互换性-课件已授lesson01第一章绪论

Interchangeability

&

MeasurementTechnology主讲人：刘鑫培互换性与技术测量刘鑫培

Email：Interchangeability&MeasurementTechnology互换性与技术测量本课程的教学主要是一个设计过程，在设计作业中同学们主要参考的资料为《互换性与技术测量》和各种版本的《机械设计手册》。

本课程的考试以教学所完成的设计过程为出题范围，形式是开卷考试，主要考察同学们独立进行机械精度设计的能力，而不关注记忆力和对书本的理解力。Interchangeability&MeasurementTechnology互换性与技术测量教学中进行的测验、设计作业甚至课堂讨论都可以作为课程总成绩的一部分，如果你不作，将会失去这部分成绩。

平时作业要求同学们相互协作完成，由于考试时不允许协作，每个同学都应独立完成这些设计作业。这样，在考试时就能再次运用，证明你具有一个工程师应有的独立工作能力。平时作业要求同学们按组合作，各班依学号序号每7~8人一组，每班约分为9个组。

课题讨论、报告及其成绩都将以组为单位进行。Interchangeability&MeasurementTechnology互换性与技术测量Interchangeability&MeasurementTechnology1组2组3组4组5组6组7组8组9组互换性与技术测量平时分：60分

（缺勤一次扣5分，迟到一次扣2分）期末考试：40分。平时测验、作业、讨论的评定成绩都直接影响平时成绩。Interchangeability&MeasurementTechnologyCompanyLogo怎样进行机械工程设计Interchangeability&MeasurementTechnology减速箱缸体技术要求？尺寸公差形位公差材质表面粗糙度从动轴技术要求？互换性与技术测量Interchangeability&MeasurementTechnology装配流水线CompanyLogo发动机第一章绪论2技术测量3标准化与优先级数互换性11.1.1互换性的概念1.1.2互换性的作用1.1.3互换性的分类1.1互换性第一章绪论1.1.1互换性的概念什么叫互换性？

日常生活中更换灯泡时，修理人员往往是将损坏的灯泡拆下，将购买的相同规格完好的灯泡装上，电路开关一合上，灯泡一定会发光。这是因为规格相同的灯泡，都是按互换性要求制造的，无论它们生产于哪个工厂，只要产品是合格的，都具有互相替换的性能；规格不同轴颈不可互换规格相同轴颈任选其一均可互换

第一章绪论

同一规格的零部件，任取其一，不经任何挑选、调整或修配就能装配到机器上，并能满足其使用功能要求的特性叫做互换性。

机械制造业中的互换性通常包括几何参数、力学性能、物理化学性能的互换，

本课程仅讨论几何参数的互换性。

由概念可知，具有互换性的零部件在装配过程中，必须满足三个条件：互换性概念:3、装配后

满足使用要求1、装配前

不挑2、装配时

不调整、不修配不可缺一1.1.1互换性的概念第一章绪论互换性的定义:定义：在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配)就能装在机器上，达到规定的功能要求。这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。1.1.1互换性的概念第一章绪论互换性举例军工产品耗件：子弹、炮弹都具有互换性。

2)民用

给日常生活带来方便：备胎、机器上的螺栓、灯泡，自行车、电视机、缝纫机、钟表、汽车等产品上的零部件、电子元件等等)。1)军用无论它们出自哪个企业，只要产品规格型号相同且合格，都可以互相代换进行装配，满足功能要求。

1.1.1互换性的概念第一章绪论1.1.2互换性的作用分散生产，集中装配

按互换性原则组织生产，是现代生产的重要技术原则，它为生产的专业化创造了条件，不但促进了自动化生产的发展，也有利于降低产品成本，提高产品质量。互换性生产为产品的设计、制造、使用和维修带来很大的方便，使得各相关部门获得最佳的经济效益和社会效益。第一章绪论1.设计上

遵循互换性生产原则，便于采用三化(标准化、系列化、通用化)设计和计算机辅助设计(CAD)，大量采用标准件和通用件，减少绘图、计算等工作量，缩短设计周期，并有利于产品多样化开发与更新换代。2.制造上

遵循互换性生产原则，利于合理进行分工和组织专业化协作生产，利于采用先进的生产方式（专业化流水作业等）、先进工艺和高效专用设备，尤其是计算机辅助制造（CAM），利于实现加工和装配过程的机械化、自动化，制造过程产品单一，分工精细，可提高产品质量和生产率，保证产品质量，降低生产成本，缩短生产周期。1.1.2互换性的作用第一章绪论3.使用维修上

