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1、第一章 互换性原理,史成坤,加工工艺学,主要内容,4,互换性与优先数,1,2,3,极限与配合,形状和位置公差,表面粗糙度,1.互换性与优先数,什么是互换性,互换性分类,按决定参数,几何参数互换性：尺寸、形状、相互位置及表面质量 功能互换性：物理、化学、电学、力学性能,按互换程度,完全互换（绝对互换）：不挑选、不分组、不修配 不完全互换（有限互换）：需选择、分组或调整,按应用场合,内部互换：部件内部零件之间的互换 外部互换：部件与其相配件之间的互换,互换性的作用,设计方面：简化设计工作量、缩短周期、利于信息化、产品多样化。 制造方面：便于实现专业化、自动化生产；采用先进工艺和设备，提高生产率和产
2、品质量，降低成本；缩短装配周期。 使用和修理方面：简单而迅速的替换，节约时间和费用，保证工作连续性。 生产管理方面：便于科学管理。 经济方面: 缩小规模，降低生产成本。,如何实现互换性,A工厂生产螺钉,B工厂生产螺母,C工厂组装自行车,标准化,标准的类别,基础标准：以标准化共性要求为对象，例如计量单位、术语、符号、优先数系、极限与配合、制图标准等。 GB/T14791-1993螺纹术语,产品标准：以产品及其构成部分为对象，例如机电设备、工艺装备、半成品等产品。GB/T5783-2000六角头螺栓 GB/T21118-2007小麦粉馒头 方法标准：以生产活动中的重要程序、规划及方法为对象，例如测
3、试方法、工艺规程、验收规则等。GB/T9253.2-1999石油天然气工业 套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验 安全与环境保护标准：为安全与环境保护目的制定。GB19058-2003销毁日本遗弃在华化学武器全过程环境保护技术规定(试行) ,标准的等级、级别中华人民共和国标准化法,国家标准：GB（国标）、GJB（国军标），具法律性质，强制执行。 GB3314 2006内燃机车通用技术条件,专业标准（行业标准）：JB（机械）、HB（航空）等。HB5363-86航空焊接质量控制标准(航空工业部) 地方标准：DB+地区代号。 DB61/XXX-2008陕西省地方标准 企业标准：Q。 Q/JD 1
4、3892006SC7132C轿车（重庆长安企业）,国际标准化组织（ISO）ISO9000 质量管理体系族标准,互换性,标准化,前提,大量数据,一种科学的、国际上统一的数值 分级制度，也是一组无量纲的分级 数系，用于各种量值的分级。,1877年，法国人查尔斯.雷诺 (Charles Renard)将425种载人 气球绳索尺寸，减少到17种,本课程中提出优先数的概念，主要是用于公差等级的分级。,优先数系十进制等比数列,Rr,每隔r项，后项与前项比值为10,0,国标规定r值有5，10，20，40，80五种，分别表示为R5，R10，R20，R40，R80，称为R5系列R80系列等。各系列的公比如下：,
5、补充系列,R10：1.0，1.25，1.6，2.0，2.5，3.15，4.0，5，6.3，8.0，10.0,R10/3：1.0， 2.0， 4.0， 8.0，10.0,派生系列,R5,1.5848931924.,国标,规律、优点？,优先数的选用规则,基本系列，先疏后密；R5R80 派生系列，优先公比较大和含有1的； 考虑经济性和需要量，可选复合系列。,优先数的应用举例,一般机械的主要参数采用R5或R10系列，如显微镜放大倍数选用R5，公差标准选用R5，尺寸分段选用R10； 专用工具的主要尺寸采用R10系列； 通用型材、零件及工具的尺寸和铸件的壁厚采用R20系列。,习题2（3）,主要内容,4,互
6、换性与优先数,1,2,3,极限与配合,形状和位置公差,表面粗糙度,2.极限与配合,“极限”是用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾；机床的精度等级 “配合”是反映机器零件之间有关功能要求的相互关系；配合件道具 “极限与配合”的标准化，有利于机器的设计、制造、使用和维修，直接影响产品的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术指标。,概述,2.极限与配合,极限与配合,基本术语及定义,有关“尺寸”的术语及定义,有关“偏差、公差”的术语及定义,有关“配合”的术语及定义,极限与配合的国家标准,标准公差系列,基本偏差系列,公差带与配合的代号,公差与配合的选择,线性尺寸的未注公差,概述,内容
7、,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,一、有关“尺寸”的术语和定义,二、有关“公差与偏差”的术语和定义,三、 有关“配合”的常用术语及定义,学习要求： 1.掌握理解相关概念的含义 2.能通过相关术语之间的关系进行必要的计算,主要内容：,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（一）有关“尺寸”的术语和定义,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（一）有关“尺寸”的术语和定义,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（一）有关“尺寸”的术语和定义,提取尺寸,通过测量获得的尺寸,非尺寸真值,孔D0,轴d0,（实际尺寸）,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（一）有关“
8、尺寸”的术语和定义,极限尺寸,尺寸允许变动的两个界限值,上极限尺寸Dmax、dmax,下极限尺寸Dmin、dmin（最大/小极限尺寸）,合格零件的实际尺寸应该是：,实体尺寸,孔、轴具有允许的材料量时的尺寸,最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸(MMS) 最大实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态。在此状态下的尺寸称为最大实体尺寸。 轴： dM = dmax 孔： DM =Dmin,最小实体状态（LMC）和最大实体尺寸(LMS) 最小实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最少时的状态。在此状态下的尺寸称为最小实体尺寸。 轴： dL = dmin 孔： DL =Dmax,2
