《互换性概论》PPT课件

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二、互换性的分类
2.按方法及程度分：
1)完全互换 装配或更换时，不挑、不调、不修的互换性。 2)不完全互换:
•分组互换:装配前分组,组内零件互换. •调整互换:装配时更换零件. •修配互换:去掉多余材料的修配.
3. 按部位或范围分：
•内互换：部件或机构内部组成零件间的互换 •外互换：部件或机构与其相配件间的互换 （例如：滚动轴承）
互换性与测量技术
理论课(26):
– 绪论
– 轴、孔结合的极限与配合
– 测量技术基础
– 光滑工件尺寸检测和量规设计
– 形状与位置公差
– 表面粗糙度及其检测
– 零件典型表面的公差与配合
实验(6)
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互换性与测量技术
参考教材：
-《互换性与测量技术》王益祥 主编，南京理工大 学印刷
其它参考书：
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互换性的作用
3)在使用维修方面：零、部件具有互换 性可以及时更换已经磨损或损坏了的零、部 件，减少机器的维修时间和费用，保证机器 连续而持久地运转，从而提高机器的使用价 值。
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互换性的作用
鉴于互换性在提高产品质量和可 靠性、提高经济效益等方面的重大意 义，互换性原则已成为现代制造业中 一个普遍遵守的原则，成为制造业可 持续发展的重要技术基础。
一、公差与检测
1.公差:允许零件尺寸和几何参数的变动范围称 为“公差”
2.检测：检测包含检验与测量。
3.实现互换性的条件：标准化是实现互换性的前提。
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标准和标准化
标准 标准化 标准的分类：
– 国家标准(GB);行业标准: 机械标准(JB),邮电 标准(YD)等地方标准企业标准(QB)
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1.2.3 产品几何技术规范
链环1—产品文件表示(图样标注代号) 。
链环2—公差定义及其数值。
链环3—实际要素的特征或参数定义。
链环4—工件偏差评定(与公差极限比较)。
链环5—测量器具。
链环6—测量器具校准。
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书P6 图1.2/表1.1
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1.3 公差与配合的基本概念
一、有关尺寸的术语及定义 （GB/T1800.1—2009）
1．尺寸 以特定单位表示线性尺寸值的数值。如 直径、宽度、高度、中心距等。
2．孔: 通常指工件的圆柱形内表面，也包
括其它内表面中由单一尺寸确定的部分。
轴：通常指工件的圆柱形外表面，也包
括其它外表面中由单一尺寸确定的部分。
•孔与轴：包容与被包容关系。
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孔
孔(轮
毂键槽)
轴(键)
轴
孔(轴
键槽)
q=1.60 q=1.25 q=1.12 q=1.06 q=1.03
•优先数:优先数系中的任一个项值.
R5 … 1.00
1.60
2.50
4.00
6.30
10.00 …
R10 … 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 …
R20 … 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15
3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 …
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④ 优先数系的应用原则
先基本系列,后派生系列; 先大公比,后小公比
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产品几何技术规范
产品几何技术规范(Geometrical Product Specification and Verification，简称GPS)是针 对所有几何产品建立的一个几何技术标准体系， 它覆盖了从宏观到微观的产品几何特征，涉及 产品开发、设计、制造、验收、使用以及维修、 报废等整个生命周期的全过程。
4．实际尺寸 通过测量获得的尺寸。孔和轴
的实际尺寸分别用Da和da表示。
由于测量误差 实际尺寸不一定是尺寸的真值。
由于形状误差 同一表面不同部位的实际尺寸往往 不相等，因此要用二点法进行测量。
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3.公称尺寸
公称尺寸— 例：结构设计和强度、刚度计算确定的尺寸. 孔(轴)直径的公称尺寸符号: D(d)
使得机器的性能、质量、寿命和可靠性，以及振动、 噪声、摩擦磨损等很大程度上取决于孔、轴的结合形式 及其结合松紧程度与松紧均匀程度的正确与否。
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3．公称尺寸 由图样规范确定的理想形状要 素的尺寸，是设计给定的尺寸。通过它并应 用上、下偏差可算出极限尺寸的数值。它可 以是一个整数或一个小数值。
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公差
公差
零线
最大极限尺寸 基本尺寸
最小极限尺寸
基本尺寸
最大极限尺寸 最小极限尺寸
互换性与测量技术
孔
轴
尺寸、公差、配合示意图
Nanjing University of Science and Technology Zijin College 37
6．最大实体尺寸（MMS）： 孔或轴在尺寸 公差范围内，具有材料量最多时的状态（最 大实体状态，简称MMC）下的极限尺寸。孔 和轴的最大实体尺寸分别用DMMS和dMMS表示。
服务标准
按标准化对象的特性分类
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1.2 标准化
• 标准化是互换性生产的基础。
﹡标准化是发展贸易、提高产品在国际 市场的竞争能力的技术保证
掌握标准 → 市场 标准化是实现现代化的重要手段，是反 映现代化水平的重要标志.
