互换性与技术测量：第1章 概述

1、互换性与技术测量2第一章 概论 配套教材：互换性与测量技术出版社：清华大学出版社2011年2月28日3一、互换性与公差1. 互换性的概念 某一产品（包括零件、部件、构件）与另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。 问题：如何使工件具有互换性？ 互换性的基本要求： 满足装配互换和功能互换，二者缺一不可。 4一、互换性与公差2. 互换性的作用使用过程：方便替换 缩短维修时间和节约费用 生产制造：专业化协调生产 提高产品质量和生产效率装配过程：缩短装配时间提高效率产品设计：简化绘图、计算 加速产品更新换代5零、部件的互换性的作用是：（1）为生产专业化创造必备条件；（2）促进生产自动化发展；（3

2、）有利于提高产品质量、降低生产成本；（4）减少修理机器的时间和费用；（5）为机器的标准化、系列化、通用化奠定基础，从而缩短机器设计周期，促进新产品高速发展。一、互换性与公差63. 互换性产生的原因机床本身误差、车刀的结构特点、装夹偏差、量具误差等导致：尺寸偏差；几何形状的误差；几何位置误差；表面微观几何形状特性误差。 一、互换性与公差74. 机械加工误差的分类 尺寸误差形状误差位置误差表面微观不平度加 工 误 差一、互换性与公差81）尺寸误差一、互换性与公差92）形状误差一、互换性与公差103）位置误差一、互换性与公差114）表面微观不平度一、互换性与公差12 图中为以后机械设计基础课程与要完

3、成的的单级减速器，各个零件的误差将影响整机的性能。单级减速器图一、互换性与公差13轴零件的设计图，其零件的公差主要规定了尺寸公差、形状位置公差和表面粗糙度公差。一、互换性与公差14一、互换性与公差155. 互换性的种类完全互换性和不完全互换性两类。完全互换性：指同种零、部件加工好以后，不需要经过任何挑选、调整或修配等辅助处理，便可以顺利装配，并在功能上达到使用性能要求。 例如：普通螺钉与螺母；普通轴承与轴承座一、互换性与公差16不完全互换性：指同种零、部件加工好后，在装配前需经过挑选、分组、调整或修配等辅助处理，才可顺利装配，在功能上才能达到使用性能要求。 不完全互换性按实现方法不同又可以分为

4、三种： 分组互换 调整互换 修配互换 一、互换性与公差17（1）分组互换：指同种零、部件加工好以后，在装配前首先要进行检测分组，然后按组进行装配，大孔配大轴，小孔配小轴。 如：滚动轴承内、外圈滚道与滚动体的结合，活塞销与活塞销孔、连杆孔的结合 （2）调整互换：指同种零、部件加工好以后，在装配时要用调整的方法改变它在部件或机构中的尺寸或位置，方能满足功能要求。 燕尾导轨中的调整镶条 一、互换性与公差18（3）修配互换：指同种零、部件加工后，在装配时要用去除材料的方法改变它的某一实际尺寸的大小，方能满足功能上的要求。 如：普通车床尾座部件中的垫扳 一、互换性与公差19实际上大部分零件能做到完全互换

5、对于标准化的部件，如滚动轴承，内部零件的结合（内、外环滚道与滚动体的结合）采用分组互换，但其外部尺寸如轴承内环内径、外环外径要与轴和壳体孔结合，必须采用完全互换。前者通常称为内互换，后者通常称为外互换。 一、互换性与公差206、互换性生产的发展 国内外互换性生产的发展，都是从军械制造开始的。 一、互换性与公差21近代互换性生产始于18世纪后半期，当时的英、法、德、俄等国，首先把互换性用于兵工生产。我国用互换性生产枪支、军械等近代武器大约始于20世纪30年代。现代的互换生产，无论其深度和广度，都进入了一个新的阶段。一、互换性与公差22试想：如果一个士兵，在战场上使用的是不符合互换性生产的枪支和子

