互换性与技术测量基础课件.ppt

互换性与技术测量，闫军，2014.08，第一章绪论，1.1互换性与公差的概念，1.2标准化与优先编号，1.3本课程的研究对象与任务，1.1互换性与公差的概念，互换性与测量的技术基础。它结合了互换性原理、标准化生产原理、几何测量和测试等相关知识，涉及机械及其零部件的设计、制造、维护、质量控制和生产管理等诸多技术问题。1.1.1互换性概念1.1.2公差概念1.1.3互换性在机械制造中的作用1.1.1互换性概念在日常生活中随处可见。例如，机器上的螺丝、灯泡、自行车、缝纫机、钟表零件损坏后可以更换。在制造业中，通常要求产品的零件具有互换性，零件和组件具有互换性。1.1.1互换性的概念，从广义上讲，是指一种产品、过程或服务替代另一种产品、过程或服务并满足相同要求的能力。互换性是机械和仪器制造业产品设计和制造中的一个重要原则。在现代生产中，一般应遵守互换性原则。定义：同一规格的一批零件中的任何一个都可以安装在机器上，无需任何选择或维修，并能满足机器的功能要求。互换性包括几何参数、机械性能和物理化学性能的互换性。本课程只讨论几何参数的交换。包括大小、几何形状及其位置之间的关系；几何误差(尺寸、形状、位置、表面微观形状误差)。3.互换性分类：完全互换性根据互换性程度缩写为互换性。厂对厂合作采用的特点：互换性范围不受限制，条件是零件装配或更换时不需要选择或修理。不完全互换性有限互换性，用于同一工厂制造和组装。特点：由于特殊原因，在一定范围内只能更换零件。标准零件或机构的可互换性可进一步分为内部可互换性零件或机构内部部件之间的可互换性，外部可互换性零件或机构与其匹配零件之间的可互换性，以及1.1.1中的可互换性概念，例如，滚动轴承(标准零件)、内部可互换性、外部可互换性、1.1.2中的公差概念，以及任何机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度和刚度计算之外，还必须进行精密设计。在研究机器的精度时，应该正确处理机器的使用要求和制造过程之间的矛盾。解决方案是指定合理的公差，并使用测试方法来确保其实施。公差用于控制误差和确保零件的互换性。如果制造的一批零件的实际尺寸值=理论值，也就是说，这些零件是完全相同的，尽管它们具有互换性，但在生产中它们是不可能和不必要的。然而，只要求制造零件的实际参数值变化不大，以确保零件完全近似。为了使零件可以互换，它们应该按照“公差”制造公差：控制几何参数的技术规定称为“公差”,实际参数的最大允许偏差。设计者应正确确定公差并在图纸上标出。在满足功能要求的情况下，公差应尽可能大，以提高技术和经济效益。加工误差和公差、尺寸误差、宏观几何误差、相互位置误差、表面粗糙度、加工误差、问题：加工误差和公差的区别和联系：加工过程中出现误差，公差由设计者确定：公差是误差的最大允许值，几何量的测量必须采用先进的公差标准，还必须采取相应的技术测量措施。技术计量研究中的问题：(1)统一计量单位：使用什么单位检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并在没有获得具体测量值的情况下做出合格判断。测量是将测量的量与作为测量单位的标准量进行比较以确定要测量的具体值的过程。含义：检测不仅用于评价产品质量，还用于分析不合格产品的原因，及时调整生产，监督工艺过程，防止废品。测试是一只机械的“眼睛”产品质量的提高，除了设计和加工精度的提高之外，往往更依赖于检测精度的提高。合理的公差确定和正确的检验是保证产品质量和实现互换性生产不可缺少的两个条件和手段。1.1.3机械制造中的互换性，在设计中有利于最大限度地利用普通零件和标准件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期。便于计算机辅助设计和产品多样化。加快产品升级。在制造方面，有利于组织专业化生产，采用先进技术、高效专用设备和CAM技术，提高生产效率，提高产品质量，降低生产成本。在使用和维护方面，可减少机器的维护时间和成本，并确保机器的持续和持久运行。提高了机器的效率和使用价值。