互换性与技术测量习题与学习指导 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:北京理工大学

作者:考试与命题研究组 编

出品人:

页数:167

译者:

出版时间:2009-3

价格:21.00元

装帧:

isbn号码:9787564016029

丛书系列:

图书标签:

• 互换性
• 技术测量
• 机械工程
• 制造工程
• 计量技术
• 习题集
• 学习指导
• 工程测量
• 尺寸精度
• 公差配合

《精密制造的基石：尺寸、形位与精度控制》 一、 引言 在现代工业生产的宏大画卷中，精密制造无疑是最为耀眼的一笔。无论是航空航天领域追求极致的轻量化与可靠性，还是微电子行业对纳米级精度近乎苛刻的要求，亦或是汽车工业不断提升的性能与安全性，都离不开对产品尺寸、形状、位置和表面状态进行精确的控制与测量。这些看似细微的参数，构成了产品功能实现、质量保证和互换性的基石。 本书并非一本涵盖所有技术测量理论的百科全书，也不是一本罗列各种测量仪器的操作手册。相反，它聚焦于精密制造的核心——尺寸、形位与精度控制，旨在为读者深入理解这一领域的核心概念、关键技术和实际应用提供一条清晰的学习路径。我们将从最基础的测量原理出发，逐步深入到复杂形位公差的解析，再到面向实际生产的精度控制策略。通过对核心知识点的梳理与拓展，读者将能够建立起一套严谨的质量思维，理解“为何需要测量”和“如何有效测量”，最终掌握“如何通过控制与测量实现精密制造”。 本书的核心目标在于培养读者具备以下能力： 深刻理解尺寸与形位公差的意义： 认识到公差并非简单的“允许偏差”，而是产品功能、互换性和装配性的关键决定因素。 掌握基本测量原理与方法： 理解各种测量方法的内在逻辑，并能根据实际需求选择最合适的测量工具与技术。 解析复杂形位公差： 能够准确理解图纸上标注的形位公差要求，并将其转化为可执行的测量任务。 建立精度控制的系统性思维： 理解从设计、加工到检验的全过程精度控制链，并能识别和解决潜在的精度问题。 提升实际问题分析与解决能力： 将理论知识应用于实际生产场景，分析尺寸与形位误差产生的原因，并提出改进措施。 本书的学习内容将以“理论与实践相结合”为指导思想，通过详细的原理阐述、丰富的案例分析以及针对性的思考题，引导读者主动探索，深化理解。我们将避免过于深奥的数学推导，而是侧重于概念的直观理解和应用。本书的受众广泛，适用于机械制造、航空航天、汽车工程、模具设计、精密仪器、质量工程等相关专业的学生、工程师、技术人员以及对精密制造有浓厚兴趣的读者。 二、 尺寸与精度：从基础到精深 在精密制造的语境下，我们谈论的“精度”远不止于简单地“准确”。它是一个多维度、多层次的概念，涵盖了尺寸、形状、位置、方向和表面等多个方面。本书将从最基本的尺寸与公差入手，逐步揭示其在精密制造中的重要性。 1. 尺寸与公差的定义与意义： 基本尺寸： 理论上的目标尺寸，是设计的起点。 公差： 允许尺寸的变动范围。为什么需要公差？这是为了保证零件的互换性，使得不同时间、不同地点生产的同一规格零件能够可靠地组装在一起，并能正常工作。没有公差，大规模工业生产将无从谈起。 偏差： 实际尺寸与基本尺寸之差。上偏差、下偏差、实际偏差的定义与计算。 公差带： 由上偏差和下偏差界定的尺寸范围，其大小决定了零件的加工精度等级。我们将深入探讨基本尺寸、公差值、公差等级（IT等级）之间的关系，理解数字越大代表精度越低，但加工成本也越低，这背后蕴含着经济性与技术性的权衡。 