互换性第一章

1、第1章 概 论互换性与技术测量互换性与技术测量机电工程学院 张华红电话1章 概 论 本课程是机械类专业及相关专业的一门综合性的本课程是机械类专业及相关专业的一门综合性的应用技术基础课，应用技术基础课，它既是联系设计类和工艺类课程的它既是联系设计类和工艺类课程的纽带，也是从基础课与技术基础课教学过渡到专业课纽带，也是从基础课与技术基础课教学过渡到专业课教学的桥梁。该学科教学的桥梁。该学科 将实现互换性生产的标准化领域将实现互换性生产的标准化领域与计量学领域的有关知识结合在一起，涉及机械电子与计量学领域的有关知识结合在一起，涉及机械电子产品的设计、制造、质量控制和生产组织

2、管理等诸多产品的设计、制造、质量控制和生产组织管理等诸多方面。从事机械工程的技术人员应具备这些方面的知方面。从事机械工程的技术人员应具备这些方面的知识和能力。识和能力。 互换性与技术测量课程简介互换性与技术测量课程简介第1章 概 论互换性与技术测量课程地位互换性与技术测量课程地位第1章 概 论建立互换性与标准化的基本概念建立互换性与标准化的基本概念掌握公差标准的基本内容，初步学会选用掌握公差标准的基本内容，初步学会选用 （会查表）圆柱及其它典型零件的尺寸公差（会查表）圆柱及其它典型零件的尺寸公差 配合及形位公差，并正确配合及形位公差，并正确 标注；标注；掌握其它常用标准件及结构的公差选用及标注

3、；掌握其它常用标准件及结构的公差选用及标注；学会常见量具的使用及测量数据处理。学会常见量具的使用及测量数据处理。1、任务、任务课程任务、意义课程任务、意义第1章 概 论2、意义、意义实用性强实用性强 设计、生产、维修。设计、生产、维修。技术基础课技术基础课 机电行业技术人员必备知识。机电行业技术人员必备知识。课程任务、意义课程任务、意义第1章 概 论 1.特点特点 本课程学习的内容绝大部分都是国家标准，本教本课程学习的内容绝大部分都是国家标准，本教材可以说是一本国家标准的宣贯讲义。材可以说是一本国家标准的宣贯讲义。 2.学习方法学习方法 一方面要学习国家标准，另一方面与实践相结合，一方面要学习

4、国家标准，另一方面与实践相结合，具体情况具体分析，活学活用。具体情况具体分析，活学活用。课程的特点及学习方法课程的特点及学习方法第1章 概 论第1章 概 论1.1 1.1 互换性互换性概述概述1.2 1.2 标准与标准与标标准化准化1.3 1.3 优先数及优先数系优先数及优先数系思考题与习题思考题与习题第1章 概 论1.1 互换性概述 互换性互换性(Interchangeability)有广义和狭义之分。广义有广义和狭义之分。广义的互换性是指一种产品、过程或服务能过代替另一种产品、的互换性是指一种产品、过程或服务能过代替另一种产品、过程或服务，并且能满足同样要求的能力。机械制造业中过程或服务，

5、并且能满足同样要求的能力。机械制造业中所说的互换性是狭义的互换性，是就机械零部件而言所说的互换性是狭义的互换性，是就机械零部件而言, 可可理解为：理解为：同一规格的零部件，不需任何挑选和附加加工，同一规格的零部件，不需任何挑选和附加加工，就可以装配到所需的部位，并能满足使用要求。就可以装配到所需的部位，并能满足使用要求。 换句话说换句话说：具有互换性的零部件，装配前无需挑选，装配过程中无具有互换性的零部件，装配前无需挑选，装配过程中无需修配，装配后达到相同的目的。需修配，装配后达到相同的目的。一、互换性的含义一、互换性的含义第1章 概 论案例案例 日常生活中，灯泡坏了，可以换一个同一规格新的日

