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公差与配合直观教学教具设计说明书 设计者：黎塑交、黄帝鹏、凌志文 指导教师：赵昌、王辉 摘要： 在基轴制公差配合教学中设计了一个直观教学展示板，用于说明公差配合的概念。展示板既可采用数字显示的方式直观表现尺寸配合的相对关系，又可通过力度的感觉体验配合的性质。 关键词： 公差与配合；直观教学；数字显示；基轴制 一、研究背景和意义 公差配合与测量技术是机械、机电等相关专业学生必修的主干技术基础课程，是从事机电技术类各岗位人员必备的基础知识和技能。该课程不仅实践性很强，而且有很多概念的理解。例如基轴制公差配合内容中涉及到配合公差带、间隙配合、过渡配合和过盈配合等概念。以往教学中，我们通过书本上的表格了解基轴制配合公差带的分布情况，这种理解是一种抽象的理解，缺乏对概念的直观感受。而在工作中，我们不仅要有数值上的准确定义，还需要有对公差配合有感官上的感受，譬如过盈量的大小的感觉。 通过对我们学过的内容的思考，我们设计了这个直观展示板。通过这个教具，我们不仅能够通过数字对概念有理性的理解，同时还有感性的理解，为学习过程中增添了不少色彩。有了这个教学展示板，学习起来概念理解更加全面、深刻，所涉及知识点易于掌握，且不易遗忘。 二、设计方案 根据对所学知识的理解，从真实体验、灵活模拟等方面考虑，拟定了以下三个不同方案： 1、固定配合件展示 该设计方案先按h6公差带制作Φ25基准轴两个，分别为Φ25和Φ24.987,即轴的上极限尺寸和下极限尺寸。然后依据基轴制优先、常用配合（GB/T1801-2009），分别制作F7、G7、H7、JS7、K7、M7、N7、P7、R7、S7、T7和U7公差带所对应的上极限尺寸Dmax孔和下极限尺寸Dmin孔，共24个孔零件。 教学中，用Φ25和Φ24.987的基准轴分别与某个公差带的上极限尺寸Dmax孔和下极限尺寸Dmin孔配合，从配合的效果对基轴制公差配合进行说明。 该方案能再现工程零件的基轴制配合情况。优点是能真实体现零件配合，与工程实践一致，能形成对不同配合的感性认识。缺点是需要制备较多标准零件，且标准零件尺寸相差不大，无法直观进行区别，展示中缺少对不同配合的区别感受。 图1 方案一的26个标准零件 表1 标准公差数值（摘自GB/T1800.1-2009） 公称尺寸/mm 公 差 等 级 IT01 IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 大于 至 μm 18 30 0.6 1 1.5 2.5 4 6 9 13 21 33 52 84 130 表2 孔的基本偏差数值（摘自GB/T1800.1-2009） （μm） 公称尺寸/mm 基本偏差 下极限偏差EI 上极限偏差ES 公称等级IT7 大于 至 F G H JS K M N P R S T U 24 30 +20 +7 0 ±IT/2 +6 0 -7 -14 -20 -27 -33 -40 表3 基轴制优先、常用配合（摘自GB/T1800.1-2009） 基准轴 孔 F G H JS K M N P R S T U 间隙配合 过渡配合 过盈配合 h6 2、活动配合件展示 该设计方案先按h6公差带制作Φ25基准轴两个，分别为Φ25和Φ24.987,即轴的上极限尺寸和下极限尺寸。然后采用四爪活动机构模拟不同孔径，并通过数显方式实时动态更新所模拟孔径的大小。 图2 方案二的原理图 教学中通过调节活动爪的位置可以模拟不同大小的直径，即从A到Z所有的公差带尺寸均能模拟。然后用Φ25和Φ24.987的基准轴与模拟孔进行配合，以说明配合性质及配合效果。 该方案能通过四爪机构模拟不同孔径与基准轴的配合关系。优点是不需要制备太大的标准零件，配合关系能通过数显直观体现，展示灵活。缺点是四爪机构刚度没有孔零件好，无法模拟过盈配合的松紧程度感觉，缺少部分感官的感受，不利于对配合性质的感性认识。 3、活动配合件与固定配合件综合展示 该设计方案先按h6公差带制作Φ25基准轴两个，分别为Φ25和Φ24.987,即轴的上极限尺寸和下极限尺寸。然后采用四爪活动机构模拟不同孔径，并通过数显方式实时动态更新所模拟孔径的大小。并制作过渡配合、间隙配合、过盈配合三组标准零件，用于体验不同的配合性质的松紧程度。 图3 方案三的原理图及6个标准零件 教学中通过调节活动爪的位置可以模拟不同大小的直径，即从A到Z所有的公差带尺寸均能模拟。然后用Φ25和Φ24.987的基准轴与模拟孔进行配合，以说明配合性质及配合效果。用过渡配合、间隙配合、过盈配合三组标准