互换性与测量技术基础：第一章 绪论
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互换性与技术测量
主讲教师：
第一章 绪论
互换性与公差 标准化与优先数系 测量技术及其发展 本课程的性质、任务
一、互换性(interchangeability)
1. 互换性的概念
同一规格的一批零件或部件中，任取 其一，不需任何挑选或附加修配或调整就能 装在机器上，达到规定的性能要求。
某一产品与另一产品在尺寸功能上能 够彼此互相替换。
公差是实现互换性的途径
三、标准与标准化
标准：对重复性事物和概念所做的统一规定。 标准化：制定、修订、颁布、组织实施标准的 全部活动。
重复事物：零件的批量生产；图形、符号、 概念、计算公式、计算方法等。
科学技术 生产经验
与标准化
标准分类：技术标准、管理标准、工作标准
GPS
Dimensional Geometrical Product Specification and Verification
现代产品几何技术规范
产品尺寸和几何技术规范 及认证(检验)
2. 标准化
为了实现互换性，必须对公差值进行标准 化，不能各行其是，标准化是实现互换性 生产的重要技术措施。
五、课程的特点
性质：技术基础课。互换性属于标准化的范 围，而技术测量属于计量学，本课程就是将 理论和实践紧密结合的学科； 特点：定义、概念、符号、 标准、记忆内容 多，但简单、易学； 重要性：承上启下。从课程设计至毕业设计 的应用，毕业后的应用。 任务：从互换性角度出发，围绕误差与公差 来研究，如何解决使用与制造的矛盾。而这 一矛盾的解决是合理确定公差和采用适当的 技量手段。
课程简介
一、课程的性质 ➢ 专业基础课：
从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。
➢ 工具课：
作为一种传递信息的语言。
➢ 课时： 理论：32，实验：8，共40。2.5学分。
二、课程研究的主要内容
➢ 精度设计： 机械产品的设计
运动设计 结构设计 强度设计 精度设计
尺寸公差 形状公差 位置公差 表面粗糙度
例子：一般标准件：螺钉、螺母、齿轮、 滚动轴承等。
不完全互换：
零部件在装配或更换 前，允许有附加的选择； 装配或更新时允许有附加 的调整、修配；装配或更 换后，能满足使用要求的。
例子：滚动轴承的内 外圈和滚珠的互换性。
主要考虑加工成本与装 配精度。
3.不完全互换性的实现
分组装配： 装配前对零 件进行测量， 按量得的尺 寸大小进行 装配
➢ 检 测：精度要求的技术保证。
检测
检验：不必得出被测量的数值 测量：需要确定被测量的具体数值
三、课程的任务
从互换性角度出发，围绕误差与公差来研究，如 何解决使用与制造的矛盾。而这一矛盾的解决是合理 确定公差和采用适当的技量手段。
四、本课程的基本要求
➢ 掌握互换性原理的基础知识； ➢ 了解本课程所介绍的各种公差标准和基本内容并 掌握其特点； ➢ 学会根据产品的功能要求，选择合理的公差并能 正确地标注到图样上； ➢ 掌握一般几何参数测量的基础知识； ➢ 了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的 计量器具。
对零件的加工误差及其控制范围所制订的 技术标准称“极限与配合”标准，它是实 现互换性的基础。
ISO/TS 17450:2005
基本概念 产品几何技术规范和检验的模型
——实现数字化制造的基础
新一代GPS通过表面模型、恒定类、操作 等概念的引入，实现了几何特征从定义、描述、 规范到实际检验评定中数字化控制功能的飞跃， 数学系统化的应用是前所未有的。这些都是过 去以几何学为基础的技术标准中完全没有的全 新概念。
例：滚动轴 承的内、外 圈与滚珠。
3.不完全互换性的实现
调整法： 用移动或更换某些零件以改变 其位置和尺寸的方法来达到所所需要的精度。
何为修配？
修配法：在 装配时允许用补 充机械加工或钳 工修刮的方法来 获得所需要的精 度。
采用何种互换性？
完全互换：外协、大批量生产 不完全互换：精度很高，按完全互换无 法实现或成本过高、单件、小批量生产
4. 互换性的作用
使用过程：方便替换 生产制造：专业化协调生产
缩短维修时间和节约费用 提高产品质量和生产效率
装配过程：缩短装配时间
提高效率
产品设计：简化绘图、计算 加速产品更新换代
二、误差与公差
1.误差
加 工 误 差
尺寸误差 宏观几何形状误差 相互位置误差 表面粗糙度
尺寸误差 形状误差
位置误差
