互换性第一章
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互换性,第一章
绪论作业题填空题•(1) 实行专业化协作生产必须采用___互换性_原则。
•(2) 互换性表现为对产品零部件在装配过程中的要求是：装配前___不需挑选_，装配中_不需修配__，装配后__符合工作要求__。
•(3) 影响零件互换的几何参数是_尺寸_误差、_位置_误差、_形状_误差和表面粗糙度。
•(4) 从零件的功能看，不必要求同一规格零件的几何参数加工的_完全一致_，只要求其在某一规定范围内变动，该允许变动的范围叫做_公差_。
选择题•(1) 本课程研究的是零件( B )方面的互换性。
• A.物理性能 B.几何参数• C.化学性能 D.尺寸•(2) 不完全互换一般用于( A C )的零部件，适合于部分场合。
• A.生产批量大、装配精度高 B.生产批量大、装配精度低• C.生产批量小、装配精度高 D.生产批量小、装配精度低•(3) 标准按不同的级别颁发。
我国标准JB为( B )标准。
• A.国家标准 B.专业标准• C.地方标准 D.企业标准•(4) 为使零件的( B )具有互换性，必须把零件的加工误差控制在给定的范围内。
• A.尺寸 B.形状• C.表面粗糙度 D.几何参数判断题•(1) 互换性要求零件按一个指定的尺寸制造。
( X ) •(2) 完全互换的装配效率必高于不完全互换。
( V ) •(3) 当零部件的装配精度要求很高时，宜采用不完全互换生产。
( V ) •(4) 有了公差标准，就能保证零件具有互换性。
( X )简答题•(1) 什么叫互换性？互换性的分类有哪些？答：在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就能装在机器上，达到规定的工作要求，这样的零件就成为据有互换性。
互换性分为：几何互换性；机械互换性。
•(2) 何谓标准化？标准化有何重要意义？答：标准化是指标准的制丁、发布和贯切实施的全过程，包括从调查标准化对象开始，经试验，分析和综合归纳，进而制定和贯彻标准。
标准化是组织现代化生产的重要手段，是实现互换性的必要前提，是国家现代化水平的重要标志之一。
《互换性》课件-第一章 绪论
三、互换性的种类
4
在不同场合，零部件互换的形式和程度有所
不同。因此，互换性可分为完全互换性和不完全 互换性两类。
完全互换性简称互换性，以零部件装配时不
需要挑选或修配为条件。例如圆柱齿轮减速器中
的齿轮、齿轮轴、输出轴、螺钉、螺母等具有完 全互换性。
不完全互换性也称为有限互换性，在零部件
装配时允许有附加的选择或调整。
10 二、标准化
标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序， 对现实问题或潜在的问题制定共同使用和重复使用 的条款的活动。
标准化工作包括制定标准、发布标准、组织实施 标准和对标准的实施进行监督的全部活动过程。这 个过程是从探索标准化对象开始，经调查、实验和 分析，进而起草、制定和贯标准，而后修订标准。
性。
检测的目的不仅仅在于判断工件合格与否，还
有其积极的一面，这就是根据检测的结果，分析产 生废品的原因，以便设法减少废品，进而消除废品。
产品质量和生产率的提高，在一定程度上还有 赖于检测准确度和效率的提高。
§4 本课程的任务
ห้องสมุดไป่ตู้
16
学生在学完本课程后应达到下列要求：
① 掌握标准化和互换性的基本概念及有关的基本术语和定义；（国 标）
一般来说，对于厂际协作，应采用完全互换性； 至于厂内生产的零部件的装配，可以采用不完全互 换性。例如，减速器上使用的滚动轴承，它与厂外 产品（厂外其他零件）配合的内圈内孔部位和外圈 外圆柱表面部位应具有完全互换性，而它本身在轴 承厂内装配的零件和部位则可以不具有完全互换性。
滚动轴承（图6-1）
8
9 §2 标准化与优先数系
qr / p qrp (r 10) p 10 p / r
例如派生系列R10/3，就是从基本系列R10中，自1 以后，每逢三项取一个优先数组成的，即
互换性—第一章 极限与配合
3、尺寸公差带图 、 （1）公差带图：表示零件的尺寸相对其基本尺寸所允许变 ）公差带图： 动的范围，叫做尺寸公差带。公差带的图解方式叫公差带图。 动的范围，叫做尺寸公差带。公差带的图解方式叫公差带图。 • 由于公差与偏差的数值相差较大，不便用同一比例表示， 由于公差与偏差的数值相差较大，不便用同一比例表示， 故采用公差带图。 故采用公差带图。
