互换性与测量技术课件

第三节 标准化与优先数系
（3）可以向前后端无限延伸，适用广泛。 （4）简单易记，使用和运算方便。 （5）国标统一。
6、优先数系的应用
应该按照先疏后密原则选用，即按照R5，R10,R20,R40顺 序选取，当基本系列不能满足分级要求时，可以选用补充系列 或其他系列，补充系列一般不宜作为主参数系列使用。
第一节 互换性与公差
三、互换性的发展
国内外互 换性生产 的发展， 都是从军 械制造开 始的。
近代18世纪后期，英法德俄等国首先将互换性用于兵工生产。 我国是1930年代在沈阳兵工厂生产枪支等军械时运用互换性原则。 现代
第二节 公差与配合标准发展简述
国际： 1902年英国以生产羊毛机为主的Newall公司颁布了全世 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
对于标准化的部件，如滚动轴承，由于其装配精度高，按 完全互换生产不合适，所以
轴承组成零件内外环滚道和滚动体间的结合会采用分组互 换（内互换），
但在其外部尺寸如轴承内圈内径与轴、外圈外径与轴承座 孔结合时采用完全互换（外互换）。
第一节 互换性与公差
（2）互换性的作用
生产角度：提高产品质量、提高生产效率、降低成本； （利于组织生产）； 设计角度：缩短设计周期、进行高效率的优化设计； （利于设计）； 使用角度：互换性可以提高机器的使用价值。 （利于使用、维修）
（公差是误差的变动量，是一个范围）
包括：尺寸公差、几何公差、表面粗糙度
第一节 互换性与公差
28、32、36
单级减速 器装配图 中各个零 件的误差 将影响整 机的性能
第一节 互换性与公差
二、互换性的种类与作用
（1）互换性的种类
按互换性的互换范围分，零部件加工好以后能否实现互换的情形， 可以把互换性分为完全互换性和不完全互换性。
标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对 重复性事物和概念通过制订、发布和实施标准，达到统一， 以获得最佳秩序和社会效益的全部活动过程。
标准化是从搜索标准化对象开始，经过调查、实验、分析， 进而起草、制定和贯彻标准，而后修订标准。所以标准化 是一个不断循环而又不断提高其水平的过程。
环规、塞规
板牙
丝锥 头部
丝锥，柄部有方头 攻丝时传 递力矩
第三节 标准化与优先数系
4、国标中规定的优先数系：一种十进制的等比级数。 （1）基本系列：代号用Rr表示，其公比为 qr r 10
①R5系列：r=5，R5优先数系公比 q5 5 10 1.6
在1-10之间，R5系列有6个优先数：1，1.6，2.5，4，6.3，10
第三节 标准化与优先数系
二、标准的分级与分类
我国标准分三级：国家标准、行业标准和企业标准。 标准按照性质，可分为技术标准、工作标准和管理标准 三类。
技术标准：据生产经验和总结，作为技术上共同 遵守的法规而制定的各项标准。
按照标准化对象的特征，可分为基础标准 、产品标准、 方法标准、安全卫生和环境保护标准。
教材和参考书介绍
互换互换性与测量技术基础 毛平淮 主编 机械工业出版社
教学安排
本课程计划总学时为36学时,2学分。授课学时计划安排如下：
第一章 概论
教学内容
第二章 尺寸极限与配合（重点） 第三章 几何公差（重点）
第四章 公差原则及其应用（重难点）
第五章 表面粗糙度及其评定（重点） 第2部分 典型件的互换性 第3部分 测量技术基础
（3）互换性的基本要求：满足装配互换和功能互换，二者缺 一不可。
例子：螺栓螺母要求能顺利拧上，拧紧后需保证连接强度（机 器运行中不自动脱落，许可范围内受力不会破坏）。
第一节 互换性与公差
（4）互换性产生的原因
机床本身误差、装夹偏差、车刀的结构特点、毛坯的几 何误差、测量误差等导致：尺寸偏差；几何形状的误差；几 何位置误差；表面微观几何形状特性误差。
第4部分 尺寸链(重难点)
36学时 2 8 6 4 2 4 6 4
第一章 概论
教学基本内容： 机械零件与产品的互换性定义、分类及作用； 机械加工精度的基本概念、加工误差的基本概念； 标准的概念及分类、优先数系的概念及特点。
重点与难点： 互换性概念、分类 精度与误差概念的辨析 派生系列优先数
基础标准：通用性标准，制定其他标准的依据。
例如：计量单位、术语、概念、数系、 制图和技术通用规则，公差与配合标准等
三、 优先数 1、数系 数的排列方式 分类
①等差数系：按等差级数来分档取值。an an1 d 特点：前疏后密，绝对差相等，相对差前大后小。 如：1,2,3,4，…，99,100,101，…
第三节 标准化与优先数系
5、优先数系的特点
（1）相邻项的相对误差均匀
相对误差
r

