互换性与技术测量-绪论 第1章

1、互换性与测量技术（中国机械工程学科教程配套系列教材暨教育部高等学校机械设计制造及其自动化专业教学指），清华大学出版社，20102.廖念钊，互换性与技术测量（第六版），中国质检出版社3、李军，互换性与测量技术基础(第二版)，华中科技大学出版社4机械工程基础与通用标准实用丛书编委会编，形状和位置公差机械工程基础与通用标准实用丛书，中国计划出版社,参考资料,绪论,1.互换性,互换性指按规定的质量公差，来分别制造机械的各组成部分，使其在装配或更换时，不需要选择、辅助加工或修配，就能满足使用功能要求的特性。,怎样才能使零件具有互换性？,实际参数理论值,保证零件充分近似,0.1互换性概述,互换性的性质：装配前：不需要挑选装配中：不需要调整和修配装配后：能满足要求,机械和仪器制造业中的互换性包括几何参数的互换性和性能参数的互换性本课程讨论几何参数的互换性。,按互换的程度，互换性可分为完全互换和不完全互换。,完全互换装配时不需附加选择或调整的互换。,大多数零件具有完全互换性。,不完全互换装配时需附加选择或调整的互换。,滚动体,内圈,外圈,保持架,滚动轴承的内圈、外圈、滚动体，它们之间的互换是采用不完全互换。,a.使用时候按完全互换；,b.制造时候按不完全互换不同的零部件在不同的车间加工，然后对零部件进行分组、挑选；,可以扩大公差范围,2.公差,公差指允许实际参数值的变动量。,互换性越好，公差越小,实际使用中有误差的零件也可能装配在一起；零件有一定的尺寸误差和几何误差也不一定影响零件的使用功能。只要根据使用要求，将零、部件实际尺寸和几何参数值的变动限制在预设的一定极限范围内，即可以实现互换性并取得最佳的经济效益。,3.互换性的作用,a.在设计方面：零、部件具有互换性，就可以最大限度地利用标准件、通用件，从而简化计算、绘图工作，缩短设计周期，便于采用计算机辅助设计。,b.在制造方面：便于组织生产协作，进行专业化生产。采用高效率的生产设备，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化，从而提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本。,c.在使用维修方面：零、部件具有互换性可以及时更换已经磨损或损坏的零、部件，减少机器的维修时间和费用，保证机器连续持久地运转，从而提高机器的使用价值。,0.2标准化概述,标准化是实现互换生产、组织专业化生产的前提条件。,1.标准的定义,标准化指制定（修订）、贯彻技术标准的活动。,在一定的范围内为了获得最佳秩序，对活动或其结果规定的应共同遵守的规则。,按标准的级别分类,GB（国标）,GB/T,GB/Z,JB（机标）,JT（交通）,ISO9001（国际标准）,DIN（德国）,JIS（日本）,ANSI（美国）,BSS（英国）,2.优选数系,优选数系（seriesofpreferrednumbers）就是一种科学数值制度。,造纸机械,印刷机械,复印机,书刊,文件柜,采用优选系数的意义技术参数具有传播性，参数之间须协调统一。,优先数系是由公比为、的数。,各数列分别用R5、R10、R20、R40、R80表示，称为R5系列，R10系列，,0.3几何精度设计概述,1机械设计中的精度设计,确定机械工作原理、总体方案,确定构成机械的每一个零件的形状及所有尺寸,确定零件几何要素允许变动的范围公差,机械设计三个阶段,曲轴,连杆,活塞,50,尺寸精度,形状精度,位置精度,表面粗糙度,精度设计内容：尺寸精度、形状精度、位置精度、表面精度。,精度设计总原则：经济的满足使用功能的要求。,作业,一、判断题1.不经选择和修配，就能互换装配的零件，就是具有互换性的零件。（）2.零件的互换性程度越高越好。（）3.某种零件，在装配时需要进行少量修配，则此零件具有不完全互换性。（）4.完全互换的装配效率必定高于不完全互换。（）二、精度设计的基本原则是什么？三、互换性要求产品装配前（）；装配时（）；装配后（）。,1.1概述1.2基本术语及定义1.3极限与配合国家标准的组成1.4尺寸公差与配合的选择1.5一般公差,第1章极限与配合,机械工业是我国的支柱产业之一，其中光滑圆柱体结合是机械制造中应用最为广泛的一种结合。,1.1概述,孔和轴,轴（shaft）指工件的圆柱形外表面，也包括非圆柱外表面（被包容的，且由单一尺寸确定结合关系）。,1.2基本术语及定义,1.2.2孔、轴的定义,孔（hole）指工件的圆柱形内表面，也包括非圆柱内表面（包容的，由单一尺寸确定结合关系）。,1.2.3有关“尺寸”的术语,1.尺寸（size）主要指线性尺寸，即长度尺寸。,2.基本尺寸（basicsize）在设计时根据零件的强度、刚度和结构等要求确定的尺寸。新标准称“公称尺寸”。,孔和轴的基本尺寸分别用D和d表示。,最大极限尺寸：如孔Dmax为35.025，轴dmax为34.975,最小极限尺寸：如孔Dmin为35，轴dmin为34.95,3.极限尺寸（limitsofsize）允许的尺寸变化的两个极端值，以基本尺寸为基数来确定。,4.实际尺寸（actualsize）零件完工后，实际测量所得的尺寸，如孔35.01，轴34.96。,只要实际尺寸在两个极限尺寸之间，即为合格产品。,5.最大实体状态（MMC）与最大实体尺寸（MMS）孔和轴具有允许的材料最多时的状态称为最大实体状态，在该状态下的尺寸称为最大实体尺寸。,孔的最大实体尺寸DMDmin,轴的最大实体尺寸dMdmax,6.最小实体状态（LMC）与最小实体尺寸（LMS）孔和轴具有允许的材料最少时的状态称为最小实体状态，在该状态下的尺寸称为最小实体尺寸。