机械精度设计与检测

机械精度设计与检测第一页，共30页。第1章概论一、公差与机械精度设计二、互换性

本章主要内容三、标准化四、优先系数重点要求互换性的定义及作用、标准化第二页，共30页。一、公差的概念

1、公差：机械产品由一定几何形状的零件组成。零件在加工过程中，总是或大或小。实际参数值的允许变动量即公差。§1.1机械精度设计2、机械精度设计从使用功能来看，零件的几何量只要求在某一规定的范围内变动，保持同一规格的零件充分相近即可。合理的确定零件几何要素的偏差范围是精度设计的基本任务。对于机械制造来说，制定公差的目的就是为了确定产品的几何参数，使其变动量在一定的范围之内，以便达到互换或配合的要求。第三页，共30页。公差包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等。§1.1互换性的概念及作用第四页，共30页。一、互换性的概念

1、互换举例：日常生活中，机器上的螺钉、灯泡、单车、手表、轮胎,只要用相同规格的零件，装配或更换后就能满足使用要求。§1.2互换性的概念及作用2、互换性的概念同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选或附加修配或再调整

就能装在机器(或部件)上，并能满足其规定的使用功能要求

的特性叫做互换性。

特点：装配前：不需挑选；装配中：不需加工或调整；装配后：满足要求；第五页，共30页。二、互换性的分类滚动轴承：外厂购进：视为零件，外互换——完全互换，轴承厂：视为部件，内互换——分组互换应用：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。

§1.2互换性的概念及作用按互换程度完全互换：装配时不需挑选和修配。不完全互换：装配时允许挑选、调整和修配按部件或范围完全互换不完全互换外互换内互换第六页，共30页。§1.2互换性的概念及作用

不完全互换常用的有分组互换法和调整法。如发动机的汽缸和活塞即采用分组互换法。

活塞

气缸加工尺寸测量分组1

2

3

4第七页，共30页。§1.2互换性的概念及作用按定义功能互换性几何参数互换性功能互换机械—强度，刚度等；

质量—可靠性，维修性，安全性等。物理—硬度，弹性等；几何参数互换微观轮廓（表面粗糙度）尺寸精度（尺寸公差）几何精度（形状和位置公差）

本课程只研究几何参数的互换性，即机械精度设计。第八页，共30页。三、互换性的作用设计方面：可采用标准件、通用件和标准部件，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：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效专用设备，有利于计算机辅助制造，以及实现加工过程、装配过程的机械化和自动化。使用、维修方面：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。提高生产率，保证产品质量，降低成本

§1.2互换性的概念及作用第九页，共30页。四、互换性的实现1.公差:允许的零件几何参数变动范围称为“公差”。这是零件具有互换性的保证。2.检测：检测包含检验与测量。这是检验零件是否满足互换性要求的手段。3.实现互换性的条件：标准化是实现互换性的前提。这是使零件具有互换性的规定。§1.2互换性的概念及作用如果实际参数完全等于理论参数就具有互换性，但这既不可能、也没必要。

实际情况是，只要制成零件的实际参数变动不大，保证零件充分近似即可。即按允许的极限来制造，就能具有互换性。第十页，共30页。§1.3标准化标准和标准化的引入

现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细、协作多。为使社会生产有序进行，必须通过标准化使产品品种规格简化，使分散的、局部的生产环节能相互协调和统一。实现互换性生产的“三化”：产品系列化、零部件通用化、工艺与原材料标准化。

第十一页，共30页。一、标准1、定义：

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，涉及到人类生产生活的各个方面。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标准化第十二页，共30页。§1.3标准化2、标准的分类第十三页，共30页。国家标准分为四级：国家标准(GB)、行业标准(JB、HB)

地方标准(DB)、企业标准(QB)

