作者：庞顺邻,李敏
出版社：重庆大学出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
机械加工技术基础试读：
内容提要
《机械加工技术基础》课程教材是我校数控技术应用专业建设的工学结合教材之一，通过理论联系实际的教学，使学生掌握公差配合、常用材料与热处理、常用机构、机械联接、机械传动、液气压传动，机械加工工艺基础知识，并能应用这些知识分析和处理本专业工作中常见的问题。以典型产品或真实工作任务为载体设计训练项目，实现课程内容与生产性、实用性和先进性相结合，教学方法实用性、课程标准职业性，实现真实工作情境下的“做、学、教三循环”。基于目前数控技术应用教学的特点，编者根据多年来的一线操作和教学经验，并借鉴一直在机加工岗位从事操作人员的经验，开发了既能适应中等职业教学需要，又能适应其他不同层次学习者要求的教材，它可作为生产企业、公司、工厂等有关技术人员的参考书。
前 言
机械加工技术基础是机械工程技术人员必备的基础知识，也是中等职业学校机械类专业学生的必修专业技术基础课程。目前，此类教材以知识的系统性为体系，内容繁多、复杂，难以适应中等职业学校学生基础差、理论课时少的现状。为了适应我国中等职业技术教育发展及数控应用型技术人才培养的需要，编写了此书。
基于目前数控教学的特点，编者根据多年来的一线操作和教学经验，并借鉴一直在机加工岗位从事操作人员的经验，开发了既能适应中职教学需要，又能适应其他不同层次学习者要求的教材，可作为生产企业、公司、工厂等有关技术人员的参考书。
本书取材新颖，内容由浅入深、循序渐进，图文并茂，实例丰富，着重于应用，理论部分突出简明性、系统性、实用性和先进性。本书内容主要以项目任务训练为载体，以提高学生操作数控车床的能力为目的，明确提出了项目目标、任务目标，知识准备与项目任务相对应，实现了理论与实践的有机结合。
本书由重庆教育管理学校庞顺邻、李敏担任主编，杨志诚、邱岭担任主审。项目1、项目2、项目4由庞顺邻编写，项目3由李敏编写。
由于编者水平有限，本书疏漏和欠妥之处在所难免，敬请广大读者批评指正。编者2015年2月项目1机械零件的精度【项目内容】
1．识读尺寸偏差。
2．识读尺寸公差带代号。
3．识读配合公差。
4．初识形位公差。
5．识读表面粗糙度。【项目目标】
知识目标：
1．理解互换性的含义和种类。
2．掌握尺寸、偏差及公差的术语、定义。
3．熟悉标准公差、基本偏差系列的有关规定。
4．掌握配合的基本术语及配合制的定义。
5．了解形位公差的基础知识。
6．理解表面粗糙度的基本概念，掌握表面粗糙度的评定参数。
技能目标：
1．能利用偏差和公差的计算公式进行相应的计算。
2．能熟练读懂图样上标注的公差带的含义。
3．掌握配合制在实际中的应用。
4．能正确理解图样上形位公差代号的技术含义。
5．能正确理解表面粗糙度代号的技术含义。
情感目标：
1．学生通过完成本项目学习任务的体验过程，增强对本课程的学习热情。
2．学会独立完成任务，学会思考。【项目实施过程】任务1 识读尺寸偏差课题1 互换性与标准化一、互换性
在现代化的大规模生产中，常采用专业化、协作生产方式以求达到提高生产率、保证产品质量的目的。这种分散加工、集中组装的产品质量主要由零部件的互换性给予保证。
1．互换性的概念
所谓互换性，是指在制成同一规格的零件中，不需要作任何挑选或附加加工（选配或钳工加工）就可以组装成部件或整机，并能达到设计要求。例如，在更换自行车轴上M8螺母时，只要在相同规格（M8）的螺母中任选一个就可以旋入使用，因为这批螺母具有互换性。此外，互换性也应用在标准件生产中，如滚动轴承的内、外圈就具有很高的互换性。
2．互换性的类型
根据零件的互换程度和范围不同，互换性可分为完全互换性和不完全互换性两种。（1）完全互换性
完全互换性是指零部件在装配时，不需要作任何选择或附加加工。适用于成批大量生产的标准零部件，如螺纹联接件、紧固件、滚动轴承、弹簧等。完全互换性通用性强，装配方便，可减少修理时间和费用，利于专业化生产。因此，完全互换性在机器制造中被广泛采用。（2）不完全互换性
