紫竹驚蟄幾何精度設(shè)計(jì)概論

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1、第一章幾何精度設(shè)計(jì)概論一、幾何誤差的基礎(chǔ)知識(shí)本章主要內(nèi)容二、幾何精度的基礎(chǔ)知識(shí)三、幾何精度規(guī)范四、課程的性質(zhì)、任務(wù)及要求重點(diǎn)要求互換性與公差的定義及作用幾何精度規(guī)范學(xué)1.1.1幾何誤差本課程研究機(jī)械產(chǎn)品的精度設(shè)計(jì)問(wèn)題，機(jī)械產(chǎn)品是固態(tài)產(chǎn)品，主要是由具有一定幾何形狀的零、部件安裝組成。固態(tài)產(chǎn)品的特點(diǎn)是具有特定的幾何外形，而且?guī)缀瓮庑蔚奶匦詫?duì)其使用功能具有直接的影響。幾何誤差就是指制成產(chǎn)品的實(shí)際幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)給定的理想幾何參數(shù)之間偏離的程度。這些幾何參數(shù)包括表面結(jié)構(gòu)、幾何尺寸、幾何形狀和相互位置。1.1幾何誤差基礎(chǔ)知識(shí)1.1.2幾何誤差產(chǎn)生的原因幾何誤差的產(chǎn)生原因主要有：1、加工原理誤差；2、工藝系

2、統(tǒng)的幾何誤差；3、工藝系統(tǒng)受力變形、熱變形引起的誤差；4、工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差5、測(cè)量誤差等。1.1幾何誤差基礎(chǔ)知識(shí)產(chǎn)生幾何誤差的主要因素有：機(jī)床用以保證刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差使工件產(chǎn)生形狀誤差；夾具用來(lái)確定工件在機(jī)床上的位置。它的制造和安裝誤差將直接影響工件的正確定位，造成工件方向和位置誤差，工藝因素主要有切削用量、切削力及熱處理。它們將產(chǎn)生受力變形和溫度變形.直接影響加工表面質(zhì)；環(huán)境因素主要是切削熱導(dǎo)致的工件與刀具的變形和溫度變動(dòng)產(chǎn)生的加工系統(tǒng)的變形。影響尺寸誤差和形狀誤差。材料的內(nèi)應(yīng)力、材料的腐蝕直接導(dǎo)致產(chǎn)品幾何特性產(chǎn)生變化。將影響完工工件的幾何精度及其持久性。1.1幾何誤

3、差基礎(chǔ)知識(shí)1.1.3幾何誤差對(duì)使用功能的影響在相同型號(hào)的一批產(chǎn)品中，零部件的幾何特性設(shè)計(jì)是相同的，但是其成品質(zhì)量差異很大，這是由于產(chǎn)品零部件在制造、裝配過(guò)程中存在的幾何誤差所造成的。測(cè)繪仿制產(chǎn)品無(wú)法具備原型產(chǎn)品的性能和使用壽命，其關(guān)鍵原因也是在測(cè)繪仿制過(guò)程中，雖然能夠得到原型產(chǎn)品的原理、結(jié)構(gòu)等信息，但是無(wú)法得到原型產(chǎn)品的精度設(shè)計(jì)信息（幾何誤差允許范圍）。1.1幾何誤差基礎(chǔ)知識(shí)幾何誤差的大小體現(xiàn)了國(guó)家和企業(yè)的工業(yè)水平。機(jī)械工業(yè)的能力關(guān)鍵體現(xiàn)在其高精度制造能力上，也就是體現(xiàn)在幾何精度的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、和檢測(cè)等方面的水平上。各種不同幾何特性的誤差對(duì)產(chǎn)品的使用功能的影響有所不同。表面誤差主要影響外觀、摩擦