世界标准分为六级：国际标准、区域标准、国家标准专业标准、地方标准、企业标准§1.3标准化

注意：下级标准不能与上级标准相违背

第十四页，共30页。我国标准分为国家标准，专业标准（行业标准）、企业标准、地方标准。国标代号有3种：GB-表示强制性国家标准，GB/T表示推荐性国家标准。行标HB：如机械工业标准JB，建设工业机械标准JJB。企标Q，地方企业标准前加各省简称汉字。第十五页，共30页。

国际标准化组织（简称ISO）、国际电工委员会（简称IEC），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。§1.3标准化国际标准IEC：电工委员会ITU：国际电信联盟ISO:标准化组织第十六页，共30页。二、标准化定义：是指制订、发布和贯彻实施标准的全部活动过程，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，以及以后还要进行的标准修订等。

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。§1.3标准化是制订、修订、贯彻标准，促进国民经济全面发展的全过程，是实现互换性的基础动态发展过程第十七页，共30页。为什么要将数值系列标准化？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。由于数值如此关联、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，使参数的选择一开始就纳入标准化体系，就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。三、数值系列标准化

§1.3标准化第十八页，共30页。意义：（１）简化产品的品种规格，满足社会要求。例如：家庭常用白炽灯泡的功率有：

15w、25w、40w、60w、100w

如果功率规格过多，是没有必要的；而过少又不能满足使用要求。（２）影响相关产品的尺寸传递比如：纸张的尺寸会影响造纸机、印刷机、复印机、打印机、文件柜等上、下游产品的相应尺寸。

§1.3标准化第十九页，共30页。优先数系：

是在数系项值上含有10的整数幂，且有公比的等比级数，用字母Rr表示。优先数：优先数系中的任一项值。GB321—80中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五个系列基本系列：

R5、R10、R20、R40补充系列：

R80，仅用于分级很细的特殊场合2、优先数的系列§1.4优先数系第二十页，共30页。§1.4优先数系R5的公比：

R10的公比：

R20的分比：

R40的公比：

R80的公比：基本系列补充系列第二十一页，共30页。优先数系的基本系列：R5系列：1.001.602.504.006.3010.00R10系列：1.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.00基本数系中每个隔几项取一个数，组成派生系列，

R5/2：1.002.506.3016.040.0100

R10/3：1.002.004.008.0016.032.0取值方法：计算值：取五位有效数字，供精确计算用

常用值：取三位有效数字，经常用的优先数§1.4优先数系优先数系的派生系列：第二十二页，共30页。补充系列R80，公比1.03倒数系列复合系列（由若干个等公比系列混合而成）试写出10-100段R5、R10/2系列优先数？

第二十三页，共30页。3．优先数系的特点 ●疏密均匀，分档合理； ●简单易记，便于使用； ●国际通用。国家标准规定的优先数系具有广泛的适用性。常见的量值如长度、直径、转速及功率等的分级，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当中，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。

§1.4优先数系本节结束第二十四页，共30页。互换性始于兵器（中国战国时期秦弩）。18世纪初，美国批量生产的火枪实现了零件互换。互换性生产由军火工业迅速扩大到一般机械制造业。20世纪，汽车工业迅速发展，由于批量大和零部件品种多，要求组织专业化集中生产和广泛的协作。工业标准是实现生产专业化与协作的基础。1902年英国的极限表，成为最早的公差制。§1.5本学科的发展公元前770年－公元前221年第二十五页，共30页。火枪秦弩第二十六页，共30页。1955年，一机部颁布了第一个公差与配合部颁标准。1959年，国家科委颁布公差与配合国标GB159-174-59。1979年，修订GB1800-1804-79。1987年，ISO9000标准颁布（1994，2000修改）。1944年，旧经济部的中央标准局颁布中国标准（完全借用ISA）。第二十七页，共30页。商朝：就有象尺；秦朝统一度量衡。1791年，法国以地球子午线的1/4000作为长度单位米。1960年，11届国际计量大会规定以Kr86在真空中的波长作为长度基准，并定义成米。1983年，17届国际计量大会通过了以光速定义米的新定义。即：米是光在真空中在1/29979