互换性与测量技术---绪论

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1、,互换性与技术测量基础,石家庄工程职业学院航空工程系 张彦星,2,互换性与技术测量基础,本课特点：是高职院校机械类各专业的一门极其重要的核心专业技术基础学科，它涉及互换性与技术测量两个范畴，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。概念多、标准多、术语多、符号多、动手能力强。 课时安排：本课程共72学时，其中理论教学36学时，实训 36学时。 考试考核（理论+技能）： 1.平时考核（30%）：到课情况、课内外作业、课堂表现。 2.理论考核（40%）：期末考试。 3.技能考核（30%）：实际动手+实训报告。,绪 论,本章内容: 01、互换性概述 02、标准化概论 03、产品几何量技术规范（GPS)

2、04、本课程的研究对象及任务,3,1.了解互换性的概念、作用及分类方法 2.了解互换性的实现手段标准化。 3.掌握优先数和优先数系的基本常识。,学习要求：,4,01、互换性概述,在工业及日常生活中到处都能遇到互换性。例如，机器上丢了一个螺钉，可以按相同的规格装上一个；灯泡坏了，可以换个新的； 自行车、缝纫机、钟表的零部件磨损了，也可以换个相同规格的新的零部件，便能满足使用要求。零件的更换之所以这样方便，是因为这些产品都是按互换性原则组织生产的，产品零件都具有互换性。 互换性是机器和仪器制造行业中产品设计和制造的重要原则。,01、互换性概述,0.1. 1. 定义： 互换性是指机械产品中同一规格的

3、一批零件或部件，任取其一，不需要任何挑选、调整或辅助加工(如钳工修配)就能进行装配，并能保证满足机械产品的使用性能要求的一种特性。,6,0.1.2. 互换性的种类 1）按互换程度分： （1）完全互换性 ：完全互换是指零件在装配或更换时，不需选择、调整或辅助加工（修配）就能顺利装在机器上并满足使用的特性。,、互换性概述,特点：零件无需选择修整，即达装配要求。装配过程简单，生产率高，对工人要求不高，便于组织自动化装配；在各种生产类型中都应优先采用。,7,（2）不完全互换性： 仅组内零件可能互换、组与组之间不能互换的特性。,01、互换性概述,优点：在保证装配、配合功能要求的前提下，能适当放宽制造公差

4、，使得加工容易，降低制造成本。 缺点：降低了互换水平，不利于部件、机器的装配和维修。,8,一般情况：不完全互换只用于部件或机构的制造厂内部的装配；而厂外协作，即使产量不大，往往也要求完全互换。,01、互换性概述,2）按标准件或机构来分： （1）外互换：是指部件或机构与其装配零件间的互换性。例如:滚动轴承内圈内经与轴的配合、外圈外径与轴承孔的配合。 （2）内互换：部件或机构内部组成零件间的互换性。例如：滚动轴承的外圈内滚道、内圈外滚道与滚动体的配合。,10,01、互换性概述,内互换与外互换,为使用方便，滚动轴承的外互换采用完全互换；而其内互换因其组成零件的精度要求高，加工困难，故采用分组装配，为

5、不完全互换。,例：滚动轴承（标准件）,内互换性,外互换性,01、互换性概述,0.1.3.互换性的作用 1）使用上：以旧换新，方便维修，提高机器利 用率，延长机器使用寿命。 2）制造上：提高生产率、提高产品质量、降低生产成本。 3）设计上：可以简化制图、计算工作，缩短设计周期，便于采用计算机辅助设计，从而使设计与生产准备周期大大缩短。 互换性原则是组织现代化生产的极为重要的技术经济原则。,12,01、互换性概述,0.1.4.互换性生产的实现 任何机械都由若干最基本的零件构成。这些具有一定尺寸、形状和相互位置几何参数的零件，通过各种不同的连接形式而装配成一个整体。 零件都要经过加工的过程，无论设备

6、的精度和操作工人的技术水平多高，要使加工的零件绝对准确，不但不可能，也没必要。只要将零件加工后各几何参数（尺寸、形状和位置）所产生的误差控制在一定的范围内，就可保证零件的使用功能，同时实现互换性。,13,01、互换性概述,任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度、刚度计算外，还要进行精度设计。研究机器的精度时，要处理好机器的使用要求与制造工艺的矛盾。解决的方法是规定合理的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。用公差来控制误差，保证零件的互换性。,14,01、互换性概述,完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。 检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并

7、作出合格性判断，而不必得出被测量的具体数值； 测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。 意义：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。检测是机械制造的“眼睛”。,15,01、互换性概述,产品质量的提高，除设计和加工精度的提高外，往往更有赖于检测精度的提高。 合理地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。,16,02、标准化概述,17,现代化工业生产的特点是规模大，协作单位多，互换性要求高，为了正确协调各生产部门和准确衔接各生产环节，必须有一种协调手段，使分散

8、的局部的生产部门和生产环节保持必要的技术统一，成为一个有机的整体，以实现互换性生产。 标准与标准化正是联系这种关系的主要途径和手段。例如：对零件的加工误差及其控制范围所制订的技术标准称“极限与配合”标准，它是实现互换性的基础。,0.2.1标准化及其作用,02、标准化概述,0.2.1标准化及其作用 1）标准 在一定的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、导则或特性的文件。该文件经协商一致制定并经一个公认机构的批准。 一般指技术标准，它是指对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。 标准以科学、技术和经验的综合成果