6、常生活中，灯泡坏了，可以换一个同一规格新的即可；自行车、缝纫机、钟表的零件磨损了，也可以换即可；自行车、缝纫机、钟表的零件磨损了，也可以换个相同规格的新的零部件，即能满足使用要求，计算机个相同规格的新的零部件，即能满足使用要求，计算机的磁盘，同一张磁盘可以在不同品牌的计算机上使用，的磁盘，同一张磁盘可以在不同品牌的计算机上使用，同一台计算机也可以使用不同厂家的磁盘，我们说磁盘同一台计算机也可以使用不同厂家的磁盘，我们说磁盘具有互换性。注意这里提到的互换性螺钉、灯泡、自行具有互换性。注意这里提到的互换性螺钉、灯泡、自行车、缝纫机、钟表磨损的零部件、磁盘都是指同一规格车、缝纫机、钟表磨损的零部件、

7、磁盘都是指同一规格的。在更换过程中是买来就用，不用任何挑选和修配，的。在更换过程中是买来就用，不用任何挑选和修配，换装上以后和原来零部件具有相同的功能，这样我们才换装上以后和原来零部件具有相同的功能，这样我们才说这些螺钉、零部件及磁盘具有互换性说这些螺钉、零部件及磁盘具有互换性 。第1章 概 论互换性基本概念图例互换性基本概念图例福特公司福特公司统一的零件规格以保证装配时良好的统一的零件规格以保证装配时良好的互换性互换性方面的先驱方面的先驱第1章 概 论互换性基本概念图例互换性基本概念图例福特公司福特公司手工单件生产手工单件生产方式方式大批量生产大批量生产方式方式3S第1章 概 论二、影响互换

8、性的因素：二、影响互换性的因素： 几何参数和力学性能（强度、硬度）。几何参数和力学性能（强度、硬度）。 本课程仅讨论本课程仅讨论几何参数，几何参数，其它参数（如力学参数将在材料学、其它参数（如力学参数将在材料学、金属材料的热处理课中讨论）是非常重要的，要好好学。本课程中都金属材料的热处理课中讨论）是非常重要的，要好好学。本课程中都认为是合格的，那么我们就看看什么是几何参数。认为是合格的，那么我们就看看什么是几何参数。 所谓所谓几何参数，主要包括尺寸大小、几何形状以及相几何参数，主要包括尺寸大小、几何形状以及相互的位置关系等。互的位置关系等。第1章 概 论 实际加工过程中由于各种因素，加工时不可

9、避免的要存在实际加工过程中由于各种因素，加工时不可避免的要存在误差误差。零部件在保证互换性的前提条件下，零部件在保证互换性的前提条件下，几何参数几何参数所所允许允许的的变动量变动量称为公差称为公差 。注意：注意： 几何参数：几何参数：尺寸大小、几何形状以及相互的位置关系。尺寸大小、几何形状以及相互的位置关系。 允许允许就是就是“规定规定”，由设计者根据互换性的要求所作，由设计者根据互换性的要求所作 出的规定。出的规定。 变动量变动量是指是指最大值与最小值之差。最大值与最小值之差。 误差误差：实际尺寸与设计尺寸之间的差值称为误差。：实际尺寸与设计尺寸之间的差值称为误差。三、公差的概念三、公差的概

10、念第1章 概 论 实际加工过程中由于各种因素，加工时不可避免的要存在实际加工过程中由于各种因素，加工时不可避免的要存在误差误差。零部件在保证互换性的前提条件下，零部件在保证互换性的前提条件下，几何参数几何参数所所允许允许的的变动量变动量称为公差称为公差 。三、公差的概念三、公差的概念利用利用公差来控制误差公差来控制误差；在满足功能的前提下，；在满足功能的前提下，公差值公差值应尽量大。应尽量大。第1章 概 论四、互换性的作用四、互换性的作用 1. 在在设计设计方面方面 使用标准件，缩短设计周期，实现使用标准件，缩短设计周期，实现CAD，提高设计，提高设计速度。速度。 2. 在在生产制造生产制造方

11、面方面 加工、装配、分布式企业加工、装配、分布式企业 便于实现专业化协调生产，便于实现专业化协调生产， 以提高产品质量和生产以提高产品质量和生产效率，效率， 同时降低生产成本。同时降低生产成本。 3. 在在使用维修使用维修方面方面 以旧换新，便于维修，提高设备的使用价值。以旧换新，便于维修，提高设备的使用价值。 第1章 概 论 综上所述，综上所述， 在机械制造中，在机械制造中， 遵循互换性原则，遵循互换性原则， 不仅能不仅能保证又多又快地生产，保证又多又快地生产， 而且能保证产品质量和降低生产成本。而且能保证产品质量和降低生产成本。 所以，所以， 互换性原则是在机械制造中要贯彻的重要原则。互换

