互換性與技術(shù)測(cè)量緒論

1、緒言1. 互換性的基本概念2. 極限與配合標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展簡(jiǎn)介3. 計(jì)量技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介4. 優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系 1學(xué)習(xí)要求了解互換性的基本概念了解計(jì)量技術(shù)的發(fā)展簡(jiǎn)況掌握優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系的基本常識(shí)2互換性與技術(shù)測(cè)量課程的要求：課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課，將標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量學(xué)的有關(guān)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，而且涉及機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、質(zhì)量控制、生產(chǎn)組織等多方面。特點(diǎn)：概念多，涉及標(biāo)準(zhǔn)多。學(xué)習(xí)要求：（1）掌握有關(guān)公差、測(cè)量的基本概念、基本理論、術(shù)語(yǔ)、定義； （2）培養(yǎng)公差設(shè)計(jì)及精度檢測(cè)的基本能力； （3）學(xué)會(huì)查工具書，如手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)等。3目的：1、掌握互換性概念及其應(yīng)具備的兩個(gè)條件；2、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)先數(shù)、技術(shù) 測(cè)量的術(shù)語(yǔ)及定

2、義；3、了解機(jī)械、儀器精度設(shè)計(jì)的基本理論及方法 參考資料：1、李柱等編，互換性與測(cè)量技術(shù)幾何產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范與認(rèn)證GPS ，高等教育出版社，20042、王伯平，互換性與技術(shù)測(cè)量，高等教育出版社，20053、萬(wàn)書亭，互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社，20074機(jī)械工程基礎(chǔ)與通用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用叢書編委會(huì) 編，形狀和位置公差機(jī)械工程基礎(chǔ)與通用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用叢書，中國(guó)計(jì)劃出版社 41、互換性的定義 在同一規(guī)格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑選或附加修配（如鉗工修理）或再調(diào)整就能裝在機(jī)器（或部件）上，達(dá)到規(guī)定的功能要求。 特點(diǎn)：裝配前：不需挑選 裝配中：不需加工或調(diào)整 裝配后：滿足要求 GB/T20000.

3、1-2002:某一產(chǎn)品、過(guò)程或服務(wù)代替另一產(chǎn)品、過(guò)程或服務(wù)并滿足同樣要求的能力。一、互換性概述52、互換性分類 機(jī)械和儀器制造業(yè)中的互換性，通常包括幾何參數(shù)的互換性和機(jī)械性能的互換性。幾何參數(shù)：包括尺寸、幾何形狀（宏觀、微觀）及相互位置關(guān)系。 幾何參數(shù)的互換并不是要求幾何參數(shù)做得完全一致，實(shí)際上只要幾何參數(shù)保持在一定的變動(dòng)范圍，就能達(dá)到互換的目的。零部件在幾何參數(shù)方面的互換性體現(xiàn)為公差標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)械性能：包括很多方面，例如：剛度、強(qiáng)度、硬度、傳熱性、導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性還有其它物理化學(xué)參數(shù)等。 本課程只討論幾何參數(shù)的互換。61）按互換的程度分類 完全互換與不完全互換。A、完全互換性 特點(diǎn)：不限定互換范

4、圍，以零部件裝配或更換時(shí)不需要挑選或修配為條件， 100的互換 B、不完全互換性 特點(diǎn)：因特殊原因，只允許零件在一定范圍內(nèi)互換。 例如：分組互換、調(diào)整互換、修配互換、概率互換（大數(shù)互換）等。7大數(shù)互換：大批量生產(chǎn)中，為了放寬零件尺寸的制造公差，有時(shí)用概率法來(lái)計(jì)算裝配尺寸鏈。裝配后的零件合格率達(dá)不到100，保證99.73。（正態(tài)分布） 82）按互換的部位分內(nèi)互換：部件或機(jī)構(gòu)內(nèi)部組成零件間的互換性。外互換：部件或機(jī)構(gòu)與其相配件間的互換性。例如：滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和內(nèi)圈、外圈、保持架(隔離架）之間的互換性為內(nèi)互換，軸承內(nèi)圈和軸頸的配合及外圈和機(jī)座孔的配合為外互換。9 內(nèi)互換：零件配合的準(zhǔn)確度很高，制造

5、工藝達(dá)不到要求，采取分組裝配，即組內(nèi)零件可以互換，滾動(dòng)軸承生產(chǎn)廠內(nèi)的這種互換稱為內(nèi)互換。 外互換：滾動(dòng)軸承內(nèi)圈內(nèi)徑和軸頸的配合，滾動(dòng)軸承外圈外徑與機(jī)殼孔之間的配合。 103、互換性生產(chǎn)簡(jiǎn)史 互換性生產(chǎn)是隨著生產(chǎn)的發(fā)展而產(chǎn)生發(fā)展的。對(duì)于有配合要求的零件，最初是按照“配制”方式制造。 以孔配軸、以軸配孔，裝配時(shí)必須對(duì)號(hào)入座，生產(chǎn)效率低。互換性生產(chǎn)是從出現(xiàn)了第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)開(kāi)始的按一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軸或孔來(lái)制造孔或軸，不久這種標(biāo)準(zhǔn)的孔或軸做成卡規(guī)或環(huán)規(guī)。 標(biāo)準(zhǔn)量規(guī)是單個(gè)使用，對(duì)零件要求過(guò)高(要求恰好緊密地通過(guò)零件），其使用受到限制。11極限量規(guī)的產(chǎn)生 事實(shí)上，使用要求不是絕對(duì)的，間隙略有變動(dòng)只要不超過(guò)一定范圍