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∵ 标准化是互换性生产的基础。
公差标准（例）：GB/T1800《极限与配合》；GB/T1182 《形状和位 置公差》；GB/T3505《表面粗 糙度》；GB/T10095 《渐开线园柱齿轮精 度》等
R5 … 1.00
1.60
2.50
4.00
6.30
10.00 …
R10 … 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 …
R20 … 1.00 1.12 1.25 1.40 1.60 1.80 2.00 2.24 2.50 2.80 3.15
其它长度的公称尺寸符号: L
Ｄ
d
L
LL
L
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测量仪器与零件两点接触
4.实际尺寸—对完工零件用两点法测量所得到的尺寸.
Da
da
da
La
da
• 孔(轴)直径的实际尺寸符号:Da(da ) 其它长度的公称尺寸符号: La
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5．极限尺寸 允许尺寸变化的两个界限值。 允许的最大尺寸称为最大极限尺寸；允许的 最小尺寸称为最小极限尺寸
例如：电灯泡坏了，买一只安上；自行车掉了一 个螺丝，按同样规格买一个装上.
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第一节 互换性的意义与作用
一、 互换性的定义
互换性：在同一规格的一批零件或部件中，任取
其一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配)就能装在机 器上，达到规定的功能要求。这样的一批零件或部件就称为 具有互换性的零、部件。
由定义可知，具有互换性的零部件在装配过程中，必 须满足三个条件：
装配前 不挑 装配时 不调整或修配
装配后 满足使用要求
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二、互换性的分类
1.按决定的参数或使用要求分为：
1)几何参数互换性 (主要保证装配)
尺寸 对几何要素的 形状
相互位置
提出互换性要求。
2)功能互换（保证使用,广义）
物理 对 机械 性能 提出互换性要求。
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其它尺寸相关概念
尺寸要素：由一定大小的线性尺寸或角度 尺寸确定的几何形状。
实际(组成)要素：由接近实际(组成)要素所 限定的工件实际表面的组成要素部分。
提取组成要素：按规定方法，由实际(组成) 要素提取有限数目的点所形成的实际(组成) 要素的近似替代。
– 基础标准、产品标准、方法标准、安全与环 境保护标准等
国际标准
– ISO/IEC
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国际标准
国家标准 行业标准
地方标准
企业标准
标
准
按标准的级别分类
按标准的 法律属性
•强制性标准 •推荐性标准
技术 标准
管理 标准
基础标准 产品标准 方法标准 安全标准、卫生 标准、环保标准
生产组织标准 经济管理标准
孔和轴的最大极限尺寸分别用Dmax和dmax 表示，最小极限尺寸分别用Dmin和dmin表示。
尺寸合格条件： Dmin≤Da≤Dmax dmin≤da≤dmax
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5.极限尺寸: 允许零件实际尺寸变化的两个 界限值
Dmax
Dmin D
dmin
dmax
Da da
尺寸合格条件： Dmin≤Da≤Dmax dmin≤da≤dmax
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互换性的实现
如何实现互换性 ？ 如果将同一规格零件的几何量制 作得完全相同显然可以实现互换性， 但这不可能，也不必要。事实上只要 将同一规格零件的几何量控制在公差 允许的范围内，使同一规格零件的几 何量彼此充分近似，就可以实现互换 性
• 互换性由公差来保证。
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1.2 标准化
(简称公差设计)
•本课程
•公差与配合设计 •检测
机械制 造基础 •金属工艺学
•工程材料
本课程性质: 学科基础课 承上启下 是教学计划中联系设计课程与工艺课 程的纽带,是从基础课学习过渡到专业 课学习的桥梁.
