互換性第一講

互換性與技術(shù)測量桂林電子科技大學王成磊------緒論課程性質(zhì)和基本要求一、課程性質(zhì)：

本課程是機械類各專業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課

它包含幾何量精度設(shè)計與誤差檢測兩方面的內(nèi)容，是聯(lián)系《機械設(shè)計》、《沖壓工藝及模具設(shè)計》、《注塑工藝及模具設(shè)計》等課程及其課程設(shè)計的紐帶，是從基礎(chǔ)課程學習過渡到專業(yè)課程學習的橋梁。緒言基礎(chǔ)課程專業(yè)基礎(chǔ)課程專業(yè)課程《互換性與技術(shù)測量》更接近工程實際應(yīng)用知識面更寬、適應(yīng)性更廣《數(shù)學》、《大學物理》《工程力學》、《機械制圖》等《沖壓工藝及模具設(shè)計》、《注塑工藝及模具設(shè)計》等掌握標準化和互換性的基本概念及有關(guān)的基本術(shù)語及定義；基本掌握幾何量公差標準的主要內(nèi)容、特點和應(yīng)用原則；初步學會根據(jù)機器和零件的功能要求，選用公差與配合；能夠查用本課程講授的公差表格和正確標注圖樣；建立技術(shù)測量的基本概念，了解基本測量原理與方法和初步學會使用常用計量器具，知道分析測量誤差與處理測量結(jié)果，會設(shè)計檢驗圓柱形零件的量規(guī)。總之，本課程的任務(wù)在于使學生獲得機械工程技術(shù)人員所必須具備的幾何量公差與檢測方面的基本知識和技能。二、基本要求：課程特點及學習方法性質(zhì)

專業(yè)基礎(chǔ)課與生產(chǎn)密不可分構(gòu)成互換性原理+測量技術(shù)特點名詞、術(shù)語、概念、定義、符號---五多學習方法掌握概念、深刻理解、聯(lián)系實際；重視實驗、掌握工業(yè)測量的基本方法與技能；獨立完成作業(yè)、保證對基本內(nèi)容掌握的深度

及靈活性。良好的精度設(shè)計能力，要通過后續(xù)課程的學習及應(yīng)用，并通過工作實踐的鍛練才能得到。使用教材及參考資料教材：互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)第四版

廖念釗主編中國質(zhì)檢出版社參考資料：互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)周兆元李翔英主編機械工業(yè)出版社互換性與技術(shù)測量錢云峰主編電子工業(yè)出版社互換性與技術(shù)測量韓進宏主編機械工業(yè)出版社

第一章緒論1.1互換性1.2公差與檢測1.3標準化一、互換性問題的提出：汽車的輪胎、車燈壞了；水龍頭漏水了；螺釘?shù)袅耍弧?。去市場隨便買一個更換上就搞定了；插座、插頭、電阻、電容、電腦屏幕、鍵盤、鼠標基本上想換就可以換。便利性背后在技術(shù)上是如何保證的？----技術(shù)上要求這些通用的配件要具備互換性。。問題：如何使工件具有互換性？

互換性：同一規(guī)格的一批零部件，任取其一，不需任何挑選和和修理就能裝在機器上，并能滿足其使用功能要求的性能。零部件所具有的不經(jīng)過任何挑選或修配便能在同一規(guī)格范圍內(nèi)互相替換作用的特性。零件的互換性工具的互換性零件加工工具的互換性2、互換性作用

在機械產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用和維修各個環(huán)節(jié)，互換性都發(fā)揮著非常重要的作用，具體體現(xiàn)在三個方面，如表1-1所示?；Q性應(yīng)用場合互換性應(yīng)用的具體措施互換性應(yīng)用的效果設(shè)計方面采用標準件、通用件和標準部件。大大簡化了繪圖和計算工作，縮短了設(shè)計周期，并有利于計算機輔助設(shè)計和產(chǎn)品的多樣化。制造方面采用先進工藝，專用刀、卡、量具和高效率的專用設(shè)備。有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，有利于計算機輔助制造，及實現(xiàn)加工過程和裝配過程機械化、自動化。使用維修方面易耗品采用標準化、通用化零件，規(guī)范化維修操作。減少了機器的使用和維修的時間和費用，提高了機器的使用價值。表1-1互換性作用

