互换性与测量技术基础表面粗糙度的标注和设计

《互换性与测量技术》课程标准课程名称：互换性与测量技术适用专业：机电技术应用专业、机电设备安装与维修专业一、课程的性质本课程是中等职业学校数控专业核心技术课。

通过本课程的学习，使学生掌握零件测量和产品质量控制的基本方法和技能；了解公差配合基本知识和最新的国家标准；熟练掌握通用量具和测量仪器的基本原理和使用方法，会根据不同的精度要求选择适合的量具和仪器；掌握形位误差和表面粗糙度的检测工艺；为今后学习其他课程打下坚实的基础，也为今后的技术工作打下基础。

二、课程的设计思路本课程针对中等职业学校学生的实际情况，贯彻“基于工作过程”的设计思路，坚持理实一体化的教学理念，注重学生质量意识、质量检测技能与职业素养的培养，将岗位素质教育和技能培养有机地结合起来。

教学中，既可作为一门专业课程单列教授，也可将课程中的项目活动穿插到其他课程项目中教学，具有很强的实用性与灵活性。

建议课时：64学时三、课程目标学习该课程的目的是使学生掌握零件测量和产品质量控制的基本方法和技能；了解公差配合基本知识和最新的国家标准；熟练掌握通用量具和测量仪器的基本原理和使用方法，会根据不同的精度要求选择适合的量具和仪器；掌握形位误差和表面粗糙度的检测工艺。

具体目标如下：（一）技能目标：1.掌握质量、互换性、标准化等概念；2.会使用常用测量工具；3．会检测零件的线性尺寸、形位误差、螺纹、表面粗糙度；4.会控制零件加工过程的质量；5.了解现代精密测量仪器及技术。

（二）方法目标：1.培养学生学习新知识能力2.新技能所需的方法能力（三）社会目标：1.培养学生相互合作能力2.相互沟通能力四、参考学时、学分机电技术应用专业参考学时56学时、学分3分，机电设备安装与维修专业参考学时56学时、学分3分。

五、课程内容及要求《互换性与测量技术》课程内容及要求六、课程实施建议（一）教材编写通过创新，开发全新的符合职业教育认知规律、由浅入深、基于工作过程的项目教学教材。

重点难点 第一章绪论 重点： 1）明确本课程的研究对象，特点，主要内容。

2）掌握互换性和标准化的基本概念。

3）了解本课程的学习方法。

第三章尺寸公差、圆柱结合的精度设计 重点： 1）掌握有关偏差、公差及配合的基本术语和定义。

　 2）公差与配合国家标准体系与构成，公差与配合标准的应用。

难点： 1）标准公差和基本偏差的应用。

2）圆柱结合的精度设计内容和基本方法。

第四章形状和位置精度设计 重点： 1）形位公差的征项目及在图样上的标注方法。

　 2）公差原则和公差要求的含义，独立原则、包容要求和最大实体要求的图样标注和应用范围。

难点： 1）形位公差的标注、形位公差项目及公差值的选择。

2）公差原则和公差要求。

第五章表面粗糙度 重点： 1）表面粗糙度评定参数的名称、代号及其在图样上的标注方法。

　 2）表面粗糙度的选用。

难点： 表面粗糙度评定参数及其在图样上的标注方法 第六章滚动轴承与孔、轴结合的精度设计 重点： 1）滚动轴承的公差等级及其应用范围。

　 2）滚动轴承的内、外径公差特点。

3）滚动轴承配合的选用、配合表面的形位公差和表面粗糙度以及在图样上的标注。

难点： 配合表面的形位公差和表面粗糙度以及在图样上的标注。

第八章键、花键结合的精度设计 重点： 1）平键和矩形花键结合的特点。

2) 平键和矩形花键结合的公差的选用及其图样标注； 难点： 平键和矩形花键结合的公差的选用及其图样标注 第九章螺纹结合的精度设计 重点： 1) 螺纹的主要几何参数及其对螺纹结合互换性的影响； 2) 螺纹公差(公差带的构成)和螺纹精度的概念 3) 螺纹在图样上的标注 难点： 螺纹几何参数误差对互换性的影响、作用中径的概念及螺纹的合格条件。

