第一章-绪论-应用课件

互换性与技术测量授课教师：李为昌职称：高级工程师TelQ：3585405582023/7/28§0-1互换性概述常见零部件“互换”

零件互换有什么好处？如何实现零件间的互换？互换性：1、尺寸大小？2、几何形状、位置？在一定时空条件下的“等功用”、“等效能”、“等质量”特性。3、表面质量？2023/7/28一、本课程研究对象——机械零部件精度设计

如何控制大批量生产条件下，机械零件的尺寸精度、几何精度(形状精度和位置精度)和表面质量，以满足机械产品的使用功能和装配要求。轴颈轴颈轴头轴头轴身2023/7/28☆精度设计内容：1、设计轴颈、轴头的尺寸变化范围2、设计轴颈、轴头及其键槽等装配位置的几何公差☆精度设计目的：3、设计零件各表面的粗糙程度1、保证轴与轴承、齿轮或带轮的装配精度，以满足使用功能要求；2、合理控制各表面质量，以实现制造工艺的合理性和经济性。★减速器输出轴精度设计：☆精度设计主要方法：(尺寸精度)——尺寸公差——形状公差、位置公差(几何精度)——表面质量类比法、计算法和试验法三种。2023/7/28

★

机械产品的一般设计过程:

1、传动关系设计——运动分析与计算2、结构设计——强度分析与计算3、精度设计——几何量精度分析与计算2023/7/28任务：

从尺寸精度、几何精度和表面质量的设计、检测与控制”等方面控制机械零件的结构几何参数，解决机械零件设计、制造与使用之间的矛盾。三、本课程的任务与内容内容：几何量公差与测量技术的基本知识、基本理论和基本技能

将互换性设计、标准化生产、几何量检测等相关知识结合在一起，实现对机械零件的精度控制，涉及机械及其零件的设计、制造、维修、质量控制和生产管理等多方面技术问题；具有很强的理论性和实践性，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁——机械专业的主干技术基础课程。二、本课程性质：2023/7/28

本课程成绩由期末考试成绩和过程性考核成绩两部分构成。

1、过程性考核成绩30%：包括:：出勤、课堂秩序、学业表现等；缺课(含请假)超3课时，取消考试资格。

2、期末考试为闭卷考试，占评定成绩的70%四、本课程的学习要求

通过本课程的学习应达到下列基本目标：

1．深刻领会零件公差、偏差、配合、几何公差等基本概念的含义

2．掌握有关公差、配合标准的基本内容和特点；初步掌握利用公差、偏差、配合等进行精度设计的基本原则和方法。

3.学会几何量的测量方法，具有正确处理测量数据的基本能力。五、课程评价方法：2023/7/28§0-2互换性与公差零件互换性包括几何量、机械性能和理化性能等方面的互换性。本课程仅讨论几何量互换：尺寸、几何形状、位置变化范围及表面质量的互换及其检测技术。一、机械零件互换性

同一规格的零部件，按规定的技术要求制造，能够彼此相互替换，使用效果相同的性能。

互换性是机械制造业中产品设计和制造的重要原则。2023/7/282、互换性分类：

⑴按互换程度不同

完全互换性：不限定互换范围，以零部件装配或更换时不需要挑选或修配为条件。简称互换性。适于厂际协作

不完全互换性：在零部件装配时，允许挑选、调整和修配，在一定范围内互换。包括：大数互换、分组互换、修配互换和调整互换。

⑵按互换内容不同分为：

几何参数互换：通过规定几何参数的极限范围，以保证产品几何性质充分近似而互换。功能互换：通过规定功能参数的极限范围所达到的互换。2023/7/28

3、互换性在机械制造中的作用

1)在设计方面：

利于最大限度采用通用件和标准件，大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期。利于实现产品多样化。

2)在制造方面：

有利于采用先进工艺、组织专业化生产，以提高生产效率、产品质量降低生产成本。

3)在使用、维修方面：

利于减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久运转，提高生产效率和使用价值。2023/7/28二、