6、弹，其结果将如何？一、互换性与公差23二、互换性与技术测量加工误差与公差 问题：加工误差与公差的区别与联系区别：误差在加工过程中产生， 公差由设计人员确定联系：公差是误差的最大允许值24二、互换性与技术测量2. 技术测量 技术测量是实现互换性的技术保证 统一计量单位 计量器具的发展25三、互换性与标准化1. 标准 公差标准在工业革命中起过非常重要的作用 国际1902年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表） 1924年英国在全世界颁布了最早的国家标准B.S 1641924，紧随其后的是美国、德国、法国1929年俄罗斯（前苏联）也颁布了“公差与配合”标准1926年成立了国际标准化协会（ISA）

7、，1940年正式颁布了国际“公差与配合”标准，1947年将ISA更名为ISO（国际标准化组织）。 26三、互换性与标准化1. 标准与标准化 我国：1959年我国正式颁布了第一个公差与配合国家标准（GB15917459） 1979年以来对旧的基础标准进行了两次修订：一次是上世纪八十年代初期，（GB1800180479、GB1182118480、GB103183）；另一次是九十年代中期（GB/T1800.11997GB/T11821996GB/T10311995）27标准是对重复性事物和概念进行的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布

8、，作为共同遵守的准则和依据。标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的全部活动过程。 三、互换性与标准化28标准按其性质分为技术标准、生产组织标准和经济管理标准三大类。按照对象的特征，标准分为基础标准、产品标准、方法标准、卫生标准和安全及环境保护标准等。三、互换性与标准化29三、互换性与标准化为了实现互换性，必须对公差值进行标准化，不能各行其是，标准化是实现互换性生产的重要技术措施。对零件的加工误差及其控制范围所制订的技术标准称“极限与配合”标准，它是实现互换性的基础。 302. 标准的分级与分类 我国标准分

9、三级：国家标准、部颁标准和企业标准。标准按照性质，可分为技术标准、工作标准和管理标准三类。按照标准化对象的特征，可分为基础标准 、产品标准 、方法标准。三、互换性与标准化313 标准化过程中所应用的优先数和优先数系 优先数和优先数系就是一种科学的数值制度，它适合于各种数值的分级，是国际上统一的数值分级制度。 一个连续的数值范围（如11000），可以按等差技术（即算术技术）分级，也可以按等比级数（即几何级数）分级、按等差级数分级。三、互换性与标准化32按照等差级数分级，其各相邻项的绝对差相等，但其相对差不等，而且变化很大。如项差为1的数列，1与2之间的相对差为100%，而100与101之间的相对

10、差仅为1%，数值越大，相邻项的相对差越小。按照等比级数分级，其各相邻项的绝对差不等且变化很大，但其相对差相等。三、互换性与标准化33例如，首项为1（即 ），公比为q的数列为 ， ， ， ， ，其各相邻项的相对差均为(q-1)100% 优先数和优先数系标准中的优先数系是一种十进的近似等比数列，其代号为Rr，数列中每项的数值则称为优先数。R是优先数系创始人Renard的名字的第一个字母，r是代表5、10、20、40和80等数字。 三、互换性与标准化34标准规定的五种优先数系的公比，即：R5数系，公比为：R10数系，公比为: R20数系，公比为:R40数系，公比为:R80数系，公比为: 三、互换性与

11、标准化35三、互换性与标准化3.优先数与优先数系技术参数不能随便使用 数值使用广泛 数值具有扩散型优先数与优先数系：对产品技术参数合理分档、分级，对产品技术参数进行简化，协调统一一般优先选择R5系列、其次为R10系列、R20系列等等 36优先数系的特点主要有：相对差均匀；可以向前后两端无限延伸，适应广泛；简单易记，使用和运算方便；同一系列其理论值的积、商以及整数乘方仍为优先数；国际统一。 三、互换性与标准化37四、课程的研究对象与任务 性质：技术基础课。互换性属于标准化的范围，而技术测量属于计量学，本课程就是将理论和实践紧密结合的学科特点：定义多，概念多，符号多 , 标准多，记忆内容多，但简单，易学。重要性：承上启下。从课程设计至毕业设计的应用，毕业后的应用。任务：从互换性角度出发，围绕误差与公差来研究，如何解决使用与制造的矛盾。而这一矛盾的解决是合理确定公差和采用适当的技量手段。38四、课程的研究对象与任务 本课