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1、机械精度设计与检测 主编：李必文 副主编：胡仲勋 母福生 周里群 刘金华 周光永 中南大学出版社第第1 1章章 概概 论论一、互换性的概念及作用本章主要内容二、标准化 三、课程性质、任务与要求重点要求互换性的定义及作用、标准化1.1 1.1 机械产品与质量机械产品与质量 产品：一种活动或者过程的结果。可以使 有形产品，也可以是无形产品或者是它们的 结合。一般认为产品有四类：硬件、软件、 流程性材料、服务。 机械产品：通过机械加工或者机械加工方 法为主要手段生产出来的产品。 机械产品质量：机械产品满足明确和隐含 要求的能力和特性的总和。1.1 1.1 机械产品与质量机械产品与质量 机械产品质量有
2、三： （1）成品质量 （2）过程质量 （3）质量体系运行质量 国际标准化组织从四个方面来概括产品质量： （1）市场调研质量 （2）设计质量 （3）制造质量 （4）使用与服务质量 1.2 1.2 机械精度设计机械精度设计 1.2.1机械产品设计过程 主则：经济地满足功能及性能要求。 总体设计结构设计精度设计 机械产品的技术参数有三： （1）理化性能参数 （2）力学性能参数（机械性能参数） （3）几何参数（尺寸、形状、位置精度、 表面质量等）1.2 1.2 机械精度设计机械精度设计 1.2.2机械精度设计的目标 （1）依据产品的技术要求，遵循产品几何技术 规范与认证标准，综合各种相关学科合理地设计
3、出 产品及其零部件的几何参数的精度，以获得技术与 经济地最佳综合效应。 （2）精度设计的任务是确定每一个零部件的制 造精度 （3）协调产品技术要求与产品制造工艺要求以 及制造成本之间的关系 （4）精度设计的目标是：生产低成本高效率1.2 1.2 机械精度设计机械精度设计 1.2.3精度设计原则问题 （1）互换性原则 （2）经济性原则 （3）标准化原则 （4）最优化原则 （5）符合工程实际原则1.2 1.2 机械精度设计机械精度设计 1.2.4机械精度设计方法 （1）类比法 （2）试验法 （3）计算法一、互换性的概念 1、互换举例： 日常生活中，机器上的螺钉、灯泡、单车、手表、轮胎、装 配或更换
4、后能满足使用要求。1.3 1.3 互换性的概念及作用互换性的概念及作用2、互换性的概念同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选或附加修配或再调整 就能装在机器(或部件)上，并能 满足其规定的使用功能要求 的特性叫做互换性。特点：装配前：不需挑选；装配中：不需加工或调整；装配后：满足要求；二、互换性的分类滚动轴承：外厂购进：视为零件，外互换完全互换，轴承厂： 视为部件，内互换分组互换应用：零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。 1.3 1.3 互换性的概念及作用互换性的概念及作用按互换程度完全互换：装配时不需挑选和修配。不完全互换：装配时允许挑选、调
5、整和修配按部件或范围完全互换不完全互换外互换内互换1.1 1.1 互换性的概念及作用互换性的概念及作用不完全互换常用的有分组互换法和调整法。如发动机的 汽缸和活塞即采用分组互换法。活塞 气缸加工尺寸测量分组 12341.31.3互换性的概念及作用互换性的概念及作用按定义功能互换性几何参数互换性功能互换机械 强度，刚度等；质量 可靠性，维修性，安全性等。物理 硬度，弹性等；几何参数互换微观轮廓（表面粗糙度）尺寸精度（尺寸公差）几何精度（形状和位置公差）本课程只研究几何参数的互换性，即机械精度设计。三、互换性的作用设计方面：可采用标准件、通用件和标准部件，简化了绘图和 计算工作，缩短了设计周期，并
6、有利于计算机辅助设计和产品 的多样化。 制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效 专用设备，有利于计算机辅助制造，以及实现加工过程、装配 过程的机械化和自动化。 使用、维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提 高了机器的使用价值。提高生产率，保证产品质量，降低成本 1.3 1.3 互换性的概念及作用互换性的概念及作用四、互换性的实现1.公差:允许的零件几何参数变动范围称为“公差”。这是零 件具有互换性的保证。2.检测：检测包含检验与测量。这是检验零件是否满足互换 性要求的手段。 3.实现互换性的条件：标准化是实现互换性的前提。这是 使零件具有互换性的规定。1.3 1.3
7、互换性的概念及作用互换性的概念及作用如果实际参数完全等于理论参数就算零件合格，既不可能也 没有必要。实际上，只要限制零件的实际几何参数在界定的范围 变动，保证零件互换后能够达到产品原有的性能即可。即按允许 的极限来制造，就说该零件具有互换性。公差包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等 。1.3 1.3 互换性的概念及作用互换性的概念及作用1.5 1.5 标准化标准化标准和标准化的引入现代化生产的特点是品种多、规模大、分工细、协 作多。为使社会生产有序进行，必须通过标准化使产 品品种规格简化，使分散的、局部的生产环节能相互 协调和统一。实现互换性生产的“三化”：产品系列化、零部件 通用化、工艺与原
