬度、強(qiáng)度等)的互換性，以及理化性能(如化學(xué)成分、導(dǎo)電性等)的互換性等。本課程僅討論幾何參數(shù)的互換性。所謂幾何參數(shù)主要指尺寸大小、幾何形狀(包括微觀幾何形狀及宏觀幾何形狀)以及形面間的

5、相互位置關(guān)系等。為了完全滿足互換性的要求，將同一規(guī)格的零部件的幾何參數(shù)做得完全一致是最理想的，但在實(shí)踐中是不可能的，同時(shí)也是不必要的，因?yàn)榧庸ふ`差是永遠(yuǎn)存在的。在實(shí)際中只要求同一規(guī)格的零部件的幾何參數(shù)保持在一定的范圍內(nèi)，就能達(dá)到互換性的目的。這個允許零件幾何參數(shù)的變動量就稱為“公差”。 互換性按照互換程度的不同，可分為完全互換和不完全互換。,上一頁,下一頁,返回,1.2 互換性的概念及其在機(jī)械制造中的作用,1完全互換 完全互換要求零部件在裝配時(shí)，不需要挑選和輔助加工，裝配后就能保證達(dá)到預(yù)定的使用性能要求。如常見的螺栓、螺母、鍵、銷、滾動軸承等。 2不完全互換 不完全互換允許零部件在裝配前預(yù)先分

6、組或在裝配時(shí)采取調(diào)整等措施，這類互換又 稱為有限互換。 如某零部件精度很高，既要求配合后間隙變動量很小，又要求孔與軸都具有完全互換性，為了減小加工困難，可將孔、軸各自的變動范圍加大，使生產(chǎn)難度減小。裝配前通過測量，分別將孔、軸按尺寸大小分成若干組，裝配時(shí)按對應(yīng)組進(jìn)行，同一組號間進(jìn)行互換。這樣既達(dá)到了裝配要求，又適應(yīng)了生產(chǎn)需要，這種方法稱為分組裝配。此時(shí)，組與組之間不能互換，故稱為不完全互換。裝配時(shí)需要進(jìn)行挑選或調(diào)整的零部件也屬于不完全互換。,上一頁,下一頁,返回,1.2 互換性的概念及其在機(jī)械制造中的作用,對于標(biāo)準(zhǔn)件，互換性又可分為內(nèi)互換和外互換。構(gòu)成標(biāo)推部件的零件之間的互換稱 為內(nèi)互換。標(biāo)準(zhǔn)

7、部件與其他零部件之間的互換稱為外互換。例如，滾動軸承外圈內(nèi)滾道、 內(nèi)圈外滾道與滾動體之間的互換即為內(nèi)互換，而滾動軸承外圈外徑、內(nèi)圈內(nèi)徑與其相配的外殼孔、軸頸之間的互換則為外互換。 1.2.3 互換性在機(jī)械制造中的作用 互換性在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用和維修等方面有著極其重要的作用。 在設(shè)計(jì)方面，零部件具有互換性，就可以最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和標(biāo)準(zhǔn)部件，大大簡化制圖和計(jì)算等工作，縮短設(shè)計(jì)周期，并有利于用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。這對發(fā)展系列產(chǎn)品，促進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、性能的不斷改進(jìn)，都有重大意義。,上一頁,下一頁,返回,1.2 互換性的概念及其在機(jī)械制造中的作用,在制造方面，互換性有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，有利

8、于采用先進(jìn)工藝和高效率的設(shè)備，以至用計(jì)算機(jī)輔助制造，有利于實(shí)現(xiàn)加工過程和裝配過程的機(jī)械化、自動化，從而提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。 在使用維修方面，零部件具有互換性，可以方便地及時(shí)更換那些已經(jīng)磨損或損壞了的零部件，因此可以減少機(jī)器的維修時(shí)間和費(fèi)用，保證機(jī)器能連續(xù)而持久地正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高機(jī)器的使用壽命和使用價(jià)值。 綜上所述，在機(jī)械制造中，遵循互換性原則，不僅能大大提高勞動生產(chǎn)率，而且能有效保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。所以，互換性原則已成為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中一個普遍遵守的重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則?；Q性生產(chǎn)對我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)具有十分重要的意義。,上一頁,返回,1.3 加工誤差、公差及檢

