01-互换性课件-第一章

1、互换性与测量技术基础主讲：邓逍荣 二0一0年九月 白金教程白金教程（1 1）课程的性质课程的性质 本课程是机械、近机械各专业的一门重要技术基础课，是本课程是机械、近机械各专业的一门重要技术基础课，是联系设计课程与工气课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业联系设计课程与工气课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。课学习的桥梁。（2 2）课程的目的课程的目的 通过本课程的学习，获得机械工程技术人员必备的公差配通过本课程的学习，获得机械工程技术人员必备的公差配合与检测方面的基本知识、基本技能。合与检测方面的基本知识、基本技能。（3 3）课程的任务课程的任务 通过讲课、作业、实验等教学环节了解

2、互换性与标准化的通过讲课、作业、实验等教学环节了解互换性与标准化的重要性；熟悉极限与配合的基本概念，掌握某些极限配合标准重要性；熟悉极限与配合的基本概念，掌握某些极限配合标准的主要内容；初步掌握确定公差的原则和方法；一般了解技术的主要内容；初步掌握确定公差的原则和方法；一般了解技术测量的工具和方法；初步建立测量误差的概念及尺寸链的概念测量的工具和方法；初步建立测量误差的概念及尺寸链的概念和它们的计算方法，为正确地理解和绘制设计图样及正确地表和它们的计算方法，为正确地理解和绘制设计图样及正确地表达设计思想打下基础。达设计思想打下基础。一、课程的性质、目的、任务二、课程教学要求（一）理论教学要求（

3、一）理论教学要求1 1、帮助学生建立几何参数互换性与标准化的基本概念。、帮助学生建立几何参数互换性与标准化的基本概念。2 2、要求学生认识各种几体参数有关公差标准的基本内容和主、要求学生认识各种几体参数有关公差标准的基本内容和主要规定。要规定。3 3、要求学生会初步选用公差与配合；对常见公差要求会正确、要求学生会初步选用公差与配合；对常见公差要求会正确标准，解释和查用有关表格。标准，解释和查用有关表格。（二）实践技能要求（二）实践技能要求1 1、要求学生会正确选择，使用生产现场的常用量具和仪器。、要求学生会正确选择，使用生产现场的常用量具和仪器。2 2、能对一般几何量进行综合检测和数据处理。、

4、能对一般几何量进行综合检测和数据处理。三、与其它课程分工 本课程是学习本课程是学习机械制图机械制图之后，学生具有一定的制识图之后，学生具有一定的制识图能力，能够初步的进行尺寸和形状公差的标准，对测量有一定能力，能够初步的进行尺寸和形状公差的标准，对测量有一定的感性认识后开设的，进一步学习几何参数的互换性与标准化的感性认识后开设的，进一步学习几何参数的互换性与标准化，含量标准的具体内容和主要规定，掌握极限与配合的应用，含量标准的具体内容和主要规定，掌握极限与配合的应用，进一步学习形位公差及尺寸公差原则。进一步学习形位公差及尺寸公差原则。 为为机械设计机械设计、冲压工艺与模具设计冲压工艺与模具设计

5、、塑料成型塑料成型工艺与模具设计工艺与模具设计等专业课程打下坚实的基础。而后续课程的等专业课程打下坚实的基础。而后续课程的教学和毕业后的实际工作锻炼，则将使学生进一步理解和逐渐教学和毕业后的实际工作锻炼，则将使学生进一步理解和逐渐熟练掌握本课程的内容。熟练掌握本课程的内容。四、教学时数安排 互换性与测量技术互换性与测量技术是模具设计与制造专业的一门重是模具设计与制造专业的一门重要专业基础课，理论学时需要专业基础课，理论学时需5252课时，实验课学时需课时，实验课学时需1212课时，课时，总共需总共需6464学时。学时。五、教学内容 互换性与测量技术互换性与测量技术是模具设计与制造专业的一门重是

6、模具设计与制造专业的一门重要专业基础课，理论学时需要专业基础课，理论学时需5252课时，实验课学时需课时，实验课学时需1212课时，课时，总共需总共需6464学时。学时。第一章第一章 绪论绪论第二章第二章 尺寸公差与圆柱结合的互换性尺寸公差与圆柱结合的互换性第三章第三章 测量技术基础测量技术基础第四章第四章 形状和位置公差及其检测形状和位置公差及其检测第五章第五章 表面粗糙度及其检测表面粗糙度及其检测第六章第六章 滚动轴承的互换性滚动轴承的互换性六、参考资料1 1、廖念钊主编，互换性与测量技术基础，中国计量出版社，廖念钊主编，互换性与测量技术基础，中国计量出版社，198819882 2、陈于萍