4、磨損、腐蝕、噪音等使用功能，尺寸和形位誤差主要影響零、部件的空間相互位置，直接影響運(yùn)動(dòng)傳遞、載荷傳遞等性能。1.1幾何誤差基礎(chǔ)知識(shí)1.1幾何誤差基礎(chǔ)知識(shí)1.1.4幾何誤差與成本的關(guān)系幾何誤差與制造成本、檢測(cè)成本和維修成本之間存在密切的關(guān)系。為獲得較小的制造幾何誤差，必然需要采用相對(duì)復(fù)雜的工藝過(guò)程，使用相對(duì)精密的工藝設(shè)備，由技術(shù)水平較高的操作人員操作，所以相對(duì)生產(chǎn)成本較高。1.1幾何誤差基礎(chǔ)知識(shí)1.2.1幾何精度的概念幾何精度就是零、部件允許的幾何誤差，也稱為幾何公差，簡(jiǎn)稱公差。幾何精度設(shè)計(jì)的主要依據(jù)是產(chǎn)品功能對(duì)零部件的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)精度要求，以及產(chǎn)品生產(chǎn)和使用維護(hù)的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)市場(chǎng)需求在進(jìn)行產(chǎn)品的

5、概念設(shè)計(jì)之后，轉(zhuǎn)入產(chǎn)品的工程設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)和精度設(shè)計(jì)。1.2幾何精度基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是根據(jù)使用功能要求確定機(jī)械產(chǎn)品的基本工作原理和總體布局，以保證總體方案的合理和先進(jìn)。參數(shù)設(shè)計(jì)是根據(jù)產(chǎn)品的使用功能要求確定機(jī)構(gòu)各零件的結(jié)構(gòu)和尺寸的標(biāo)稱值。主要是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，須按照力學(xué)、摩擦學(xué)、可靠性等原理，采用優(yōu)化、有限元等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。精度設(shè)計(jì)是根據(jù)產(chǎn)品的使用功能要求和制造條件確定機(jī)械零部件幾何要素允許的加工和裝配誤差。1.2幾何精度基礎(chǔ)知識(shí)1.2.2幾何精度設(shè)計(jì)的基本原則一般說(shuō)來(lái)，產(chǎn)品幾何精度設(shè)計(jì)的基本原則是經(jīng)濟(jì)地滿足功能要求。精度設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮使用功能、精度儲(chǔ)備、經(jīng)濟(jì)性、互換性、

6、協(xié)調(diào)匹配等主要因素。1.2幾何精度基礎(chǔ)知識(shí)1.2.3幾何精度設(shè)計(jì)的主要方法幾何精度設(shè)計(jì)的原始依據(jù)是產(chǎn)品的技術(shù)要求。因此，首先應(yīng)調(diào)查、分析、提出產(chǎn)品的技術(shù)要求。在明確產(chǎn)品的使用功能、使用環(huán)境、批量、等因素后，方能開(kāi)始幾何精度設(shè)計(jì)。精度設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要確定產(chǎn)品整機(jī)的精度，隨后確定部件的精度要求，最后確定零件的精度。精度設(shè)計(jì)的方法主要有：類比法、計(jì)算法和試驗(yàn)法三種．1.2幾何精度基礎(chǔ)知識(shí)1、互換性：一批相同規(guī)格的零部件，任取其一，不經(jīng)任何挑選和修配就能裝在機(jī)器上，并能滿足其使用要求的特性。例如：自行車、縫紉機(jī)上的零件壞了，買一個(gè)更換即可。在工廠的裝配線上，工人在一批零件中順手拿一個(gè)，裝上即可。機(jī)械制

7、造業(yè)中的互換性通常包括幾何參數(shù)和物理參數(shù)的互換，本課程僅討論幾何參數(shù)的互換性。1.2.4互換性與公差1.2幾何精度基礎(chǔ)知識(shí)2、幾何量公差允許幾何量的變動(dòng)范圍。包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。見(jiàn)下圖1.2幾何精度基礎(chǔ)知識(shí)互換性的作用：設(shè)計(jì)方面：可以最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)繪圖和計(jì)算工作，從而縮短設(shè)計(jì)周期，并有利于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的多樣化。制造方面：有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，便于采用