,孔的最小实体尺寸DLDmax,轴的最小实体尺寸dLdmin,1.2.4有关“偏差”与“公差”的术语,1.偏差（deviation）某一尺寸减其基本尺寸所得的代数值。,偏差可以为正值、负值或零。,（a）实际偏差（actualdeviation）实际尺寸减其基本尺寸所得的代数值。,孔的实际偏差EaDaD,轴的实际偏差eadad,（b）极限偏差（limitdeviations）极限尺寸减其基本尺寸所得的代数值。,最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数值称为上偏差,最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数值称为下偏差,孔的上偏差ESDmaxD,孔的下偏差EIDminD,轴的上偏差esdmaxd,轴的下偏差eidmind,2.尺寸公差（简称公差tolerance）允许实际尺寸变动的范围。,孔的公差ThDmaxDminESEI,轴的公差Tsdmaxdminesei,尺寸公差最大极限尺寸最小极限尺寸上偏差下偏差,由于公差表示尺寸变动的范围，它总为一个大于零的数值。,公差与偏差（极限偏差）的区别与联系,从数值上看,偏差可以为正负；,公差一定为正；,从工艺上看,公差的大小表示对一批零件尺寸允许的差异范围，反映尺寸制造精度，即零件加工的难易程度,极限偏差的大小表示尺寸允许变动的界限，是判断零件尺寸合格的依据。,解：孔的各尺寸如下：,D50,Dmax50.06,Dmin50.02,ES+0.06,EI+0.02,Th0.04,轴的各尺寸如下：,d50,dmax49.98,dmin49.93,es0.02,ei0.07,Ts0.05,3.尺寸公差带图,零线（zeroline）是代表基本尺寸所在的线。,公差带（tolerancezone）是由代表上、下偏差的两条直线所确定的区域。,公差带图的作用:清楚地表示零件的尺寸相对其基本尺寸所允许的变动范围、公称尺寸与上、下极限偏差的关系。,30,公差带的两个要素:公差带大小:由标准公差确定;公差带相对零线的位置:由基本偏差来确定。,公差带图很好的反映了公差的大小及位置，GB针对公差的大小及位置制定出了相应的标准。,31,公差带图,1.2.5有关“配合”的术语,2.间隙（clearance）与过盈（interference）,间隙,过盈,1.配合（fit）指基本尺寸相同、相互结合的孔与轴公差带之间的关系。,间隙（X）：孔-轴=“+”过盈（Y）：孔-轴=“”,33,3.配合种类,通过公差带图，可以看到孔、轴公差带之间的关系。根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合、过渡配合。,0,+,-,公称尺寸,孔,轴,孔,轴,孔,轴,间隙配合（clearancefit）具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。孔的实际尺寸轴的实际尺寸。,平均间隙Xav（XmaxXmin）/2（平均松紧状态）,最小间隙XminDmindmaxEIes（最紧状态）,最大间隙XmaxDmaxdminESei（最松状态）,过盈配合（interferencefit）具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。孔的实际尺寸500mm)，孔、轴加工难易程度相当，取同级；,如：对钟表行业的小尺寸(尺寸3mm)，轴比孔难加工，可取轴比孔低一级；,50H7/f680S8/h7,800C11/h1180H11/c11,2.加工精度与成本的关系,IT0,大约以IT8级为界，高于IT8级时，成本急剧上升。,3.配合性质,对过渡配合或过盈配合，一般要求间隙或过盈的变动较小，因此应选用较高的公差等级；,对于大间隙配合，间隙变动对使用性能影响的敏感性低，因此可选用较低的公差等级；,4.与相配合零件的精度相适应,1.4.3配合的具体选择,1.选择基本偏差代号的方法有,（1）计算法根据一定的理论和公式，算出所需间隙和过盈。(见教材P29例1.5),（2）试验法对机器性能影响很大又特别重要的配合，可通过试验得出最佳极限间隙或过盈。,（3）类比法按同类型机器或机构中，经过生产实践验证的已用配合的实例，再考虑所设计机器的使用要求，并进行分析对比确定所需配合的方法。,有关“尺寸”和“配合”的基本术语,公差带的标准化（标准公差和基本偏差带）,配合制（基孔制和基轴制）,线性尺寸的未注公差,公差与配合选择,作业与复习,一、判断题（按要求答题，每题2分，共24分）下列叙述中正确的序号有：。下列叙述中错误的序号有：。（1）、零件的实际尺寸越接近基本尺寸越好。（2）、尺寸公差越大，则尺寸精度越低。（3）、基本偏差a-h与基准孔构成间隙配合，其中a配合最松。（4）、基孔制就是先加工孔。（5）、轴的基本偏差是上偏差。（6）、公差可以说是允许尺寸的最大偏差。（7）、未注公差即对该尺寸无公差要求。（8）、配合公差的数值越小，则相互配合的孔轴精度越高。,二、填空或选择（1）孔和轴的公差带由（）决定大小，由（）决定位置。（2）选择基准制时，应优先选用（），原因是（）。（3）（4）、配合代号为的孔轴配合，已知IT10=0.1mm，ES=(）mm，EI=(）mm，es=(）mm，ei=(）mm。（5）、孔、轴配合的最大过盈为60m，配合公差为40m，可以判断该配合为配合。（6）、一般尺寸孔轴配合，下列配合选用不当的是()。A.H6/g5B.G6/h7C.H9/a9（7）、下列论述正确的有（）。A.20g8比20h7的