7、主编，互换性与测量技术基础，机械工业出版社，陈于萍主编，互换性与测量技术基础，机械工业出版社，20052005第一章 绪论主讲：邓逍荣 二0一0年九月 互换性与测量技术互换性与测量技术白金教程白金教程1-1 互换性概述本章内容1-2 互换性与测量技术1-3 互换性与标准化 1-4 本课程的研究对象与任务 复习与思考 1、了解本课的作用和任务2、介绍互换性的概念、类型及作用。3、什么标准化，了解我国标准的种类。4、计量工作及其意义5、什么是优先数，优先数系教学内容和要求1、互换性、标准化与优先数系的概念。教学重点和难点教学课时：2 在日常生活中，我们经常遇到这样的情况：家里的灯泡在日常生活中，我

8、们经常遇到这样的情况：家里的灯泡坏，自行车上的螺钉丢了，买一个相同规格的换上即可正常坏，自行车上的螺钉丢了，买一个相同规格的换上即可正常使用，非常方便、快捷。那么请问：使用，非常方便、快捷。那么请问： 一个一个M10M10的六角头螺栓与什么样的螺母相匹配的六角头螺栓与什么样的螺母相匹配? ?如何保证如何保证螺母的任意互换？螺母在加工过程中产生的误差如何控制？螺母的任意互换？螺母在加工过程中产生的误差如何控制？如何知道螺母具有互换性？如何知道螺母具有互换性？ 案例分析案例分析一、一、 互换性的概念互换性的概念 所谓互换性所谓互换性( (interchangeabilityinterchangea

9、bility) )，是指在同一规格的一，是指在同一规格的一批零件或部件中，不需要任何挑选或附加修配，任取其一，就批零件或部件中，不需要任何挑选或附加修配，任取其一，就能装到机器上，达到规定的功能要求，这样的零件或部件就具能装到机器上，达到规定的功能要求，这样的零件或部件就具有互换性。有互换性。1-1 1-1 互换性概述互换性概述问题：问题： 如何使工件具有互换性？如何使工件具有互换性？ 二、二、 互换性的互换性的种类种类 可以分为广义互换性和狭义互换性。可以分为广义互换性和狭义互换性。（1 1）狭义互换性是指几何参数互换。几何参数包括尺寸、形）狭义互换性是指几何参数互换。几何参数包括尺寸、形状

10、、位置和表面粗糙度等。状、位置和表面粗糙度等。（2 2）广义互换性是指几何参数互换和功能互换。）广义互换性是指几何参数互换和功能互换。1 1、按照互换的范围分类、按照互换的范围分类 1-1 1-1 互换性概述互换性概述 本课程只讨论几何参数的互换性，即狭义互换性。本课程只讨论几何参数的互换性，即狭义互换性。 二、二、 互换性的互换性的种类种类 （1 1）完全互换性是指一批零件、部件在装配时不需分组、挑选）完全互换性是指一批零件、部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配、装配后就能满足预定的要求，也称为绝对互换、调整和修配、装配后就能满足预定的要求，也称为绝对互换性。例如普通螺纹连接件、滚动轴承等

11、。性。例如普通螺纹连接件、滚动轴承等。 2 2、按照互换的程度分类、按照互换的程度分类 可以分为完全互换性和不完全互换性。可以分为完全互换性和不完全互换性。 优点：优点：生产效率高，有利于各生产单位和部门之间的协作。生产效率高，有利于各生产单位和部门之间的协作。 1-1 1-1 互换性概述互换性概述二、二、 互换性的互换性的种类种类 2 2、按照互换的程度分类、按照互换的程度分类 （2 2）不完全互换性是指机器的零、部件在在装配或更换前，允）不完全互换性是指机器的零、部件在在装配或更换前，允许有附加的选择，装配或更换时，允许有附加的调整但不允许许有附加的选择，装配或更换时，允许有附加的调整但不