12、性原则是在机械制造中要贯彻的重要原则。 但是但是，互换性原则不是在任何情况下都适用，当只有，互换性原则不是在任何情况下都适用，当只有采用单个配对才符合经济原则时，零件就不能互换。采用单个配对才符合经济原则时，零件就不能互换。案例：螺旋锥齿轮，精度较高的凸凹模案例：螺旋锥齿轮，精度较高的凸凹模第1章 概 论五、互换性的分类五、互换性的分类 1、 按照零部件互换程度的不同，按照零部件互换程度的不同， 互换可分为互换可分为完全互换完全互换和不完全互换。和不完全互换。 (1) 完全互换完全互换： 零件在装配或更换时，零件在装配或更换时， 不需要辅助加不需要辅助加工与修配，工与修配， 也不需要选择。也不

13、需要选择。 一般标准件有螺钉、一般标准件有螺钉、 螺母、螺母、 滚滚动轴承、动轴承、 齿轮等。齿轮等。 (2) 不完全互换不完全互换：零部件装配时允许有附加条件的选择：零部件装配时允许有附加条件的选择或调整。或调整。 如：分组互换性，如：分组互换性，有些机器的零件精度要求很高，有些机器的零件精度要求很高， 按完全互换法加工困难，按完全互换法加工困难， 生产成本高，生产成本高， 此时可将工件的尺此时可将工件的尺寸公差放大，寸公差放大， 装配前，装配前， 先进行测量，先进行测量， 然后分组进行装配，然后分组进行装配， 以保证使用要求。还有概率互换性、调整互换性、修配互换以保证使用要求。还有概率互换

14、性、调整互换性、修配互换性等。性等。第1章 概 论案例：案例：分配器的阀芯和阀体分别具有不完全互换性，分配器的阀芯和阀体分别具有不完全互换性， 具有分组互换性。具有分组互换性。第1章 概 论五、互换性的分类五、互换性的分类 2、 安部位或范围分安部位或范围分 (1) 内互换性内互换性 部件或机构内部零件之间的互换性。部件或机构内部零件之间的互换性。 (2) 外互换性：外互换性： 部件或机构与其配合件之间的互换性。部件或机构与其配合件之间的互换性。第1章 概 论六、实现互换性的必要条件：六、实现互换性的必要条件：1、制定和贯彻统一的公差与配合标准，误差不可避免；、制定和贯彻统一的公差与配合标准，

15、误差不可避免；（尺寸、形状、位置、微观几何形状误差）（尺寸、形状、位置、微观几何形状误差） 必须由标准来控制；必须由标准来控制；2、统一计量单位并采取相应计量措施，加工后的零件、统一计量单位并采取相应计量措施，加工后的零件 必须检测是否合格；必须检测是否合格； 检测（检验与测量）必须统一单位。检测（检验与测量）必须统一单位。第1章 概 论1.2 标准与标准化一、标准与标准化的含义一、标准与标准化的含义 1.标准的概念：标准的概念： 标准就是对重复性事物和概念所做的统一规定。标准就是对重复性事物和概念所做的统一规定。 以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方以科学、技术和实践经验的综合成

16、果为基础，经有关方面协商一致、经主管机构批准，以特定形式发布，作为共同面协商一致、经主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。遵守的准则和依据。 早在早在20世纪初，世纪初， 英国一家生产剪羊毛机器的公司英国一家生产剪羊毛机器的公司纽纽瓦尔（瓦尔（Newall）于）于1902年颁布了全世界第一个公差与配合标年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表）。准（极限表）。第1章 概 论 1924年英国在全世界最早颁布了国家标准年英国在全世界最早颁布了国家标准B.S 164-1924，美国、德国、法国等也紧随其后颁布了各自国家的国家标准，美国、德国、法国等也紧随其后颁布了各自国家的国家标