配合： 讨论不同零件之间的尺寸组合，理解过盈配合、间隙配合、过渡配合的概念，以及它们对装配、功能和寿命的影响。我们将分析配合的基准制（孔基制、轴基制），理解它们在设计与选择公差时的作用。 2. 尺寸测量的基本原理与方法： 测量是质量控制的基础： 强调测量不仅仅是“看一眼”，而是通过科学的方法获取可靠的数据，从而判断零件是否合格，并为后续的工艺调整提供依据。 常用测量工具与方法： 量块（Gauge Blocks）： 作为测量和校准的基准，讲解其重要性、精度等级和使用方法。 量具（Measuring Tools）： 直接量具： 如游标卡尺、千分尺、百分表、内径千分尺等。我们将详细介绍这些工具的结构、读数方法、测量误差来源（如测量力、角度偏差、接触不良）以及如何正确使用以获得准确结果。 间接量具： 如比较量仪、信号量仪等，它们通过与标准件比较来判断尺寸。 量规（Gauges）： 通端量规、止端量规（“通止规”）：讲解其在快速判断零件尺寸是否在公差范围内时的应用，以及它们的设计原则和局限性。 角度量规、半径量规等。 测量误差分析： 任何测量都存在误差。我们将探讨测量误差的来源（如测量仪器的固有误差、操作者的误差、环境误差、被测工件本身的误差），并介绍误差的分类（系统误差、随机误差）及其影响。理解误差是改进测量精度和工艺能力的关键。 三、 形位公差：超越尺寸的精准要求 在现代精密制造中，仅仅控制零件的尺寸是远远不够的。许多零件的功能实现，很大程度上依赖于其形状的准确性以及各个要素之间的相对位置和方向的精确度。这就是形位公差（Geometric Dimensioning and Tolerancing, GD&T）的范畴。形位公差赋予了设计者一种更强大、更清晰的方式来表达零件的制造要求，确保其在复杂装配中的功能性。 1. 形位公差的基本概念： 为什么需要形位公差？ 尺寸公差只能控制零件的大小，而无法保证其形状的规整性（如平面度、直线度、圆度）以及不同特征之间的相对位置关系（如平行度、垂直度、位置度、对称度）。形位公差正是为了解决这些问题而生。 基准（Datums）： 形位公差的测量和控制都需要一个或多个基准。基准是用来确定被测要素的理论精确位置、方向或形状的基准。我们将深入理解基准要素（点、线、面）、基准特征框以及建立基准的原则，例如三点决定一个平面。 形位公差的符号与标注： 熟悉各种形位公差符号（如平面度、直线度、圆度、圆柱度、轮廓度、平行度、垂直度、倾斜度、位置度、对称度、同轴度、跳动度）及其在图纸上的标注方式。理解形位公差的特征控制框，包括形位公差符号、公差值以及关联的基准。 2. 主要形位公差的解析与测量： 形状公差： 平面度（Flatness）： 零件表面在平面上应处于的区域。 直线度（Straightness）： 零件的直线要素应处于的区域。 圆度（Circularity/Roundness）： 零件的圆周要素应处于的区域。 圆柱度（Cylindricity）： 零件的圆柱形表面应处于的区域。 轮廓度（Profile）： 描述非圆形或非平面的复杂曲线或曲面要素应处于的区域，包括直线轮廓度和圆形轮廓度。 我们将讨论这些形状公差的基本测量原理，如使用平整度仪、三坐标测量机（CMM）等，并理解它们对零件功能的影响。 方向公差： 平行度（Parallelism）： 两个要素之间方向的相对要求。 垂直度（Perpendicularity）： 两个要素之间呈90°角的要求。 倾斜度（Angularity）： 两个要素之间呈指定角度的要求。 我们将讲解如何通过测量角度、划线、使用专用量规等方法来验证这些公差。 