12、允许修配，装配或更换后，能满足预定使用要求，也称为有限互换修配，装配或更换后，能满足预定使用要求，也称为有限互换性。性。 优点：优点：降低生产成本，便于加工。降低生产成本，便于加工。 1-1 1-1 互换性概述互换性概述三、三、 互换性的作用互换性的作用 1-1 1-1 互换性概述互换性概述方便替换方便替换 缩短维修时间和节约费用缩短维修时间和节约费用 专业化协调生产专业化协调生产 提高产品质量和生产效率提高产品质量和生产效率缩短装配时间缩短装配时间提高效率提高效率简化绘图、计算简化绘图、计算 加速产品更新换代加速产品更新换代四、四、 公差的概念公差的概念 从零件的使用功能来看，要求零件的几何

13、参数完全准确也是没有必要从零件的使用功能来看，要求零件的几何参数完全准确也是没有必要 的，只要将零件的几何参数限制在某一规定的范围内变动，就能保证零件的，只要将零件的几何参数限制在某一规定的范围内变动，就能保证零件 的使用功能，同时这样的零件也就具有了互换性。的使用功能，同时这样的零件也就具有了互换性。零件几何参数的允许变零件几何参数的允许变 动范围称为公差。动范围称为公差。 为了使零、部件具有互换性，首先必须对几何要素提出公差要求，只为了使零、部件具有互换性，首先必须对几何要素提出公差要求，只 有在公差要求范围内的合格零、部件才具有互换性。为了实现互换性生有在公差要求范围内的合格零、部件才具

14、有互换性。为了实现互换性生 产，还必须对各种各样的公差要求制定统一的规范，使设计人员和加工人产，还必须对各种各样的公差要求制定统一的规范，使设计人员和加工人 员遵循共同的技术依据，因此指定了公差标准，公差标准是对零件的公差员遵循共同的技术依据，因此指定了公差标准，公差标准是对零件的公差 和配合所指定的技术标准。和配合所指定的技术标准。 1-1 1-1 互换性概述互换性概述五、五、 标准和标准化的概念标准和标准化的概念 标准是指对重复性事物和概念所做的统一规定。标准是指对重复性事物和概念所做的统一规定。 标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序，对实际或潜在的问题标准化是指为了在一定的范围内获得

15、最佳秩序，对实际或潜在的问题 制定共同的和重复使用的规则的活动，它包含了标准制定、标准贯彻和标制定共同的和重复使用的规则的活动，它包含了标准制定、标准贯彻和标 准修订的全部过程。标准化是实现互换性的前提。准修订的全部过程。标准化是实现互换性的前提。 标准按性质可以分为技术标准、生产组织标准和经济管理标准三大标准按性质可以分为技术标准、生产组织标准和经济管理标准三大 类。技术标准是指为产品和工程的技术质量、规格及其检验方法等方面所类。技术标准是指为产品和工程的技术质量、规格及其检验方法等方面所 作的技术规定，是从事生产、建设工作的一种共同技术依据。作的技术规定，是从事生产、建设工作的一种共同技术

16、依据。 1-1 1-1 互换性概述互换性概述五、五、 标准和标准化的概念标准和标准化的概念 1-1 1-1 互换性概述互换性概述GB/T1800.1GB/T1800.119971997极限与配合极限与配合 基础基础 第第1 1部分：部分：词汇词汇GB/T1800.2GB/T1800.219981998极限与配合极限与配合 基础基础 第第2 2部分：公差、偏差和配合的基本规定部分：公差、偏差和配合的基本规定GB/T1800.3GB/T1800.319981998极限与配合极限与配合 基础基础 第第3 3部分：标准公差和基本偏差数值表部分：标准公差和基本偏差数值表GB/T1800.4GB/T180

17、0.419991999极限与配合极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表标准公差等级和孔、轴的极限偏差表GB/T1801GB/T18011999 1999 极限与配合极限与配合 公差带和配合的选择公差带和配合的选择GB/T1804GB/T18042000 2000 一般公差一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 尺寸的公差与配合国家标准主要包括：尺寸的公差与配合国家标准主要包括： 1. 1. 加工误差与公差加工误差与公差 加 工 误 差1-1-2 2 互换性与测量技术互换性与测量技术（1 1）加工误差：零件在加工过程中，不可避免地会产生各种误）加工误差：零件

