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1、第一章第一章 互换性与标准化互换性与标准化 学院：工程学院学院：工程学院姓名：农机化教研室姓名：农机化教研室电话：电话： 88492629 88492629邮箱：邮箱：主要内容主要内容序言序言第一节第一节 互换性及其应用互换性及其应用第二节第二节 标准化与优先数系标准化与优先数系第三节第三节 检测技术检测技术序序 言言一一 课程研究对象课程研究对象二二 课程性质课程性质三三 课程任务课程任务四四 课程学习方法课程学习方法五五 课程考试课程考试第一节第一节 互换性及其应用互换性及其应用一一 互换性定义互换性定义二二 互换性分类互换性分类三三 互换性作用互换性作用第二节第二节 标准化与优先数系标准
2、化与优先数系一一 标准和标准化定义标准和标准化定义二二 优先数系和优先数优先数系和优先数第三节第三节 检测技术检测技术一一 课程研究对象课程研究对象主要研究对象是机械零件的互换性、公差及检测。主要研究对象是机械零件的互换性、公差及检测。机械设计内容：运动设计、结构设计和精度设计，其机械设计内容：运动设计、结构设计和精度设计，其中精度设计是本课程研究重点。中精度设计是本课程研究重点。精度设计的任务是根据机械的功能要求，正确地选择精度设计的任务是根据机械的功能要求，正确地选择机械零件的机械零件的尺寸公差、形状和位置公差以及表面精度尺寸公差、形状和位置公差以及表面精度要求要求；并按要求；并按要求标注
3、在零件图、装配图标注在零件图、装配图上。上。二二 课程性质课程性质互换性与技术测量互换性与技术测量是工科院校各专业的一门重要是工科院校各专业的一门重要的专业基础课，是的专业基础课，是学生进行生产实践所必须用到的技学生进行生产实践所必须用到的技术知识术知识。在教学计划中，本课程是联系机械设计类课。在教学计划中，本课程是联系机械设计类课程和机械制造工艺课程的纽带，是专业基础课向专业程和机械制造工艺课程的纽带，是专业基础课向专业课过渡的桥梁。课过渡的桥梁。它是农机化、农工和机制专业的它是农机化、农工和机制专业的必修课。必修课。必修课。必修课。三三 课程任务课程任务通过本课程的学习，使学生获得互换性、
4、标准化、公差及技术通过本课程的学习，使学生获得互换性、标准化、公差及技术检测方面的基本知识，初步掌握精度设计的基本技能，为从事检测方面的基本知识，初步掌握精度设计的基本技能，为从事机电产品的设计、制造和科研工作打下坚实的基础。机电产品的设计、制造和科研工作打下坚实的基础。掌握常用的术语、定义。掌握常用的术语、定义。熟悉尺寸、形位、表面等几何精度标准。熟悉尺寸、形位、表面等几何精度标准。根据给定条件，能在装配图上标注公差与配合；在零件图上标根据给定条件，能在装配图上标注公差与配合；在零件图上标注尺寸、形位、表面精度等技术要求。注尺寸、形位、表面精度等技术要求。了解测量的基本知识，会选择和使用常用
5、的量具和量仪。了解测量的基本知识，会选择和使用常用的量具和量仪。掌握几种典型零件的公差与配合标准及应用。掌握几种典型零件的公差与配合标准及应用。四四 课程学习方法课程学习方法术语定义、符号代号多，规定多，应用实例多。要求术语定义、符号代号多，规定多，应用实例多。要求事先对本课程的内容、特点和要求有明确的了解，在心事先对本课程的内容、特点和要求有明确的了解，在心理上作好充分的准备。理上作好充分的准备。在学习过程中，应注意每个术语、定义的实质，切忌在学习过程中，应注意每个术语、定义的实质，切忌死记硬背。同时及时归纳总结、分析比较，掌握众多术死记硬背。同时及时归纳总结、分析比较，掌握众多术语、定义之
6、间的区别与联系。语、定义之间的区别与联系。独立完成作业，巩固对内容的认识与理解，学习选择独立完成作业，巩固对内容的认识与理解，学习选择公差、配合的原则，掌握公差、配合的正确标注。公差、配合的原则，掌握公差、配合的正确标注。五五 考试考试1 成绩构成成绩构成成绩将由三部分构成，实验占总成绩的成绩将由三部分构成，实验占总成绩的10%，考勤占总，考勤占总成绩的成绩的20%，期末考试成绩占总成绩的，期末考试成绩占总成绩的70%。2 期末考试期末考试采用闭卷考试，题型一般包括：填空题、选择题、分析采用闭卷考试，题型一般包括：填空题、选择题、分析题、判断题、计算题。题、判断题、计算题。如果考试作弊，将以零