方便地用备件替换已磨损或损坏的零部件，缩短维修时间、节约费用、提高维修质量、提高设备使用价值。4.装配上

提高装配质量、缩短装配时间、便于自动化装配、提高装配效率。

总之，遵循互换性原则进行设计、制造和使用，可降低产品成本，提高生产率，降低劳动强度、保证产品质量。也为标准化、系列化、通用化奠定了基础。

在现代工业生产中常采用专业化的协作生产，即用分散制造、集中装配的办法来提高生产率，保证产品质量和降低成本。要实行专业化生产保证产品具有互换性，必须采用互换性生产原则。1.1.2互换性的作用第一章绪论互换性应用时注意1、互换性生产，符合现代化大工业的发展条件。（量大、质高、价低）2、互换性生产，要求各企业制造的零部件必须符合国家的统一技术标准。3、现代加工业可以制造精度很高的工件，但仍然会有误差(误差存在的必然性)。4、由于误差的存在和制造成本的考虑，要求加工出绝对准确和完全相同的产品在实际生产中是根本不可能、也没有必要的(误差大小的需要性)

。1.1.2互换性的作用第一章绪论1.1.3互换性的分类第一章绪论1)几何参数互换

(主要保证装配)2)功能互换（保证使用）

尺寸形状相对位置表面粗糙度对几何要素的互换要求对零部件机械性能物理性能化学性能性能的互换要求几何参数

1、按互换的范围分为：1.1.3互换性的分类第一章绪论2.按程度分：

特点

装配或更换时，不挑、不调、不修。

1)完全互换装配时不需挑选和修配的互换

。

2)不完全互换装配时允许挑选、调整和修配的互换

。

特点

包括采用概率法装配、分组装配或在装配时采用调整等措施。特点

要附加修配、辅助加工的，则不具有互换性。3)不互换单件加工、装配时需要修配的互换

。

1.1.3互换性的分类第一章绪论第一章绪论配合要求：气缸直径比活塞直径大0.12~0.16mm（Ф135mm）轴向定位问题第一章绪论3.对标准件：T

BTCHDddDd外圈

内圈

滚动体

保持架DαdD外互换：滚动轴承外部零件内互换：滚动轴承内部零件1.1.3互换性的分类第一章绪论互换性的分类应用

零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。1.1.3互换性的分类第一章绪论1.2.1几何参数误差与公差1.2.2技术测量1.2技术测量第一章绪论1.2.1几何参数误差与公差

要求加工出尺寸绝对准确和完全相同产品在实际生产中是根本不可能的。一、误差的存在性

现代加工业可以制造精度很高的工件，但仍然会有误差。“机床—工具—辅具”工艺系统的误差、刀具磨损、机床的震动等种种因素的影响，使得工件在加工后实际参数不可避免地与理论参数产生差异，总会存在一定的误差。误差不能消除，但采取措施可以减小。

实践中，根据产品使用要求的高低，只要把几何参数的误差控制在一定范围内，就能满足互换性生产要求。第一章绪论4、表面粗糙度误差（微观几何形状误差）：加工后的零件，其实际表面留下的形状与理想形状之间的差值。二、几何参数误差分类：3、相互位置误差：加工后的零件，各要素之间的实际相互位置与理想位置之间的差值。1、尺寸误差：加工后的零件，其实际尺寸与理想尺寸之间的差值。（长度、角度）2、几何形状误差（宏观几何形状误差）：加工后的零件，其实际形状与理想形状之间的差值。1.2.1几何参数误差与公差第一章绪论三、误差的控制：

机械制造中，加工误差不可避免，将加工误差控制在一定尺寸(公差)范围内，就可认为零件合格。

一般认为公差是误差的最大允许值。可限制几何量误差的变动范围，标志加工的难易程度，表明零件加工精度的高低。公差的特点：A、零件几何参数误差的允许范围称为“公差”。B、允许零件尺寸和几何参数的变动范围称为“公差”。C、允许实际尺寸的最大变动量称为尺寸公差(简称公差)。

四、什么是公差？公差的定义：1.2.1几何参数误差与公差第一章绪论

误差：加工过程中产生的、是不可避免的。

公差：理论上希望误差尽量小（既尺寸变动范围尽量小），则公差也就小，但考虑加工的难易程度，由设计人员给定。五、误差与公差关系：1.2.1几何参数误差与公差第一章绪论六、公差分类：公差3、相互位置误差1、尺寸误差（长度、角度）2、几何形状误差七、公差标准：以生产实践、科学试验和可靠经验的综合成果为基础，对各类公差进行系列化的共同技术统一规定的准则。

