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1、模块一 互换性与 测量技术,互换性,相同规格的零件（或部件），若具有在装配前不需任何挑选、装配过程中不需要任何修配或调整、在装配后都能满足使用性能要求的相互代换的性能，则认为这样的零件或部件具有互换性。 保证产品具有互换性的生产，称为互换性生产。,互换性的作用,从设计上来看，采用互换性原则，设计标准件，可简化绘图、计算等工作，从而缩短设计周期。 从制造方式上来看，采用互换性原则，可分别制造，为专业化生产创造了条件，促进了自动化生产的发展。有利于提高产品产量和质量，有利于降低产品成本。,从装配上来看，采用互换性原则，装配时不需要辅助加工和修配，减轻了装配工人的劳动强度，缩短了装配周期。由于具有互
2、换性的零、部件装配时可以采用流水作业的方式进行，所以装配生产率能够大幅度提高。,互换性的作用,从使用上来看，采用互换性原则，可以用备件代换已损坏的零、部件，减少修理的时间和费用，保证机器工作的连续性和持久性。提高机器的使用价值。,采用互换性原则，是贯彻“优质、高产、安全、低耗”方针的重要技术措施。 但是，并不是在任何情况下互换性生产都是最有效的生产方式。,互换性的作用,项目一 尺寸极限与配合,齿轮轴,任务一 认识标准及标准化,一、任务引入,优现代制造业发展的趋势是大规模、专业化生产；分工越来越细化，往往零部件由多家企业协作制造最后由某一企业总装成品。为了使各部门、各企业在生产中协调一致，使各生
3、产环节良好衔接，必须有一种手段使分散的、局部的生产部门和生产环节保持统一，成为一个有机整体，这样才能达到互换性目的。制定标准从而使相关工作标准化就是实现这种目标的主要途径和手段 。,二、认识标准及标准化,1标准,为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批准。标准应以科学、技术和经验的综合成果为基础，以促进最佳社会效益为目的。,例如：GB/T1804-2000,2标准化,标准化是将具有重复性特征的物质和信息（如程序、方法、图形、符号等）制订标准，以便多次重复应用。,机械行业主要执行的标准有： ISO：国际标准，
4、是国际标准化组织的英文缩写。 GB：国家标准，是中国国家标准的汉字拼音头字母。 国家标准分两类，必须执行的和标准和推荐执行的标准（标记为GB/T） 此外，还有地方标准，行业标准，企业标准等。,三、了解标准化发展史,1798年，美国的E.惠特尼首创了生产分工专业化、产品零部件标准化的生产方式，成为“标准化之父”,1926年国际标准化协会ISA成立,二战后于1947年重建国际标准化组织ISO,ISO是世界最大的国际标准化机构，至2004年底已经制定了大约两万个国际标准,1、国际标准化发展史,三、了解标准化发展史,2我国标准化发展史,19491955年间着手建立了企业标准和部门标准。,1959年，颁
5、布了第一套公差与配合国家标准GB1591741959。,1979年颁布第二套公差与配合标准GB180018041979,1997年颁布了第三套极限与配合国家标准及其他新国标,四、优先数和优先数系,1、在工业生产中，为了满足用户的不同需求，同一品种的同一个参数要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列。参数的取值必须合理有序，否则会使产品的序列杂乱无序。 2、优先数系：国标GB321-2005优先数和优先数系规定十进制等比数列为优先数系。代号为Rr。 3、优先数：优先数系中的任意一项为优先数。,优先数系： 等比： qr=,(r=5，10，20，40，80),即：,=qr,优先数系分为三类：
6、 A：基本数系（R5R10R20R40） B：补充数系(R80) C：派生数系,基本数系： 取首项为1，末项为10，有效数值位数取3位。 R5：q5= 1.60(1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00) R10:q10= 1.25(1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00) R20:q20= 1.12(见表1-1) R40:q40= 1.06(见表1-1),基本数系和补充数系具有的规律：,1、延伸性 移动小数点位置，可以将数系向两侧无限延伸，即系数每隔r项增加（或者缩小）10倍。 （表中值乘以10的正整