7、分计算课程成绩。如果考试作弊，将以零分计算课程成绩。一一 互换性定义互换性定义1 1 实例实例2 2 互换性互换性二二 互换性分类互换性分类1 1 完全互换和不完全互换完全互换和不完全互换2 2 内互换和外互换内互换和外互换三三 互换性作用互换性作用1 1 设计方面设计方面2 2 制造方面制造方面3 3 使用与维修方面使用与维修方面一一 标准和标准化定义标准和标准化定义1 1 标准标准2 2 标准分类标准分类3 3 标准化标准化二二 优先数系和优先数优先数系和优先数1 1 为何施行优先数系？为何施行优先数系？2 2 优先数系优先数系3 3 优先数优先数4 4 优先数系选用原则优先数系选用原则1
8、 实例实例(1)灯泡坏了，购买与灯头规格一致的灯泡，替换即可。灯泡坏了，购买与灯头规格一致的灯泡，替换即可。(2)汽车、拖拉机的零部件会因磨损而导致性能降低或失效，汽车、拖拉机的零部件会因磨损而导致性能降低或失效，通过更换相关的零部件即可很好地满足使用要求。通过更换相关的零部件即可很好地满足使用要求。(3)现代化的汽车、拖拉机制造厂，每隔几分钟便可装配一现代化的汽车、拖拉机制造厂，每隔几分钟便可装配一台，而其数以千计零件和几十种部件，分别由近百家工厂台，而其数以千计零件和几十种部件，分别由近百家工厂各按照图纸规定的标准进行生产，最后集中到汽车、拖拉各按照图纸规定的标准进行生产，最后集中到汽车、
9、拖拉机厂进行部装和总装。机厂进行部装和总装。 之所以这样方便，是因为这些合格的零部件具有在尺之所以这样方便，是因为这些合格的零部件具有在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。寸、功能上能够彼此互相替换的性能。 2 互换性互换性互换性是指一种产品、过程或服务代替另一种产品、过互换性是指一种产品、过程或服务代替另一种产品、过程或服务，并能满足相同要求的能力。程或服务，并能满足相同要求的能力。对于机械行业对于机械行业,通常指同一规格的一批零部件通常指同一规格的一批零部件,按规定的按规定的技术要求制造或装配，彼此能够相互替代使用技术要求制造或装配，彼此能够相互替代使用,而且效而且效果相同。果相同。注意：
10、注意：零件具有互换性，不仅取决于几何参数的一致性，零件具有互换性，不仅取决于几何参数的一致性，还取决于物理、还取决于物理、化学和化学和机械性能等参数的一致性。机械性能等参数的一致性。1 完全互换和不完全互换完全互换和不完全互换1.1 1.1 完全互换完全互换1.2 1.2 不完全互换不完全互换2 内互换和外互换内互换和外互换2.1 2.1 内互换内互换2.2 2.2 外互换外互换对于标准件，互换性分为内互换和外互换。对于标准件，互换性分为内互换和外互换。1 设计方面设计方面采用具有互换性的零部件，采用标准件，使许多零部件采用具有互换性的零部件，采用标准件，使许多零部件不必重新设计，简化绘图和计
11、算过程，缩短设计周期，不必重新设计，简化绘图和计算过程，缩短设计周期，有利于计算机辅助设计，对发展系列产品和促进产品结有利于计算机辅助设计，对发展系列产品和促进产品结构、性能的改善，都有很大作用。构、性能的改善，都有很大作用。2 制造方面制造方面互换性有利于组织专业化生产、采用先进工艺和高效专互换性有利于组织专业化生产、采用先进工艺和高效专用设备；用设备；互换性有利于采用成组技术、计算机辅助制造、柔性制互换性有利于采用成组技术、计算机辅助制造、柔性制造系统等现代制造技术；造系统等现代制造技术；互换性有利于实现加工过程自动化、柔性自动化、集成互换性有利于实现加工过程自动化、柔性自动化、集成化和智
12、能化。从而提高劳动生产率，提高产品质量，降化和智能化。从而提高劳动生产率，提高产品质量，降低成本。低成本。3 使用与维修方面使用与维修方面零件具有互换性，损坏后可以快速地用同型号零件来代零件具有互换性，损坏后可以快速地用同型号零件来代替，从而使机器维修方便，保证机器工作的连续性和持替，从而使机器维修方便，保证机器工作的连续性和持久性，延长机器的使用寿命，提高使用价值。久性，延长机器的使用寿命，提高使用价值。 3 标准化标准化指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进从调查标准化对象开始，经试验