第十章圆柱齿轮精度设计 重点： 1）评定齿轮精度、侧隙的必检参数及其的概念 2）齿轮精度设计的内容及其基本方法 3）齿轮精度等级和侧隙在图样上的标注方法 难点： 1）评定齿轮精度、侧隙的必检参数 2）齿轮精度设计的基本方法及在图样上的标注方法 第十一章尺寸链的精度设计基础 重点： 1）尺寸链图的画法 2）尺寸链的组成以及封闭环和增减环的判别方法 3）极值法计算尺寸链—正计算和中间计算 难点： 1）尺寸链图的画法、尺寸链的封闭环和增减环的判别方法 2）极值法计算尺寸链—反计算词汇表2.完全互换：指对同一规格的零件，不加挑选和修配，就能满足使用要求的互换性。

绪论习题一、判断题（正确的打√，错误的打×）1. 零件不经过挑选和修配，便能装配到机器上，该零件具有互换性。

（）2. 厂外协作件要求采用不完全互换生产。

（）3. 具有互换性的零件，其几何尺寸参数必须制成绝对精确。

（）4. 企业标准比国家标准层次低，在标准要求上可低于国家标准。

（）5. 在确定产品的参数系列或参数时，应最大限度地采用优先数系或优先数。

（）二、单项选择题1. 符合互换性的零件应是（）。

A. 相同规格的零件B. 不同规格的零件C. 相互配合的零件D. 上述三种都不是2. 互换性按产品的（）不同，可分为完全互换和不完全互换。

A. 互换方法B. 互换性质C. 互换程度D. 互换效果3. 检测是互换性生产的（）。

A. 保障B. 措施C. 基础D. 原则4. 具有互换性的零件，其几何参数制成绝对精确是（）。

A. 有可能的B. 不可能的C. 必要的D. 必须的5. R10优先数系的公比是（）。

A. 1.60B. 1.25C. 1.12D. 1.06三、简答题1. 什么是互换性？为什么说互换性已经成为现代机械制造业中的普遍原则？列举几种生产和生活实例加以说明。

2. 什么是误差、公差、检测和标准化？它们与互换性有何关系？3.下列四组数据分别属于哪种系列？公比q分别是多少？（1）某机床主轴转速范围（r/min）：200；250；315；400；500；630…（2）电动机转速范围（r/min）：375；750；1500；3000…（3）表面粗糙度（μm）：0.8；1.6；3.15；6.3；12.5；5；25…绪论习题答案一、判断题1. √；2. ×；3. ×；4. ×；5. √二、选择题1. A；2. C；3. A；4. B；5. B三、简答题1.答：略2.答：略3.（1）R10系列，公比q = 1.25（2）R40/12派生系列，公比q = 2（3）R10/3派生系列，公比q = 2习题一一、判断题（对的打√，错的打×）1.某一尺寸的上偏差一定大于下偏差。

14.1表面粗糙度的含义和评定参数主讲教师：马惠萍第4章 表面粗糙度设计1.问题的提出？（含义及为什么对零件提出表面精度要求？）2.用什么评定？（评定基准及其评定参数）3.如何选用或设计表面粗糙度？4.在零件图上如何标注？第4章 表面粗糙度设计的学习内容why what how how表面粗糙度的产生：(3) 以及机床等工装系统的振动等。

(2) 切削过程中切屑分离时的塑性变形；(1) 切削后遗留的刀痕；微小峰谷的高低程度和间距状况称为表面粗糙度，它是一种微观几何形状误差，也称微观不平度。

4.1.1表面粗糙度的含义一般按S 分：S ＜1mm 为表面粗糙度1≤S ≤10mm 为波纹度S ＞10mm 为 f 形状表面粗糙度是指加工后零件表面的微小峰谷（Z ）高低程度和间距（S ）状况。

间距S高低ZS＜1mm短波滤波器滤波后：1≤S≤10mm带通滤波器滤波后：S>10mm长波滤波器滤波后：（1）影响零件的耐磨性；（2）影响配合性质的稳定性；（3）影响抗疲劳强度；（4）影响抗腐蚀性；表面不是越光越好。

4.1.2 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响4.1.3 表面粗糙度评定的基本术语1. 取样长度lr---基准线长度。