7、数幂或负整数幂后即可得其他十进制项值。 ） 2、包容性 R5系列被包容在R10系列中，同理，同理R10被包容在R20系列中，以此类推可以有R20、R40、R80系列。,派生数系 派生数系是在Rr系列中每逢P项取一值组成的列，记为Rr/p系列。 例如：R10/3是在R10系列中每逢3项取一个值。 派生数系首项取的数值不同，所得到的派生数系列值也不同。 首项 1.00 2.00 4.00 8.00 1.25 2.50 5.00 10.00 1.60 3.15 6.30,数系的选用原则,先基本，后补充，必要时用派生,优选数选用原则： 先疏后密，如零件尺寸圆整时。（能选用R5数系，就不选R10数系）,
8、任务二 掌握尺寸极限与配合 的基本术语与定义,一、任务引入,机床润滑系统的齿轮油泵,二、孔和轴,孔：主要指圆柱形内表面，也包括其他内表面中由单一尺寸确定的部分。,轴：主要指圆柱形外表面，也包括其他外表面中由单一尺寸确定的部分。,三、尺寸,尺寸： 用特定单位表示线性尺寸值的数值。 单位：mm 公称尺寸：指由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。其数值应圆整后按国家标准中标准尺寸的基本系列选取，以减少定值刀具、量具的规格。孔、轴配合时的公称尺寸应相同。 提取组成要素的局部尺寸：是指一切提取组成要素上两对应点之间距离的统称。该尺寸可以通过测量得到。非真值 极限尺寸：指允许尺寸变化的两个界限值，由使用上的
9、要求确定。其中，较大的一个界限值称为上极限尺寸；较小的一个界限值称为下极限尺寸。,基本尺寸、实际尺寸与极限尺寸,实体状态和实体尺寸 最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸（MMS） 孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的 状态及在此状态下的极限尺寸。 最小实体状态（LMC）和最小实体尺寸（LMS） 孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最少时的 状态及在此状态下的极限尺寸。 作用尺寸：在配合面全长上，与实际孔（轴） 内（外）接的最大（小）理想轴（孔）的尺寸，称为孔（轴）的作用尺寸Dm 。,三、尺寸,作用尺寸,孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸,而任何位置上的实际尺寸，不允许超过最小实体尺寸。
10、 可见，孔或轴的最大实体尺寸主要是控制其作用尺寸，孔或轴的最小实体尺寸主要是控制其实际尺寸。,极限尺寸判断原则(泰勒原则),例1-1 某设计尺寸为 mm的孔，制造后测得其实际尺寸为 50.03850.049mm，其作用尺寸为 50.032mm，试按泰勒原则判断孔是否合格。,解： 因为 LMS =Dmax= 50.050mm MMS=Dmin=50.025mm Dm=50.032mmDmin，Da=50.03850.049mmDmax 根据泰勒原则该孔制造满足要求，为合格品。,四、尺寸偏差、公差及公差带,1、尺寸偏差指某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差，简称偏差。偏差可正可负可为0。,偏差分为极限
11、偏差和实际偏差,极限偏差又分为上极限偏差（ES和es） 和下极限偏差（EI和ei）。,实际偏差是实际尺寸减其公称尺寸所得的代数差。,极限与配合示意图,2、尺寸公差,公差是一个无正负号的数值，且不为零。,尺寸公差指尺寸允许的变动量，简称公差T。,孔公差,轴公差,3、尺寸公差带,尺寸公差带是公差带图中，代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域，简称公差带。,基本偏差是确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差。一般指靠近零线的那个偏差。,4、基本偏差,五、配合,配合：公称尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。,间隙或过盈：孔的尺寸减去与其相配合的 轴的尺寸所得的代数差。此差值为正 时是间隙，为
