互換性第一講

互換性與技術(shù)測量桂林電子科技大學(xué)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(jī)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(jì)與誤差檢測兩方面的內(nèi)容，是聯(lián)系《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》、《注塑工藝及模具設(shè)計(jì)》等課程及其課程設(shè)計(jì)的紐帶，是從基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)過渡到專業(yè)課程學(xué)習(xí)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(shí)際應(yīng)用知識面更寬、適應(yīng)性更廣《數(shù)學(xué)》、《大學(xué)物理》《工程力學(xué)》、《機(jī)械制圖》等《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》、《注塑工藝及模具設(shè)計(jì)》等掌握標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容、特點(diǎn)和應(yīng)用原則；初步學(xué)會根據(jù)機(jī)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(biāo)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(xué)會使用常用計(jì)量器具，知道分析測量誤差與處理測量結(jié)果，會設(shè)計(jì)檢驗(yàn)圓柱形零件的量規(guī)?？傊?，本課程的任務(wù)在于使學(xué)生獲得機(jī)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(diǎn)及學(xué)習(xí)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(diǎn)名詞、術(shù)語、概念、定義、符號---五多學(xué)習(xí)方法掌握概念、深刻理解、聯(lián)系實(shí)際；重視實(shí)驗(yàn)、掌握工業(yè)測量的基本方法與技能；獨(dú)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(jì)能力，要通過后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及應(yīng)用，并通過工作實(shí)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(jī)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(jìn)宏主編機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(gè)更換上就搞定了；插座、插頭、電阻、電容、電腦屏幕、鍵盤、鼠標(biāo)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(jī)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(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、使用和維修各個(gè)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(gè)方面，如表1-1所示。互換性應(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(jì)方面采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和標(biāo)準(zhǔn)部件。大大簡化了繪圖和計(jì)算工作，縮短了設(shè)計(jì)周期，并有利于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的多樣化。制造方面采用先進(jìn)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(jì)算機(jī)輔助制造，及實(shí)現(xiàn)加工過程和裝配過程機(jī)械化、自動(dòng)化。使用維修方面易耗品采用標(biāo)準(zhǔn)化、通用化零件，規(guī)范化維修操作。減少了機(jī)器的使用和維修的時(shí)間和費(fèi)用，提高了機(jī)器的使用價(jià)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(xué)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(xué)技術(shù)的進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)量規(guī)配對

有了標(biāo)準(zhǔn)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(dú)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(biāo)準(zhǔn)量規(guī)進(jìn)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)量規(guī)那樣按一個(gè)確定的尺寸加工，而是按兩個(gè)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(jī)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(shí)不需分組、挑選、調(diào)整和修配，裝配后即能滿足預(yù)定的要求。不完全互換：裝配時(shí)允許挑選、調(diào)整和修配。 另外裝配時(shí)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(jì)效益沒有矛盾時(shí)，可采用完全互換，反之。。。。不完全互換通常用于部件或機(jī)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(biāo)準(zhǔn)部件或機(jī)構(gòu)來講：內(nèi)互換性和外互換性。內(nèi)互換性：部件或機(jī)構(gòu)內(nèi)部組成零件間的互換性。外互換性：部件或機(jī)構(gòu)與其相配件間的互換性。內(nèi)圈外圈滾動(dòng)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(zhǔn)確，只要求零件幾何量在某一規(guī)定范圍內(nèi)變動(dòng)，保證同一規(guī)格零件彼此充分近似。這個(gè)允許變動(dòng)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(jì)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(shí)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(yàn)與測量。

檢驗(yàn)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(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)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(shí)調(diào)整生產(chǎn)，監(jiān)督工藝過程，預(yù)防廢品產(chǎn)生。檢測是機(jī)械制造的“眼睛”。產(chǎn)品質(zhì)量的提高，除設(shè)計(jì)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(jìn)行檢測，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的兩個(gè)必不可少的條件和手段。課堂練習(xí)(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(shí)，可采用不完全互換性。1、標(biāo)準(zhǔn)：1.3、

