互换性第一章-绪论课件

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1、2019/4/23,第一讲 绪论,主讲：周哲波教授,2019/4/23,本讲主要内容 1. 概述 2.实现互换性的条件 3.互换性发展简介,2019/4/23,第一节 概述,一、研究内容 1.本课程的地位 1）它是高等学校机械类及机电结合类各专业的一门极其重要的专业技术基础课程； 2）它是从事产品设计、制造、质量控制、维修和使用的工程技术人员必备的知识； 3）它是机械产品几何参数的标准制定和贯彻执行的理论依据。,2019/4/23,2019/4/23,2019/4/23,2019/4/23,2019/4/23,2019/4/23,2.研究内容 1）机械产品互换性的内容：几何参数、机械性能（硬度

2、、强度）、物理和化学性能（成分）等； 2）本课程研究的主要内容是：机械产品几何参数。 注：几何参数：尺寸大小、几何形状（宏、微）、形面间的位置关系、表面特征。 3）相关标准的制定理论及内含。,2019/4/23,3. 学习目的 1） 保证学习者获得互换性、标准化、测量技术的基础基本知识； 2）保证学习者为日后从事机电产品的设计、制造、质量控制、维修、研究、开发与管理打下坚实的理论基础。,2019/4/23,二、定义与分类 1.定义：在同一规格的一批零部件中，任取其一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配)就能装在产品上，达到规定的功能要求。这样的一批零部件就称为具有互换性的零部件。 注：1）具

3、有互换性的三个条件 同一规格 任意选取 不需挑选和修配 2）从生产过程来看 装配前：不需挑选 装配时：调整和修配 装配后：满足使用要求。,2019/4/23,举例： 灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承 汽车、自行车、缝纫机、手表 日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工产品,2019/4/23,2.分类 1）按确定的参数或使用要求来分 （1）几何参数互换性（装配互换性、狭义互换性）-本课程主要研究对象 目的：实现可装配性要求。 研究对象：几何参数（尺寸、形状、相对位置关系）。 （2）功能互换性-广义互换性 目的：满足产品规定的使用要求。 研究对象：物理、化学、机械性能。,2019/4/23,2）按互

4、换性的程度来分 （1）完全互换 定义：指零部件在装配或更换时，无需挑选、辅助加工或修配就能顺利装在机器上，并满足使用的性能要求。 举例：自来水管接头、电源插座、大批大量生产的标准件。 优点： 1能实现零、部件的完全互换、通用，为专业化生产和相互协作创造了条件 ； 2简化应用工序，从而提高了经济效益。 缺点： 1当组成产品的零件数较多、精度要求高，允许零件的尺寸变动范围（即制造公差）小，加工难度大、成本增高 ； 2当装配精度要求很高时，制造难度更大，甚至无法加工 。,2019/4/23,（2）不完全互换 定义：指零、部件在装配时，采用概率法、分组法或调整法等工艺措施，实现顺利装配并在功能上达到使

5、用性能要求 。 优点：在保证装配、使用要求的前提下，可适当放宽加工几何参数的变动量，降低制造成本 。 缺点：互换水平低，不利于装配和维修 。,2019/4/23,注：两者的比较 前者不需挑选和辅助加工，后者需采 用一定的工艺措施； 前者加工难度增大，后者放宽加工难度； 前者互换性高，后者互换性水平降低； 前者制造成本高，后者较低； 前者应用于大批大量生产，后者适应于单件、小批生产。,2019/4/23,3）对标准件或构件来讲，可分为： （1）内互换 ：指部件或机构内部组成零件间的互换性。 例如：滚动轴承内、外圈滚道与滚动体（滚柱）的配合。 （2）外互换：指部件或机构与其他相配件的互换性。 例如