不完全互换性是指零部件在装配时允许进行附加加工、选择与调整。例如，在装配的机器精度要求较高时，若采用完全互换性，则与其配合的零件精度要求也必须高。高精度的要求往往会受到加工条件的限制，加工比较困难，即使可以加工，而加工费用会很大。为解决加工困难和装配精度之间的矛盾，常采用分组装配法、调整法等工艺措施来实现。二、标准化
标准化是指制订和贯彻技术标准，进而完善标准、对标准的实施进行监督，以促进经济发展的整个过程。标准化是实现互换性生产的前提。
技术标准是指为产品和工程的技术质量、规格及其检验方法等方面所作的技术规定，它以特定的形式发布，作为共同遵守的准则和依据。技术标准按适用范围可分为国际标准化组织标准（ISO）、国家标准（GB）、行业标准（JB，HB，YB，TB等）、地方标准和公司（企业）标准等级别。课题2 孔、轴尺寸的极限与配合
为保证零部件的几何精度具有互换性，首先必须对尺寸规定精度要求。在机械制造中，圆柱形孔、轴应用范围最广，因此，国家发布了一系列有关孔、轴的《产品几何技术规范 极限与配合》标准。一、孔和轴的定义及其特点
1．孔
孔通常是指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面。加工过程中，孔的尺寸由小变大。通常孔的参数用大写字母表示。如图1.1（a）所示的L，L，L均是孔的尺寸。123
2．轴
轴是工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面。加工过程中，轴的尺寸由大变小。通常轴的参数用小写字母表示。如图1.1（b）所示的l，l，l均是轴的尺寸。123图1.1 孔和轴二、尺寸的术语及其定义
1．尺寸
以特定单位表示线性长度的数值，称为尺寸。
国标中规定：在机械工程中，一般均采用毫米（mm）作为尺寸的特定单位。如一个孔的直径是50 mm，深为100 mm，则50和100都是尺寸。图样上标注的尺寸，凡是采用特定计量单位的均不标出单位，只标注数值。除孔、轴的直径外，像半径、长度、宽度、高度及中心距等都称为尺寸。
2．公称尺寸
公称尺寸也称基本尺寸，是设计时给定的尺寸。其尺寸是根据零件的使用要求，通过强度、刚度和工艺方面的要求确定的尺寸。设计时，应尽量把基本尺寸圆整成标准直径或标准尺寸，如图1.2所示。公称尺寸的数值可以是整数或小数，如45，18，6.25，0.5等。图1.2 尺寸与偏差
孔的基本尺寸用“L”表示；轴的基本尺寸用“l”表示。
3．实际尺寸
实际尺寸是通过测量获得的某一孔或轴的尺寸。
由于测量有误差存在，零件的实际尺寸并不是零件尺寸的真实值。从理论上讲，尺寸的真值是难以得到的。但随着量具精度的提高，测量尺寸就越来越接近零件的实际尺寸。
孔的实际尺寸用“L”表示；轴的实际尺寸用“l”表示。aa
4．极限尺寸
极限尺寸是一个孔或轴允许的尺寸的两个界限值。孔或轴允许达到的最大尺寸，称为上极限尺寸（L，l）；孔或轴允许达到的最maxmax小尺寸，称为下极限尺寸（L，l）。实际尺寸应位于上下极限尺minmin寸之间，也可达到上下极限尺寸，即L≤La≤Lminmaxl≤la≤lminmax
在机械加工中，因为有各种误差的存在，要把同一规格的尺寸准确地加工成同一数值是不可能的，从使用角度也没有这种必要，因此，极限尺寸是为了方便加工、满足使用要求和需要来确定的。三、偏差的术语及其定义
1．尺寸偏差
尺寸偏差是某一尺寸（实际尺寸、极限尺寸等）减去其公称尺寸所得的代数差（简称偏差）。它可分为极限偏差和实际偏差。极限偏差包括上极限偏差和下极限偏差。
2．上极限偏差（ES，es）
上极限偏差是上极限尺寸减去其公称尺寸所得的代数差，即
3．下极限偏差（EI，ei）
下极限偏差是下极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差，即
4．极限偏差
上极限偏差与下极限偏差统称为极限偏差。
5．实际偏差（E，e）aa
实际偏差是指实际尺寸减其公称尺寸所得的代数差，即
极限偏差用于控制实际偏差，也就是说实际偏差必须介于上下极限偏差之间，该尺寸才算合格，即EI≤E≤ESaei≤e≤esa
各种偏差可以为正、负或零值。偏差值除零外，前面必须冠以正负号。
例1.1 某孔、轴分别为和，指出孔和轴的公称尺寸，极限偏差，并求出极限尺寸。
解四、尺寸公差的术语及其定义
1．尺寸公差（T，T）hs
尺寸公差（简称公差）是允许尺寸的变动量，是上极限尺寸减去下极限尺寸之差，或上极限偏差减去下极限偏差之差，即