两者区别： 两者区别： • 从数值上看：极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而公差是 从数值上看：极限偏差是代数值， 负或零值是有意义的； 允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值， 允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零 零值意味着加工误差不存在，是不可能的） （零值意味着加工误差不存在，是不可能的）。实际计算时由于最大极 限 尺 寸 大 于 最 小 极 限 尺 寸 ， 故 可 省 略 绝 对 值 符 号 。 • 从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的 从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差， 根 据 ， 而 公 差 则 控 制 一 批 零 件 实 际 尺 寸 的 差 异 程 度 。 • 从工艺上看：对某一具体零件，对于同一尺寸段内的尺寸（尺寸分段后） 从工艺上看：对某一具体零件，对于同一尺寸段内的尺寸（尺寸分段后） 公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低， 公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低， 它是制定加工工艺的主要依据， 它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具 与工件相对位置的依据。 与工件相对位置的依据。 • 两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限 两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值， 偏差也就确定了公差。 偏差也就确定了公差。
+0.025
孔 轴
第1章互换性原理_A互换性、极限与配合_
第1章 互换性原理
标准的类别
基础标准：以标准化共性要求为对象，例如计量单位、术语 、符号、优先数系、极限与配合、制图标准等。 GB/T 14791-1993《螺纹术语》 产品标准：以产品及其构成部分为对象，例如机电设备、工 艺装备、半成品等产品。GB/T 5783-2000《六角头螺栓》 GB/T 21118-2007《小麦粉馒头》 方法标准：以生产活动中的重要程序、规划及方法为对象，例 如测试方法、工艺规程、验收规则等。GB/T 9253.2-1999《石油 天然气工业 套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验 》 安全与环境保护标准：为安全与环境保护目的制定。GB 19058-2003《销毁日本遗弃在华化学武器全过程环境保护技术 规定(试行) 》
公差带 由代表上极限偏差和下极限偏差，或上极限尺寸和下极限尺寸的 两条直线所限定的一个区域
公差带特性：
公差带大小
两个要素： 公差带位置 基本偏差 标准公差
国标
2.极限与配合
孔1
+ 0 _
第1章 互换性原理
轴1
EI
基本偏差 为下极限偏差 基本偏差 为上极限偏差
ei
基本尺寸
孔2
ES
轴2
es
基本偏差 基本偏差一般为靠近零线的偏差。
第1章 互换性原理
孔 轴
包容面，尺寸之间无材料，越加工越大 被包容面，尺寸之间有材料，越加工越小
2.极限与配合
第1章 互换性原理
尺寸 以特定单位表示线性尺寸值的数值(mm)
公称尺寸
尺寸要素
由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。理论计 算所得。孔D，轴d 由一定大小的线性尺寸和角度尺寸确定的几何形状。
返回
2.极限与配合
互换性 第一章答案
• 总之，公差与极限偏差既有区别， 又有联系，公差表示对一批工件尺 寸允许的变化范围，它是工件尺寸 精度指标; • 极限偏差表示工件尺寸允许变动的 极限值，是判断工件尺寸是否合格 的依据。
• 2、基本尺寸、极限尺寸和实际尺寸有 什么区别和联系？ • 答： • 设计给定的尺寸称为基本尺寸。 • 零件制成后通过测量而获得的尺寸称 为实际尺寸。 • 允许尺寸变化的两个界限值称为极限 尺寸。
•
•
N8 １0有一组相配合的孔和轴为Ø30 ,作如下 h7 几种计算并填空: 0.003 查表得N8=( ), h7=( 0 ) 0.021 0.036
• (1)孔的基本偏差是__-0.003_mm,轴的基本偏 差是___0___. • (2)孔的公差为___0.033___mm,轴公差为 __0.021__mm. • (3)配合的基准制是_基轴制_;配合性质是_过 渡配合___. • (4)配合公差等于__0.054___mm. •
• 8、根据下列配合，求孔与轴的公差带代号、 极限偏差、基本偏差、极限尺寸、公差、 极限间隙或极限过盈、平均间隙或过盈、 配合公差和配合类别，并画出公差带图。
• （1）
30H 9 / f 8
• （2）
20P8 / h7
• 答：
• • • • • • • • • • 孔的公差带代号是H9， 轴的公差带代号f8。 孔的标准公差IT9=52µm； 轴的标准公差IT8=33µm。 孔的基本偏差：EI=0，ES=0+IT9＝＋52μm。 轴的基本偏差：es=－20µm，则ei=es—IT8=－ 53µm。 孔的极限尺寸：Dmax＝30＋0.052＝30.052mm， Dmin=30＋0＝30mm。 轴的极限尺寸：dmax＝30－0.020＝29.98mm， dmin=30－0.053＝29.947mm。
互换性-第一章 绪论
例如：ISO9000质量管理体系标准 ISO14000环境管理体系标准
