公差配合与技术测量第0章

0.2标准化和互换性生产

0.2.1标准化

0.2.2优先数与优先数系

0.2.3技术测量绪论0.1互换性概述

0.1.1互换性的种类

0.1.2

互换性的作用0.3

课程的性质、任务和要求思考题与习题0.1互换性概述互换性的概念互换性(Interchangeability)有广义和狭义之分，就机械零件而言,可理解为：互换性是指相同规格的零部件，在装配或更换时，不经挑选、调整或附加加工，就能进行装配，并且满足预定要求的性能。

例如，规格相同的任何一个灯头和灯泡，无论它们出自哪个企业，只要产品合格，都可以相互装配，电路开关合上，灯泡一定会发光。同理，自行车、电视机、汽车等家用电器的零件损坏，也可以快速换一个同样规格的新零件，并且在更换后，自行车可以继续骑行、电视有画面并有伴音、汽车开动后就可上路。日常生活中之所以这样方便，是因为日常用品、家用电器、交通工具的零配件都具有互换性。

现代机器的生产应该是互换性生产，它符合现代化大工业的发展条件。以电视机和汽车的生产为例，它们各自都有成千上万个零件，由若干个省、几十家企业生产制造，而总装厂仅生产部分零部件。在自动生产线上将各企业的合格零件装配成部件，再由部件迅速总装成符合国家标准的电视机或汽车，从而使年产量几十万台甚至几百万台成为可能，而这种现代化大工业的生产使得产品质量更高，产品的价格更为低廉。消费者在现代化进程中得到了实惠，同时也注意到互换性的生产和维修给社会各个层面带来了极大的方便，推动了社会的发展。0.1.1互换性的种类按照零部件互换程度的不同，互换可分为完全互换和不完全互换。

(1)完全互换：零件在装配或更换时，不需要辅助加工与修配，也不需要选择。一般标准件有螺钉、螺母、滚动轴承、齿轮等。

(2)不完全互换：有些机器的零件精度要求很高，按完全互换法加工困难，生产成本高，此时可将工件的尺寸公差放大，装配前，先进行测量，然后分组进行装配，以保证使用要求。0.1.2互换性的作用（1）设计方面。由于零部件具有互换性，就可以最大限度地采用具有互换性的标准件、通用件，可使设计工作简化，大大减少计算和绘图的工作量，缩短设计周期。（2）制造方面。互换性是专业化协作组织生产的重要基础，整个生产过程可以采用分散加工、集中装配的方式进行。这样有利于实现加工过程和装配过程的机械化、自动化，从而可以提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本。

（3）装配方面。由于装配时不须附加加工和修配，减轻了工人的劳动强度，缩短了劳动周期，并且可以采用流水作业的装配方式，大幅度地提高生产效率。（4）使用方面。由于零部件具有互换性，生产中各种设备的零部件损坏后，在最短时间内用备件加以替换，能很快地恢复其使用功能，减少了修理时间及费用，从而提高设备的利用率，延长它们的使用寿命.

综上所述，互换性是现代化生产基本的技术经济原则，在机器的制造与使用中具有重要的作用，因此，要实现专业化生产，必须采用互换性原则。

由于电视机或汽车（采用分散加工、集中装配方式生产）要在生产线上装配，要求各个企业在制造零部件时必须符合国家的统一技术标准。这种跨地区、跨行业，大型国有企业和民营企业不同的设备条件，工人的技术水平也不尽相同，但加工出来的零件可以不经选择、修配或调整，就能装配成合格的产品，说明了零件的加工是按规定的精度要求制造的。0.2标准化和互换性生产

如何使工件具有互换性？设加工一批零件的实际参数（尺寸、形状、位置等几何参数及硬度、塑性、强度等其它物理参数)的数值都为理想的理论值，即这批零件完全相同。装配时，任取其中一件，配合的效果都是相同的。但是，要获得这种绝对准确和完全相同的产品在实际生产中是根本不可能的。零件加工时不可能做得绝对精确，总是存在几何参数误差。零件的几何参数误差分为尺寸误差、形状误差、位置误差和表面粗糙度。