位置公差： 位置度（Position）： 规定被测要素（如孔、槽）的中心线或中心面相对于基准的位置精度。这是最常用也最复杂的形位公差之一，涉及理论尺寸（MMC/LMC）和附加工艺公差（TPC）的概念。 同轴度（Coaxiality）： 两个或多个回转要素的中心轴线重合的要求。 对称度（Symmetry）： 两个要素相对于对称基准要素的对称要求。 跳动度（Runout）： 描述旋转体表面相对于旋转轴线的综合偏差，包括全跳动和径向跳动。 我们将重点解析位置度的测量方法，如利用坐标测量机、专用检测规等，并强调其在保证零件互换性和装配功能中的关键作用。 3. 形位公差的测量技术： 三坐标测量机（CMM）： 作为现代精密测量的核心设备，我们将介绍CMM的工作原理、测量探针、测量路径规划以及如何利用CMM对各种尺寸和形位公差进行精确测量。 光学测量技术： 如影像测量仪、激光扫描仪，它们在测量复杂曲面和快速尺寸检测中的应用。 接触式测量仪器： 如测头、划规、角度尺等在传统形位测量中的辅助作用。 通用量仪与专用量规： 结合前面尺寸测量的内容，补充形位公差测量中常用的通用量仪（如百分表、千分表）和各种专用量规（如角度规、斜度规、孔规、键槽规）的使用。 四、 精度控制与制造过程 精密制造不仅仅是关于测量，更是关于如何从源头上保证和控制精度。这涉及到设计、工艺、设备、人员和管理等多个环节的协同。 1. 从设计到加工的精度传递： 公差设计原则： 如何根据零件的功能、装配要求和经济性原则，合理地进行尺寸和形位公差的标注。公差链分析的重要性，理解误差如何在装配中累积。 工艺能力分析（Cp/Cpk）： 引入工艺能力指数的概念，解释如何评估一个加工过程是否能够稳定地生产出合格的零件。理解中心偏倚对合格率的影响。 制造过程中的精度影响因素： 加工方法： 不同加工方法（如车削、铣削、磨削、电火花加工、激光切割）对零件精度的影响。 机床精度与稳定性： 设备本身的精度、刚性、热稳定性、振动等因素。 刀具与磨损： 刀具的材料、几何形状、磨损状态对加工精度和表面粗糙度的影响。 工件装夹： 装夹方式不当是导致尺寸和形位误差的重要原因。 环境因素： 温度、湿度、振动等对精密加工的影响。 2. 质量控制策略与方法： 统计过程控制（SPC）： 利用控制图等工具，实时监控生产过程中的关键参数，及时发现并纠正异常波动，防止不合格品的产生。 首件检验与全数检验： 两种基本的检验模式及其适用场景。 抽样检验： 在大规模生产中，如何通过科学的抽样方案来评估整体质量。 过程优化与改进： 基于测量数据和SPC分析，识别加工瓶颈，分析误差根源，并采取相应的工艺改进措施，如调整切削参数、改进工装夹具、优化操作规程等。 表面粗糙度与表面完整性： 介绍表面粗糙度（Ra, Rz等参数）的定义、测量方法及其对零件性能（如耐磨性、密封性、疲劳强度）的影响。简要提及表面完整性的概念，即加工过程中对零件表面层金相组织、应力状态的影响。 五、 结论 尺寸、形位与精度控制是精密制造的灵魂所在。它们不仅是技术的要求，更是对工程严谨性、科学性和系统性思维的体现。本书的目的是引导读者建立起对这些核心概念的深刻理解，并掌握分析和解决实际问题的基本方法。通过掌握尺寸、形位公差的原理，理解其测量方法，并将其与制造过程紧密结合，我们才能真正实现高质量、高效率的精密制造，为现代工业的发展奠定坚实的基础。 本书鼓励读者在学习过程中，积极思考，将理论知识与身边的实际案例相结合。每一次对图纸的阅读，每一次对测量数据的分析，都将是深化理解、提升技能的过程。愿本书成为您在精密制造领域探索与实践的得力助手。