13、、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以及后续的标准修订等。而制订和贯彻标准，以及后续的标准修订等。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不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。断提高的过程。标准化是组织现代化生产的重要手段之一，是实现专业标准化是组织现代化生产的重要手段之一，是实现专业化协作生产的必要前提，是科学管理的重要组成部分。化协作生产的必要前提，是科学管理的重要组成部分。 1 标准标准指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具有重复特征的物品（如产品、零部件等）和概念（如术有重复特征的物品（如产品、
14、零部件等）和概念（如术语、规则、方法、代号、量值等），在总结科学试验和语、规则、方法、代号、量值等），在总结科学试验和生产实践的基础上，由有关方面协调制订，经主管部门生产实践的基础上，由有关方面协调制订，经主管部门批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。2 标准分类标准分类机械行业主要采用的标准有国际标准、国家标准、地方机械行业主要采用的标准有国际标准、国家标准、地方标准、行业标准、企业标准等。标准、行业标准、企业标准等。国际标准用符号国际标准用符号ISO表示，表示，ISO是国际标准化组织的英文是国际标准化组织的英文缩写。缩写。国家标准用符号
15、国家标准用符号GB表示，表示，GB是国家标准的汉语拼音字是国家标准的汉语拼音字头，按英文字母读。国家标准分为两类，必须执行的标头，按英文字母读。国家标准分为两类，必须执行的标准（记为准（记为GB）和推荐执行的标准（记为）和推荐执行的标准（记为GB/T）。）。2 优先数系优先数系1.1 1.1 优先数系优先数系1.2 1.2 优先数系分类优先数系分类3 优先数优先数优先数系的五个系列（优先数系的五个系列（R5，R10，R20，R40和和R80）中）中的每一个项值均称为优先数。的每一个项值均称为优先数。 根据其取值的精确程度，数值可分为：根据其取值的精确程度，数值可分为： （1）优先数的理论值）优
16、先数的理论值 （2）优先数的计算值）优先数的计算值 （3）优先数的常用值）优先数的常用值 （4）优先数的化整值）优先数的化整值4 优先数系选用原则优先数系选用原则（1）机械设计中应尽可能采用优先数系）机械设计中应尽可能采用优先数系（2）按重要性程度采用优先数系）按重要性程度采用优先数系:基本参数、重要参数及基本参数、重要参数及在数值传播中最原始或涉及面最广的参数，应尽可能采用在数值传播中最原始或涉及面最广的参数，应尽可能采用优先数。对其他参数，原则上都宜于采用优先数。优先数。对其他参数，原则上都宜于采用优先数。（3）按一定要求选用优先数系）按一定要求选用优先数系: 选用基本系列时，应遵选用基本
17、系列时，应遵循先疏后密的原则，即按照循先疏后密的原则，即按照R5、R10、R20、R40的顺序的顺序选取，以免规格过多。当基本系列不能满足分级要求时，选取，以免规格过多。当基本系列不能满足分级要求时，可选用补充系列或派生系列。选用时应优先采用公比较大可选用补充系列或派生系列。选用时应优先采用公比较大和延伸项含有项值和延伸项含有项值1的派生系列。的派生系列。1 为什么施行优先数系？为什么施行优先数系？产品设计和技术标准制定时涉及很多技术参数，它们在产品设计和技术标准制定时涉及很多技术参数，它们在生产各环节中互相联系。当选定某数值作为参数指标后，生产各环节中互相联系。当选定某数值作为参数指标后，该
18、数值就会按一定的规律向相关的制品、材料等的有关该数值就会按一定的规律向相关的制品、材料等的有关参数指标传播扩散。参数指标传播扩散。螺栓直径确定后，不仅会传播到螺母内径上，也会传播螺栓直径确定后，不仅会传播到螺母内径上，也会传播到螺纹的加工刀具和检测量具及装配工具上。到螺纹的加工刀具和检测量具及装配工具上。但技术参数值即使只有很小的差别，经过多次传播以后，但技术参数值即使只有很小的差别，经过多次传播以后，也会造成尺寸规格的繁多杂乱，如果随意取值，就会给组也会造成尺寸规格的繁多杂乱，如果随意取值，就会给组织生产、协作配套和设备维修带来很大的不便。因此，在织生产、协作配套和设备维修带来很大的不便。因