9、測,具有互換性的零件，其幾何參數(shù)是否必須制成絕對準(zhǔn)確呢？事實(shí)上這不但不可能，而且也不必要。零件在加工過程中，由于種種因素的影響，不可能做得絕對準(zhǔn)確，其制得零件的幾何參數(shù)總是不可避免地會產(chǎn)生誤差，這樣的誤差稱為幾何量誤差。幾何量誤差可分為：尺寸誤差，幾何形狀誤差和相互位置誤差。 尺寸誤差工件加工后的實(shí)際尺寸與理想尺寸之差。 幾何形狀誤差工件加工后的實(shí)際形狀和理想形狀之差。幾何形狀誤差，一般可分為以下三種：,下一頁,返回,1.3 加工誤差、公差及檢測,宏觀幾何形狀誤差即通常所指的形狀誤差。它是指工件整個表面范圍內(nèi)的形狀誤差，一般由機(jī)床、夾具、刀具、工件所組成的工藝系統(tǒng)的誤差所造成。 微觀幾何形狀誤

10、差通常稱為表面粗糙度。它是加工后，刀具在工件表面上留下的大量的很微小的高低不平的波形，其波峰和波長都很小。 表面波度它是介于宏觀和微觀幾何形狀誤差之間的一種表面形狀誤差。 相互位置誤差工件加工后，各表面或中心線之間的實(shí)際相互位置與理想位置的差值。,上一頁,下一頁,返回,1.3 加工誤差、公差及檢測,雖然零件上的幾何量誤差可能會影響零件的使用功能和互換性，但實(shí)踐證明，只要將這些誤差控制在一定的范圍內(nèi)，即將零件幾何量實(shí)際值的變動限制在一定范圍內(nèi)，則零件的使用性能和互換性都能得到保證。所以零件應(yīng)按規(guī)定的極限，即“公差”來制造。 公差允許工件尺寸、幾何形狀和相互位置變動的范圍，用以限制誤差。工件的誤差

11、在公差范圍內(nèi)，為合格件；超出了公差范圍，為不合格件。公差是允許實(shí)際參數(shù)值的最大變動量，也可以說是允許的最大誤差。誤差是在加工過程中產(chǎn)生的，而公差則是由 設(shè)計(jì)人員給定的。設(shè)計(jì)者的任務(wù)就在于正確地規(guī)定公差，并把它在圖樣上明確表示出來。顯然，在滿足功能要求的前提下，公差應(yīng)盡量規(guī)定得大些，以方便制造和獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。,上一頁,下一頁,返回,1.3 加工誤差、公差及檢測,完工后的零件是否滿足公差要求，要通過檢測加以判斷。檢測包含檢驗(yàn)和測量。 幾何量的檢驗(yàn)是指確定零件的幾何參數(shù)是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，并作出合格性判斷，而不必得出被測量的具體數(shù)值；測量是將被測量與作為計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，以確定被測

12、量的具體數(shù)值的過程。檢測不僅用來評定產(chǎn)品質(zhì)量，而且用于分析產(chǎn)生不合格品的原因，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)，監(jiān)督工藝過程，預(yù)防廢品產(chǎn)生。檢驗(yàn)是機(jī)械制造的“眼睛”。產(chǎn)品質(zhì)量的提高，除設(shè)計(jì)和加工精度的提高外，往往更有賴于檢驗(yàn)精度的提高。 由此可見，合理確定公差并正確進(jìn)行檢測，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的兩個必不可少的條件和手段。,上一頁,返回,1.4 標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù),1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是規(guī)模大、分工細(xì)、協(xié)作單位多、互換性要求高。為了適應(yīng)生產(chǎn)中各部門的協(xié)調(diào)和各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的銜接，必須有一種手段，使分散的、局部的生產(chǎn)部門和生產(chǎn)環(huán)節(jié)保持必要的技術(shù)統(tǒng)一，成為一個有機(jī)的整體，以實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)。標(biāo)準(zhǔn)