6、：滚动轴承与轴、滚动轴承与孔。,2019/4/23,注： 决定互换性的条件：产品精度、批量、工艺，在产品设计时就应考虑； 优先选用完全互换； 当产品结构复杂、装配精度高时，局部采用不完全互换。 3.重要性：从使用、制造、设计来研究的。,2019/4/23,1）使用方面 ： 提供备件，维修方便（保证了机器工作的连续性和持久性，延长了机器的使用寿命，提高了机器的使用价值）。 2）制造方面： 提高生产水平，进行文明生产 （1）为生产的专业化、协作化、自动化创造了条件 。 （2）装配方便，组织装配流水线。 3）设计方面 ： 缩短了机器设计周期（采用公差标准，标准零、部件，CAD） 注： 互换性是重要的

7、生产原则和有效技术措施。 不仅能够显著提高劳动生产率，也有利于降低产品成本，提高产品质量和可靠性。,2019/4/23,第二节 实现互换性的条件 一、公差与检测 1.公差定义：允许零件几何参数的变动范围。 1）制定公差的原因 （1）理论上的几何参数是不可能制造出来的。从满足互换性角度来看，人们最理想的是同一规格零件加工的几何参数是一致的。 （2）加工条件的限制。设备精度的波动、人的因素的影响等。如：机床、刀具、温度等的影响，零件的尺寸、形状和表面粗糙度等几何量难以达到理想状态，总是有或大或小的误差。,2019/4/23,（3）从经济角度来讲是没有必要的。使用时不须要零件几何量绝对准确，只要达到

8、要求零件几何量在某一规定的范围内变动，即保证同一规格零部件(特别是几何量)彼此接近即可行。 2）规定公差的目的： （1）确定零件几何参数允许变动标准； （2）保证社会团体间技术合作和协作。,2019/4/23,注： 公差不能随意制定，应遵循一定的规范； 公差标准化是实现零件检验合格的依据和实现互换的基础。 2.检测 1）检验定义：指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格与否的判定，而不必给出具体数值 ，既可评定产品的质量，也可分析不合格品的原因。 2）测量：被测量与标准单位进行比较，确定具体数值。,2019/4/23,注： 测量是用数值来表示，是将被测的量值与计量单位量相比较得出

9、的； 产品质量除受设计与制造精度的影响外，还受检测精度的影响； 保证检测的精度条件：制定标准的测量单位和计量系统（统一性）。 实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段是合理确定公差与正确进行检测 。 二、标准与标准化 现代生产的特点是：品种多、规模大、分工细。 组成产品的零件都可以在不同车间、不同工厂、不同地区以至不同国家生产和协作完成 。,2019/4/23,1.标准：重复性事物和概念所做的统一规定 。依据于科学技术、实践经验及综合成果。 1）制定的方法：经主管机构或具有权威部门领导和统筹行业协商制定的，由主管部门批准和颁布，作为共同遵循的准则和依据。 2）标准的分类：国标（GB ）、行标（

10、JB、MB等）、企标（QB）、国际标准（ISO）。 3）我国标准的主管部门：国家质量技术监督局 。 注： 标准是标准化的根基，标准化使标准制定才具有现实意义； 标准化水平是国家的技术水平和管理水平的标志。,2019/4/23,3.贯彻国际标准的意义 1）科学技术进步是产品质量与数量的提高依据，国际标准是先进技术发展的结晶，我们从中受益； 2）国际市场的竞争，产品的质量高低和生产成本决定企业的竞争能力。 3）全球化的发展。 三、优先数和优先数系（GB/T3211980） 1.优先数：十进制等比数列构成。 1）代号：Rr ( r=5、10、20、40、80等)。R5、R10、R20、R40四个常用

11、系列称为基本系列 。,2019/4/23,2）公比：q5 1.60； 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3,10. q10 1.25； 1, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.15, 4.0, 5.0, 6.3, 8.0, 10. q20 1.12； q40 1.06； q 80 1.03。 3）常用值：圆整后取三位有效数字，计算值取五位有效数字 。 注： 产品在设计时，应优先选用优先数系； 选用优先数系应遵循“先疏后密”的原则 ； 派生系和复合系（自学）,2019/4/23,第三节 互换性生产的发展简介 一、国外 国力的竞争与发展而产生和壮大，最早应用于军工业。 1.起源于工业