为了在现代机械制造中贯彻互换性原则，课堂练习(1)判断问题，(1)为了使零件完全可互换，所有零件的几何尺寸必须完全一致。互换性要求零件具有一定的精度。所有合格零件必须具有互换性。在同一工厂制造和组装时，可以使用不完全互换性。1.2标准化和优先编号。标准化的发展历史对应于制造业的发展历史。它是社会生产劳动的产物。萌芽：公元前200年青铜弩机。初始阶段：它始于武器制造业，从1760年到1770年是前苏联的土耳其-里斯基兵工厂。1902年英国纽瓦克公司(限制表)；英国标准b.s.27 (1906)。1931年的沈阳兵工厂和1937年的金陵兵工厂。近代：国际标准协会标准(1926)、国际标准化组织标准(1947)，超越了机械工业的范围，扩展到其他工业(如微电子工业)。1.2.1标准和标准化概念1.2.2优先编号和优先编号系统，青铜弩机，弩机主要由弩和弩臂组成。弓配有弦，手臂配有弩。这两个匹配发送箭头。一般的弩机是装在木弩的后面，四周有“郭”和“牙”在“郭”左右，上面可以钩住弓弦。国以“望山”为景，以“挂刀”下的“牙”为触发。发射时，拉动“挂刀”，收回“齿”，击打被“齿”钩住的绳子，有效地射出箭。在当时恶劣的社会条件下，制造这种弩机是中国古代科技史上的一大发明。国际标准化组织成立了国际标准化组织和国际电工委员会，以促进世界各国的技术统一。这两个组织负责制定和发布国际标准。ISO9000系列标准的颁布，使世界各国质量管理和质量保证的原则、方法和程序在国际标准的基础上统一起来。1978年中国恢复参与国际标准化组织后。他们相继修订了自己的标准。修订后的原则是在中国实际生产的基础上向国际标准化组织靠拢，以加强中国的国际技术交流和产品交流。1.2.1标准和标准化的概念，现代工业生产的特点是规模大，协作单位多，互换性要求高。为了正确地协调各个生产部门，准确地衔接各个生产环节，必须有协调的手段，使分散的地方生产部门和生产环节1.2.1标准和标准化的概念，标准定义：标准是对重复事物和概念的统一规定，即规则。根据科技综合成果和实践经验，经主管部门协商批准，并以特定形式发布。它是通用合规性的标准和基础(GB 3935.1-83)。标准内涵：(1)它是一个“技术基础”或“技术规范”和“规则”，为所有人所普遍遵守。(2)也可以是一种物理标准、测量标准和标准样品。(3)研究对象必须是具有重复性特征的事物和概念。(4)它是谈判的结果，涉及不同部门和不同阶层的利益。1.2.1标准和标准化的概念，标准化：指制定、发布和实施标准的全过程。标准化以标准的形式体现，也是一个不断循环和改进的过程。标准化是社会化生产的重要手段，是设计、生产和使用之间的纽带，是科学管理的重要组成部分。标准化在提高产品、工艺和用途的适用性、防止贸易壁垒和促进技术合作方面具有特殊意义。1.2.1标准和标准化的概念。根据标准的适用范围，标准分类分为国家标准国标、行业标准国标(如国标)、地方标准国标和企业标准国标。根据标准的作用范围，分为国际标准、区域标准、国家标准、地方标准和试行标准。根据标准化对象的特点，分为基本标准、产品标准、方法标准、安全环保标准和卫生标准。根据标准的性质：技术标准、工作标准和管理标准。1.2.1标准和标准化的概念，对于需要全国统一的技术要求，应制定国家标准；对于没有国家标准，需要在国内某个行业内统一的技术要求，可以制定行业标准。对于没有国家标准和行业标准但需要在一定范围内统一的技术要求，可以制定地方标准或企业标准。1.2.1标准和标准化概念，技术标准：产品和工程建设的质量、规格和检验的技术规定。中国的技术标准分为三个层次：国家标准(GB)部门标准(专业标准，如JB)企业标准。公差标准：零件公差和相互配合的标准。加工误差和公差(1)加工误差：加工过程中产生的尺寸、几何和相互位置误差。(2)公差：由设计者给出并作为技术要求标记在零件图上的零件的最大允许误差。1.2.1标准和标准化概念、完整的产品标准、试验和检验标准、性能标准、简化规格、尺寸标准、基本标准、标准的技术范围、1.2.1标准和标准化概念、标准分类、国际标准、区域标准、国家标准、专业标准、地方标准、企业标准、1.2.2优先编号和优先编号系统、1 .