互换性与测量技术基础1

在机器或仪器中，最基本的装配关系是由 一个零件的内表面包容另一个零件的外表面所 形成的。我们规定： 轴（孔）主要指圆柱形的外（内）表面， 也包括其它形状外（内）表面之间由单一尺寸 确定的部分。如图示键与键槽：
二、有关尺寸的术语及定义 1、尺寸： 用特定单位表示长度（角度）的数值。如： L=40mm，θ=3°18′等； 2、基本尺寸（D、d）： 设计时确定的理想尺寸，采用标准值，以 减少定值刀具、量具的规格。 它只表示尺寸的基本大小，并不一定是在 加工中要求达到的数值。 3、实际尺寸（Da、da）： 零件加工完毕后通过测量所得到的尺寸。
20 40
如R5系列： 1.00，1.60，2.50，4.00，6.30，10.00； 首项（比较项） 16， 25， 40， 63， 100； 160， 250， 400， 630， 1000； 。。。。。。。。。。。。。。。。。

三、优先数的主要优点
相邻两项的相对差均匀，疏密适中，运算 方便，简单易记。同一系列中任意两项的理 论值之积、之商，任意一项理论值之整数次 方，仍为此系列中的一项。 因此，优先数系得到了广泛应用，并成为 国际上统一的数值分级制度。 优先数基本系列的常用值见表1-1。 【相对差=（后项－前项）/后项。】
检测的目的除用于判断工件是否合格外 还可以利用其结果，分析产品产生废品的原 因，从而改进工艺，减少或消除废品。 3、检测工作对生产的影响 产品精度的提高，有赖于测量精度的提高； 生产效率的提高，在一定程度上也有赖于测 量效率的提高。所有这一切，都有赖于测试 技术及测试仪器制造工业的发展。 §1-4 优先数和优先数系（标准的体现） 一、优先数和优先数系是一种科学的数值分级 制度 （ 技术标准中的“量值”，均采 用优先数系中的优先数）
4、零线、公差带与公差带图 用放大的比例，将轴与孔的允许加工范 围及理想尺寸在同一张图上表示出来，这就是 公差带图； 在公差带图中，用以确定偏差起始位置的 一条基准线称为零线，即零偏差线，代表基本 尺寸；由代表轴或孔上下偏差的两条直线所限 定的区域，称为公差带。 公差带图只需画出单边即可表达尺寸之 间的关系：
• 根据误差形态不同，加工误差可分为： 1、尺寸误差：加工后零件的实际尺寸与理 想尺寸之差。 如：dα－d0； 2、形状误差：加工后零件的实际表面形状 对其理想形状的差异（或偏离程度）。如：直 线度、圆度； 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其理想位置的差异 （或偏离程度）。如：∥、⊥； 4、表面粗糙度：指零件加工表面上具有的 较小间距的峰谷所形成的微观几何形状误差— —加工痕迹。
xmax ymax 2
＞ 0：xav ＜ 0：yav
（注）： （a）Xav、Yav用来比较两对相同基本尺寸、 相同配合性质的轴与孔结合的松紧程度。 （b）过渡配合主要用于孔、轴间的精确定位连 结，既要求装拆方便，又要求对中性好。
• 动画（放映）
4、配合公差Tf： 允许间隙或过盈的变动量。它反映了配合 松紧的变动范围。 （1）间隙配合：参见P8公差带图： Tf=Xmax－Xmin=TD +Td （2）过盈配合：参见P8公差带图： Tf=|Ymax|－|Ymin|=TD +Td （3）过渡配合：
2、间隙量X与过盈Y：孔尺寸与轴尺寸的代数 差。 ＞0：X 即：Da－da ＜0：Y 3、配合的种类： （1）间隙配合：
平均间隙量： （2）过盈配合：
1 X av 2 X max X min
平均过盈量：
1 Y av 2 Y max Y min
（3）过渡配合： 同时存在Xmax、Ymax。
• 1、完全互换法：指一批零件装配前不经挑选、 装配时不需修配和调整，装配后即可满足预定 的实用性能与装配精度，简称互换性。如：标 准件； • 2、不完全互换法：当装配精度要求很高，且 生产批量较大时，零件的尺寸公差被限制在很 小的范围内，加工困难，成本高。这时，可将 制造公差适当放大，完工后再通过测量进行分 组，使得各组内零件实际尺寸的差别较小，装 配时按对应组进行。这样，即保证了装配精度 要求又降低了成本。 此时，组内零件可以互换，组与组之间不可 互换。
∵既有可能为间隙配合，又有可能为过盈配合， ∴若按间隙配合计算，则： Tf = Xmax－Xmin （1）
∵ |Ymax|=dmax－Dmin =－（ Dmin－ dmax） =－Xmin ∴代入（1）式： Tf = Xmax+ |Ymax| 由上页图：Tf = Xmax+ |Ymax| = TD+Td 综上所述： Tf = TD+Td
注意区分“误差”与“偏差”的概念： “误差”是理论上的提法，它针对加工结果， 指实际真值与理想值之差； “偏差”是实际提法，它针对测量结果，指实 际测量值与理想值之差。 二、公差：允许加工误差的变动范围，是实现 互换性的基础。 原则：保证使用性能的前提下，T值尽可能 大。 规律：T尺寸＞ T位置＞ T形状＞ ＞0