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这本书的理论深度令人印象深刻，它似乎不仅仅停留在“是什么”的层面，而是深入挖掘了“为什么”和“如何做”的本质。我过去读过一些同类书籍，很多要么过于侧重概念堆砌，要么就是陷入到纯粹的数学推导中，让人抓不住重点。然而，这本书的叙述方式非常巧妙，它总能在引入一个新技术或新概念时，先用一个简短但有力的现实背景或工程案例来铺垫，使得读者能迅速理解该知识点的实际意义和应用价值。这种叙事节奏的把握非常到位，让人在学习新知识时保持了持续的好奇心。特别是在处理那些关于误差分析和不确定性量化的部分时，作者没有简单地罗列公式，而是通过循序渐进的逻辑推理，将复杂的统计学概念融入到实际的测量场景中去解释，读起来非常顺畅，也更容易让人信服。感觉作者对这个领域有着深刻的洞察力，不是简单地转述教科书上的内容，而是加入了许多自己的理解和经验总结。

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这本书的语言风格非常独特，它在保持学术严谨性的同时，又意外地带有一种令人放松的“对话感”。不像有些教材那样，作者仿佛高高在上地布道，而是更像一位经验丰富的导师，用一种清晰、平实的语言跟你探讨问题。我发现它在解释那些拗口的专业术语时，经常会使用一些巧妙的比喻或者生活中的例子来辅助理解，这极大地降低了初学者的入门门槛。举个例子，它描述某个反馈回路的稳定性时，竟然用了描述“一位舞者如何在保持平衡的同时进行快速转身”的场景，一下子就把那个抽象的动态过程具象化了。这种富有温度和人情味的文字处理，使得长时间的阅读也不会让人感到枯燥乏味。它成功地做到了在不牺牲专业度的情况下，最大化读者的接受度和学习兴趣，这种平衡的艺术，确实值得称赞。

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从学习辅助工具的角度来看，这本书的结构设计简直是教科书级别的典范。它不仅仅是一本知识的载体，更是一个高效的学习系统。每一章末尾的“自检清单”和“关键概念回顾”都做得极其精炼，帮助读者快速梳理和巩固本章要点，避免学完就忘的困境。更值得一提的是，它对那些容易混淆的概念之间进行了系统的比较和辨析，比如在讲解两种不同类型的校准方法时，它专门设置了一个表格来对比它们各自的适用范围、优缺点和操作复杂度，这种对比式的学习方法远比孤立地学习单个概念来得高效深刻。此外，它在参考资料的引用上也非常考究，引用的文献和标准都具有很高的权威性和时效性，这保证了书中所有知识点的可靠性，也为有兴趣深入研究的读者指明了方向。这本书的每一个设计细节，似乎都在为读者的学习效率服务，看得出编撰者对学习过程有着深刻的理解和细致的关怀。

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要说这本书最吸引我的地方，恐怕还是它那贯穿始终的实践导向性。虽然它是一本学习指导性质的读物，但它给我的感觉更像是一位资深工程师在手把手地教你解决实际问题。很多习题的设计都极具针对性，它们不是那种为了测试某个孤立概念而设置的“假问题”，而是模拟了真实工业环境中可能遇到的复杂场景。比如，它会要求你结合不同传感器的工作原理，设计一套完整的监测方案，而不是只让你计算一个单一的参数值。我特别喜欢它在讲解完一个核心理论后，紧接着就给出的“案例分析”或“应用拓展”部分。这些部分往往会涉及到最新的行业标准或者前沿技术的发展趋势，这对于我们这些需要将理论应用于工作的人来说，价值巨大。它有效地填补了课堂理论与生产一线之间的鸿沟，让学习的过程充满了即时的成就感和实操的乐趣。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，封面的设计风格简约而不失内涵，那种理工科书籍特有的严谨感与现代设计美学巧妙地融合在一起。纸张的质感也相当不错，拿在手里沉甸甸的，感觉就很专业。我本来对这类偏向理论和实践结合的教材有些许保留，但翻开内页后，这种疑虑很快就被打消了。排版清晰，章节划分逻辑性极强，那些复杂的公式和图表被精心布局，即便涉及到大量的技术细节，阅读起来也不会感到吃力。尤其是那些插图和示意图，绘制得非常精细，几乎每一个关键概念都有配套的可视化辅助，这对于理解那些抽象的物理或工程原理至关重要。我记得有一次，我在学习一个关于精密仪器的章节时，光靠文字描述很难建立起立体的空间概念，但书中那个剖面图一下子就让我茅塞顿开。整体来看，这本书在视觉传达和阅读体验上做足了功课，绝不是那种敷衍了事的教材，看得出作者和出版方在细节上投入了极大的心血。

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