武汉理工大学(付凤岚)互换性1.1 绪论

1、机电工程学院付风岚本章结构本章结构研究对象研究对象: : 过程中的几何量过程中的几何量 公差配合（简称公差配合）与检测技术公差配合（简称公差配合）与检测技术 机械原理机械原理机械设计机械设计（机械零件）（机械零件）机械专业机械专业的学科基的学科基础课础课机械设机械设计基础计基础机械制机械制造基础造基础金属工艺学金属工艺学工程材料工程材料 (简称公差设计简称公差设计)是教学计划中联系设计课程与工艺课是教学计划中联系设计课程与工艺课程的纽带程的纽带, ,是从基础课学习过渡到专业是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁课学习的桥梁. . 本课程性质本课程性质:学科基础课学科基础课 承上启下承上启下点要素

2、点要素: :圆锥顶点圆锥顶点5 5 球心球心8 8线要素线要素: :素线素线6 6轴线轴线7 7面要素面要素: :球面球面1;1;圆锥面圆锥面2;2;环状平面环状平面3;3;圆柱面圆柱面4 4；渐开线齿面；渐开线齿面9 9412367859-表示几何要素大小、形状、位置表示几何要素大小、形状、位置及及 其精度的参量。其精度的参量。尺寸尺寸形状误差形状误差位置误差位置误差表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数典型零件典型零件( (齿齿 轮、螺纹等轮、螺纹等) )的精度评定参数的精度评定参数包括：包括：含线性尺寸含线性尺寸( (简称简称) )角度尺寸角度尺寸( (简称简称) )基本基本几何量公差几何

3、量公差( (简称简称) ) 几何量的允许变动几何量的允许变动 量。量。G 0.008 G3.2 10-0.013-0.0283.2尺寸公差尺寸公差:T=-0.013-(-0.028)=0.041mm表示要求该轴实际尺寸在表示要求该轴实际尺寸在9.9729.987之间之间表面粗糙度公差（允许值）：表面粗糙度公差（允许值）：3.2 um形位公差形位公差: t= 0.01 mm表示要求表示要求10 轴轴线对轴轴线对G面的垂直度误差不得超过面的垂直度误差不得超过0.01 mm尺寸尺寸形状误差形状误差位置误差位置误差表面粗糙度评定参数表面粗糙度评定参数典型零件典型零件( (齿齿 轮、螺纹等轮、螺纹等)

4、)的精度评定参数的精度评定参数含线性尺寸含线性尺寸( (简称简称) )角度尺寸角度尺寸( (简称简称) )基本基本基本基本 机械零件的机械零件的: : - - 同一规格零件按规定的同一规格零件按规定的，能够彼此相互替换使用而，能够彼此相互替换使用而 效果相同的效果相同的。 技术要求技术要求1.1.2.2.3. 3. 轴轴 图号图号02 比例比例1:1 材料材料 45 . 设计设计 制图制图 审核审核 . 日期日期2228283060140其余互换性互换性机械性能互换性机械性能互换性理化性能互换性理化性能互换性本课程讨论本课程讨论对同一批零件而言，当对同一批零件而言，当其原材料相同时，其其原材料

5、相同时，其主要在主要在贯穿在产品设计、制造、使用和维修的全贯穿在产品设计、制造、使用和维修的全过程：过程：1)1)：零、部件具有互换性，就零、部件具有互换性，就可以最大限度地利用标准件、通用件和标推部可以最大限度地利用标准件、通用件和标推部件，从而简化制图、计算工作，件，从而简化制图、计算工作，2)2)：便于组织生产协便于组织生产协作，进行专业化生产。采用高效率的生产作，进行专业化生产。采用高效率的生产设备，有利于实现加工过程和装配过程机设备，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化。从而械化、自动化。从而。3)3)：零、部件具有互换：零、部件具有互换性可以及时更换已经磨损或损坏了的零、部性

6、可以及时更换已经磨损或损坏了的零、部件，减少机器的维修时间和费用，保证机器件，减少机器的维修时间和费用，保证机器连续而持久地运转，从而连续而持久地运转，从而。如何实现互换性如何实现互换性 ？ 如果将同一规格零件的几何量如果将同一规格零件的几何量制作得完全相同显然可以实现互换制作得完全相同显然可以实现互换性，但这不可能，也不必要。事实性，但这不可能，也不必要。事实上只要将同一规格零件的几何量控上只要将同一规格零件的几何量控制在公差允许的范围内，使同一规制在公差允许的范围内，使同一规格零件的几何量彼此充分近似，就格零件的几何量彼此充分近似，就可以实现互换性可以实现互换性 机器机器零件是制零件是制造