２） 国际电工委员会（简称IEC）
IEC - International Electrotechnical Commission
３）国际电信联盟（简称ITU)
International Telecommunication Union
显然，对于这种传播，如果没有一定的规则和标 准加以协调和引导，就会造成产品尺寸规格的杂乱． 所以数系的传播也存在有优化问题，这就是所谓“优 先数系”．
派Hale Waihona Puke 系列：R10/3q10/3=2
三、互换性的种类
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 形状位置 提出互换性要求。 表面粗糙度 2)功能互换（保证使用） 物理 机械 化学
对
性能
提出互换性要求。
2.按程度分：
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： 大数互换:指互换概率99.73% 分组互换:用于批量生产、精度要求高场合 调整互换：产量小、精度高的场合，通过垫片、 螺钉、楔块来调整。 修配互换：与调整互换应用场合相同，通过高精 度的机床或技术好的工人来加工最后的一个精度要求高 的工件。
三、互换性的意义
技术意义------ （设计） 节省许多设计工作 缩短了设计周期 有利于产品多样化 有利于计算机辅助设计
技术意义------ （制造）
有利于专业化制造 提高经济效益和市场竞争力 有利于计算机辅助制造 提高生产率
技术意义------ （使用和维修）
减少机器的维修时间和费用
提高产品的市场竞争力
第一章
一、互换性的定义
第一章互换性
附表1-1
优先数系的基本系列（常用值） （GB/T321-1980）
R10 R20 2.24 2.50 2.80 R40 R5 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 6.30 3.00 3.15 3.35 3.55 3.75 4.00 4.25 4.50 10.0 1.75 R10 5.00
1.精度设计原则
互换性原则：机械零件几何参数的互换性是指同 种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。 经济性原则：工艺性 、合理的精度要求、合理选 材、合理的调整环节、提高寿命。 匹配性原则：根据机器或位置中各部分各环节对 机械精度影响程度的不同，对各部分各环节提出 不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好 处，这就是精度匹配原则。 最优化原则：探求并确定各组成零、部件精度处 于最佳协调时的集合体。例如探求并确定先进工 艺，优质材料等。
4.标准化
定义：标准化是指标准的制订、发布和贯彻实施 的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始， 经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准， 以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式 体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。
意义：标准化是组织现代化生产的重要手段，是 实现互换性的必要前提，是国家现代化水平的重 要标志之一。它对人类进步和科学技术发展起着 巨大的推动作用。
基本要求：了解互换性的意义、标准化的概念、
机械精度设计的基本原则、主要方法、本课程 的研究对象、任务及要求。
重点内容：掌握互换性和标准化的概念，本课 程的研究对象、任务及要求。
难点内容：机械精度设计的基本原则及主要方 法。
一、互换性
1.互换性概念
概念：同一规格零部件，按规定的技术要求制造， 若不需经过任何挑选或修配，能够彼此相互替 换使用而效果相同的性能叫做互换性。
互换性(1)
互换性基本概念知识要点第一章绪论什么是互换性？零部件所具有的不经任何挑选或修配并能在同规格范围内互相替换作用的特性叫做互换性。
装配前:不用挑选,装配中:不用修配,装配后:能满足其使用功能要求。
互换性通常包括几何参数和力学性能的互换性。
互换性按其互换程度分为完全互换和不完全互换.加工精度：零件加工后所得到的实际尺寸、几何形状、相互位置的准确程度⑴尺寸精度：零件加工后得到的实际尺寸准确程度，用尺寸公差控制⑵几何形状精度：零件加工完成后，得到的实际形状相对于理想形状的准确程度。
⑶相对位置精度：零件加工完成后，得到的各要素之间实际位置对理想位置的准确程度。
⑷表面粗糙度：表面不平整程度按颁发标准不同的级别我国标准分为国家标准GB 、行业标准JB 、地方标准DB和企业标准QB第二章光滑圆柱结合的公差与配合工件除线性尺寸误差外，还存在形状误差，为正确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。