12、负是过盈。,1、间隙配合：是具有间隙（包括最小间 隙等于零）的配合。其极限值为最 大间隙Xmax和最小间隙Xmin。,具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。其极限值为最大过盈Ymax和最小过盈Ymin。,间隙配合,过盈配合,2、过盈配合,可能具有间隙或过盈的配合。其极限值为最大间隙和最大过盈。标准中规定的过渡配合的间隙或过盈一般都较小。,3、过渡配合,配合公差TF：允许间隙或过盈的变动量， 即: 对间隙配合TF = |XmaxXmin|=TD+Td 对过盈配合TF = |YminYmax| =TD+Td 对过渡配合TF = |XmaxYmax| =TD+Td,4、配合公差,配合公差TF 表示配
13、合的精确精度；尺寸公差TD、Td则表示加工的精确程度。,六、基准制,基准制以两个相配零件中的一个为基准件，并选定标准公差带，然后按使用要求的最小间隙或最小过盈，确定非基准件公差带位置，从而形成各种配合的一种制度。,基孔制是基本偏差为一定的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。H,基轴制是基本偏差为一定的轴公差带，与不同基本偏差的孔形成各种配合的一种制度。h,基准制,例1-2 画出 孔与 轴、 孔与 轴、 孔与 轴的极限配合公差带图，判断基准制及配合性质。,任务三 熟悉极限与配合的国家标准,一、任务描述,对于公称尺寸一定的零件，公差带大小决定着该零件的加工精度，公差带位置取决
14、于其中一个极限偏差。在生产实践中如果随便确定公差带的大小和位置，势必会产生数量繁多的公差带，这样就发挥不了标准化的作用，也就无法实现互换性生产。 为了实现互换性和满足各种使用要求，公差与配合国家标准对不同的公称尺寸，规定了一系列的标准公差（公差带大小）和基本偏差（公差带位置），组合构成各种公差带，然后由不同的孔、轴公差带，形成各种配合。,任务三 熟悉极限与配合的国家标准,标准公差是国标规定的用以确定公差带大小的任一公差值。,标准公差由公差单位及公差等级系数组成。,二、标准公差系列,尺寸500mm，IT5至IT18的公差单位计算式为： 式中， 为公差单位（m）；D为零件的公称尺寸（mm）。,1、
15、公差单位,公差单位是计算公差的基本单位。,公差单位与公称尺寸呈一定的函数关系。,2、公差等级,确定尺寸精确程度的等级，称为公差等级。 在国标中，标准公差T是用公差等级系数a与公差单位i的乘积来表示，即T = ai,标准公差分20个等级，用IT和数字表示，即IT01，IT0，IT1，IT18，等级依次降低，公差值依次增大。 各级公差之间分布的规律性强，便于向高、低两端延伸，若现有等级不够用时，还可以根据计算公式自行延伸。,公称尺寸500mm的标准公差的计算公式,3、尺寸分段,在标准公差及基本偏差的计算公式中，公称尺寸一律以所属尺寸段内首、尾两个尺寸的几何平均值来进行计算。,国标将500mm公称尺
16、寸分成13段 ，对同一尺寸段内的所有公称尺寸，在相同公差等级情况下，规定相同的标准公差。公称尺寸分段如表1.2所示。,标准公差计算举例,例 公称尺寸为45mm，计算IT6及IT8的标准公差。,解：45mm在3050mm尺寸段内。 几何平均直径D = = 38.73mm 公差单位： 查表1-2：IT6=10i=15.6m16m IT8=25i=39m,三、基本偏差系列,1、基本偏差代号,除了J和j外，基本偏差均指靠近零线的、 偏差绝对值较小的那个极限偏差。 基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写 字母代表孔，小写代表轴。在26个字母 中，除去I、L、O、Q、W，加上CD、 EF、FG、ZA、ZB、ZC、JS，共有28个，即孔和轴各有28个基本偏差。,1、基本偏差代号,轴的基本偏差：从ah为上偏差es（为负 值或零）；从jzc为下偏差ei（多为正 值）。对于孔的基