9、.极限与配合,轴,孔,（一）有关“尺寸”的术语和定义,2.极限与配合,（一）有关“尺寸”的总结,公称尺寸,提取尺寸,返回,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,偏差,某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差,注：偏差可以为正值、负值或零值,（1）提取偏差：提取尺寸公称尺寸（孔 E0 ， 轴e0） E0=D0-D e0=d0-d 零件上实际存在，能测出大小，一批零件而言，是一随机变量 （2）极限偏差：极限尺寸公称尺寸 上极限偏差：上极限尺寸公称尺寸(孔 轴 ) 下极限偏差：下极限尺寸公称尺寸(孔 轴 ) 上下偏差由设计者给定 当EI E0 ES， eie0 e
10、s时，零件才是合格的。,比较 极限偏差大小 绝对值大小？,2.极限与配合,轴,孔,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,尺寸公差(公差),允许尺寸的变动量，TD，Td,注：公差恒为正值,尺寸精度的度量公差越小，精度越高；公差越大，精度越低,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,轴,孔,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,零线,表示公称尺寸的直线，以其为基准确定公差和偏差。,公差带,由代表上极限偏差和下极限偏差，或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所限定的一个区域,公差带特性：,两个要素：,公
11、差带大小,标准公差,公差带位置,基本偏差,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,公差带图,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,公差带图,注意画法,2.极限与配合,孔1,轴2,基本尺寸,+,0,_,孔2,轴1,EI,ES,ei,es,基本偏差 为下极限偏差,基本偏差 为上极限偏差,基本偏差,基本偏差一般为靠近零线的偏差。,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,练习1：已知孔和轴的基本尺寸为30mm，孔的最大极限尺寸Dmax=30.021mm,最小极限尺寸Dmin=30mm;轴的最大极限尺寸dmax=29.993mm,轴的最小极限尺寸d
12、min=29.980mm，（1）孔和轴的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别是什么？（2）求孔和轴的极限偏差、基本偏差和公差，并画出孔和轴的公差带图解。,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,练习2：已知孔和轴的基本尺寸均为50，请完成下表。,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,偏 差,极限偏差,（二）有关“公差、偏差”的总结,返回,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合,公称尺寸相同的并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合 公差,组成配合的孔、
13、轴公差之和，允许间隙或过盈的变动量，是反映装配精度的特征值。无单位的绝对值,配合公差由孔、轴公差的大小决定，要提高配合精度，就要提高孔、轴公差等级。 加工零件时，要使实际尺寸位于公差带的中间，以便松紧适当，方便装配，提高产品质量。,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,O,X,Y,Xmax,Xmin,O,X,Y,Ymin,Ymax,O,X,Y,Xmax,Ymax,间隙配合公差带图,过盈配合公差带图,过渡配合公差带图,配合公差带,配合公差带的大小，取决于配合公差的大小，配合公差带的位置取决于极限间隙或过盈的大小，前者表示配合精度，后者表示配合的松紧。,2.极
14、限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合的分类,（1） 间隙配合 孔的公差带在轴公差带上方，即具有间隙的配合（包括最小间隙为零的配合）。对一批零件而言，所有孔的尺寸轴的尺寸,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合公差：Tf= |Xmax- Xmin|=孔公差+轴公差,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合的分类,（2） 过盈配合（拆装困难） 孔的公差带在轴公差带之下，即具有过盈的配合（包括最小过盈为零的配合）。对一批零件而言，所有轴的尺寸孔的尺寸,2.极限与配合,概述,内容,基
15、本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合公差：Tf= |Ymin-Ymax|=孔公差+轴公差,特征参数： YminDmaxdminESei，最小过盈 YmaxDmindmaxEIes，最大过盈,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合的分类,（3） 过渡配合（拆装方便） 孔的公差带与轴的公差带相互交叠，可能具有间隙或过盈的配合。,过渡配合是相对于待装配件的公差带而言的，对于具体的一对装配结合件，则仅具有间隙或过盈二者状态之一。,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,轴,孔,轴,孔,轴,孔,特征参数：XmaxDmaxdminESei YmaxDmindmaxEIes,配合公差：Tf = |Xmax-Ymax|=孔公差+轴公差,2.极限与配合,练习3：孔 分别与轴 、轴 、轴 形成配合，试画出配合的孔和轴公差带图解，说明配合类别，并求出特征参数及配合公差。,（三）有关“配合”的术语和定义,练习4：某配合的最大间隙Xmax等于+20m，配合公差Tf等于30 m，那么该配合是配合。,2.极限与配合,（三）有关“配合”的总结,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合制,