表面粗糙度
2. 公差
公差：控制几何参数的技术规定就称“公 差”，即为实际参数值所允许的最大变动 量，是误差的变动范围。
思考：公差与工件精度的关系？ 思考：公差与加工成本的关系？
加工误差与公差
问题：加工误差与公差的区别与联系 区别：误差在加工过程中产生，
公差由设计人员确定 联系：公差是误差的变动范围
机械和仪器制造业中的互换性，通常 都包括几何参数（如尺寸）和机械性能（如 强度、硬度）的互换，本课程仅讨论几何参 数的互换。
所谓几何参数，一般包括尺寸大小、 几何形状（宏观、微观），以及相互的位置 关系。
2. 互换性的分类
① 完全互换 ② 不完全互换
完全互换性：
零部件在装配或更换前，不做任何选择； 装配或更新时，不做调整或修配；装配或 更换后，能满足使用要求的。
三、优先数与优先数系
技术参数不能随便使用 数值使用广泛
数值具有扩散型 优先数与优先数系：对产品技术参数合理分档、 分级，对产品技术参数进行简化，协调统一 十进制等比数列，R5、R10、R20 R40 R80系列等等 选用原则：先疏后密 例：标准公差系列采用R5优先数系
三、技术测量
技术测量 是实现互换性 的技术保证
技术标准：为科研、设计、制造、检验和工程 技术、产品、技术设备等制定的标准。
国家标准：GB、 GB/T
GB： 强制性 GB/T：推荐性
行业标准：JB、QB GB/Z：指导性
地方标准：沪Q、京
Q
GB/T 10095.1-
国际
1902年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表） 1924年英国在全世界颁布了最早的国家标准B.S 164— 1924，紧随其后的是美国、德国、法国 1929年俄罗斯（前苏联）也颁布了“公差与配合”标准 1926年成立了国际标准化协会（ISA），1940年正式颁 布了国际“公差与配合”标准，1947年将ISA更名为ISO （国际标准化组织）。
国内
1959年我国正式颁布了第一个《公差与配合》国家 标准（GB159～174－59）
1979年以来对旧的基础标准进行了两次修订：一次 是上世纪八十年代初期，（GB1800～1804－79、 GB1182～1184－80、GB1031－83）；另一次是九十年 代中期（GB/T1800.1－1997GB/T1182－1996GB/T1031 －1995）
主讲教师：
第一章 绪论
互换性与公差 标准化与优先数系 测量技术及其发展 本课程的性质、任务
一、互换性(interchangeability)
1. 互换性的概念
同一规格的一批零件或部件中，任取 其一，不需任何挑选或附加修配或调整就能 装在机器上，达到规定的性能要求。
某一产品与另一产品在尺寸功能上能 够彼此互相替换。
公差是实现互换性的途径
三、标准与标准化
标准：对重复性事物和概念所做的统一规定。 标准化：制定、修订、颁布、组织实施标准的 全部活动。
重复事物：零件的批量生产；图形、符号、 概念、计算公式、计算方法等。
科学技术 生产经验
与标准化
标准分类：技术标准、管理标准、工作标准
GPS
Dimensional Geometrical Product Specification and Verification
现代产品几何技术规范
产品尺寸和几何技术规范 及认证(检验)
2. 标准化
为了实现互换性，必须对公差值进行标准 化，不能各行其是，标准化是实现互换性 生产的重要技术措施。
五、课程的特点
性质：技术基础课。互换性属于标准化的范 围，而技术测量属于计量学，本课程就是将 理论和实践紧密结合的学科； 特点：定义、概念、符号、 标准、记忆内容 多，但简单、易学； 重要性：承上启下。从课程设计至毕业设计 的应用，毕业后的应用。 任务：从互换性角度出发，围绕误差与公差 来研究，如何解决使用与制造的矛盾。而这 一矛盾的解决是合理确定公差和采用适当的 技量手段。
课程简介
一、课程的性质 ➢ 专业基础课：
从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。
➢ 工具课：
作为一种传递信息的语言。
➢ 课时： 理论：32，实验：8，共40。2.5学分。
二、课程研究的主要内容
➢ 精度设计： 机械产品的设计
运动设计 结构设计 强度设计 精度设计
尺寸公差 形状公差 位置公差 表面粗糙度
例子：一般标准件：螺钉、螺母、齿轮、 滚动轴承等。
不完全互换：
零部件在装配或更换 前，允许有附加的选择； 装配或更新时允许有附加 的调整、修配；装配或更 换后，能满足使用要求的。
