互换性第一讲

互换性与技术测量桂林电子科技大学王成磊------绪论课程性质和基本要求一、课程性质：

本课程是机械类各专业的重要技术基础课

它包含几何量精度设计与误差检测两方面的内容，是联系《机械设计》、《冲压工艺及模具设计》、《注塑工艺及模具设计》等课程及其课程设计的纽带，是从基础课程学习过渡到专业课程学习的桥梁。绪言基础课程专业基础课程专业课程《互换性与技术测量》更接近工程实际应用知识面更宽、适应性更广《数学》、《大学物理》《工程力学》、《机械制图》等《冲压工艺及模具设计》、《注塑工艺及模具设计》等掌握标准化和互换性的基本概念及有关的基本术语及定义；基本掌握几何量公差标准的主要内容、特点和应用原则；初步学会根据机器和零件的功能要求，选用公差与配合；能够查用本课程讲授的公差表格和正确标注图样；建立技术测量的基本概念，了解基本测量原理与方法和初步学会使用常用计量器具，知道分析测量误差与处理测量结果，会设计检验圆柱形零件的量规。总之，本课程的任务在于使学生获得机械工程技术人员所必须具备的几何量公差与检测方面的基本知识和技能。二、基本要求：课程特点及学习方法性质

专业基础课与生产密不可分构成互换性原理+测量技术特点名词、术语、概念、定义、符号---五多学习方法掌握概念、深刻理解、联系实际；重视实验、掌握工业测量的基本方法与技能；独立完成作业、保证对基本内容掌握的深度

及灵活性。良好的精度设计能力，要通过后续课程的学习及应用，并通过工作实践的锻练才能得到。使用教材及参考资料教材：互换性与测量技术基础第四版

廖念钊主编中国质检出版社参考资料：互换性与测量技术基础周兆元李翔英主编机械工业出版社互换性与技术测量钱云峰主编电子工业出版社互换性与技术测量韩进宏主编机械工业出版社

第一章绪论1.1互换性1.2公差与检测1.3标准化一、互换性问题的提出：汽车的轮胎、车灯坏了；水龙头漏水了；螺钉掉了；…….。去市场随便买一个更换上就搞定了；插座、插头、电阻、电容、电脑屏幕、键盘、鼠标基本上想换就可以换。便利性背后在技术上是如何保证的？----技术上要求这些通用的配件要具备互换性。。问题：如何使工件具有互换性？

互换性：同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选和和修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的性能。零部件所具有的不经过任何挑选或修配便能在同一规格范围内互相替换作用的特性。零件的互换性工具的互换性零件加工工具的互换性2、互换性作用

在机械产品的设计、制造、使用和维修各个环节，互换性都发挥着非常重要的作用，具体体现在三个方面，如表1-1所示。互换性应用场合互换性应用的具体措施互换性应用的效果设计方面采用标准件、通用件和标准部件。大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。制造方面采用先进工艺，专用刀、卡、量具和高效率的专用设备。有利于组织专业化生产，有利于计算机辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、自动化。使用维修方面易耗品采用标准化、通用化零件，规范化维修操作。减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。表1-1互换性作用

互换性这门应用技术与基础科学的产生和发展一开始就是由生产决定的，并与社会的需求及科学技术的进步密切相关。早期生产力落后，人们对相互结合的孔、轴采用的制作方式，生产效率低下，且有关零件完全没有互换性。随着社会发展对产品生产批量的追求，对同一批产品相同部位的孔、轴结合，人们希望得到一致的、而且是最好的结合效果。为此，人们开始把具有满意结合效果的孔和轴分别作为样板，按样板的尺寸来制造具有同样结合要求的其它孔和轴。这里的样板孔和轴即。3、互换性生产的发展标准量规配对

有了标准量规以后，相互结合且有相同结合要求的零件可分开单独制造，这样不仅生产效率显著提高，结合效果一致性好，而更主要的是这样制造的零件具有互换性。

后来，标准量规进一步演变发展为极限量规，分别用于控制被加工零件的最大、最小两个极限尺寸，从而引出了公差的概念。公差和极限量规的出现，使被加工零件不再像标准量规那样按一个确定的尺寸加工，而是按两个极限尺寸构成的公差范围加工，有利于提高生产率，从而促使互换性生产更加蓬勃地发展。4、互换性的分类1.按互换的范围不同：几何参数互换和功能互换；功能互换——是满足整机功能要求的互换，不一定是同一型号的零件。几何参数——一般包括尺寸大小、几何形状（宏观、微观）以及相互位置关系等。本课程主要讲解几何参数的互换。2.按不同场合对零部件互换的形式和程度不同：完全互换性和不完全互换性；完全互换：一批零件或部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配，装配后即能满足预定的要求。不完全互换：装配时允许挑选、调整和修配。 另外装配时需要调整的零部件也属于不完全互换。

使用要求与制造水平、经济效益没有矛盾时，可采用完全互换，反之。。。。不完全互换通常用于部件或机构的制造厂内部的装配，而厂外协作往往要求完全互换。3.对标准部件或机构来讲：内互换性和外互换性。内互换性：部件或机构内部组成零件间的互换性。外互换性：部件或机构与其相配件间的互换性。内圈外圈滚动体保持架1.2公差与检测在零件的加工过程中，必然存在加工误差；从零件的使用功能看，不必要求零件几何量制造的绝对准确，只要求零件几何量在某一规定范围内变动，保证同一规格零件彼此充分近似。这个允许变动的范围叫做公差；公差控制误差，保证互换性；在满足功能要求的前提下，公差应尽量规定得大些，以获得最大的技术经济效益。公差：零件几何参数误差的允许范围，包括尺寸公差、几何公差、角度公差等。