后项-前项 后项

Y0 (q 1) Y0 * q

q 1 q
（2）插补方便
同一数系中，优先数（理论值）的积商，整数 次乘方等仍为优先数。
例子： 1.25*2=2.50
R5系列中穿插一个比例中项为R10系列；
R10系列中穿插一个比例中项为R20系列；
（国际标准化组织）。
第二节 公差与配合标准发展简述
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）。 苏联
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/T1800.1－1997、GB/T1182－1996、GB/T1031－ 1995）。 ISO
②R10系列：当r=10，R10优先数系公比 q10 1010 1.25
在1-10之间，R10系列有11个优先数：1，1.25，1.6，2，2.5， 3.15，4，5，6.3，8，10
③R20系列：当r=20，R20优先数系公比 q20 2010 1.12
在1-10之间，R20系列有21个优先数： 1,1.12,1.25,1.4,1.6,1.8,2,2.24,2.5,2.8,3.15,3.55,4,4.5,5, 6.3,7.1,8,9,10
理想尺寸 ② 形状误差：零件加工后的实际形状对其理想形状的差异（或
偏离程度）。如直线度，圆度等。 ③ 位置误差：加工后零件的表面、轴线或对称平面之间的相互
位置对于其理想位置的差异。如同轴度、对称度等。 ④ 表面微观不平度：加工后的零件表面上由较小间距和峰谷所
组成的微观几何形状误差。
第一节 互换性与公差
现在，我国目前已经初步建立并形成了与国际标准相适 应的基础公差标准体系，可以较好地满足经济发展和对外 交流的发展。
第三节 标准化与优先数系
一、标准的相关概念
标准是对重复性事物和概念进行的统一规定，它以科学、 技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致， 由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则 和依据。
第一节 互换性与公差
一、互换性的基本概念
（1）考虑一下在日常生活中涉及到的互换性的问题 （2）互换性的定义：某一产品（包括零件、部件、构件）与 另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。
要使某一产品满足互换性的要求 ，需要产品的每一个几何参 数(尺寸、宏观几何形状、微观几何形状）及其物理、化学参 数一致或一定范围内相似。
第一节 互换性与公差
②不完全互换—产品结构复杂、装配要求较高，完全互换性原则使 用有困难且不经济时，局部范围内 定义：装配时允许挑选、分组、调整和修配
按实现方法的不同可以分类： A、分组互换—大批量，精度要求较高的结合件 同种零部件加工好以后，在装配前需要先检测分组，然后按组进行 装配，大孔配大轴，小孔配小轴。仅仅是同组的零部件可以互换， 组组之间的零部件不能互换。 例子：滚动轴承的内外圈滚道与滚动体的结合，活塞销与活塞销孔、 连杆孔的结合 B、调整互换—单件 小批量
例子：R10/3 R10 / 3 q10 3 1010 3 1.253 2
在R10优先数系中每隔三项取一项组成的数列。 1,2,4,8……；1.25,2.5,5,10…… （4）复合系列：由若干个等比系列混合构成的多公比系列。
例子：R5、R20/3和R10三种系列构成的复合系列 10,16,25, 35.5,50，71，100, 125,160……
②等比数系：按等比级数来分档取值。an an1 q 特点：绝对差不等，相对差相同，疏密得当。如： 1,2,4,8，…
2、产品参数数值具有扩散性的特征。从最小到最大分布较宽， 以适应大范围的需求，但分级不是过密。例子：一定直径的螺 栓
3、产品参数按等比级数分级，可以以较少的分级满足广泛的 需要，同时能使数值的传播更有规律。
（总结：机械加工误差导致几何、功能参数差异）
（5）加工误差的概念和分类
加工误差：实际几何参数（尺寸、几何要素的形状和相互位置、 轮廓的微观不平度）对其设计理想值的偏离程度。差值
加工精度：实际几何参数对其设计理想值的符合程度。精度等级 加工误差越小，加工精度越高。
机械加工误差可以分为以下几类： ① 尺寸误差：零件加工后的实际尺寸对其理想尺寸的偏离程度。
零件的几何参数误差，对机器和仪器的性能有很大影响， 且零件的制造误差与零件的制造成本密切相关：机械制造误差 越小，制造成本越高。
在设计机械产品的过程中，应当按照经济地满足产品使用 性能要求为原则。
为了使产品的质量达到某一要求，就必须将几何参数、 功能参数的不一致限制在某一范围内，其区间的大小即为参 数所允许的变动量，就是我们说的公差。
④R40系列：当r=40， R40优先数系公比 q40 4010 1.06
在1-10之间，R40系列优先数见下表
第三节 标准化与优先数系
（2）补充系列：R80系列 r=80 ，R80优先数系公比 q80 8010 1.03
（3）派生系列：从优先数系基本系列和补充系列Rr中， 按一定的相差取值导出的系列。
本课程中的许多标准，有关尺寸分段、公差分级以及表面 粗糙度等参数系列，都选用优先数系。
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作业
① 完全互换—绝大多数情况下 定义：同种零部件加工好以后，不需要经过任何挑选、调
整或修配等辅助处理，便可以顺利装配，并在功能上达到实用 性要求。
例子：螺栓与螺母、轴承与轴颈、轴承座孔等的装配大都 属于完全互换。
优点：零部件完全互换，保障专业化生产和相互协作，简 化修正工作，提高了经济性。
缺点：当产品的组成零件较多、整机精度要求较高时，该 原则分配到每一个零件上的公差必然较小，造成制造困难、成 本增高。
要用调整的方法改变零部件在部件或机构中的尺寸和位置。 C、修配互换—调整件通常容易磨损但尺寸变化应该较小
要用去除材料的方法改变零部件某一实际尺寸的大小。
第一节 互换性与公差
优点：保证装配、配合功能的要求前提下，能适当放宽制造公差， 使得加工容易，降低加工成本。 缺点：降低了互换性的水平，不利于部件、机器的装配维修。