18、在加工过程中，不可避免地会产生各种误差。差。 要想把同一规格的一批零件的几何参数做得完全一致是不要想把同一规格的一批零件的几何参数做得完全一致是不可能的，实际上也没有必要。可能的，实际上也没有必要。 1-1-2 2 互换性与测量技术互换性与测量技术 问题：加工误差与公差的区别与联系问题：加工误差与公差的区别与联系区别：误差在加工过程中产生，公差由设计人员确定。区别：误差在加工过程中产生，公差由设计人员确定。联系：公差是误差的最大允许值。联系：公差是误差的最大允许值。（2 2）公差：控制几何参数的技术规定就称）公差：控制几何参数的技术规定就称“公差公差”，即为实，即为实际参数值所允许的际参数值所

19、允许的最大变动量最大变动量。 1. 1. 加工误差与公差加工误差与公差尺寸、形状误差尺寸、形状误差位置误差位置误差表面粗糙度表面粗糙度综合实例综合实例1-1-2 2 互换性与测量技术互换性与测量技术 2. 2. 技术测量技术测量 完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包括检验和测量。检测包括检验和测量。 （1 1）检验：几何量的检验是指确定零件的几何参数是否在规定）检验：几何量的检验是指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。数

20、值。 1-1-2 2 互换性与测量技术互换性与测量技术 2. 2. 技术测量技术测量（2 2）测量：将被测量与计量单位的标准量进行比较，以确定被）测量：将被测量与计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数个的过程。测量的具体数个的过程。1-1-2 2 互换性与测量技术互换性与测量技术 2. 2. 技术测量技术测量技术测量是实现互换性的技术保证 统一计量单位计量器具的发展 检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。 检测是机械制造的检测

21、是机械制造的“眼睛眼睛”，事实证明，产品质量的提高，事实证明，产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外，还有赖于精度的提高。，除设计和加工精度的提高外，还有赖于精度的提高。 综上所述，合理确定公差与正确进行检测，是保证产品质综上所述，合理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。量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。1-1-3 3 互换性与标准化互换性与标准化 公差标准在工业革命中起过非常重要的作用。公差标准在工业革命中起过非常重要的作用。 国际国际l19021902年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表）年颁布了全世界第一个公差与配合标准（

22、极限表） l19241924年英国在全世界颁布了最早的国家标准年英国在全世界颁布了最早的国家标准B.S 164B.S 16419241924，紧随其后的是美国、德国、法国紧随其后的是美国、德国、法国l19291929年俄罗斯（前苏联）也颁布了年俄罗斯（前苏联）也颁布了“公差与配合公差与配合”标准标准l19261926年成立了国际标准化协会（年成立了国际标准化协会（ISAISA），），19401940年正式颁布了年正式颁布了国际国际“公差与配合公差与配合”标准，标准，19471947年将年将ISAISA更名为更名为ISOISO（国际标准国际标准化组织）。化组织）。 1. 1. 标准标准1-1-3

23、 3 互换性与标准化互换性与标准化 1. 1. 标准标准 我国我国l19591959年我国正式颁布了第一个年我国正式颁布了第一个公差与配合公差与配合国家标准国家标准（GB159GB1591741745959） l19791979年以来对旧的基础标准进行了两次修订：一次是上世年以来对旧的基础标准进行了两次修订：一次是上世纪八十年代初期，（纪八十年代初期，（GB1800GB1800180418047979、GB1182GB1182118411848080、GB1031GB10318383）；）；另一次是九十年代中期（另一次是九十年代中期（GB/T1800.1GB/T1800.11997GB/T11

24、821997GB/T11821996GB/T10311996GB/T103119951995）1-1-3 3 互换性与标准化互换性与标准化 l为了实现互换性，必须对公差值进行标准化，不能各行其是，为了实现互换性，必须对公差值进行标准化，不能各行其是，标准化是实现互换性生产的重要技术措施。标准化是实现互换性生产的重要技术措施。l对零件的加工误差及其控制范围所制订的技术标准称对零件的加工误差及其控制范围所制订的技术标准称“极限极限与配合与配合”标准，它是实现互换性的基础。标准，它是实现互换性的基础。 2. 2. 标准化标准化 标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对标准化是指在经济、技术