8、材料标准化。 一、标准 1、定义：标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。 标准的范围极广、种类繁多，涉及到人类生产生活的各个 方面。本课程研究的公差标准、检测器具和方法标准，大多属 于国家基础标准。1.5 1.5 标准化标准化1.5 1.5 标准化标准化2、标准的分类国家标准分为四级：国家标准(GB)、行业标准(JB、HB)地方标准(DB)、企业标准(QB) 世界标准分为六级：国际标准、区域标准、国家标准专业标准、地方标准、企业标准1.5 1.5 标准化标准化注意：注意：
9、下级标准不能与下级标准不能与 上级标准相违背上级标准相违背 国际标准化组织（简称ISO）、国际电工委员会（简称IEC ），这两个组织负责制定和颁发国际标准。我国于1978年恢复参加ISO组织后，陆续修订了自己的标准 。修订的原则是，在立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢， 以利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。1.5 1.5 标准化标准化国际标准IEC：电工委员会ITU：国际电信联盟ISO: 标准化组织二、标准化 定义：是指制订、发布和贯彻实施标准的全部活动过程，包括 从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订 和贯彻标准，以及以后还要进行的标准修订等。 意义： 标准化是组织
10、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。1.5 1.5 标准化标准化是制订、修订、贯彻标准，促进国民经济全面发 展的全过程，是实现互换性的基础动态发展过程优先数和优先数系的引入 在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是 孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的 参数传播。 例如:螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的 尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。由于数值 如此关联、传播，所以，机械产品中的各种技术参数不能随意确 定。 为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数的选择一开始 就纳入标准化体系，
11、就必须对各种技术参数的数值作出统一规定 。优先数和优先数系国家标准（GB/T3212005）就是其 中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数尽可能采用它。 三、数值系列标准化 1.2 1.2 标准化标准化 意义：（）简化产品的品种规格，满足社会要求。例如：家庭常用白炽灯泡的功率有：15w 、25w、40w、60w、100w如果功率规格过多，是没有必要的；而过少又不能 满足使用要求。（）影响相关产品的尺寸传递比如：纸张的尺寸会影响造纸机、印刷机、复印机 、打印机、文件柜等上、下游产品的相应尺寸。1.5 1.5 标准化标准化优先数系：是在数系项值上含有10的整数幂，且有公比 的等比级 数，用字母R
12、r表示。优先数：优先数系中的任一项值。1、优先数系和优先数GB32180中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五 个系列基本系列： R5、 R10、 R20、 R40补充系列： R80，仅用于分级很细的特殊场合2、优先数的系列1.5 1.5 标准化标准化1.5 1.5 标准化标准化R5 的公比： R10的公比： R20的分比： R40的公比： R80的公比： 基本系列补充系列 优先数系的基本系列： R5系列： 1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00 R10系列：1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.0
13、0基本数系中每个隔几项取一个数，组成派生系列，R5/2：1.00 2.50 6.30 16.0 40.0 100R10/3：1.00 2.00 4.00 8.00 16.0 32.0取值方法：计算值：取五位有效数字，供精确计算用常用值：取三位有效数字，经常用的优先数1.5 1.5 标准化标准化优先数系的派生系列：3优先数系的特点 疏密均匀，分档合理； 简单易记，便于使用； 国际通用。国家标准规定的优先数系具有广泛的适用性。常见 的量值如长度、直径、转速及功率等的分级，基本上都 是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标准 当中，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系 列等，基本上采用优先数系。 1.5 1.5 标准化标准化本节结束1.6 1.6 本课程的性质、特点、学习要求与目的本课程的性质、特点、学习要求与目的课程的性质：为专业基础课。将标准化与计量学的有关部分有 机地结合在一起，涉及机械设计、机械制造、质量控制、生产组 织诸多方面。特点：概念多，涉及标准多，工作量大，实践性与实用性强学习要求和目的：(1) 掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、定义； (2) 熟悉各个公差标准的内容及特点，能正确选择公差并能正