19、此，在生产中，为了满足用户不同的需求，同一种产品的同一参生产中，为了满足用户不同的需求，同一种产品的同一参数就要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系数就要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列。列。优先数和优先数系正是对技术参数进行简化和统一的数值优先数和优先数系正是对技术参数进行简化和统一的数值制度。制度。1.1 完全互换完全互换指零部件在更换或装配时，无需任何的挑选和辅助加工，指零部件在更换或装配时，无需任何的挑选和辅助加工，任取其一装到机器上，即能满足规定要求。任取其一装到机器上，即能满足规定要求。设计时，对于易耗件、通用件、标准件以及批量生产、设计时，对于易耗件、通用件
20、、标准件以及批量生产、外协生产的产品应遵循完全互换原则。比如，汽车、拖外协生产的产品应遵循完全互换原则。比如，汽车、拖拉机的变速箱零件、齿轮、轴承、螺钉、螺母等。拉机的变速箱零件、齿轮、轴承、螺钉、螺母等。1.2 不完全互换不完全互换对加工后的零件，通过测量，按照其实际尺寸的大小划分对加工后的零件，通过测量，按照其实际尺寸的大小划分成若干组，使某组内零件之间实际尺寸的差别变小，然后成若干组，使某组内零件之间实际尺寸的差别变小，然后再按对应组进行装配或更换。但是组与组之间的零件不能再按对应组进行装配或更换。但是组与组之间的零件不能互换。互换。比如，汽车、拖拉机发动机上的缸套、活塞比如，汽车、拖拉
21、机发动机上的缸套、活塞 。当零部件结构复杂、装配要求高，经过综合评定其技术当零部件结构复杂、装配要求高，经过综合评定其技术经济指标后（如产品精度、生产规模、设备条件、技术经济指标后（如产品精度、生产规模、设备条件、技术水平），再决定采用完全互换还是不完全互换。水平），再决定采用完全互换还是不完全互换。2.1 内互换内互换指标准部件或机构内部组成零件之间的互换性。指标准部件或机构内部组成零件之间的互换性。滚动轴承的外圈内滚道、内圈外滚道与滚动体（滚珠或滚动轴承的外圈内滚道、内圈外滚道与滚动体（滚珠或滚柱）的互换。滚柱）的互换。2.2 外互换外互换指标准部件或机构与其相配件间的互换性指标准部件或机
22、构与其相配件间的互换性 。滚动轴承内圈内径与其相配合的轴的互换、滚动轴承外滚动轴承内圈内径与其相配合的轴的互换、滚动轴承外圈外径与其相配合的轴承座的互换。圈外径与其相配合的轴承座的互换。 1.1 优先数系优先数系GB321-2005优先数和优先数系优先数和优先数系规定，采用十进制等规定，采用十进制等比数列作为优先数系。优先数系的公比为比数列作为优先数系。优先数系的公比为 R5系列：系列： 1.5849 1.60 R10系列：系列： 1.2589 1.25 R20系列：系列： 1.1220 1.12 R40系列：系列： 1.0593 1.06 R80系列：系列： 1.0292 1.031.2 优
23、先数系分类优先数系分类（1 1）基本系列和补充系列）基本系列和补充系列（2 2）派生系列派生系列（1）基本系列和补充系列）基本系列和补充系列R5、R10、R20、R40为为基本系列基本系列，R80为补充系列为补充系列 延伸性：移动小数点位置，可将数列向两侧无限制延延伸性：移动小数点位置，可将数列向两侧无限制延伸，即数列中的优先数值每隔伸，即数列中的优先数值每隔r项增加项增加10倍或减小到倍或减小到1/10。 包容性与插入性：包容性是指包容性与插入性：包容性是指R5、R10、R20、R40数列分别包容在数列分别包容在R10、R20、R40、R80数列中。插入性数列中。插入性是指是指R10、R20
24、、R40、R80数列分别由数列分别由R5、R10、R20、R40数列中相邻两项之间插入一项形成的。数列中相邻两项之间插入一项形成的。 相对差比值不变性：指同一优先数列中，相邻两项的相对差比值不变性：指同一优先数列中，相邻两项的后项减前项与前项的比值不变。这样有利于产品的分级、后项减前项与前项的比值不变。这样有利于产品的分级、分档。分档。 （2）派生系列）派生系列为了使优先数系有更大的适应性，可以从为了使优先数系有更大的适应性，可以从Rr数列中，数列中，每逢每逢p项取一个优先数组成新的数列，称之为派生数列，项取一个优先数组成新的数列，称之为派生数列，记为记为Rr/p。派生数列首项取值不同，所得的派生数列也不同。例如，派生数列首项取值不同，所得的派生数列也不同。例如，R10/3是在是在R10系列中每逢系列中每逢3项取一个优先数而形成，例项取一个优先数而形成，例如：如： 1.00，2.00， 4.00，8.00 1.25，2.50， 5.00，10.00 1.60，3.15， 6.30 表表1 优先数系的基本系列优先数系的基本系列