误差与公差:

1、误差：机械加工后，零件几何参数的实际值相对与设计理想值偏离程度。(尺寸误差、形状误差、位置误差、表面粗糙度等)

2、公差：设计过程中规定的零部件几何参数的允许变动范围。

(尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度等)Ø42+0.025+0.009Ø40+0.015+0.002尺寸+公差位置公差形状公差表面粗糙度☆区别与联系：

误差是在加工过程中产生的；公差由设计人员确定，是误差的最大允许值。

公差控制误差，保证互换性2023/7/28§0-3标准化与优先数系

一、标准

为在一定范围内获得最佳秩序(参数)，对活动及其结果规定的重复和共同使用的规则或技术性文件。2023/7/28序号

代号含义管理部门1GB中华人民共和国强制性国家标准国家标准化管理委员会2GB/T中华人民共和国推荐性国家标准国家标准化管理委员会3GB/Z中华人民共和国国家标准化指导性技术文件国家标准化管理委员会例：GB/T10095.1—2001《渐开线圆柱齿轮精度第1部分：轮齿同侧齿面偏差的定义和允许值》1、根据标准的颁发主体和使用范围：我国标准分为：国家标准、行业标准、地方标准、企业标准⑴国家标准：

强制性标准、推荐性标准及标准化指导性技术文件二、标准的分类：2023/7/28

JB机械SN商检QB轻工JT交通CJ城镇建设LY林业

YC烟草WS卫生HJ环境保护

⑶地方标准：强制性和推荐性标准

DB14/228—1997山西省强制性地方标准

DB34/T227—2002安徽省推荐性地方标准

⑷企业标准

Q/AUA218—1998海尔企业标准

AUA是企业代号，218是标准顺序号⑵行业标准：强制性和推荐性标准2023/7/28

★基础标准:具有广泛的适用范围或包含特定领域通用条款的标准；是制定其他标准的依据和基础，也可在一定范围内直接应用。

如：公差标准、配合标准。

本课程所涉及的标准均为基础标准。

2、按标准性质分为：技术标准、工作标准和管理标准等。3、按标准化对象特征分为：基础标准、产品标准、方法标准、安全、卫生、环境保护标准等。2023/7/28三、标准化

1、标准化：指标准的制定、发布和贯彻实施的全部过程。标准化过程：从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订、贯彻标准，修订标准等一系列过程；

标准化过程是一个不断循环和提高的过程。

2、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和互换性生产的基础，是国家现代化水平的重要标志之一。对人类进步和科学技术发展起着巨大推动作用。

2023/7/28

1926年国际标准化协会（ISA）成立；

1947年国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization)—

ISO

：(希腊语“相等”)全球性非政府组织，总部设在日内瓦，由来自世界各地的138团体成员(最有代表性的全国标准化机构

)和通信成员(尚未建立全国标准化机构的发展中国家或地区)组成。截止到2000年12月底有技术委员会(TC)187个和分技术委员会(SC)552个制定了13544个国际标准，其中：以ISO9000族标准(质量管理体系标准)最普遍，最广为接受。★标准化发展历程

1798年，美国人艾利·惠特尼以在武器制造过程中首创生产分工专业化、产品零件标准化生产方式，被誉为“标准化之父”。

1901年诞生了世界上第一个国家标准化机构——英国工程标准委员会。

1906年英国颁布了国家公差标准。2023/7/28ISO8402：1986《质量管理和质量保证术语》ISO9000：1987《质量管理和质量保证选择和使用指南》ISO9001：1987《质量体系设计、开发、生产、安装和服务的质量保证模式》ISO9002：1987《质量体系生产、安装和服务的质量保证模式》ISO9003：1987《质量体系最终检验和试验的质量保证模式》ISO9004：1987《质量管理和质量体系要素指南》。