7、单元造单元配合要求配合要求配配合设计合设计1 1零件的结合零件的结合就有就有且机械零件多以且机械零件多以的的和和的形式结合的形式结合。 零件动、静结合形式及其结合松紧程零件动、静结合形式及其结合松紧程度的正确与否至关重要度的正确与否至关重要,它直接影响着机它直接影响着机器及其零部件的性能、质量、寿命和可靠器及其零部件的性能、质量、寿命和可靠性等性等 基本尺寸相同的包容面和被包容面基本尺寸相同的包容面和被包容面的结合有的结合有不同形式。不同形式。 11活塞活塞 22活塞销活塞销 3-3-连杆连杆 44曲轴曲轴 5-5-缸体缸体曲轴活塞机构曲轴活塞机构12354例：活塞与缸体、活塞销例：活塞与缸体

8、、活塞销 与连杆与连杆 孔之间必须是孔之间必须是，活塞销与活塞之间必须是固定的静配合活塞销与活塞之间必须是固定的静配合24动配合动配合动配合动配合静配静配合合静配静配合合 机械零件大多以机械零件大多以和和的形式结合的形式结合, /T18001997 作作定义定义 使得机械零件大多为使得机械零件大多为 包容面和被包容面的结包容面和被包容面的结合大多为合大多为 孔孔孔孔( (轮轮毂键槽毂键槽) )孔孔( (轴轴键槽键槽) )轴轴轴轴( (键键) ) 使得机器的性能、质量、寿命和可靠性，以及振使得机器的性能、质量、寿命和可靠性，以及振动、噪声、摩擦磨损等很大程度上取决于动、噪声、摩擦磨损等很大程度上

9、取决于孔、轴的结孔、轴的结合形式及其结合松紧程度与松紧均匀程度的正确与否。合形式及其结合松紧程度与松紧均匀程度的正确与否。 如何实现孔、如何实现孔、轴的配合要求？轴的配合要求？轴轴轴轴孔孔轴轴孔、轴之间转动结合孔、轴之间转动结合孔、轴之间移动结合孔、轴之间移动结合孔、轴之间静结合孔、轴之间静结合孔孔孔孔原理原理孔、轴之间转动结合孔、轴之间转动结合轴轴孔孔10 0+0.02110-0.028-0.0131010.0219.9729.987之间之间:孔孔轴轴孔、轴之间移动结合孔、轴之间移动结合孔、轴之间固定结合孔、轴之间固定结合轴轴孔孔1010.021之之间间:10.039 10.023之间之间:

10、10 0+0.02110+0.023+0.039最小过盈最小过盈被验零件合格与否而不获取量被验零件合格与否而不获取量 值的过程。值的过程。通通端端止止端端通通端端止止端端通通端端止止端端通通端端止止端端合格合格不合不合格格通通端端止止端端通通端端止止端端不合不合格格工件工件量规量规 测量的作用测量的作用: : 获取被测量量值以判断其是否满足设获取被测量量值以判断其是否满足设计要求计要求; ;根据量值进行工艺分析和质根据量值进行工艺分析和质量控制量控制. . 检验的作用检验的作用: : 判断被验零件是否满足设计要求判断被验零件是否满足设计要求( (合合格与否格与否).). 测量误差测量误差 -

11、对对进行测量所得进行测量所得与与之间的差值。之间的差值。 一般一般, 公差主要用来控制加工误差公差主要用来控制加工误差. 但对高精密加工但对高精密加工, 主要用来补偿测量误差主要用来补偿测量误差测量误差测量误差 标准化标准化是发展贸易、提高产品在国际是发展贸易、提高产品在国际市场的竞争能力的技术保证市场的竞争能力的技术保证 应遵守标准化原则应遵守标准化原则 - 择标准公差择标准公差与配合与配合。 公差标准（例）：公差标准（例）：GB/T1800极限与配合极限与配合；GB/T1182 形状和位形状和位 置公差置公差；GB/T3505表面粗表面粗 糙度糙度；GB/T10095 渐开线园柱齿轮精渐开

12、线园柱齿轮精 度度等等 数值标准化的意义数值标准化的意义 当选定一个数值作为当选定一个数值作为参数指标时，该数值会按参数指标时，该数值会按一定的规律，向一切有关一定的规律，向一切有关和材料中传播，例如：和材料中传播，例如：M16-6H形成牵一发而形成牵一发而动全身的现象动全身的现象故故: :技术参量应在技术参量应在r基本系列基本系列R5 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R5 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10 R10 1.00 1.00 1.251.25 1.60 1.60 2.00 2.00 2.50 2.50 3.153.15

13、 4.004.00 5.00 5.00 6.30 6.30 8.00 8.00 10.0010.00 R20R20 1.001.00 1.121.12 1.25 1.25 1.40 1.40 1.60 1.60 1.80 1.80 2.00 2.00 2.24 2.24 2.50 2.50 2.80 2.80 3.15 3.15 3.55 3.55 4.004.00 4.50 4.50 5.00 5.00 5.60 5.60 6.30 6.30 7.107.10 8.00 8.00 9.009.00 10.00 10.00 R40 R40 R80R80 补充系列补充系列 综上所述综上所述: : 设计者给出设计者给出 完工零件不超过公差完工零件不超过公差 零件的零件的均可得到满足均可得到满足. .1.1.6 1.1.6 公差技术公差