其内容为：孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸，任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。
基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。
通过公差带图，可确定孔、轴公差带之间的关系。
根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。
间隙配合：具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合，孔的公差带在轴的公差带之上。
特征值:最大间隙X max和最小间隙X min过盈配合：具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。
孔的公差带在轴的公差带之下。
特征值是最大过盈Y max和最小过盈Y min。
过渡配合:可能具有间隙也可能具有过盈的配合。
孔的公差带与轴的公差带相互重叠。
特征值最大间隙X max和最大过盈Y max。
配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。
在数值上，没有正、负号，也不能为零的绝对值。
标准对配合规定了两种配合制：基孔制和基轴制。
⑴基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度。
互换性第一章
偏差：某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差。包括实 际偏差和极限偏差。极限偏差又分上偏差（ES、es） 和下偏差（EI、ei）。
ES=Dmax-D EI=Dmin-D
es=dmax-d ei=dmin-d
公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小 极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用Th 和Ts表示。
例题 已知D(d)=Φ25， Dmax=Φ25.021， Dmin=Φ25， dmax=Φ24.980， dmin=Φ24.967。 求孔、轴的极限偏差和公差，画出尺寸公 差带图的两种画法，并写出极限偏差在图样上 的标注。 解：（1）尺寸的极限偏差、公差 ES = Dmax－D = +0.021 在图样上的标注为
间隙配合 过渡配合 轴 轴 轴 轴
+ 0
轴 孔
轴 轴 轴 过盈配合
-
配合制（续）
基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差 带形成各种配合的一种制度。基轴制中的轴为基准轴，其上偏差 为零。
间隙配合 孔 过渡配合 过盈配合
+ 0
孔 孔
-
孔 轴 孔 孔 孔 孔
配合的类别
通过公差带图，我们能清楚地看到孔、轴公差带之间 的关系。根据其公带位置不同，可分为三种类型：间 隙配合、过盈配合和过渡配合。 轴
孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差 称为最小间隙，用X min表示。 X min=D min - d max =EI - es 实际生产中，平均间隙更能体现其配合性质。 X av =（X max +X min）/2
轴
过盈配合
+ 0
-
孔
第一章互换性
2. 优先数的派生系列
二、优先数系
2. 优先数的派生系列
为了优先数系有更大的适应性，可以从Rr系列中，每 逢p项选取一个优先数，组成新的系列——派生系列， 以符号Rr/p表示
第一章
二、优先数系
2. 优先数的派生系列
为了优先数系有更大的适应性，可以从Rr系列中，每 逢p项选取一个优先数，组成新的系列——派生系列， 以符号Rr/p表示
二、互换性的分类
第一章
（2）分组互换性通常用于某些大批量生产且装配精度要求 很高的零件。此时若采用完全互换性组织生产，则零件互换 参数数值的允许变动量将很小，使加工困难、成本增高，甚 至无法加工。这种情况下，可按分组互换性要求组织生产： 将零件互换参数数值的允许变动量适当加大，以减小加工难 度；而在加工完毕后再用测量器具将零件按实际参数值的大 小分若干个组，使同组零件的实际参数值的差别减小，然后 按对应组进行装配。此时，仅同组内的零件可以互换，组与 组之间不能互换。分组互换，既可保证装配精度及使用要求， 又使零件易于加工、降低制造成本。
第一章
对几何要素的
提出互换性要求。
二、互换性的分类
2)功能互换（保证使用）：是指通过规定功能参数 的极限范围所能达到的互换性(说明：此为广义的 互换性，着重保证除几何参数互换性或装配互换性 以外的其他功能参数的互换性要求)。 物理 机械 化学
第一章
对
性能
提出互换性要求。
二、互换性的分类
2.按方法及程度分：
二、互换性的分类
3.按部位或范围分对（标准件)：
第一章
对独立的标准部件或机构来讲（例如：滚动轴承） ，其互换 性可分为外互换和内互换 外互换是指部件或机构与其他相配零件间的互换性。内互换 是指部件或机构内部组成零件之间的互换性 。
互换性 第一章
பைடு நூலகம்