至少含5个波峰和波谷2.评定长度ln-- --最小的测量长度。

一般包括5个取样长度lr图5.4 取样长度和评定长度3. 中线—指具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线图4-5 轮廓中线轮廓算术平均中线：在取样长度内lr ，划分实际轮廓为上、下两部分面积相等的线轮廓算术平均中线dxx Z lrRa rl ⎰= 0)(1（1）轮廓的算术平均偏差Ra （触针式电感轮廓仪测量0.025-6.3）在取样长度lr 内，纵坐标值Z (x )的绝对值的算术平均值∑=≈ni iZnRa 11Z iZ (x )xlrRa算术平均偏差Ra4.1.4 表面粗糙度的评定参数—幅度（高度）参数（2）轮廓的最大高度Rz minV max P Z Z Rz +=在取样长度lr 内maxP Z 1P Z 1v Z 2v Z Rz最大高度Rz中线maxv Z图4.9 微观形状对质量的影响幅度参数评定？4.1.4 表面粗糙度的评定参数—附加参数（3）间距参数RSm(反映间距特性)轮廓单元:一个轮廓峰和相邻轮廓谷的组合。

互换性与技术测量实验指导书目录实验一通用量具应用及量块组合选择（选用)实验二用比较仪检测工件尺寸误差实验三表面粗糙度的测量实验四直线度误差的测量实验1 通用量具应用及量块组合选择（孔轴测量）（选做）一、实验目的：1.了解量块、千分尺、游标卡尺的构造和工作原理。

2．掌握量块尺寸组合、千分尺、游标卡尺测量尺寸的方法3．掌握由测得数据进行数据处理的一般方法，并分析产生误差的原因及误差类型。

二、实验所需仪器千分尺、游标卡尺 83块一套的量块三、实验步骤1．利用游标卡尺测量工件直径尺寸，共测量十组数据，将测量结果填入实验报告，并对测量数据进行数据处理。

2．利用千分尺测量工件长度尺寸，共测量十组数据，将测量结果填入实验报告，并对测量数据进行数据处理。

3．用83块一套的量块对千分尺测量的数据处理以后的数据进行尺寸组合。

四、测量数据1.用游标卡尺测量直径尺寸2.用千分尺测量的数据3．用83块一套的量块对千分尺测量的数据数据处理以后的数据进行组合的量块尺寸尺寸：第一块量块：第二块量块：第三块量块：第四块量块：六、思考题1：测量误差一般分为几类型，一般各怎么进行数据处理？实验2 用比较仪测量工件尺寸误差1.实验目的1.1 立式光学比较仪工作原理及使用方法。

1.2 熟悉轴的直径误差的测量方法。

1.3 学会基本的测量误差处理方法。

2.设备与器材立式光学比较仪、被测轴和相同尺寸量块3.实验原理与方案立式光学比较仪主要用于作长度比较测量。

要先用量块将标尺和指针调到零位，被测尺寸对量块的偏差可从仪器标尺上读得。

并可对某轴的固定部位进行多次重复测量，计算测量误差。

立式光学计主要组成见外形图2-2。

由底座1、立柱2、支臂3、直角光管4和工作台11等几部分组成。

立式光学计的光学系统图2-3所示。

光线由进光反射镜6进入光学计管中，由通光棱镜7将光线转折90度，照亮了分划板4上的刻度尺9。

刻度尺上有±100 格的刻线，此处刻线作为目标，位于物镜2的焦平面上。

《互换性与技术测量》课程教学大纲课程名称：互换性与技术测量课程代码：14627 学时：42学时适用专业：机械设计制造及其自动化，车辆工程，热能工程，农业机械，材料成型及控制工程，机械电子工程，测控技术及仪器等专业。

参考教材：《互换性与技术测量》，韩进宏编著，机械工业出版社。

一、课程性质、目标本课程是一门机械通用工种具有实践的技术基础课，属工程技术基础课的性质，应用性极强，以理论课或设计课为基础，应用几何量公差设计知识和检测知识，为专业课或工艺课进行设计，特别是保证零件（或部件）的工作功能进行几何方面的精度设计，给出合理的公差范围，使误差被较好地控制在合理的区间内，是机械零部件功能实现和工作寿命的保障和措施的体现。

课程目标就是：为在培养应用型高级工程技术人才的过程中，提供机械零部件几何精度设计理论和方法，并让学生熟悉相关国家标准及典型几何量测量技术。

二、课程的重点、难点及解决办法1．几何量测量基础一章是测量技术方面的重点内容，难点是涉及计量学范畴宽广，学生不易理解，解决办法是对常用仪器或量具规范分类，明确测量方法属性和常用计量技术指标的含义。

2．形位公差与尺寸公差之间关系（公差原则）为基础部分的重点与难点并存的内容，教师不易讲清，学生更难学懂，也是本课程中间时段的关键环节，处理不好的话，会影响学生对后面特殊用途零件精度问题的理解，特别是量规、齿轮等类型的精度问题，解决方法是，采取分析过程条理化（将大难点化为若干小难点）、应用特征明显化（不同公差原则有显著不同地方，但相互之间又有联系）、讲解概念准确清楚化（各个小难点被击破），实质要点就被抓住了。

