《公差配合与测量》教案
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教 案
第 周
教学过程:
绪 论
一、 本课程的内容和要求
本课程的研究对象：研究机械设计中是怎样正确合理的确定各种零部件的几何精度及相互间的配合关系，研究测量工具和仪器的测量原理及正确使用方法，掌握一定的测量技术，
本课程的具体要求：
1. 初步建立互换性的基本概念，熟悉有关公差配合的基本术语和定义。
2. 了解多种公差标准，重点是圆柱体公差与配合，形位公差以及表面粗糙度标准。
3. 基本掌握公差与配合的选择原则和方法，学会正确使用各种公差表格，并能完成重点公差的图样标注。
4. 建立技术测量的基本概念，具备一定的技术测量知识，能合理、正确的选择量具、量仪并掌握其调试、测量方法。
本课程的学习方法：
（1） 及时总结归纳，找出各个概念，规定之间的联系；
（2） 加强实践环节的训练，理论与实践相结合；
（3） 举一反三，注重实际应用。
二、 互换性概述
1. 互换性定义
举例：螺钉，灯泡，汽车，飞机，彩电等等
互换性是指从一批相同的零件中任取一件，不经修配就能装配到机器或部件中，并满足产品的性能要求。
2. 互换性的种类
（1）．按决定的参数或使用要求分：
a. 几何参数互换 －对几何要素的尺寸、形状、相对位置提出互换性要求。(主要保证装配
b. 功能互换－对物理、化学、机械性能，提出互换性要求。（保证使用）
（2）．按程度分：
a. 完全互换：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。
特点：提高生产率，有利于专业化大生产，缩短维修时间，降低生产成本。
b. 不完全互换 ： 虽是同一规格，但转配时需进行挑选或修配。 特点：多用于生产批量小和装配精度要求高的情况，经常采用分组装配法和修配法。
3. 具有互换性的条件
为了满足互换性要求，最理想的是同一规格的零部件的几何参数做的完全一样。这是不可能的，也是不必要的。只要同一规格的零部件的几何参数保持在一定范围内，就能达到互换的目的。这个范围就是公差。
4. 互换性在机械制造中的作用
a. 设计方面。有利于最大限度采用标准件、通用件，大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期。便于计算机辅助设计。
b. 制造方面。有利于组织专业化生产，采用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率。
c. 使用、维修方面。减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转，提高机器的使用寿命。
三、 零件的加工误差和公差
1. 加工误差：指机械加工后，零件几何参数 (尺寸、几何要素的形状和相互位置、轮廓的微观不平程度等 的实际值与设计理想值相符合的程度。
2. 加工误差的分类：
尺寸误差
形状误差
位置误差
表面微观不平度
3. 几何量公差：实际几何参数值允许的变动范围 。
几何量公差分为尺寸公差、形状公差、位置公差和表面粗糙度指标允许值及典型零件特殊几何参数的公差等
四、标准及标准化（参考）
1、标准化的重要作用
使分散的局部的生产部门和生产环节保持必要的技术统一，成为一个有机的整体，以实现互换性生产。
2、标准的分类
（1）技术标准：国家标准（GB ）行业标准（机械标准JB ）地方标准（DB ）企业标准（QB ）
（2）公差标准
五、本课程的任务
本课程通过比较全面地讲述机械加工中有关尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、螺纹公差及技术测量等方面的基础知识，为专业教学和上次实习教学打下必要的基础。
教 案
第 周
教学过程:
第一章 光滑圆柱的公差与配合
§1-1 基本术语及定义
精度设计包括：零件的精度、零件与零件之间、部件与部件之间的相互位置精度。
尺寸公差与配合的标准化是一项综合性的技术基础工作，是推行科学管理、推动企业技术进步和提高企业管理水平的重要手段。它不仅可防止产品尺寸设计中的混乱，有利于工艺过程的经济性、产品的使用和维修，还利于刀具、量具的标准化。
一、有关孔和轴的定义
1．孔（hole ）：工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由
二平行平面或切面形成的包容面）。P5图1-1a
2．轴（shaft ）：工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）。P5图1-1b
二、 有关尺寸的术语定义
1. 尺寸
用特定单位表示长度值的数字。在机械制造中一般常用毫米 (mm 作为特定单位。尺寸由数值和单位两部分组成。长度包括直径、半径、宽度、深度、高度、中心距等。
2. 基本尺寸（D,d ）
设计给定的尺寸。如图a 中的ø30mm。。 计算法(强度、刚度计算 大概确定
类比法（资料、经验）
按GB321—1980进行圆整
注：要说明圆整的目的是为了减少定尺寸刀具、量具的规格和数量。
3. 极限尺寸
允许零件实际尺寸变化的两个界限值，叫极限尺寸。其中较大的一个尺寸称为最大极限尺寸，较小的一个尺寸称为最小极限尺寸。 最大极限尺寸(孔Dmax 、轴dmax
最小极限尺寸(孔Dmin 、轴dmin
≤Da ≤Dmax
dmin ≤da ≤dmax
4. 实际尺寸
零件制成后，通过测量所得的尺寸