例子：滚动轴承的内 外圈和滚珠的互换性。
主要考虑加工成本与装 配精度。
3.不完全互换性的实现
分组装配： 装配前对零 件进行测量， 按量得的尺 寸大小进行 装配
➢ 检 测：精度要求的技术保证。
检测
检验：不必得出被测量的数值 测量：需要确定被测量的具体数值
三、课程的任务
从互换性角度出发，围绕误差与公差来研究，如 何解决使用与制造的矛盾。而这一矛盾的解决是合理 确定公差和采用适当的技量手段。
四、本课程的基本要求
➢ 掌握互换性原理的基础知识； ➢ 了解本课程所介绍的各种公差标准和基本内容并 掌握其特点； ➢ 学会根据产品的功能要求，选择合理的公差并能 正确地标注到图样上； ➢ 掌握一般几何参数测量的基础知识； ➢ 了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的 计量器具。
对零件的加工误差及其控制范围所制订的 技术标准称“极限与配合”标准，它是实 现互换性的基础。
ISO/TS 17450:2005
基本概念 产品几何技术规范和检验的模型
——实现数字化制造的基础
新一代GPS通过表面模型、恒定类、操作 等概念的引入，实现了几何特征从定义、描述、 规范到实际检验评定中数字化控制功能的飞跃， 数学系统化的应用是前所未有的。这些都是过 去以几何学为基础的技术标准中完全没有的全 新概念。
例：滚动轴 承的内、外 圈与滚珠。
3.不完全互换性的实现
调整法： 用移动或更换某些零件以改变 其位置和尺寸的方法来达到所所需要的精度。
何为修配？
修配法：在 装配时允许用补 充机械加工或钳 工修刮的方法来 获得所需要的精 度。
采用何种互换性？
完全互换：外协、大批量生产 不完全互换：精度很高，按完全互换无 法实现或成本过高、单件、小批量生产
4. 互换性的作用
使用过程：方便替换 生产制造：专业化协调生产
缩短维修时间和节约费用 提高产品质量和生产效率
装配过程：缩短装配时间
提高效率
产品设计：简化绘图、计算 加速产品更新换代
二、误差与公差
1.误差
加 工 误 差
尺寸误差 宏观几何形状误差 相互位置误差 表面粗糙度
尺寸误差 形状误差
位置误差
表面粗糙度
2. 公差
公差：控制几何参数的技术规定就称“公 差”，即为实际参数值所允许的最大变动 量，是误差的变动范围。
思考：公差与工件精度的关系？ 思考：公差与加工成本的关系？
加工误差与公差
问题：加工误差与公差的区别与联系 区别：误差在加工过程中产生，
公差由设计人员确定 联系：公差是误差的变动范围
机械和仪器制造业中的互换性，通常 都包括几何参数（如尺寸）和机械性能（如 强度、硬度）的互换，本课程仅讨论几何参 数的互换。
所谓几何参数，一般包括尺寸大小、 几何形状（宏观、微观），以及相互的位置 关系。
2. 互换性的分类
① 完全互换 ② 不完全互换
完全互换性：
零部件在装配或更换前，不做任何选择； 装配或更新时，不做调整或修配；装配或 更换后，能满足使用要求的。
三、优先数与优先数系
技术参数不能随便使用 数值使用广泛
数值具有扩散型 优先数与优先数系：对产品技术参数合理分档、 分级，对产品技术参数进行简化，协调统一 十进制等比数列，R5、R10、R20 R40 R80系列等等 选用原则：先疏后密 例：标准公差系列采用R5优先数系
三、技术测量
技术测量 是实现互换性 的技术保证
技术标准：为科研、设计、制造、检验和工程 技术、产品、技术设备等制定的标准。
国家标准：GB、 GB/T
GB： 强制性 GB/T：推荐性
行业标准：JB、QB GB/Z：指导性
地方标准：沪Q、京
Q
GB/T 10095.1-
国际
1902年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表） 1924年英国在全世界颁布了最早的国家标准B.S 164— 1924，紧随其后的是美国、德国、法国 1929年俄罗斯（前苏联）也颁布了“公差与配合”标准 1926年成立了国际标准化协会（ISA），1940年正式颁 布了国际“公差与配合”标准，1947年将ISA更名为ISO （国际标准化组织）。
国内
1959年我国正式颁布了第一个《公差与配合》国家 标准（GB159～174－59）
1979年以来对旧的基础标准进行了两次修订：一次 是上世纪八十年代初期，（GB1800～1804－79、 GB1182～1184－80、GB1031－83）；另一次是九十年 代中期（GB/T1800.1－1997GB/T1182－1996GB/T1031 －1995）