ISO9000族标准：

由TC176(TC176指质量管理体系技术委员会)于1986年颁布1项和1987年颁布5项,共6项：ISO9000族标准：先后在1994、2000和2008年进行修订。

ISO主要功能：为制订国际标准达成一致意见提供一种机制。

ISO颁布的标准在世界上具有很强的权威性、指导性和通用性，对世界标准化进程起着十分重要的作用，各国都非常重视ISO标准。2023/7/284、我国的标准化历程

1958年，发布第一批120项国家标准；1978年我国恢复参加ISO组织后，陆续修订了自己的标准。

标准修订的原则：在立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢以加强我国在国际上的技术交流和产品互换。1979年开始修订并发布以国际标准为基础的新标准1988年颁布《中华人民共和国标准化法》1993年颁布《中华人民共和国产品质量法》2008年颁布基于计量数学的GPS(数字化制造规范)标准：《产品几何规范（GPS）几何公差形状方向位置和跳动公差标注》标准

2009年颁布：极限与配合标准：GB/T1800.1，GB/T1800.2，GB/T1801GB/T4249《产品几何规范(GPS)公差原则》表面结构、表面粗糙度标准：GB/T131GB/T3505GB/T13012023/7/28四、优先数系1、机械设计过程中，相关零部件间的尺寸参数特点——关联性生产中，为满足对不同规格产品的需求，产品参数要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列。

为减少制造难度，减少制造过程中的工装、夹具和刀具的规格，产品参数的选择应遵守统一的规律。国家标准规定了机械参数的数值制度——《优先数和优先数系》，要求工业产品技术参数尽可能采用它。机械产品中的各种技术参数不能随意确定。2023/7/28⑴优先数系：国家标准(GB/T321-2005)以十进制等比数列——雷诺数系为优先数系并规定了五个数系：R5、R10、R20、R40和R80。其中前四个系列是常用的基本系列，而R80则作为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。2、优先数系及其公比优先数系基本系列常用值

⑵优先数系的数值：理论值多数为无理数；按取值精确程度，分为：

①计算值：取五位有效数字，供精确计算用

②常用值：取三位有效数字，经常使用，即：优先数

③化整值：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。⑶优先数系公比R5公比：R10公比：R20公比：R40公比：R80公比：

2023/7/28派生系列(Rr/p)：从基本系列中每隔几项选取一个优先数，组成新的系列；使优先数系的适应性更宽广。如：R10/3系列：从R10基本系列中，每逢3项取一个优先数组成。3、优先数系的派生系列1.001.251.602.002.503.154.005.006.308.00

；10.0012.5①基本系列：先疏后密；

②派生系列：基本系列不能满足要求时，可选用派生系列，优先选用公比大和延伸项含有1的派生系列；

③复合系列：分段选取。根据经济性和需要量等不同条件，还可分段选用最合适的系列，以复合系列的形式来组成最佳系列。

优先数系是国际上通用的标准化数系，工程技术人员应在一切标准化领域尽可能采用。4、优先数系的选用规则2023/7/28检测——检验与测量。

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

§0-4几何量检测通端止端DmaxDmin孔用塞规通端止端通端止端2023/7/28产品质量的提高，除提高设计精度和加工精度外，往往更依赖于检测精度的提高。所以，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。意义：检测是评定产品质量、分析产生不合格品原因，并藉此及时调整工艺，

预防废品产生的主要手段。2023/7/28THANKYOU2023/7/28R201.00

1.121.251.401.601.802.002.242.502.803.15

3.554.004.505.005.606.307.108.009.0010.00R401.00

1.061.121.181.251.321.401.501.601.701.80

1.902.002.122.242.362.502.652.803.003.153.353.553.754.004.254.504.755.005.305.606.006.306.707.107.508.008.509.009.5010.00R51.00

1.60

2.50

4.00

6.30

10.00R101.00

1.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.00★优先数系基本系列常用值：1、优先数系有一系列构成的等比数列，其中：r=5、10、20、40、80；n=……-3，-2，-1，0，1，2，3