17、准，指导着各国的制造业的发展。指导着各国的制造业的发展。 1929年俄罗斯（前苏联）也颁年俄罗斯（前苏联）也颁布了布了公差与配合公差与配合标准。标准。 在此阶段，西方国家的工业化不在此阶段，西方国家的工业化不断进步，生产也快速发展，断进步，生产也快速发展， 同时国际间的交流也日益广泛。同时国际间的交流也日益广泛。1926年成立了国际标准化协会（年成立了国际标准化协会（ISA），），1940年正式颁布了国年正式颁布了国际际公差与配合公差与配合标准，第二次世界大战后的标准，第二次世界大战后的1947年将年将ISA更更名为名为ISO（国际标准化组织）。（国际标准化组织）。 1959年我国正式颁布了第

18、一个国家标准年我国正式颁布了第一个国家标准公差与配合公差与配合（GB 15917459），）， 此标准完全依赖此标准完全依赖1929年俄罗斯（前年俄罗斯（前苏联）的国家标准，苏联）的国家标准， 并指导了我国并指导了我国20年的工业生产。年的工业生产。 第1章 概 论2. 标准的分类：标准的分类： （1）按标准的）按标准的使用范围使用范围 分为国家、行业、地方和企业标准；分为国家、行业、地方和企业标准； （2）按标准的）按标准的作用范围作用范围 分为国际、区域、国家、地方和试行标准；分为国际、区域、国家、地方和试行标准； （3）按标准）按标准对象的特征对象的特征 分为基础、产品、方法标准和安全、

19、卫生与环境分为基础、产品、方法标准和安全、卫生与环境保护标准等；保护标准等；（4）按）按标准的性质标准的性质 分为技术标准、工作标准和管理标准。分为技术标准、工作标准和管理标准。第1章 概 论2. 标准的分类标准的分类第1章 概 论3. 标准的分级标准的分级行业标准行业标准第1章 概 论4、标准化、标准化是指标准的制定、发布和贯彻实施等的全部活动过程。是指标准的制定、发布和贯彻实施等的全部活动过程。 二、标准化发展的历程二、标准化发展的历程 自学（不做要求）自学（不做要求）第1章 概 论 生产实践证明，生产实践证明， 对于产品技术参数合理分档、对于产品技术参数合理分档、分级，分级， 对产品技术

20、参数进行简化，对产品技术参数进行简化， 协调统一，协调统一， 必须必须按照科学、按照科学、 统一的数值标准，统一的数值标准， 即优先数与优先数系。即优先数与优先数系。 它是一种科学的数值制度，它是一种科学的数值制度， 也是国际上统一的数值分也是国际上统一的数值分级制度。级制度。 它不仅适用于标准的制订，它不仅适用于标准的制订， 也适用于标准也适用于标准制订前的规划、制订前的规划、 设计，设计， 从而把产品品种的发展一开从而把产品品种的发展一开始就引入科学的标准化轨道。始就引入科学的标准化轨道。 因此优先数系是国际上因此优先数系是国际上统一的一个重要的基础标准。统一的一个重要的基础标准。 1.

21、4 优先数与优先数系优先数与优先数系第1章 概 论国家标准规定（国家标准规定（GB/T321-1980)十进等比数列为优先数十进等比数列为优先数系，并规定了五个数系：系，并规定了五个数系：R5、R10、R20、R40和和R80，称为称为Rr系列，公比系列，公比 。其中前四个系列是常用的。其中前四个系列是常用的基本系列，而基本系列，而R80则作为补充系列，仅用于分级很细的则作为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。特殊场合。 其对应关系如下：其对应关系如下： 06. 1104012. 1102025. 110106 . 11054020105RRRR(R5系列）（R10系列）（R20系列）（R40系列） 一般优先选择一般优先选择R5系列，系列， 其次为其次为R10系列、系列、 R20系系列等等，列等等， 其具体数值见附表其具体数值见附表1-1。 一、优先数与优先数系一、优先数与优先数系rrq10第1章 概 论 优先数系的五个系列中任一个项值均称优先数，其优先数系的五个系列中任一个项值均称优先数，其理论值为理论值为 ，多数为无理数。根据取值的精确程度，多数为无理数。根据取值的精确程度，数值可以分为：数值可以分为： 1、计算值计算值 取五位有效数字，供精确计算用取五位有效数字，供精确计算用 2、常用值常用值 即