9、为基础。以促进最佳社会效益为目的。,18,0.2 标准化概述,标准内涵(GB3935.183)： （1）是一种为大家共同遵守的“技术依据”或“技术规范”、“规定”。 （2） 也可以是一种实物标准、计量标准、标准样品。 （3） 研究对象必须是具有可重复性特征的事物及概念。 （4）是协商的产物，涉及到不同部门不同阶层的利益。,19,02、标准化概述,在国际上，为了促进世界各国在技术上的统一，成立了国际标准化组织（简称ISO）和国际电工委员会（简称IEC），由这两个组织负责制定和颁发国际标准。 ISO9000系列标准的颁发，使世界各国的质量管理和质量保证的原则、方法和程序，都统一在国际标准的基础之上

10、。 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。,20,0.2 标准化概述,标准的分级,国际标准,区域标准,国家标准,专业标准,地方标准,企业标准,21,0.2 标准化概述,标准分类 按标准的使用范围分： 国家标准GB 、行业标准HB（如JB ） 、地方标准DB和企业标准QB。 按标准的作用范围分： 国际标准、区域标准、国家标准、地方标准和试行标准。 按标准化对象的特征分： 基础标准、产品标准、方法标准和安全与环境保护标准、卫生标准。 按标准的性质分： 技术标准、工作标准和管理标准

11、。 22,0.2 标准化概述,对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制定国家标准； 对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求，可制定行业标准 ； 对没有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准 。,23,0.2 标准化概述,技术标准：对产品和工程建设质量、规格及检验方面所作的技术规定。 我国的技术标准分三级 国家标准（GB） 部门标准（专业标准，如JB） 企业标准。 公差标准：对零件的公差和相互配合所制订的标准。 加工误差和公差 （1）加工误差：加工过程中产生的尺寸、几何形状和相互位置误差。 （2）公差：由设计人员给定的允许零件的最大误差，

12、并标注在零件图上作为技术要求。,24,01、互换性概述,公差：零件几何参数的这种允许变动量就称“公差”。 公差包括：尺寸公差、形状公差、位置公差等。 公差用来控制加工中的误差，以保证互换性的实现。因此，建立各种几何参数的公差标准是实现对零件误差控制和保证互换性的基础。 设计者要正确地确定公差，并在图样上标注。在满足功能要求的条件下，公差尽量规定得大些，以提高技术经济效益。,25,01、互换性概述,问题：公差和误差有什么区别和联系？,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,26,总结：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

13、可少的条件和手段。,0.2 标准化概述,2）标准化：是指在经济、技术、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，以获得最佳秩序和社会效益的全部活动过程。即标准的制定、发布贯彻实施的全部过程。 标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。 标准化是社会化生产的重要手段，是联系设计、生产和使用方面的纽带，是科学管理的重要组成部分。标准化对于改进产品、过程和使用的适用性，防止贸易壁垒，促进技术合作方面具有特别重要的意义。,27,0.2.2优先数和优先数系,工程上各种技术参数的简化、协调和统一是标准化的一项重要内容。 制定公差标准以及设计零件的结构参数

14、时，都需要通过数值表示。任何产品的参数值不仅与自身的技术特性有关，还直接、间接地影响与其配套系列产品的参数值。,为满足不同的需求，产品必然出现不同的规格，形成系列产品。产品数值的杂乱无章会给组织生产、协作配套、使用维修带来困难。故需对数值进行标准化。,28,优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的科学数值制度。,0.2.2优先数和优先数系（GB/T3212005 ）,29,1、优先数的由来 十九世纪末，法国的雷诺为了对气球上使用的绳索规格进行简化，做出这样的规定，简化后形成的尺寸规格系列，每进5项值增大10倍（十进几何级数）。 设a为起始项q为公比，由上述规定可得关系式：aq5=

15、 10a，即可求得公比q=510 由此得出以下系数 ： a、a 、a（ ）2 、 a（ ）3 、a（ ）4 、10a加以圆整，得到10、16、25 、40、63、100。a取10的不同整数幂，此数列就可以向两个方向延伸，这就是优先数系的R5系列。,30,优先数系,优先数系：是由公比分别为 、 、 、 和 ，且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。（国标GB/T321-2005） 各数列分别用符号R5，R10，R20，R40和R80表示。称为R5数系、R10数系、R20数系、R40数系和R80数系。即： R5数系： 以 1.60为公比形成的数系； R10数系：以 1.25

16、为公比形成的数系； R20数系：以 1.12为公比形成的数系； R40数系：以 1.06为公比形成的数系； 以上称为基本系列。 R80数系：以 1.03为公比形成的数系；它称为补充系列。仅在参数分级很细，基本系列不能适应实际情况时，才可靠考虑采用。,0.2.2优先数和优先数系（GB/T3212005 ）,3. 优先数系的构成,代号：Rr（r取5、10、20、40、80）,R5系列 q5 1.6 0 R10系列 q101.25 R20系列 q201.12 R40系列 q401.06 R80系列 q801.03,公比：,基本系列,补充系列,31,32,优先数系的基本系列,优先数多为无理数，应用时要圆整。,0.2.2优先数和优先数系（GB/T3212005 ),33,优先数系中任一个项值均称为优先数。据GB 321的规定，优先数和优先数系适用于各种量值的分级，特别是在确定产品的参数或