1. 由于测量误差－实际尺寸不一定是尺寸的真值。
2. 因此要用二点法进行测量。
三、有关偏差、公差和公差带的定义
1、偏差
某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。偏差分为称极限偏差和实际偏差。
尺寸偏差有上偏差、下偏差（统称极限偏差）和实际偏差。
(1极限偏差
极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为极限偏差
上偏差 最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为上偏差
下偏差 最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差
孔 {ES=Dmax -D ； EI=Dmin -D}
轴 {es=dmax -d ； ei=dmin -d}
偏差标注的国际规定：上偏差标在基本尺寸的右上角，下偏差标在基本尺寸的右下角。
(2实际偏差
{Ea=Da -D ； ea=da -d}
注：a. 偏差可正可负。除零外，偏差值前面必须加正负号；
b. 实际偏差必须介于上偏差和下偏差之间。极限偏差用于控制实际偏差。
有关偏差的计算例题讲解。
2、尺寸公差
定义：允许尺寸的变动量叫做尺寸公差，简称公差。
即：公差＝最大极限尺寸-最小极限尺寸
或：公差＝上偏差-下偏差
孔：Th = ∣Dmax -Dmin∣=∣（ D+ES ）-（D+EI）∣ =ES-EI
轴：Ts = ∣ dmax -dmin ∣
=es-ei
图1-2 术语图解
上图1-2表示了一对互相结合的孔与轴的基本尺寸、极限尺
寸、偏差、公差的相互关系。
尺寸公差的计算例题讲解。
3、零线与公差带
(1.零线 它是在公差配合图解 (简称公差带图 中，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。通常以零线表示基本尺寸，偏差由此零线算起，零线以上为正偏差，零线以下为负偏差
( 2.尺寸公差带 (简称公差带 它是由代表上下偏差的二条直线所限定的一个区域。
表示公差大小和相对于零线位置的一个区域。一般只画出孔和轴的上、下偏差围成的方框简图，称为公差带图，见图1-3。
基本偏差
用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差。往往是离零线近的或位于零线的偏差。
图1-3 孔、轴公差带图
注：1. 公差带的大小，是指垂直于零线方向计量。沿着零线方向的宽度，画图时任意确定，不具有特殊含义。
在公差带图中，零线是表示基本尺寸的一条直线。当零线画成水平线时，正偏差位于零线的上方，加“＋”。负偏差位于零线的下方，加“－”，偏差值的单位为微米。
四、有关配合的定义
1、配合
基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。
2、间隙
孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正，用X 表示。
3、过盈
孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负，用Y 表示。
4、 配合类别
（1） 间隙配合
孔的公差带在轴的公差带之上
图1-4间隙配合图
最大间隙X max =D max -d min =ES -ei
最小间隙X min =D min -d max =EI -es 平均间隙X av =D av -d X max +X min
av =2
（2） 过盈配合
孔的公差带在轴的公差带之下
图1-5 过盈配合图
最大过盈Y max =D min -d max =EI -es
最小过盈Y min =D max -d min =ES -ei 平均过盈Y av =D av -d av =Y max +Y
min 2
（3） 过渡配合
孔和轴的公差带相互交叠
图1-6 过渡配合图
最大间隙X max =D max -d min =ES -ei
最大过盈Y max =D min -d max =EI -es 平均过盈Y av =D av -d av =Y max +X
max 2
注：最大间隙和最大过盈的平均值：正时为平均间隙，负时为平均过盈。
5、 配合公差及配合公差带图
（1）定义
配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。
它是设计人员根据机器配合部位使用性能的要求对配合松紧变动的程度给定的允许值。它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度，是评定配合质量的一个重要的综合指标。
间隙配合 Tf =︱Xmax —Xmin ︱
过盈配合 Tf =︱Ymin —Ymax ︱
过渡配合 Tf =︱Xmax —Ymax ︱
配合公差应为孔公差与轴公差之和
Tf= Th+ Ts
(2配合公差带的画法
图1-7 配合公差带图
注：a 、与公差带图类似，用长方形区域表示
b 、零线以上为正，表示间隙；零线以下为负，表示过盈。
c 、公差带上下两端至零线的距离为极限配合尺寸
d 、公差带上下两端之间的距离为配合公差
五、基准制
1. 基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带, 与不同基本偏差的轴的公
差带形成各种不同配合的制度。