公差与偏差是两个不同的概念，应注意区分。公差不能为负和零，而偏差却可以为正、负、零；公差值的大小反映零件精度的高低和加工的难易程度，而偏差仅表示偏离公称尺寸的多少；仅用公差不能判断尺寸是否合格，但可以限制尺寸误差，而两个极限偏差是判断孔和轴尺寸合格与否的依据。
例1.2 有一孔的尺寸为，求孔的直径尺寸公差T。h
解 根据公式得
L=L+ES=50+0.048=50.048max
L=L+EI=50+0.009=50.009min
T=L-L=50.048-50.009=0.039hmaxmin或
T=ES-EI=0.048-0.009=0.039h
2．公差带、公差带图及基本偏差
公差带是由代表两极限偏差或两极限尺寸的两平行直线所限定的一个区域。它反映公称尺寸、极限偏差和公差三者之间的关系，如图1.3所示。零线为表示公称尺寸的一条直线，是确定偏差正、负的一条基准线。零线以上为正偏差，在数值前冠以“+”号；零线以下为负偏差，在数值前冠以“-”号；与零线重合的偏差为零，不必标出。通常孔的公差带用向右倾斜的剖面线表示，轴的公差带用向左倾斜的剖面线表示。图1.3 公差带图
公差带包括两个要素：一是“公差带大小（即在垂直于零线方向的宽度）”，它由标准公差确定；二是“公差带相对于零线的位置”，它由基本偏差确定。
基本偏差是确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。它可以是上极限偏差或下极限偏差，一般为靠近零线的那个偏差。若公差带在零线上方，则基本偏差为下极限偏差；若公差带在零线下方，则基本偏差为上极限偏差。图1.3中的EI和es则分别为孔和轴的基本偏差。EI和es的绝对值越大，孔、轴公差带离零线就越远；绝对值越小，则孔、轴公差带离零线就越近。
例1.3 已知孔、轴的公称尺寸均为φ50 mm，孔的上下极限尺寸分别为φ50.062 mm和φ50 mm，轴的上下极限尺寸分别为φ49.920 mm和φ49.858 mm。试分别计算孔、轴的极限偏差与公差，画出公差带图。
解 孔的上极限偏差ES=L-L=（50.062-50）mm=+0.062 mmmax
孔的下极限偏差
EI=L-L=（50-50）mm=0min
轴的上极限偏差
es=l-l=（49.920-50）mm=-0.080 mmmax
轴的下极限偏差
ei=l-l=（49.858-50）mm=-0.142 mmmin
孔公差
T=L-L=（50.062-50）mm=0.062 mmhmaxmin
轴公差
T=l-l=（49.92-49.858）mm=0.062 mmsmaxmin
可标注为孔，轴。
公差带图如图1.4所示。通常规定图中偏差及公差的单位是“μm”，公称尺寸的单位是“mm”。图1.4 公差带图示例【思考与练习】
一、填空题
1．互换性按其程度和范围的不同，可分为_____和_____两种。其中，_____互换性在生产中得到广泛应用。
2．标准公差代号是由_____和_____两部分组成，如IT10等。
3．基本尺寸的大小是设计时根据零件的使用要求，通过_____、_____或_____的要求而确定的。
4．通过测量获得的某一孔、轴的尺寸称为_____。由于测量误差的存在，实际尺寸并非是尺寸的_____。
5．允许尺寸变化的两个界限值分别是_____和_____。它们是以基本尺寸为基数来确定的。
6．某一尺寸减其_____所得的代数差称为尺寸偏差，又简称_____。尺寸偏差可分为_____和_____两种，而_____又有_____偏差和_____偏差之分。
7．零件的尺寸合格时，其实际尺寸在_____和_____之间，其_____在上极限偏差和下下极限偏差之间。
8．尺寸偏差是_____，因而有正、负的区别；而尺寸公差是用绝对值来定义的，因而在数值前不能_____。
9．从加工的角度看，基本尺寸相同的零件，公差值_____，加工就_____。
10．确定公差带的两个要素分别是_____和_____。
11．确定公差带位置的那个极限偏差称为_____，此偏差一般为靠近_____的极限偏差。
12．零件装配后，其结合处形成包容与被包容的关系，凡_____统称为孔，_____统称为轴。