12、革命的发源国-英国。19021906 Newall 剪羊毛机 制定相关产品标注（公差）； 2.英联邦国的仿效，1925，美国等； 3.国际标准组织的诞生（ISA）1926，德国为秘书国； 4.标准化对经济发展促进国际的认同，1929，前苏联制定公差与配合； 5.国际标准化的出炉，1932，在德国、法国、英国、瑞士等实施，1940正式发布； 6.秘书国的更替，战争的影响，1947，法国； 7.国际标准（ISO）的完善和系统化，19621975； 8.新的发展，计算机辅助公差设计。,2019/4/23,二、国内 1.古代青铜制品的批量产品的互换性之谜，秦朝就已经统一了度量衡制度，西汉已有了铜制卡尺

13、； 2.落后民族的标准所经受的凌辱，多国标准的混存，八国联军的凌辱； 3.对标准的呼唤，1944年 国民党制定工业标准（CIS）完全借用ISO； 4.新中国的更新，1955年 成立计量局，一机部发布公差与配合标准； 5. 国家标准的真正诞生，1959年，光滑圆柱体的公差与配合； 6.上世纪60年代，齿轮、表面粗糙度、形位公差、联接件标准； 7.文革后的新生，1979年，GB1800-1804-1979，新公差与配合标准； 8.国家再次修订新标，1989年； 9.与 国际标准化接轨，全版新标，19922005年。,2019/4/23,第四节 质量工程（Quality Engineering缩写为

14、QE）简介 一、质量工程发展史 1.质量检验阶段 20世纪初，美国工程师泰勒（F.W.Taylor）在总结工业革命以来生产制造经验的基础上，结合大工业管理的实践，提出 “科学管理思想”，主张实现计划与执行分离，将质量检验为一种管理职能，建立专职质量检验制度。 “三权分立”制，即有人专职制定标准，有人负责实施标准，有人负责按标准检验。为此在企业管理中诞生了一支专职检验队伍，出现了专职检验部门。对保证产品质量有着极其重要的意义，但属于事后把关，只能分离不合格品。致命的缺陷是实行全数检查，成本和损失巨大。,2019/4/23,2.统计质量控制阶段 随着大批量生产的发展，如何才能用更经济的方法来解决质

15、量检验问题显得更加突出，事先能防止成批废品的产生变得更为重要。 1924年，美国贝尔实验室的工程师休哈特（W.A.Sheuhart）提出 “事先控制，预防废品”的质量管理思路，运用概率论和数量统计理论，发明 “质量控制图”，积极主动地预防废品的发生，实现将质量工程学从检验阶段推进到统计质量控制阶段（Statistucal Quality Control-SQC）。,2019/4/23,产品质量不是检验出来的，应是生产制造出来的，应将质量控制的重点放在制造阶段。应用实践证明：统计质量控制方法是制造过程中保证产品质量、预防不合格品的一种有效工具。,2019/4/23,3.全面质量管理阶段 （Tot

16、al Quality Management-TQM） 起源上世纪60年代，美国通用电器公司的费根堡姆（Feigenbaum）和朱兰（Juran）最早提出。 二战以后，日本丰田汽车制造公司掌门人丰田英二就是在企业内部推行全面质量管理最忠诚的倡导者和受益者，使丰田汽车制造公司一跃发展成为世界汽车制造业巨头，一度因产品质量高度稳定，享誉全球。 1961年，美国通用电气公司质量总经理费根堡姆（A.V.Feigenbaum）正式出版全面质量管理，全面质量管理概念包括以下含义：,2019/4/23,1）产品质量单纯依靠数理统计方法控制生产过程和事后检验是不够的。强调解决质量问题的方法和手段是多种多样的，应综合运用。除此以外，还需要做好一系列的组织工作。 2）将质量控制向管理领域扩展，要管理好全过程，要实现整体性的质量管理。 3）产品质量是与成本相关，离开成本谈质量是没有意义，应强调质量成本的重要性。 4）提高产品质量是公司全体成员的责任，应