互換性這門應(yīng)用技術(shù)與基礎(chǔ)科學的產(chǎn)生和發(fā)展一開始就是由生產(chǎn)決定的，并與社會的需求及科學技術(shù)的進步密切相關(guān)。早期生產(chǎn)力落后，人們對相互結(jié)合的孔、軸采用的制作方式，生產(chǎn)效率低下，且有關(guān)零件完全沒有互換性。隨著社會發(fā)展對產(chǎn)品生產(chǎn)批量的追求，對同一批產(chǎn)品相同部位的孔、軸結(jié)合，人們希望得到一致的、而且是最好的結(jié)合效果。為此，人們開始把具有滿意結(jié)合效果的孔和軸分別作為樣板，按樣板的尺寸來制造具有同樣結(jié)合要求的其它孔和軸。這里的樣板孔和軸即。3、互換性生產(chǎn)的發(fā)展標準量規(guī)配對

有了標準量規(guī)以后，相互結(jié)合且有相同結(jié)合要求的零件可分開單獨制造，這樣不僅生產(chǎn)效率顯著提高，結(jié)合效果一致性好，而更主要的是這樣制造的零件具有互換性。

后來，標準量規(guī)進一步演變發(fā)展為極限量規(guī)，分別用于控制被加工零件的最大、最小兩個極限尺寸，從而引出了公差的概念。公差和極限量規(guī)的出現(xiàn)，使被加工零件不再像標準量規(guī)那樣按一個確定的尺寸加工，而是按兩個極限尺寸構(gòu)成的公差范圍加工，有利于提高生產(chǎn)率，從而促使互換性生產(chǎn)更加蓬勃地發(fā)展。4、互換性的分類1.按互換的范圍不同：幾何參數(shù)互換和功能互換；功能互換——是滿足整機功能要求的互換，不一定是同一型號的零件。幾何參數(shù)——一般包括尺寸大小、幾何形狀（宏觀、微觀）以及相互位置關(guān)系等。本課程主要講解幾何參數(shù)的互換。2.按不同場合對零部件互換的形式和程度不同：完全互換性和不完全互換性；完全互換：一批零件或部件在裝配時不需分組、挑選、調(diào)整和修配，裝配后即能滿足預定的要求。不完全互換：裝配時允許挑選、調(diào)整和修配。 另外裝配時需要調(diào)整的零部件也屬于不完全互換。

使用要求與制造水平、經(jīng)濟效益沒有矛盾時，可采用完全互換，反之。。。。不完全互換通常用于部件或機構(gòu)的制造廠內(nèi)部的裝配，而廠外協(xié)作往往要求完全互換。3.對標準部件或機構(gòu)來講：內(nèi)互換性和外互換性。內(nèi)互換性：部件或機構(gòu)內(nèi)部組成零件間的互換性。外互換性：部件或機構(gòu)與其相配件間的互換性。內(nèi)圈外圈滾動體保持架1.2公差與檢測在零件的加工過程中，必然存在加工誤差；從零件的使用功能看，不必要求零件幾何量制造的絕對準確，只要求零件幾何量在某一規(guī)定范圍內(nèi)變動，保證同一規(guī)格零件彼此充分近似。這個允許變動的范圍叫做公差；公差控制誤差，保證互換性；在滿足功能要求的前提下，公差應(yīng)盡量規(guī)定得大些，以獲得最大的技術(shù)經(jīng)濟效益。公差：零件幾何參數(shù)誤差的允許范圍，包括尺寸公差、幾何公差、角度公差等。

尺寸誤差幾何誤差角度誤差表面粗糙度公差應(yīng)用實例幾何量的檢測

完工后的零件是否滿足公差要求，要通過檢測加以判斷。檢測包含檢驗與測量。

檢驗是確定零件的幾何參數(shù)是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，并作出合格性判斷，而不必得出被測量的具體數(shù)值；