13．以加工形成的结果区分孔和轴；在切削过程中尺寸由大变小的为_____，尺寸由小变大的为_____。
二、判断题
1．零件的实际尺寸就是零件的真实尺寸。（ ）
2．尺寸偏差可为正值、负值或零。（ ）
3．具有互换性的零件应该是同一规格的零件。（ ）
4．尺寸公差可为正值或零值。（ ）
5．不论公差数值是否相等，只要公差等级相等，尺寸精准程度就相同。（ ）
6．上极限偏差总是大于下极限偏差。（ ）
7．实际偏差越大，其公差越大。（ ）任务2 识读公差带代号一、极限制
国家标准《产品几何技术规范 极限与配合》分别规定了“标准公差系列”和“基本偏差系列”。这种经标准化的公差与偏差制度，称为极限制。两种制度的结合可构成不同的孔、轴公差带。
1．标准公差系列
标准公差系列是由不同标准公差等级和不同公称尺寸的标准公差构成的。标准公差是指在标准的极限与配合制中所规定的任一公差，用“IT”表示。而标准公差等级是指同一公差等级对所有公称尺寸的一组公差被认为具有同等精确程度。标准公差等级代号由标准公差符号“IT”和等级数字组成。例如，IT 7。
国家标准《产品几何技术规范 极限与配合》在公称尺寸由0～500 mm内由高到低规定了IT 01，IT 0，IT 1，IT 2，…，IT18共20个标准公差等级。IT 01和IT 0在工业中很少用到。从IT 01到IT18公差数值依次增大，而公差等级却依次降低，尺寸精度也依次降低。属于同一公差等级的标准公差数值，对所有公称尺寸，虽数值不同，但具有同等的精确程度。例如，公差等级为IT6，公称尺寸为φ30 mm的孔的标准公差值为13 μm，公称尺寸为φ120 mm的孔的标准公差值为22 μm。虽然两孔的标准公差值不相等，但却具有同等的精确程度。
使用标准公差的数值时，一般直接从标准公差数值表（见表1.1）中查取。从表1.1中可知，同一公差等级、同一尺寸分段内各公称尺寸的标准公差值相同，而且同一公差等级、同一基本尺寸的孔和轴都具有相同的标准公差值。例如，公称尺寸为φ100 mm，公差等级为IT6的孔和轴，其标准公差值都为22 μm。表1.1 标准公差数值（摘自GB/T 1800.1—2009）
2．基本偏差系列
孔和轴的基本偏差各有28种，其代号用一个或两个字母表示，孔的基本偏差用大写字母表示，轴的基本偏差用小写字母表示。在26个字母中，除去5个易混淆的字母I，L，O，Q，W（i，l，o，q，w），加上7个双写字母CD，EF，FG，ZA，ZB，ZC（cd，ef，fg，za，zb，zc）及JS（js）构成28种基本偏差代号，分别反映28种公差带位置，构成基本偏差系列（见图1.5）。图1.5 基本偏差系列
由图1.5分析可知：
孔A—H的基本偏差为下极限偏差EI，其绝对值依次减小，其上极限偏差为ES=EI+IT
J—ZC的基本偏差为上极限偏差ES，其绝对值逐渐增大，其下极限偏差为EI=ES-IT
轴a—h的基本偏差为上极限偏差es，其绝对值依次减小，其下极限偏差为ei=es-IT
j—zc的基本偏差为下极限偏差ei，其绝对值逐渐增大，其上极限偏差为es=ei+IT
H和h的基本偏差为零。JS（js）完全对称零线分布，其基本偏差为±IT/2。基本偏差系列图只表示公差带的位置，并不表示公称带的大小，故只画出一端，另一端开口。轴的基本偏差数值列于表1.2，孔的基本偏差数值使用时可查手册。表1.2 轴的基本偏差数值表（摘自GB/T 1800.1－2009）/μm
H和h的基本偏差为零。JS（js）完全对称零线分布，其基本偏差为±IT/2。基本偏差系列图只表示公差带的位置，并不表示公称带的大小，故只画出一端，另一端开口。
例1.4 确定轴φ30f 7的极限偏差和极限尺寸。
解 查表1.1得，
标准公差为IT7=21 μm
查表1.2得，
基本偏差为
上极限偏差es=-20 μm
下极限偏差ei=es-IT7=（-20-21）μm=41 μm
极限尺寸
上极限尺寸l=es+l=（-0.020+30）mm=29.98 mmmax
下极限尺寸l=ei+l=（-0.041+30）mm=29.959 mmmin
为避免计算，国家标准还规定了孔和轴优先公差带的极限偏差，可直接从表1.3、表1.4中查出上下极限偏差值，即二、公差带代号及标注
1．孔、轴的公差带代号组成