§1-4 互换性生产的前提和技术保证——标 准化与检测工作 一、标准化的概念、意义及分类 就生产技术而言:零件实现互换性的条件是 零部件的尺寸、形状、位置及表面粗糙度必须 控制在其规定的公差范围内； 从组织生产来看：如果同类产品的规格 太多，或规格相同而规定的公差大小各异，就 会给实现互换性带来很大困难。 为此，采取必要的手段，保持必要的技 术统一，是实现互换性生产的前提。
《互换性与测量技术基础》
第一章 绪论 §1-1 课程内容 一、机械精度设计 机械设计内容：方案设计→运动设计→结构设计→ 强度、刚度设计→精度设计。 精度设计目的：在满足功能要求，同时保证 经济性的前提下，对零件的尺寸、形状、位置精 度及表面粗糙度提出合理的要求，并将其正确地 标注在图纸上，从而保证产品的互换性。 二、检测技术基础 几何量检测的基本知识、基本原理及常用 的检测方法。
工程上各种技术参数的协调、简化、和统 一，是标准化的重要内容。 在生产中，当选定一个数值作为某种产 品的参数指标后，这个数值就会按照一定的 规律，向一切相关的参数进行传播扩散。从 而造成尺寸规格的繁多杂乱，以至给组织生 产、协作配套及使用维护等带来很大困难。 优先数和优先数系正是进行这种协调、简 化、和统一的一种科学的数值分级制度。 二、优先数系的构成 优先数系是由一些十进制等比数列构成， 其代号为Rr。
T
f
X max X min T d T D Y max Y min Y max X max
（注）：Tf的实际意义：
2、极限偏差： 孔的上偏差 ES= Dmax－D； 孔的下偏差 EI = Dmin－D； 轴的上偏差 es= dmax－d； 轴的下偏差 ei = dmin－d； 3、尺寸公差（TD、Td） 允许尺寸加工误差的变动范围： TD（ Td）= Dmax（ dmax）－ Dmin（ dmin） = ES(es) －EI(ei) ＞0 其实质：协调零件的功能要求与制造工艺之 间的矛盾。
§1-2 互换性(精度设计的目的)
一、互换性的含义及作用 1、含义： 在同一规格的一批零部件中，可以不经 挑选、修配或调整，任取其中一件均能顺利 装配在机器上，并能达到规定的使用性能要 求。零部件具有的这种特性称为互换性。 互换性是机电产品设计与制造过程中的重 要原则，具有重要的技术和经济意义。 2、作用： （1）设计方面：可以最大限度地采用标准件、 通用件，从而简化绘图和计算工作，缩短设 计周期；
5、标准公差： GB中规定的、用以确定公差带宽度的任 一公差值，用IT表示。见表2-2。 6、基本偏差： GB中规定的、用以确定公差带相对于零 线的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那 个偏差。见表2-5、2-6。 四、有关配合的术语及定义 1、配合：基本尺寸相同的、相互结合的轴与孔 公差带之间的关系。配合的松紧程度取决于 轴与孔公差带之间的相对位置。
第2章 光滑圆柱体的极限与配合基础
光滑圆柱体结合是机器制造中应用最广泛 的一种结合，是轴与孔最基本、最普遍的结合 形式。光滑圆柱体的公差与配合标准是机械工 业中一项最重要的基础标准，是制定标准件、 常用件公差的基础。 本章主要阐述圆柱公差与配合的基本概念、 国家标准以及公差与配合选用的基本原则和方 法。 §2-1 基本术语及定义 一、轴与孔
R是优先数系创始人Renard的字头，r代表5， 10，20，40等项数。其公比:
q
r
10
r
所谓“十进制等比数列”： 相邻两项的比值相等；每隔r项的末项与首 项之比为10；每10进制区间内各有r个优先数； 其公比:
q5 10 1.6，q10 10 1.25
5 10
q20 10 1.12，q40 10 1.06
• 特殊地： ①厂际协作件，即使批量不大，也应采用完全 互换法； ②单件小批量生产（试制），（非标准件）不 具有互换性。 §1-3 零件的加工误差与公差（实现互换性的
基础）
一、加工误差 在机械加工过程中，由于受到工艺系统误 差、工件变形等因素的影响，造成完工后的 零件实际尺寸、形状等几何参数对其理想参 数存在着一定的差异。
（2）制造方面：制造要求具有互换性的零件， 可以最大限度地组织协作生产，专业化生产， 采用先进的工艺和高效率的专用设备，实现加 工和装配的机械化、自动化，从而提高生产效 率，保证产品质量，降低成本；（标、常件） （3）新产品试制时：尽可能多地采用具有互换 性的通用零部件，以缩短试制周期，将主要精 力投入关键零部件的研制，有利于提高产品质 量，减少试制费用； （4）维修方面：更换迅速，维修方便。 二、互换性的分类 按互换性的程度不同，互换性可分为：
本章小结： 本课程的内容：精度设计、测量技术。 目的：保证产品具有互换性（顺利 装配且满足使用要求） 。 互换性的前提：标准化； 互换性的基础：将加工误差限制在加工公差 范围内； 互换性的技术保证：检测技术； 优先数和优先数系：技术标准中的量值—— 标准的具体体现。