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第一节 互换性的意义与作用
１.互换性的广义概念
互换性:一种产品、过程或服务替代另一种产品、 过程或服务能满足同样要求的性能.
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互换性的作用
贯穿在产品设计、制造、使用和维修的全 过程：
1)在设计方面：零、部件具有互换性，就 可以最大限度地利用标准件、通用件和标准部 件，从而简化制图、计算工作，缩短设计周期， 并便于采用计算机辅助设计。
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互换性的作用
2)在制造加工方面：便于组织生产协 作，进行专业化生产。采用高效率的生产 设备，有利于实现加工过程和装配过程机 械化、自动化。从而提高劳动生产率，提 高产品质量，降低生产成本。
– 邢闽芳 主编《互换性与测量技术》，清华大学出 版社
– 机械设计手册(第1卷)
成绩评定：
期末闭卷考试 + 平时成绩
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第一章 互换性概论
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课程的研究对象
研究对象: 机械设计和制造过程中的几何量
公差配合（简称公差配合）与检测技术
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机械专业 的学科基
础课
•机械原理
机械设 •机械设计 计基础 （机械零件）
优先数系
故:技术参量应在一个理想的统一的数系中选取
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优先数和优先数系 （GB/T321—1980 ）
优先数就是一种对各种技术参数进行简化、协 调和统一的一种科学的数值制度。
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② 优先数系及优先数 优先数系Rr:公比为 q =√r10 的十进制等比数列
基本系列 补充系列
R5 系列 r=5 R10系列 r=10 R20系列 r=20 R40系列 r=40 R80系列 r=80
3.55 4.00 4.50 5.00 5.60 6.30 7.10 8.00 9.00 10.00 …
R40 ……
R80 ……
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③ 优先数系的派生系列
基本系列和补充系列Rr 优先数系
派生系列Rr/p:每逢p项选一项
R5/2： 1.00 2.50 6.30 16.0 40.0 100 R10/3: 1.00 2.00 4.00 8.00 16.0 31.5 …
7．最小实体尺寸（LMS）： 孔或轴在尺寸公差范 围内，具有材料量最少时的状态（最小实体状态，简 称LMC）下的极限尺寸。孔和轴的最小实体尺寸分别 用DLMS和dLMS表示。
极限尺寸与实体尺寸有如下关系
D ＝D ，D ＝D MMS
min
LMS
max
d ＝d ，d ＝d MMS
max
LMS
min
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•尺寸公差
几何参 数公差
•形状公差 •位置公差 •表面粗糙度公差（允许值）
基本几何参数公差
•典型零件(轴承、键、螺纹、齿轮等)公差
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10
其余
22 30
28
28
60
140
技术要求
1…………………….. 2…………………….. 3…………………….
轴 图号02 比例1:1 材料 45
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设计 制图 审核
公差设计应遵守标准化原则
----- 选择标准公差与配合。
标准公差与配 合的选择．
例：尺寸公差与配合选择、形位 公差选择、表面粗糙度选择等。Fra bibliotek精选ppt
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①数值标准化的意义
当选定一个数值作为某产品参数指标时，该数值会按 一定的规律，向一切有关制品和材料中传播，例如：
螺孔：M16-6H
形成牵一发而 动全身的现象
化学
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几何参数互换性 ——本课程讨论
机械性能互换性 互换性
理化性能互换性 ．．．．．．
对同一批零件而言，当 其原材料相同时，其互 换性主要在几何量方面.
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•尺寸
含线性尺寸
•形状误差 角度尺寸(简称角度)
几何 参数
•位置误差
•表面粗糙度评定参数
基本几何参数
•典型零件(齿轮、螺纹等)的精度评定参数