简化、协调和统一数字标准化工程中的各种技术参数是标准化的重要组成部分。当制定公差标准和设计零件的结构参数时，需要数字表示。任何产品的参数值不仅与其自身的技术特性有关，而且直接或间接地影响其系列产品的参数值。为了满足不同的需求，产品将不可避免地出现不同的规格，形成一系列产品。产品价值的无序化将给生产、协调、使用和维护的组织带来困难。因此，有必要对数值进行标准化。在机械设计中，经常需要确定许多参数，并且这些参数通常不是孤立的。一旦选定，该值将根据某些规则扩展到所有相关参数。例如，一旦确定了螺栓的尺寸，螺母的尺寸，丝锥模具的尺寸，螺栓孔的尺寸以及螺栓孔的尺寸优先数和优先数系国家标准(GB 321-80)是最重要的标准之一，要求工业产品在技术参数上尽可能采用。1.2.2优先号码和优先号码系统。2.优先数字系统是工程技术中常用的十进制几何级数。优先编号系列是一个科学的数字分级系统，适用于尺寸、参数和各种质量标准的分级。1.2.2优先编号和优先编号系统任何等比例的系列，如果其编号系统的值的整数幂为10，并且下列值的比率相同，则称为优先编号系统，用字母Rr表示。R20系列、R40系列、R80包含R40的项目值；R40包含R20的项目值；R20包含R10的项目值；R10包含R5的项目值；1.2.2优先号码和优先号码系统。2.优先编号为中国标准GBT321-80和国际标准ISO推荐的R5、R10、R20、R40和R80系列。前四项是基本系列(见表1-1)，R80是补充系列。派生系列，派生系列(Rr/p):从基本系列的每几个项目中选择一个优先级编号，以形成一个新系列。从而使优先编号系统具有更广泛的适应性。也可以分段选择最合适的系列，并以复合系列的形式形成最佳系列。选择原则：先稀疏后密集；应优先考虑公共规模较大的基本系列。优先选择具有大公共比率和包含项目值1的扩展项目的衍生系列。衍生系列R10/3、0 . 801 . 001 . 251 . 602 . 002 . 503 . 154 . 005 . 006 . 308 . 0010 . 0012 . 5、优先权号码和优先权号码系统的特征，以及优先权号码系统的五个系列中的任何一个是优先权号码。根据公比计算的优先数的理论值，除了10的整数幂以外，都是无理数，不能直接应用于工程技术。实际应用是一个四舍五入的近似值。根据圆度，可分为：(1)计算值：取五位有效数字进行精确计算。(2)常用值：即常用的常用优先级号，取三位有效数字。国家标准设定的优先编号分级合理，密度均匀，适用性广，易于记忆。常见的值，如长度、直径、转速和功率，基本上是根据某个优先级系统进行分类的。在本课程涉及的尺寸分割、公差分类和表面粗糙度参数系列等相关标准中，基本上采用了优先级制度。1.3本课程的研究对象和任务1.3.1研究对象从“精度”和“误差”两个方面分析和研究机械零件和机构的几何参数，以解决机器的使用要求和制造过程之间的矛盾。本课程主要讨论机械精度的分析和计算。1.3.2本课程的任务是让学生获得几何公差和测量技术的基本理论、知识和技能。机械精度的设计要求在机械产品的设计过程中进行三个方面的分析和计算：(1)运动分析和计算。根据机器或机构应实现的运动，根据运动学原理确定机器或机构的合理传动系统，并选择合适的机构或元件，以保证预定运动的实现，满足机器或机构的运动要求。(2)强度分析和计算。根据强度、刚度等方面的要求，确定各部分合理的基本尺寸，并进行合理的结构设计，使其能够承受规定的载荷，满足强度和刚度的要求。(3)几何精度的分析和计算。零件的基本尺寸确定后，还需要进行精度计算，以确定产品每个零件的装配精度以及零件的几何参数和公差。精密设计和互换性原则：机械零件几何参数的互换性是指同一零件在几何参数方面相互替换的能力。经济原则：可制造性、合理的精度要求、合理的材料选择、合理的调整环节、长寿命。匹配原则：根据程度本课程在设计中的位置，确定齿轮设计参数(传动功率、转速、传动比、使用寿命、载荷特性)、齿轮传动结构和布局(开式、闭式、对称式)、确定材料和热处理(齿面、硬度)、确定齿轮的基本参数(模数、齿数、齿宽、压力角等)。)，接触疲劳强度检查，确定