25、、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以重复性事物和概念通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的全部活动过程。获得最佳秩序和社会效益的全部活动过程。 标准化是组织现代化生产的重要手段，是实现互换性的必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，是国家现代化水平的重要标志之一。它对人类进步和要前提，是国家现代化水平的重要标志之一。它对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用。科学技术发展起着巨大的推动作用。1-1-3 3 互换性与标准化互换性与标准化 3. 3. 标准分级标准分级 标准按不同的级别颁发，我国标准分为国家

26、标准、行业标标准按不同的级别颁发，我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。准、地方标准和企业标准。GBGB国家标准国家标准JBJB机械标准机械标准ISOISO国际标准化组织国际标准化组织1-1-3 3 互换性与标准化互换性与标准化 4. 4. 标准分类标准分类 1-1-3 3 互换性与标准化互换性与标准化 5. 5. 常用标准代号及含义常用标准代号及含义GB/T1800.1GB/T1800.119971997极限与配合极限与配合 基础基础 第第1 1部分：部分：词汇词汇GB/T1800.2GB/T1800.21998 1998 极限与配合极限与配合 基础基础 第第2 2部分：公差、

27、偏差和配合的基本规定部分：公差、偏差和配合的基本规定GB/T1800.3GB/T1800.31998 1998 极限与配合极限与配合 基础基础 第第3 3部分：标准公差和基本偏差数值表部分：标准公差和基本偏差数值表GB/T1800.4GB/T1800.41999 1999 极限与配合极限与配合 标准公差等级和孔、轴的极限偏差表标准公差等级和孔、轴的极限偏差表GB/T1801GB/T18011999 1999 极限与配合极限与配合 公差带和配合的选择公差带和配合的选择GB/T1804GB/T18042000 2000 一般公差一般公差 未注公差的线性和角度尺寸的公差未注公差的线性和角度尺寸的公差

28、GB70-85GB70-85提出问题：提出问题：为什么电灯泡的功率为：为什么电灯泡的功率为：15W15W、25W25W、40W40W、60W60W等？等？ 为了使产品的参数选择能遵守统一的规律，人们在生产实为了使产品的参数选择能遵守统一的规律，人们在生产实践中总结出了一种科学的统一数值标准，这就是优先数和优先践中总结出了一种科学的统一数值标准，这就是优先数和优先数系。数系。 优先数和优先数系是一种无量钢的分级数值，它是十进制优先数和优先数系是一种无量钢的分级数值，它是十进制几何级数，适合于各种量值的分级，数系中的每一个数都是优几何级数，适合于各种量值的分级，数系中的每一个数都是优先数。先数。

29、1-1-4 4 优先优先数和优先数系数和优先数系 在商品生产中，为了满足不同用户的需求，同一品种同一在商品生产中，为了满足不同用户的需求，同一品种同一个参数还要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系个参数还要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列。这个系列确定得是否合理，与所取的数个如何分档、分级列。这个系列确定得是否合理，与所取的数个如何分档、分级直接有关。直接有关。提出问题：提出问题：为什么电灯泡的功率为：为什么电灯泡的功率为：15W15W、25W25W、40W40W、60W60W等？等？1-1-4 4 优先优先数和优先数系数和优先数系 各系列的公比为：各系列的公比为： 为了

30、满足生产的需要。有时需要采用派生系列，派生系列用为了满足生产的需要。有时需要采用派生系列，派生系列用Rr/pRr/p表表 示，示，r r代表代表5 5、1010、2020、4040、8080。例如在。例如在R10/3R10/3系列中，系列中，r r为为1010，p p为为3 3，表示从，表示从R10R10系列中的某一项开始，每隔系列中的某一项开始，每隔3 3项取一数值项取一数值，如从，如从1.251.25开始，就可以得到开始，就可以得到1.251.25，2.52.5，5 5，1010，数系。数系。 R20系列：q20 101.1220R5系列：q5 101.605R10系列：q10 101.2510R40系列：q40 101.0640R80系列：q80 101.03801-1-4 4 优先优先数和优先数系数和优先数系 国家标准国家标准GB321GB32119801980优先数和优先数系优先数和优先数系规定了五个规定了五个等比数列，它们分别用等比数列，它们分别用R5R5、R10R10、R20R20、R40R40、R80R80表示，其中表示，其中前四个系列为基本系列，前四个系列为基本系列，R80R80系列为补充系列，当参数要求分系列为补充系列，当参数要求分级很细或基本系列不能满足需要时才采用补充系列。级很细或基本系列不能满足需要时