測量是將被測量與作為計量單位的標準量進行比較，以確定被測量的具體數(shù)值的過程。

意義：檢測不僅用來評定產(chǎn)品質(zhì)量，而且用于分析產(chǎn)生不合格品的原因，及時調(diào)整生產(chǎn)，監(jiān)督工藝過程，預防廢品產(chǎn)生。檢測是機械制造的“眼睛”。產(chǎn)品質(zhì)量的提高，除設(shè)計和加工精度的提高外，往往更有賴于檢測精度的提高。

合理地確定公差與正確進行檢測，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)互換性生產(chǎn)的兩個必不可少的條件和手段。課堂練習(1)判斷題1.為了使零件具有完全互換性，必須使各零件的幾何尺寸完全一致。2.互換性要求零件具有一定的精度。3.凡是合格的零件一定具有互換性。4.同廠制造和裝配時，可采用不完全互換性。1、標準：1.3、

標準化表1-2標準的分類分類角度類別名基本內(nèi)涵標準舉例按標準的性質(zhì)技術(shù)標準根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)活動的經(jīng)驗和總結(jié)，作為技術(shù)上共同遵守的法規(guī)而制定的標準GB321—1980GB1182—2008工作標準對產(chǎn)品設(shè)計和驗收等過程的工作方法進行統(tǒng)一約定。GB/T18779.3-2009GB18779.2-2004管理標準在產(chǎn)品制造和服務(wù)中，建立質(zhì)量管理及質(zhì)量保證的原則、方法和程序等體系所涉及的標準。ISO9000:2000標準是對重復性事物和概念所作的統(tǒng)一規(guī)定。它以科學、技術(shù)和實踐經(jīng)驗的綜合成果為基礎(chǔ)，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商一致，由主管機構(gòu)批準，以特定形式發(fā)布，作為共同遵守的準則和依據(jù)。標準可以按照級別、性質(zhì)和特征進行分類，如表1-2所示。按標準化對象的特征基礎(chǔ)標準一定范圍內(nèi)作為標準的基礎(chǔ)并普遍使用，具有廣泛指導意義的標準?；A(chǔ)標準也是一般工程技術(shù)人員必須采用的通用性標準。GB/T19765-2005GB/T321-2005產(chǎn)品標準針對特定行業(yè)規(guī)定產(chǎn)品生產(chǎn)及其經(jīng)營活動的具體標準GB5781-1986GB/T2672-1986方法標準針對公差指標進行的誤差測量與評定方法或者針對測量數(shù)據(jù)處理方法的約定GB/T4380-2004GB/T5847-2004安全、衛(wèi)生與環(huán)境保護標準從人員、設(shè)備和環(huán)境等方面考慮，對產(chǎn)品設(shè)計、制造及使用過程規(guī)定必須遵守的技術(shù)指標GB4287-1992GB18352.1GB18352.2分類角度類別名基本內(nèi)涵標準舉例分類角度類別名基本內(nèi)涵標準舉例按標準的使用范圍國際標準在國際標準化組織所通過并發(fā)布的標準ISO103602:2001區(qū)域標準歐洲溫室氣體排放標準phaseII,94/12/EC、96/69/EC國家標準在全國范圍內(nèi)有統(tǒng)一的技術(shù)要求時，由國家標準化委員會頒布的標準GB1182-2008地方標準在省、自治區(qū)、直轄市范圍內(nèi)有統(tǒng)一的技術(shù)、安全、衛(wèi)生等要求時，由地方政府授權(quán)機構(gòu)，在某個地區(qū)標準化組織所通過并發(fā)布的標準DB31/355-2006DB31/427-2009DB44-T368-2006SZDB/Z6.3-2007行業(yè)標準在全國某行業(yè)范圍內(nèi)有統(tǒng)一的技術(shù)要求時，由該行業(yè)的國家授權(quán)機構(gòu)頒布的標準。JB/T8061-96JB/T4710-2005企業(yè)標準對企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，在沒有國家標準和行業(yè)標準及地方標準的情況下，由企業(yè)自行制定的標準，并以此標準作為組織生產(chǎn)的依據(jù)。有些情況下，企業(yè)也可以制定嚴于國家標準或行業(yè)標準的企業(yè)標準，在企業(yè)內(nèi)部使用。Q/BB645.005-2005|Q/HS2028-2007試行標準試行標準是由某個標準化機構(gòu)臨時采用并公開發(fā)布的標準工業(yè)“三廢”排放試行標準GBJ4-19732、標準化