几何参数误差对零件的使用性能和互换性会有一定影响。实践证明，只要把零件的几何参数误差控制在一定的范围之内，零件的使用性能和互换性就能得到保证。为满足机械制造中零件所具有的互换性，要求加工零件的误差应在允许的公差范围之内。零件几何参数允许的变动量称为几何参数公差，简称公差。它包括尺寸公差、几何公差（形状公差、位置公差、方向公差、跳动公差)、表面粗糙度等。公差是限制误差的，是误差的最大允许值，用以保证互换性的实现。因此，建立各种几何参数的公差标准，是实现对零件误差的控制和实现零部件互换性的基础。0.2.1标准化随着机械制造业的不断发展，要求企业内部有统一的技术标准，以扩大互换性生产规模和控制机器备件的供应。早在20世纪初，英国一家生产剪羊毛机器的公司——纽瓦尔（Newall）于1902年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表），从而使生产成本大幅度下降，同时，产品质量不断提高，在市场上挤跨了其他同类公司，在这一领域鹤立鸡群。这个过程中，公差标准表起了举足轻重的作用。标准即技术上的法规。标准经主管部门颁布生效后，具有一定的法制性，不得擅自修改或拒不执行。标准化是指制订标准与贯彻标准的全过程。标准化领域很广泛，为了保证基层标准与上级标准的统一、协调，我国标准分为国家标准、部颁标准和企业标准。国家标准由国家质量技术监督局委托有关部门起草，审批后由中国质量技术监督局发布，它对全国经济、技术发展意义重大，必须在全国范围内执行。部颁标准对一个部的经济和技术发展意义重大，必须在部属范围内执行，由主管部门或有关部门联合主持并指定发布。企业标准指公司企业、行业机构制定的在本企业、本行业内实施的标准，包括地方标准、行业标准。

标准化水平的高低体现了一个国家现代化的程度。在现代化生产中，标准化是一项重要的技术措施，因为一种机械产品的制造过程往往涉及许多部门和企业，甚至还要进行国际间协作。为了适应生产上各部门与企业在技术上相互协调的要求，必须有一个共同的技术标准。公差的标准化有利于机器的设计、制造、使用和维修，有利于保证产品的互换性和质量，有利于刀具、量具、夹具、机床等工艺装备的标准化。

我国自1959年起，陆续制订了各种国家标准。1978年我国正式参加国际标准化组织，旧国标已不能适应现代大工业互换性生产的要求。1979年原国家标准局统一布署，有计划、有步骤地对旧的基础标准进行了两次修订。于1998年将标准《公差与配合》改为《极限与配合》，在术语上、内容上尽量与国际标准一一对应，2009年国家又颁布了新标准，以尽快适应国际贸易、技术和经济的交流。本课程主要涉及几十个技术标准，多属于国家推荐性基础标准。

GB/T1800.1—2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合第1部分：公差、偏差和配合的基础》（代替GB/T1800.1—1997、GB/T1800.2—1998和GB/T1800.3—1998）。GB/T1800.2—2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表》（代替GB/T1800.4—1999）。GB/T1801—2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合公差带和配合的选择》（代替GB/T1801—1999）。GB/T1182—2008《产品几何技术规范（GPS）几何公差形状、方向、位置和跳动公差标注》新标准宣贯，重点讲解新旧标准间的变化（代替GB/T1182—1996）。GB/T4249—2009《公差原则》新标准宣贯（代替GB/T4249—1996）。GB/T16671—2009《产品几何技术规范（GPS）几何公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》新标准宣贯（代替GB/T16671—1996）。GB/T17851—2009《产品几何技术规范（GPS）几何公差基准和基准体系》（代替GB/T17851—1999）。