3．齿轮精度标准是本课程最难理解的难点问题，又是课程近尾声处的重点内容，机械中用齿轮的地方实在太多了，不懂怎么行呢？解决办法是追溯齿轮渐开线的形成原理，齿轮加工过程的影响因素，然后针对标准规定项目深入浅出地讲解，引领学生学会对复杂问题进行分解处理，以不屈不挠的精神认真地对待每项指标的含义，概念清楚为最好是学习这一部分内容的根本所在，再配以多媒体图片的讲解方法，使问题清晰明了。

互换性与测量技术基础课次：4授课课题：形位误差和形位公差课题内容：形位误差的评定与检测；形位公差带定义、特点本次重点：形位误差的评定、检测形位公差精度分析本次难点：形位公差精度分析作业：4-2参考资料：<<互换性与测量技术基础>> 何镜民主编<<公差配合与测量技术>> 忻良昌主编A一、1、形状误差：被测实际要素对理想要素的变动量。

解释概念，2、形状公差：单一实际要素的形状所允许的变动全量。

明确内容二、位置误差和位置公差1、位置误差：关联被测实际要素对其理想要素的变动量。

2、位置公差：关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。

位置公差按几何特征分：*定向公差：具有确定方向的功能，即确定被测实际要素相对基准要素的方向精度。

*定位公差：具有确定位置功能，即确定被测实际要素相对基准要素的位置精度。

*跳动公差：具有综合控制的能力，即确定被测实际要素的形状和位置两方面的综合精度。

零件的形位究竟是多少，该如何评定呢？提出问题，三、形位误差的评定引导思考形位误差是指被测要素对其理想要素的变动量。

形位误差值小于或等于相应的形位公差值，则认为合格。

1、形状误差的评定（1）形状误差的评定准则——最小条件所谓最小条件，是指被测实际要素相对于理想要素的最大变动量为最小，此时，对被测实际要素评定的误差值为最小。

（2）形状误差值的评定评定形状误差时，形状误差数值的大小可用最小包容区域（简称最小包容区域）的宽度或直径表示。

3个区域比较，引出最小条件、最小区域的概念，用以评定形状误差。

2、位置误差的评定*定向误差是被测实际要素对一具有确定方向的理想要素的变动量，该理想要素的方向由基准确定。

定向误差值用定向最小包容区域（简称定向最小区域）的宽度或直径表示。

定向最小区域是指按理想要素的方向包容被测实际要素时，具有最小宽度或直径的包容区域。

通过定向误差的评定分析，比较定向最小区域与最小区域的差别。

第一章什么叫互换性？为什么说互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守原则？答：（1）互换性是指机器零件（或部件）相互之间可以代换且能保证使用要求的一种特性。

（2）因为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，所以互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。

1-2 按互换程度来分，互换性可分为哪两类？它们有何区别？各适用于什么场合？答：（1）按互换的程来分，互换性可以完全互换和不完全互换。

（2）其区别是：a、完全互换是一批零件或部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配，装配后即能满足预定要求。

而不完全互换是零件加工好后，通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组，仅同一组内零件有互换性，组与组之间不能互换。

b、当装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件制造精度要求提高，加工困难，成本增高；而采用不完全互换，可适当降低零件的制造精度，使之便于加工，成本降低。

（3）适用场合：一般来说，使用要求与制造水平，经济效益没有矛盾时，可采用完全互换；反之，采用不完全互换。

1-3．什么叫公差、检测和标准化？它们与互换性有何关系？答：（1）公差是零件几何参数误差的允许范围。

（2）检测是兼有测量和检验两种特性的一个综合鉴别过程。

（3）标准化是反映制定、贯彻标准的全过程。

（4）公差与检测是实现互换性的手段和条件，标准化是实现互换性的前提。

1-4．按标准颁布的级别来分，我国的标准有哪几种？答：按标准颁布的级别来分，我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。

1-5．什么叫优先数系和优先数？答：（1）优先数系是一种无量纲的分级数值，它是十进制等比数列，适用于各种量值的分级。

（2）优先数是指优先数系中的每个数。

1-7．下面两列数据属于哪种系列？公比为多少？机床主轴转速为200，250，315，400，500，630，、、、单位r/min（2）表面粗糙度R的基本系列为0.012,0.025,0.050,0.100,0.20,、、、，单位为um。