標準化是一個活動過程：定義含義建立最佳秩序、取得最佳效果。標準實施后，才表現(xiàn)出。相對性制定貫徹每完成一個過程，標準化水平修訂、實施在經(jīng)濟、技術(shù)、科學管理等社會實踐中，對復雜事物和概念，通過發(fā)布和實施標準，達到統(tǒng)一，以獲得最佳秩序和社會效益的全過程。目的效果標準化是一個相對概念。在深度、廣度上都有程度的差別，無論是標準還是標準體系都在逐步向更深的層次發(fā)展。意義：標準化是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段，是實現(xiàn)互換性的必要前提，是國家現(xiàn)代化水平的重要標志之一。它對人類進步和科學技術(shù)發(fā)展起著巨大的推動作用。標準化的發(fā)展趨勢

我國標準化的發(fā)展（如表：我國標準化發(fā)展主要標志）3、優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系在機械設(shè)計中，常常需要確定很多參數(shù)，而這些參數(shù)往往不是孤立的，一旦選定，這個數(shù)值就會按照一定規(guī)律，向一切有關(guān)的參數(shù)傳播。例如，螺栓的尺寸一旦確定，將會影響螺母的尺寸、絲錐板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的鉆頭的尺寸等。由于數(shù)值如此不斷關(guān)聯(lián)、不斷傳播，所以，機械產(chǎn)品中的各種技術(shù)參數(shù)不能隨意確定。為使產(chǎn)品的參數(shù)選擇能遵守統(tǒng)一的規(guī)律，使參數(shù)選擇一開始就納入標準化軌道，必須對各種技術(shù)參數(shù)的數(shù)值作出統(tǒng)一規(guī)定。《優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》國家標準（GB/T321—2005）就是其中最重要的一個標準，要求工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)盡可能采用它。規(guī)定以十進制等比數(shù)列為優(yōu)先數(shù)系，并規(guī)定了五個系列，它們分別用系列符號R5、R10、R20、R40和R80表示，其中前四個系列作為基本系列，

R80為補充系列，僅用于分級很細的特殊場合。各系列的公比為；

R5的公比：q5≈1.60；

R10的公比：

q10≈1.25；

R20的分比：

q20≈1.12；R40的公比：

q40≈1.06；R80的公比：q80≈1.03。一般優(yōu)先選擇R5系列、其次為R10系列、R20系列等等(選用的原則：先疏后密)優(yōu)先數(shù)系的五個系列中任一個項值均稱優(yōu)先數(shù)，其理論值為

，多數(shù)為無理數(shù)。根據(jù)取值的精確程度，數(shù)值可以分為：

1、計算值

取五位有效數(shù)字，供精確計算用

2、常用值

即通常所稱的優(yōu)先數(shù)，取三位有效數(shù)字，是經(jīng)常使用的。

3、化整值

是將基本系列中的常用值作進一步化整后所得的數(shù)值，一般取兩位有效數(shù)字。優(yōu)先數(shù)與優(yōu)先數(shù)系的特點優(yōu)先數(shù)系的主要特點：任意相鄰兩項間的相對差近似不變；60%、25%、12%、6%任意兩項的理論值經(jīng)計算后仍為一個優(yōu)先數(shù)的理論值；相關(guān)性：上一系列中隔項取值得下一系列優(yōu)先數(shù)系，反之，在下一系列中插入比例中項得上一系列。國家標準規(guī)定的優(yōu)先數(shù)系分檔合理，疏密均勻，有廣泛的適用性，簡單易記，便于使用。常見的量值，如長度、直徑、轉(zhuǎn)速及功率等分級，基本上都是按一定的優(yōu)先數(shù)系進行的。本課程所涉及的有關(guān)標準里，諸如尺寸分段、公差分級及表面粗糙度的參數(shù)系列等，基本上采用優(yōu)先數(shù)系。為了優(yōu)先數(shù)系有更大的適應(yīng)性，可以從Rr系列中，每逢p項選取一個優(yōu)先數(shù)，組成新的系列——派生系列，以符號Rr/p表示，公比優(yōu)先數(shù)系的派生