標(biāo)準(zhǔn)化表1-2標(biāo)準(zhǔn)的分類分類角度類別名基本內(nèi)涵標(biāo)準(zhǔn)舉例按標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，作為技術(shù)上共同遵守的法規(guī)而制定的標(biāo)準(zhǔn)GB321—1980GB1182—2008工作標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)和驗(yàn)收等過程的工作方法進(jìn)行統(tǒng)一約定。GB/T18779.3-2009GB18779.2-2004管理標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。ISO9000:2000標(biāo)準(zhǔn)是對重復(fù)性事物和概念所作的統(tǒng)一規(guī)定。它以科學(xué)、技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，以特定形式發(fā)布，作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)可以按照級別、性質(zhì)和特征進(jìn)行分類，如表1-2所示。按標(biāo)準(zhǔn)化對象的特征基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)一定范圍內(nèi)作為標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)并普遍使用，具有廣泛指導(dǎo)意義的標(biāo)準(zhǔn)。基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)也是一般工程技術(shù)人員必須采用的通用性標(biāo)準(zhǔn)。GB/T19765-2005GB/T321-2005產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)針對特定行業(yè)規(guī)定產(chǎn)品生產(chǎn)及其經(jīng)營活動(dòng)的具體標(biāo)準(zhǔn)GB5781-1986GB/T2672-1986方法標(biāo)準(zhǔn)針對公差指標(biāo)進(jìn)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(hù)標(biāo)準(zhǔn)從人員、設(shè)備和環(huán)境等方面考慮，對產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造及使用過程規(guī)定必須遵守的技術(shù)指標(biāo)GB4287-1992GB18352.1GB18352.2分類角度類別名基本內(nèi)涵標(biāo)準(zhǔn)舉例分類角度類別名基本內(nèi)涵標(biāo)準(zhǔn)舉例按標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍國際標(biāo)準(zhǔn)在國際標(biāo)準(zhǔn)化組織所通過并發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)ISO103602:2001區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)歐洲溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)phaseII,94/12/EC、96/69/EC國家標(biāo)準(zhǔn)在全國范圍內(nèi)有統(tǒng)一的技術(shù)要求時(shí)，由國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會頒布的標(biāo)準(zhǔn)GB1182-2008地方標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，由地方政府授權(quán)機(jī)構(gòu)，在某個(gè)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化組織所通過并發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)DB31/355-2006DB31/427-2009DB44-T368-2006SZDB/Z6.3-2007行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在全國某行業(yè)范圍內(nèi)有統(tǒng)一的技術(shù)要求時(shí)，由該行業(yè)的國家授權(quán)機(jī)構(gòu)頒布的標(biāo)準(zhǔn)。JB/T8061-96JB/T4710-2005企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，在沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)的情況下，由企業(yè)自行制定的標(biāo)準(zhǔn)，并以此標(biāo)準(zhǔn)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(yán)于國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在企業(yè)內(nèi)部使用。Q/BB645.005-2005|Q/HS2028-2007試行標(biāo)準(zhǔn)試行標(biāo)準(zhǔn)是由某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)臨時(shí)采用并公開發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)“三廢”排放試行標(biāo)準(zhǔn)GBJ4-19732、標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)活動(dòng)過程：定義含義建立最佳秩序、取得最佳效果。標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，才表現(xiàn)出。相對性制定貫徹每完成一個(gè)過程，標(biāo)準(zhǔn)化水平修訂、實(shí)施在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、科學(xué)管理等社會實(shí)踐中，對復(fù)雜事物和概念，通過發(fā)布和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)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(biāo)準(zhǔn)化是一個(gè)相對概念。在深度、廣度上都有程度的差別，無論是標(biāo)準(zhǔn)還是標(biāo)準(zhǔn)體系都在逐步向更深的層次發(fā)展。意義：標(biāo)準(zhǔn)化是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段，是實(shí)現(xiàn)互換性的必要前提，是國家現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。它對人類進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)發(fā)展起著巨大的推動(dòng)作用。標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展趨勢

我國標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展（如表：我國標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展主要標(biāo)志）3、優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系在機(jī)械設(shè)計(jì)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(gè)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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?！秲?yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系》國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T321—2005）就是其中最重要的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，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(jìn)制等比數(shù)列為優(yōu)先數(shù)系，并規(guī)定了五個(gè)系列，它們分別用系列符號R5、R10、R20、R40和R80表示，其中前四個(gè)系列作為基本系列，

R80為補(bǔ)充系列，僅用于分級很細(xì)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(gè)系列中任一個(gè)項(xiàng)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(jì)算值

取五位有效數(shù)字，供精確計(jì)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(jìn)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(diǎn)優(yōu)先數(shù)系的主要特點(diǎn)：任意相鄰兩項(xiàng)間的相對差近似不變；60%、25%、12%、6%任意兩項(xiàng)的理論值經(jīng)計(jì)算后仍為一個(gè)優(yōu)先數(shù)的理論值；相關(guān)性：上一系列中隔項(xiàng)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(xiàng)得上一系列。國家標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行的。本課程所涉及的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)選取一個(gè)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