尺寸误差几何误差角度误差表面粗糙度公差应用实例几何量的检测

完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。

检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格性判断，而不必得出被测量的具体数值；

测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。

意义：检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。检测是机械制造的“眼睛”。产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外，往往更有赖于检测精度的提高。

合理地确定公差与正确进行检测，是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。课堂练习(1)判断题1.为了使零件具有完全互换性，必须使各零件的几何尺寸完全一致。2.互换性要求零件具有一定的精度。3.凡是合格的零件一定具有互换性。4.同厂制造和装配时，可采用不完全互换性。1、标准：1.3、

标准化表1-2标准的分类分类角度类别名基本内涵标准举例按标准的性质技术标准根据生产技术活动的经验和总结，作为技术上共同遵守的法规而制定的标准GB321—1980GB1182—2008工作标准对产品设计和验收等过程的工作方法进行统一约定。GB/T18779.3-2009GB18779.2-2004管理标准在产品制造和服务中，建立质量管理及质量保证的原则、方法和程序等体系所涉及的标准。ISO9000:2000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。标准可以按照级别、性质和特征进行分类，如表1-2所示。按标准化对象的特征基础标准一定范围内作为标准的基础并普遍使用，具有广泛指导意义的标准。基础标准也是一般工程技术人员必须采用的通用性标准。GB/T19765-2005GB/T321-2005产品标准针对特定行业规定产品生产及其经营活动的具体标准GB5781-1986GB/T2672-1986方法标准针对公差指标进行的误差测量与评定方法或者针对测量数据处理方法的约定GB/T4380-2004GB/T5847-2004安全、卫生与环境保护标准从人员、设备和环境等方面考虑，对产品设计、制造及使用过程规定必须遵守的技术指标GB4287-1992GB18352.1GB18352.2分类角度类别名基本内涵标准举例分类角度类别名基本内涵标准举例按标准的使用范围国际标准在国际标准化组织所通过并发布的标准ISO103602:2001区域标准欧洲温室气体排放标准phaseII,94/12/EC、96/69/EC国家标准在全国范围内有统一的技术要求时，由国家标准化委员会颁布的标准GB1182-2008地方标准在省、自治区、直辖市范围内有统一的技术、安全、卫生等要求时，由地方政府授权机构，在某个地区标准化组织所通过并发布的标准DB31/355-2006DB31/427-2009DB44-T368-2006SZDB/Z6.3-2007行业标准在全国某行业范围内有统一的技术要求时，由该行业的国家授权机构颁布的标准。JB/T8061-96JB/T4710-2005企业标准对企业生产的产品，在没有国家标准和行业标准及地方标准的情况下，由企业自行制定的标准，并以此标准作为组织生产的依据。有些情况下，企业也可以制定严于国家标准或行业标准的企业标准，在企业内部使用。Q/BB645.005-2005|Q/HS2028-2007试行标准试行标准是由某个标准化机构临时采用并公开发布的标准工业“三废”排放试行标准GBJ4-19732、标准化

标准化是一个活动过程：定义含义建立最佳秩序、取得最佳效果。标准实施后，才表现出。相对性制定贯彻每完成一个过程，标准化水平修订、实施在经济、技术、科学管理等社会实践中，对复杂事物和概念，通过发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的全过程。目的效果标准化是一个相对概念。在深度、广度上都有程度的差别，无论是标准还是标准体系都在逐步向更深的层次发展。意义：标准化是组织现代化生产的重要手段，是实现互换性的必要前提，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。标准化的发展趋势

我国标准化的发展（如表：我国标准化发展主要标志）3、优先数和优先数系在机械设计中，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，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。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。为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（GB/T321—2005）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。规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五个系列，它们分别用系列符号R5、R10、R20、R40和R80表示，其中前四个系列作为基本系列，

R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。各系列的公比为；

R5的公比：q5≈1.60；

R10的公比：

q10≈1.25；

R20的分比：

q20≈1.12；R40的公比：

q40≈1.06；R80的公比：q80≈1.03。一般优先选择R5系列、其次为R10系列、R20系列等等(选用的原则：先疏后密)优先数系的五个系列中任一个项值均称优先数，其理论值为

，多数为无理数。根据取值的精确程度，数值可以分为：

1、计算值

取五位有效数字，供精确计算用

2、常用值

即通常所称的优先数，取三位有效数字，是经常使用的。

3、化整值

是将基本系列中的常用值作进一步化整后所得的数值，一般取两位有效数字。优先数与优先数系的特点优先数系的主要特点：任意相邻两项间的相对差近似不变；60%、25%、12%、6%任意两项的理论值经计算后仍为一个优先数的理论值；相关性：上一系列中隔项取值得下一系列优先数系，反之，在下一系列中插入比例中项得上一系列。国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，有广泛的适用性，简单易记，便于使用。常见的量值，如长度、直径、转速及功率等分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标准里，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采用优先数系。为了优先数系有更大的适应性，可以从Rr系列中，每逢p项选取一个优先数，组成新的系列——派生系列，以符号Rr/p表示，公比优先数系的派生