13、和標(biāo)準(zhǔn)化正是聯(lián)系這種關(guān)系的主要途徑和手段。在機(jī)械制造中，標(biāo)準(zhǔn)化是廣泛實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的前提。 所謂標(biāo)準(zhǔn)是指對需要協(xié)調(diào)統(tǒng)一的重復(fù)性事物（如產(chǎn)品、零部件）和概念（如術(shù)語、規(guī)則、方法、代號、量值）所做的統(tǒng)一規(guī)定。它以生產(chǎn)實(shí)踐、科學(xué)試驗(yàn)及可靠經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，由有關(guān)方面協(xié)調(diào)制訂，經(jīng)一定程序批準(zhǔn)后，以特定形式發(fā)布，作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。,下一頁,返回,1.4 標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù),所謂標(biāo)準(zhǔn)化是指在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)及管理等社會實(shí)踐中，對重復(fù)性事物和概念通過制訂、發(fā)布和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到統(tǒng)一，以獲得最佳秩序和社會效益。標(biāo)準(zhǔn)化包括制訂標(biāo)準(zhǔn)和貫徹標(biāo)準(zhǔn)的全部活動過程。這個過程是從探索標(biāo)準(zhǔn)化對象開始，經(jīng)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)、分析，進(jìn)而起草

14、、制訂和貫徹標(biāo)準(zhǔn)，而后修訂標(biāo)準(zhǔn)。因此，標(biāo)準(zhǔn)化是一個不斷循環(huán)而又不斷提高其水平的過程。 標(biāo)準(zhǔn)化是以標(biāo)準(zhǔn)的形式來體現(xiàn)的。從內(nèi)容上講，標(biāo)準(zhǔn)化的范圍極其廣泛，幾乎涉及人類生活的各個方面。因此，標(biāo)準(zhǔn)種類繁多。按照標(biāo)準(zhǔn)化對象的特性，標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、安全與環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)等。,上一頁,下一頁,返回,1.4 標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù),以標(biāo)準(zhǔn)化共性要求和前提條件為對象的標(biāo)準(zhǔn)稱為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。如計(jì)量單位、術(shù)語、符號、優(yōu)先數(shù)系、機(jī)械制圖、極限與配合、零件結(jié)構(gòu)要素等。本課程主要涉及的是基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。 按照標(biāo)準(zhǔn)的級別，我國將標(biāo)準(zhǔn)分為國家標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（部標(biāo)準(zhǔn)）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三級。國家標(biāo)準(zhǔn)是指由國家標(biāo)準(zhǔn)化主管機(jī)構(gòu)批

15、準(zhǔn)、發(fā)布，在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是指由專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化主管機(jī)構(gòu)或?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織批準(zhǔn)、發(fā)布，在某專業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。部標(biāo)準(zhǔn)是指由各主管部、委（局）批準(zhǔn)、發(fā)布，在該部門范圍內(nèi)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。部標(biāo)準(zhǔn)已逐步向?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)過渡。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是指由企（事）業(yè)或其上級有關(guān)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)。專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（部標(biāo)準(zhǔn)）和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不得與國家標(biāo)準(zhǔn)相抵觸，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不得與專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（部標(biāo)準(zhǔn)）相抵觸。此外，從國際范圍看，還有國際標(biāo)準(zhǔn)與區(qū)域性標(biāo)準(zhǔn)。,上一頁,下一頁,返回,1.4 標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù),從學(xué)科屬性講，標(biāo)準(zhǔn)化是一個系統(tǒng)工程，其任務(wù)就是設(shè)計(jì)、組織和建立標(biāo)準(zhǔn)體系，以促進(jìn)人類物質(zhì)文明及生活水平的提高。標(biāo)準(zhǔn)化也是一門重要的綜合性學(xué)科，它與