6、，也能滿足使用要求，也就允許孔、軸實(shí)際尺寸在一定范圍內(nèi)變動(dòng)。 故按孔、軸的允許最大尺寸和最小尺寸，分別做成兩套量規(guī)，即極限量規(guī)。應(yīng)用 首先應(yīng)用于兵器工業(yè)，接著用于各種機(jī)械制造行業(yè)。12塞規(guī)環(huán)規(guī)卡規(guī)13在設(shè)計(jì)方面：有利于最大限度采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和標(biāo)準(zhǔn)件，發(fā)展系列產(chǎn)品，改進(jìn)產(chǎn)品性能，簡(jiǎn)化繪圖和計(jì)算工作，縮短設(shè)計(jì)周期，便于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD。 在制造方面：有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，采用先進(jìn)工藝和高效率的專用設(shè)備，提高生產(chǎn)效率，降低成本。 在使用、維修方面：可以減少機(jī)器的維修時(shí)間和費(fèi)用，保證機(jī)器能連續(xù)持久的運(yùn)轉(zhuǎn),提高了機(jī)器的使用壽命。 4、互換性在機(jī)械制造的作用14二、公差與配合標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展簡(jiǎn)介1902年

7、，英國(guó)Newall公司出版了極限表，最早的公差制。1906年，英國(guó)頒布BS27，1924年頒布BS164，1925年美國(guó)頒布ASAB4a，初期的公差標(biāo)準(zhǔn)。DIN標(biāo)準(zhǔn)：基孔制、基軸制，公差單位，將公差等級(jí)和配合分開(kāi)，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)溫度。1926年成立國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ISA），ISA/TC3負(fù)責(zé)公差與配合標(biāo)準(zhǔn)制定。1940年頒布國(guó)際公差標(biāo)準(zhǔn)。1947年，ISA更名為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）。1962年，頒布ISO/R286:1962極限與配合制。1959年，頒布GB159174公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1979年公差與配合標(biāo)準(zhǔn)修訂為GB180018041996年公差與配合標(biāo)準(zhǔn)修訂后更名為極限與配合全國(guó)產(chǎn)品尺寸

8、和幾何技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)15三、計(jì)量技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)介 1791年：法國(guó)議會(huì)批準(zhǔn)了達(dá)特蘭提出的以通過(guò)巴黎的地球子午線的1/4000萬(wàn)為1m的定義。 歷時(shí)6年，測(cè)量了西班牙巴塞羅那到法國(guó)敦克爾刻的地球子午線長(zhǎng)度。 1795年，法國(guó)國(guó)民議會(huì)頒布新的度量衡制度，米的長(zhǎng)度以“自北極到赤道段經(jīng)過(guò)巴黎的子午線的一千萬(wàn)分之一”為標(biāo)準(zhǔn)。 1799年測(cè)繪學(xué)家的大地測(cè)量工作最終完成， 按測(cè)量結(jié)果制作了3.520mm矩形截面的鉑桿，以此桿兩端之間的距離為1m，此桿保存在巴黎檔案局，成為檔案米尺（metre archives）。1、米的定義1）第一個(gè)米定義16 1872年：在法國(guó)召開(kāi)的討論米制的第二次國(guó)際會(huì)議上，決定

9、放棄檔案尺的米定義，以鉑銥合金制造的米原器來(lái)代替。瑞士日內(nèi)瓦物理公司：制作了31根鉑銥合金尺。17 1875年5月20日,17個(gè)國(guó)家簽署了米制公約簽訂，決定成立國(guó)際計(jì)量局（BIPM）。 這是計(jì)量學(xué)走向國(guó)際統(tǒng)一的里程碑。這一天稱為“國(guó)際計(jì)量日”。 1889年，第1屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)（GCGPM）召開(kāi)。遴選了與保存在巴黎檔案局的檔案尺數(shù)值最為接近的第6號(hào)尺，批準(zhǔn)為國(guó)際米原器，并宣布“ 該米原器以后在冰融點(diǎn)溫度時(shí)代表長(zhǎng)度的米單位”。保存在巴黎國(guó)際權(quán)度局（現(xiàn)稱國(guó)際計(jì)量局）。精度：一般認(rèn)為0.3 m。 1927年：第七屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)進(jìn)一步明確：“長(zhǎng)度的單位是米，規(guī)定為國(guó)際計(jì)量局（BIPM）所保存的鉑銥尺上所