产品几何技术规范（简称GPS）是一套关于产品几何参数的完整技术标准体系,包括尺寸公差、几何（形状、方向、位置、跳动）公差以及表面结构等方面的标准。它是规范产品从宏观几何特征到微观几何特征的一整套几何技术标准，涉及产品设计、制造、验收、使用以及维修、报废等产品生命周期的全过程，应用领域涉及整个工业部门乃至国民经济的各部门。GPS标准体系不仅是为了达到产品功能要求所必须遵守的技术依据和产品信息传递与交换的基础标准，而且是进行产品合格评定和技术交流的重要工具，也是签订生产合约、承诺质量保证的重要基础。GPS标准是影响最广、最重要的基础标准之一。GPS标准的水平对一个国家制造业的发展和水平提高有着至关重要的作用。产品几何技术规范（简称GPS）0.2.2优先数系与优先数产品无论在设计、制造，还是在使用中，其规格，如零件尺寸，原材料尺寸，公差，承载能力及所使用设备、刀具、测量器具的尺寸等性能与几何参数都要用数值表示。而产品的数值具有扩散传播性，例如，减速器汽缸盖的紧固螺钉，按受力载荷算出所需的螺钉大径之后，即公称直径一定，则箱体的螺孔数值一定，与之相匹配的螺钉尺寸，加工用的钻头、铰刀、丝锥尺寸，检测用的塞规、螺纹样板尺寸也随之而定，与之有关的配件，如垫圈尺寸、加工安装用的附具等也随之而定。为了避免产品数值的杂乱无章、品种规格过于繁多，减少给组织生产、管理与使用等带来的困难，必须把产品技术参数数值限制在较小范围内，并进行优选、协调、简化和统一。

生产实践证明，对于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，必须按照科学、统一的数值标准，即优先数与优先数系。实践证明，优先数系和优先数就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准。优先数系是一种十进制几何级数。所谓十进制，即几何级数的各项数值中包括1，10，100，…，10n和0.1，0.01，0.001，…，10−n组成的级数（n为正整数）。几何级数的特点是任意相邻两项之比为一常数，即公比。优先数系中的任何一个数值为优先数。

优先数系由一些十进制等比数列构成，其代号为R（R是优先数系创始人Renard的缩写），相应的公比代号为Rr。r代表5、10、20、40等数值，其对应关系如下：(R5系列）（R10系列）（R20系列）（R40系列）

一般优先选择R5系列，其次为R10系列、R20系列等等，其具体数值见附表0-1。R5R10R20R40表0-1 优先数系基本系列的常用值0.2.3技术测量

已加工好的零件是否满足公差要求，要通过技术测量及检测来判断。在机械制造中，加工与测量是相互依存的，如果只规定零部件公差，而缺乏相应的检测措施，则互换性生产是不可能实现的，因此，会正确地选择、使用测量工具是制造和检测的基本要求，也是必须掌握的技能。检测不仅用于评定零件合格与否，也常用于分析零件不合格的原因，以便及时调整生产工艺，预防废品产生，因此，技术测量措施是实现互换性的另一个必备条件。这样，零件的使用功能和互换性才能得到保证。

在计量工作方面，1955年我国成立了国家计量局；1981年国务院正式批准《中华人民共和国计量单位名称与符号方案（试行）》；1984年颁布了《中华人民共和国法定计量单位》；1985年颁布了《中华人民共和国计量法》；1988年3月，国务院决定在原国家计量局、国家标准局和国家经委质量局的基础上，组建国家技术监督局。科学技术的迅猛发展为技术测量的现代化创造了条件，长度计量器具的精度已由0.01mm级提高到0.001mm级，有的甚至提高到0.000

1mm级；测量空间已由二维空间发展到三维空间。电子测量从独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展。0.3课程的研究对象与任务本课程是机械类专业及相关专业的一门重要的技术基础课，在教学中起着联系基础课和专业课的桥梁作用,同时也是联系机械类基础课与机械制造工艺类课程的纽带。各种公差的标准化属于标