《互换性与测量技术1》-第1章

１.１互换性与公差的含义及作用1.1.1互换性的含义在现代制造业生产中，经常要求产品的零部件具有互换性。互换性在日常生活中随处可见。例如，灯泡坏了可以换新的，汽车、拖拉机的零件坏了也可以换新的。这是因为合格的产品和零部件具有在材料性能、几何尺寸、使用功能上彼此互换的属性。从广义上来说，互换性是指一种产品、过程或服务代替另一种产品、过程或服务，且能满足同样要求的能力。从狭义上来说，对于机械行业，互换性通常是指同一规格的一批零部件，按照规定的技术要求制造或装配，彼此能够相互替代使用，而且具有效果相同的性能。下一页返回１.１互换性与公差的含义及作用互换性是许多工业部门在产品设计和制造中应遵循的重要原则。它不仅涉及产品制造中零部件的可装配性，还涉及机械设计、生产及使用的重大技术和经济问题。1.1.2公差的含义零件在加工过程中，由于各种因素（机床、刀具、温度等）的影响，零件的尺寸、形状及表面粗糙度等几何量难以达到理想状态，总是存在或大或小的误差。从零件的使用功能看，不必要求零件的几何量制造得绝对准确，只要零件几何量在某一规定的范围内变动，即可满足要求。人们把这个允许几何量变动的范围称为“几何量公差”，简称“公差”。上一页下一页返回１.１互换性与公差的含义及作用为保证零件的互换性，就要用公差来控制零件的加工误差。由于零件在加工过程中不可避免地会产生误差，因此要使零件具有互换性，就必须把完工的零件的误差控制在规定的公差范围内。设计者的任务就是正确地确定公差，并把它在图样上明确地表示出来。在满足功能要求的前提下，公差值应尽量规定得大些，这样才能获得最佳的经济效益。1.1.3互换性的分类从广义上讲，零部件的互换性应包括几何量、力学性能和物理化学性能等方面。本课程仅研究零部件几何量的互换性，即机械零件的尺寸、形状、方向、位置、表面精度等方面的公差与检测问题。上一页下一页返回１.１互换性与公差的含义及作用１）按照生产中不同场合对互换的形式和程度的不同要求，互换性分为完全互换性和不完全互换性两类。２）对于标准部件或机构来讲，互换性又可分为内互换和外互换。内互换是指部件或机构内部组成零件之间的互换性；外互换是指标准部件或机构与其相配件间的互换性。例如，滚动轴承内圈、外圈滚道直径与滚动体（滚珠或滚柱）直径间的配合为内互换；滚动轴承内圈内径与传动轴的配合、滚动轴承外圈外径与机座孔的配合为外互换。上一页下一页返回１.１互换性与公差的含义及作用1.1.4互换性的作用１．设计方面由于采用具有互换性的零部件，采用标准件，使许多零部件不必重新设计，从而可以简化绘图和计算过程，缩短设计周期，有利于计算机辅助设计，对发展系列产品和促进产品结构、性能的改善，都有很大的作用。２．制造方面互换性有利于组织专业化生产、采用先进工艺和高效专用设备；互换性有利于采用成组技术、计算机辅助制造、柔性制造系统等现代制造技术；互换性有利于实现加工过程自动化、柔性自动化、集成化和智能化，从而提高劳动生产率、提高产品质量、降低生产成本。上一页下一页返回１.１互换性与公差的含义及作用３．使用和维修方面由于零件具有互换性，损坏后可以快速地用其他同型号的零件来代替，从而使机器维修方便，保证机器工作的连续性和持久性，延长机器的使用寿命，提高使用价值。总之，在生产中实施互换性，对提高产品质量及产品可靠性、提高经济效益等方面均具有重大意义，所以使零部件具有互换性是机械制造中重要的原则和有效的技术措施，对促进我国的现代化工业生产起着积极的作用。上一页返回１.２标准化与优先数系1.2.1标准化现代工业社会化生产的特点是规模大、分工细、协作单位多。要实现互换性生产，必须有一种手段，能使分散的、局部的生产部门和生产环节保持必要的统一，成为一个有机的整体。标准与标准化正是保证这种生产的主要途径和手段。标准化是组织现代化生产的重要手段之一，是实现专业化协作生产的必要前提，是科学管理的重要组成部分。标准化是制定标准和贯彻标准的全过程，是互换性生产的基础。下一页返回１.２标准化与优先数系１．标准ＧＢ／Ｔ２００００.１—２０１４对标准的定义：“为在一定范围内获得最佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性文件。”标准对于改进产品质量、缩短设计周期、开发新产品和协作配套、提高社会经济效益等方面具有重要意义。２．标准化ＧＢ／Ｔ２００００.１—２０１４对标准化的定义：“为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。”上一页下一页返回１.２标准化与优先数系标准化不是一个孤立的概念，而是一个活动过程，这个过程包括制定、贯彻、修订标准，循环往复，不断提高。制定、修订、贯彻标准是标准化活动的主要任务；而在标准化的全部活动中，贯彻标准是核心环节。３．标准分类（１）按标准的作用范围分类按标准的作用范围分类，标准分为国际标准、国家标准、区域标准、行业标准、地方标准和企业标准。（２）按标准的性质分类按标准的性质分类，标准分为技术标准、管理标准和工作标准。上一页下一页返回１.２标准化与优先数系（３）按标准化对象的特征分类按标准化对象的特征分类，标准分为基础标准，产品标准，方法标准和安全、卫生与环境保护标准等。这里只介绍基础标准。基础标准是制定其他标准时可依据的标准，是指在一定范围内作为标准的基础并普遍使用，具有广泛指导意义的标准，如极限与配合标准、几何公差标准等。本书所涉及的标准就是基础标准。（４）按标准的法律属性分类按标准的法律属性分类，标准分为强制性标准和推荐性标准。国家标准中必须执行的标准（强制性标准）记为ＧＢ，推荐执行的标准（推荐性标准）记为ＧＢ／Ｔ。上一页下一页返回１.２标准化与优先数系４．标准化的发展历程标准化在人类能制造工具的时代就已出现，不过远古时代的标准化只是萌芽的形式。近现代标准化的发展则是社会生产及文明进步的重要特征。所以，国际标准化的真正发展可分为三个阶段，即工业化时期近代标准化的起步、第二次世界大战后标准化的迅猛发展、新世纪标准向国际化的快速迈进。1.2.2优先数系和优先数为保证互换性，必须合理地确定零件公差。在生产中，当选定一个数值作为某种产品的参数指标后，这个数值就会按照一定规律影响与制约相关的几何尺寸，这就是数值的传播规律。上一页下一页返回１.２标准化与优先数系如螺栓直径确定后，不仅会传播到螺母内径上，也会传播到螺纹的加工刀具和检测量具及装配工具上。技术参数值之间即使只有很小的差别，