10、刻的兩條中間刻線的軸線在0C時(shí)的距離”。18 1960 年：第十一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)上正式批準(zhǔn)廢除鉑銥米原器。 米定義：“米等于86Kr原子的2P10和5d5能級(jí)間的躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射在真空中波長(zhǎng)的1650763.73 個(gè)波長(zhǎng)的長(zhǎng)度。” 86Kr譜線寬度為5104nm，干涉能力約為750mm，波長(zhǎng)不確定度為1108，它比米原器或鎘紅線的準(zhǔn)確度高約一個(gè)數(shù)量級(jí)。 CIPM(國(guó)際計(jì)量委員會(huì) ）還通過(guò)建議，規(guī)定了產(chǎn)生86Kr基準(zhǔn)輻射的放電管形式、參數(shù)和使用條件。并認(rèn)為在滿足使用條件時(shí)，其輻射波長(zhǎng)在1108范圍內(nèi)等于未受擾動(dòng)原子所發(fā)射的波長(zhǎng)。2）第二個(gè)米定義19 1960年激光誕生。 20 世紀(jì)70年代初，激

11、光穩(wěn)頻技術(shù)的進(jìn)展，使激光的復(fù)現(xiàn)性和易于應(yīng)用方面已大大優(yōu)于86Kr基準(zhǔn)，且由激光頻率測(cè)量及給定的光速值所導(dǎo)出的激光波長(zhǎng)的準(zhǔn)確度比86Kr基準(zhǔn)輻射更好。同時(shí)，對(duì)于天文和大地測(cè)量領(lǐng)域，保持光速值不變具有重要意義，因此，米定義咨詢委員會(huì) (CCDM）認(rèn)為用光速定義米的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。 1983年國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)新的米定義：“米等于光在真空中299792458 分之一秒時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度”。）第三個(gè)米定義20 制定公差標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，都需要通過(guò)數(shù)值表示。任何產(chǎn)品的參數(shù)值不僅與自身的技術(shù)特性有關(guān)，還直接、間接地影響與其配套系列產(chǎn)品的參數(shù)值。如：螺母直徑數(shù)值，影響并決定螺釘直徑數(shù)值以及絲錐

12、、螺紋塞規(guī)、鉆頭等系列產(chǎn)品的直徑數(shù)值。由于參數(shù)值間的關(guān)聯(lián)產(chǎn)生的擴(kuò)散稱為“數(shù)值擴(kuò)散”。 為滿足不同的需求，產(chǎn)品必然出現(xiàn)不同的規(guī)格，形成系列產(chǎn)品。產(chǎn)品數(shù)值的雜亂無(wú)章會(huì)給組織生產(chǎn)、協(xié)作配套、使用維修帶來(lái)困難,故需對(duì)數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。四、優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系1、數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化21優(yōu)先數(shù)系由一些十進(jìn)制的等比數(shù)列構(gòu)成。且項(xiàng)值中含有10的整數(shù)冪的幾何級(jí)數(shù)的常用圓整值。代號(hào)為Rr，其公比為 ，含義是在每個(gè)十進(jìn)制的區(qū)間（如110、10100、0.10.01、）各有r個(gè)優(yōu)先數(shù)，也就是說(shuō)在數(shù)列中，每隔r個(gè)數(shù)時(shí)其末位數(shù)與首位數(shù)之比增大10倍，對(duì)各種技術(shù)參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)、簡(jiǎn)化和統(tǒng)一的一種科學(xué)的數(shù)值制度。2、優(yōu)先數(shù)系22如R5，第一個(gè)

13、數(shù)為a，公比為q5時(shí)，其數(shù)列依次為a, aq5, 1.00 , 1.60 , 2.50 , 4.00 , 6.30R5 系列 首項(xiàng)為1，構(gòu)成的數(shù)系（110區(qū)間）：1.00 ,1.25 , 1.60 , 2.00 , 2.50 ,3.15 ,4.00 ,5.00 ,6.30 ,8.00 ,10.00R10系列 第一個(gè)數(shù)為a，公比為q10時(shí) 系列首項(xiàng)為1，構(gòu)成的數(shù)系（110區(qū)間）：23我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB321-2005，ISO推薦R5、R10、R20、R40、R80系列，前四項(xiàng)為基本系列，R80為補(bǔ)充系列。其公比為：R5系列R10系列R20系列R40系列R80系列1）基本系列與補(bǔ)充系列R5 R10 R20 R40密疏24A、派生系列； 從基本（或補(bǔ)充）系列中每隔p項(xiàng)導(dǎo)出的系列。如Rr/p =R20/3（1.0,），公比即是：1.0,1.40,2.0,2.8,。B、復(fù)合系列； 指幾個(gè)公比不同的系列組合而成的變形系列。10，16，25，35.5,50,71,100,125,160就是由R5、R20/3、R10三個(gè)系列構(gòu)成的。2）變形系列25下面兩組數(shù)據(jù)分別屬于哪種系列？ 公比為多少？（1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有（單位為r/min）： 375、750、1500、3000、(2)搖臂鉆床的主參數(shù)（最大鉆孔直徑，單位為m