1.2.1几何参数误差与公差第一章绪论1.2.2技术测量一、作用：

判断加工后的零件是否满足设计（或设计规定的公差）要求。用于评定质量、分析原因。

确定零件的几何参数是否在规定的极限范围之内，依此作出合格性判断，不必得出参数的具体数值。三、什么是检验：四、什么是测量？

测量是将被测量值与作为计量单位的标准量值进行比较，以确定被测量值的具体数值的的过程。二、技术测量：采用各种方法和措施测量检验零件误差的合格性。

第一章绪论第一章绪论第一章绪论第一章绪论

总之技术测量是按照标准的要求和规定，采用合理的技术规范进行测量，并将被测的几何量值与作为计量单位的标准量值进行比较，以确定被测几何量的具体数值的过程。1.2.2技术测量第一章绪论1.3.1标准1.3.2标准化1.3.3优先数与优先数系1.3标准化与优先数系第一章绪论1.3.1标准什么是标准？

标准是以生产实践、科学试验和可靠经验的综合成果为基础，对各生活、生产、建设及流通等领域中重复出现的共同技术统一规定的准则，各社会方面共同遵守的技术法规。它由权威机构协调制定，经一定程序批准生效后，在相应范围内具有法制性，不得擅自修改或拒不执行。标准代表着经济技术的发展水平和先进的生产方式，是科学技术的结晶、组织互换性生产的重要手段，也是实行科学管理的基础。通过对标准的实施，以获得最佳的社会经济效益。第一章绪论二、标准的定义：

标准就是对产品和制造的质量、规格及其检验方法、手段等方面所作的技术规定。

标准是技术上的法规，保证互换性质量的准则。

标准的特点：一、标准的概念：

标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，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，作为共同遵守的准则和依据。标准的范围极广，种类繁多，涉及到人类生活的各个方面。标准按照适用领域、有效作用范围可分为基础标准、产品标准、方法标准、安全标准、卫生标准、环境保护标准等。本课程研究的公差标准、检测器具和方法标准，大多属于国家基础标准。1.3.1标准第一章绪论三、标准的分类：1、标准按不同的级别颁发。

A、国际通用标准ISO、IEC

B、国家标准

C、行业标准

D、地方标准和企业标准。2、对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准3、对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可制定行业标准。4、对没有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准。1.3.1标准第一章绪论1.3.2标准化什么是标准化？

标准化是指制定、贯彻和修改标准从而获得社会秩序和效益的全部活动过程。它由标准来体现，是一个不断循环、提高的过程。标准化的程度也体现出国家现代化的技术水平，是国家的一项重要技术政策。一、标准化的概念：

现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细和协作多。为使社会生产有序地进行，必须通过标准化使产品规格品种简化，使分散的、局部的生产环节相互协调和统一。

二、标准化的定义：

标准化是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。第一章绪论三、国际标准化组织：

标准化是组织现代化大规模流水线生产的重要手段，是实现互换性与专业化协作生产的必要前提，是科学管理的技术措施，是国家现代化水平的重要标志之一。它对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用。

在国际上，为了促进世界各国在技术上的统一，成立了国际标准化组织（简称ISO）和国际电工委员会（简称IEC），由这两个组织负责制定和颁发国际标准。我国于1978年恢复参加ISO组织后。陆续修订了自己的标准。修订的原则是，在立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢，以利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。四、标准化的意义：1.3.2标准化第一章绪论P40P581.3.3优先数与优先数系一、优先数的概念：

在产品设计、制造和使用时，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的参数传播。例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会传播到螺母、丝锥板牙、螺栓孔以及加工螺栓孔的钻头、螺栓检验环规、螺母检验塞规等等相应的直径尺寸等参数上。第一章绪论

由于数值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的各种技术参数不能随意确定。这种参数值的传播普遍存在于生产中，若不加以限制，将会造成产品、刀具、量具和夹具辅具等尺寸规格的紊乱局面，给生产组织、协调配套及使用维护带来困难。为使各种参数值协调、简化和统一，前辈们在生产实践中总结出一套科学合理的统一数值标准，就是优先数字系列，简称优先数系，优先数系中的任一个数值都为优先数。

要使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数选择一开始就纳入标准化轨道，必须对各种技术参数的数值作出统一规定。《优先数和优先数系》国家标准（GB321—80）就是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数尽可能采用它。1.3.3优先数与优先数系第一章绪论二、优先数定义：

优先数就是一种对各种技术参数进行简化、协调和统一的一种科学的数值制度。既优先采用的参数。三、优先数系的定义：

由优先数