16、許多學(xué)科交叉滲透，是技術(shù)與管理兼而有之的學(xué)科，是介于自然科學(xué)與社會科學(xué)之間的邊緣學(xué)科。 從作用上講，標(biāo)準(zhǔn)化的影響是多方面的。世界各國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程表明，標(biāo)準(zhǔn)化是組織現(xiàn)代化大生產(chǎn)的重要手段，是實(shí)現(xiàn)專業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)的必要前提，是科學(xué)管理的重要組成部分。標(biāo)準(zhǔn)化同時(shí)是聯(lián)系科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用等方面的紐帶，是使整個社會經(jīng)濟(jì)合理化的技術(shù)基礎(chǔ)。標(biāo)準(zhǔn)化也是發(fā)展貿(mào)易，提高產(chǎn)品在國際市場上競爭能力的技術(shù)保證?，F(xiàn)代化的程度越高，對標(biāo)準(zhǔn)化的要求也越高。搞好標(biāo)準(zhǔn)化，對于加速發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，提高產(chǎn)品和工程建設(shè)質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，搞好環(huán)境保護(hù)和安全衛(wèi)生以及改善人民生活等都有著重要作用。,上一頁,下一頁,返回,1.4 標(biāo)準(zhǔn)化

17、與優(yōu)先數(shù),我國政府十分重視標(biāo)準(zhǔn)化工作，從1958年發(fā)布第一批120 個國家標(biāo)準(zhǔn)起，至今已制定1萬多個國家標(biāo)準(zhǔn)，自1978 年我國恢復(fù)為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）成員國以來，陸續(xù)地修訂了我國的標(biāo)準(zhǔn)，并以國際標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)制定了新的公差標(biāo)準(zhǔn)，向ISO 靠攏?？梢灶A(yù)料，在我國現(xiàn)代化建設(shè)過程中，我國標(biāo)準(zhǔn)化的水平和公差標(biāo)準(zhǔn)的水平將大大提高，并對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。,上一頁,下一頁,返回,1.4 標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù),1.4.2 優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系 工程上各種技術(shù)參數(shù)協(xié)調(diào)、簡化和統(tǒng)一，是標(biāo)準(zhǔn)化的重要內(nèi)容。 在生產(chǎn)中，當(dāng)選定一個數(shù)值作為某種產(chǎn)品的參數(shù)指標(biāo)后，這個數(shù)值就會按照一定的規(guī)律向一切相關(guān)的制品、材料等的有

18、關(guān)參數(shù)指標(biāo)傳播擴(kuò)散。例如動力機(jī)械的功率和轉(zhuǎn)速值確定后，不僅會傳播到有關(guān)機(jī)器的相應(yīng)參數(shù)上，而且必然會傳播到其本身的軸、軸承、鍵、齒輪、聯(lián)軸節(jié)等一整套零部件的尺寸和材料特性參數(shù)上，并將進(jìn)而傳播到加工和檢驗(yàn)這些零部件的刀具、量具、夾具及機(jī)床等的相應(yīng)參數(shù)上。這種技術(shù)參數(shù)的傳播，在生產(chǎn)實(shí)際中是極為普遍的現(xiàn)象，并且跨越行業(yè)和部門的界限。,上一頁,下一頁,返回,1.4 標(biāo)準(zhǔn)化與優(yōu)先數(shù),工程技術(shù)上的參數(shù)數(shù)值，即使只有很小的差別，經(jīng)過反復(fù)傳播以后，也會造成尺寸規(guī)格的繁多雜亂，以致給組織生產(chǎn)、協(xié)作配套及使用、維修等帶來很大的困難。因此，對于各種技術(shù)參數(shù)，必須從全局出發(fā)，加以協(xié)調(diào)。 優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系就是對各種技術(shù)參數(shù)的數(shù)值進(jìn)行協(xié)調(diào)、簡化和統(tǒng)一的一種科學(xué)的數(shù)值制度。 工程技術(shù)上通常采用的優(yōu)先數(shù)系，是一種十進(jìn)幾何級數(shù)。即級數(shù)的各項(xiàng)數(shù)值中，包括1，10，100，10N 和