公差带代号由基本偏差代号（字母）和标准公差等级代号（数字）构成，并要求用同一字体书写。例如，H8表示基本偏差代号为H，标准公差等级为8级的孔公差带代号。f 7表示基本偏差代号为f，标准公差等级为7级的轴公差带代号。
根据给定的孔、轴公差带代号和基本尺寸，就可从标准公差数值表和基本偏差数值表中，查出标准公差和基本偏差的数值。例如，查φ50f 8的标准公差及基本偏差时，在表1.1中，尺寸段有30～50和50～80，在两个尺寸段中都含有φ50尺寸，按规定应查30～50尺寸段的公差值，然后再在表1.1，沿IT 7竖行对应30～50尺寸段的横行，在横竖行的交接处的示值为25。因其单位为微米（μm），即标准公差为0.025 mm。由于基本偏差为f，故从表1.2查出基本偏差数值。查表时，应查40～50尺寸段与公差带代号（f7），在其横竖交接处数值为-25，又从表1.2中可知，基本偏差是上偏差，即es=-0.025。
2．孔、轴公差带中另一极限偏差的确定
基本偏差只是公差中的一个极限偏差，而另一个极限偏差要根据已知的标准公差和基本偏差计算的结果来定。
基本偏差是下极限偏差EI（ei）的计算公式为ES（es）=EI（ei）+IT
基本偏差是上极限偏差ES（es）的计算公式为EI（ei）=ES（es）-IT
例1.5 试确定φ35f 8的极限偏差。
解 ①由轴的基本偏差数值表查得：基本偏差f是上偏差，且es=-25 μm=-0.025 mm
②由标准公差表查得：基本尺寸l=35时，IT8=39 μm=0.039 mm。
③由公式得ei=es-IT=-0.025-0.039=-0.064
写成标准形式为
轴、孔的极限偏差也可直接从表1.3、表1.4中查出。表1.3 公称尺寸10至180 mm的轴的极限偏差表（摘自GB/T 1800.2－2009）/μm表1.4 公称尺寸10至180 mm的孔的极限偏差表（摘自GB/T 1800.2－2009）/μm三、标注方法
通过查表和计算可以确定孔、轴的上下极限偏差，从而就可在图样上进行尺寸标注。但标注时，必须按照国家标准的规定方法进行。
1．孔、轴公差带标注
国家标准规定孔、轴公差带标注有3种方法，示例见表1.5。表1.5 孔、轴公差带标注标注公差带代号和极限偏差 标注极限偏差值标注公差带代号值φ50H8孔50f 7φ轴
图样上的标注方法如图1.6所示。图1.6 公差带的3种标注方法
2．标注时的注意事项
①上下偏差的字体要比基本尺寸字体小一号。上极限偏差注在基本尺寸的右上方；下极限偏差注在基本尺寸的右下方，下极限偏差的数字必须与基本尺寸数字处在同一底线上。
②当上下极限偏差的数值相同时，在基本尺寸后面标注“±”符号，其后只写一个偏差值。
③上或下极限偏差为零时，必须标出数值“0”。
④上下极限偏差的小数点必须对齐。
⑤标注的公差带代号与基本尺寸数字采用同一号字体书写。
⑥同时标注公差带代号和偏差值时，应把上下极限偏差值加上圆括号。【思考与练习】
一、填空题
公差带代号由_____代号和_____代号构成，在零件图上的标注方法有3种，即标注_____带代号、_____偏差值和_____。带代号与_____偏差值同时标注。
二、判断题
零件图上公差带代号的标注方法有3种，在单件生产时，为了检测和生产方便，应当标注零件上、下极限偏差的具体数值。（ ）任务3 配合的术语及其定义
机械零件应具有足够的尺寸精度，对相互之间具有装配关系的机械零件还应具有一定的配合精度。一、配合及其种类
配合是指公称尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。零件在组装时，常使用配合这一概念来反映零件组装后的松紧程度。根据孔和轴公差带相对位置的不同，配合可分为间隙配合、过盈配合和过渡配合3大类。
1．间隙配合
孔的尺寸减去相配合轴的尺寸之差为正值时，称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带上方，如图1.7所示。图1.7 间隙配合
在间隙配合中，孔与轴之间的配合总是存在间隙的，但间隙的大小是随孔、轴实际尺寸不同而变化的。其变化只能在最大和最小极限尺寸之间，也就是配合间隙只能在最大间隙与最小间隙之间。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]