如：滚动轴承内、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
（2）调整互换：指同种零、部件加工好以后，在 装配时要用调整的方法改变它在部件或机构中的 尺寸或位置，方能满足功能要求。
燕尾导轨中的调整镶条
一、互换性与公差
（3）修配互换：指同种零、部件加工后，在装 配时要用去除材料的方法改变它的某一实际 尺寸的大小，方能满足功能上的要求。
四、课程的研究对象与任务
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：定义多，概念多，符号多 , 标准多，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。
一、互换性与公差
零、部件的互换性的作用是： （1）为生产专业化创造必备条件； （2）促进生产自动化发展； （3）有利于提高产品质量、降低生产成本； （4）减少修理机器的时间和费用； （5）为机器的标准化、系列化、通用化奠定基 础，从而缩短机器设计周期，促进新产品高 速发展。
一、互换性与公差
3. 互换性产生的原因
35
三、互换性与标准化
• 标准按其性质分为技术标准、生产组织标准
和经济管理标准三大类。 • 按照对象的特征，标准分为基础标准、产品 标准、方法标准、卫生标准和安全及环境保 护标准等。
三、互换性与标准化
2. 标准的分级与分类 • 我国标准分三级：国家标准、部颁标准和企 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。 • 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。
如：滚动轴承内、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
（2）调整互换：指同种零、部件加工好以后，在 装配时要用调整的方法改变它在部件或机构中的 尺寸或位置，方能满足功能要求。
燕尾导轨中的调整镶条
一、互换性与公差
（3）修配互换：指同种零、部件加工后，在装 配时要用去除材料的方法改变它的某一实际 尺寸的大小，方能满足功能上的要求。
四、课程的研究对象与任务
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：定义多，概念多，符号多 , 标准多，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。
一、互换性与公差
零、部件的互换性的作用是： （1）为生产专业化创造必备条件； （2）促进生产自动化发展； （3）有利于提高产品质量、降低生产成本； （4）减少修理机器的时间和费用； （5）为机器的标准化、系列化、通用化奠定基 础，从而缩短机器设计周期，促进新产品高 速发展。
一、互换性与公差
3. 互换性产生的原因
35
三、互换性与标准化
• 标准按其性质分为技术标准、生产组织标准
和经济管理标准三大类。 • 按照对象的特征，标准分为基础标准、产品 标准、方法标准、卫生标准和安全及环境保 护标准等。
三、互换性与标准化
2. 标准的分级与分类 • 我国标准分三级：国家标准、部颁标准和企 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。 • 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。
互换性第一章
一、互换性: 指同一规格的零部件按规定的技术要求制造，不需经过任何挑选或附加修配，就能够互相替换使用, 而且替换后能满足使用要求。
互换性分类 完全互换性: 同一规格的零部件在装配或更换时，不需要挑选和修配，安装后能满足预定的使用性能要求。
不完全互换性: 指允许零部件在装配前预先分组或在装配时采用调整等措施。
内互换: 指部件或机构内部零件之间的互换性 。
如滚动轴承内、外圈与滚动体的配合。
外互换: 指部件或机构与其相配件的互换 。
如滚动轴承内孔与轴、外经箱体孔的配合。
*优先数系是一种十进制的等比级数，按1~10，10~100，…和1~0.1，0.1~0.01，…划分区间，其代号为Rr ，其公比代号为qr 。
(概念 形成 判断 符号表达） 优先数由公比分别为10的5、10、20、40、80次方根，且项值中含有10的整数幂的理论等比数列导出的一组近似等比的数列。
R5 系列： R10系列： （q20=1.12 q40=1.06 q80=1.03）测量误差：任何测量过程，由于受到计量器具和测量条件的影响，不可避免地会产生测量误差。
测量误差△Y ，指测得值Y 与真值Yo 之差， △Y =Y-Yo反映了测得值偏离真值的程度，也称绝对误差.(若不计其符号正负，则可用绝对值表示)相对误差ε是绝对误差的绝对值与被测量真值之比，ε=△Y/Yo ≈ △Y/Y 引用误差：测量仪器的示值误差除以其特定值 （也属相对误差）测量误差的分类1、系统误差 是指在一定测量条件下，多次测量同一量时，误差的大小和符号均不变或按一定规律变化的误差。
2、随机误差 是指在一定测量条件下，多次测量同一量值时，其数值大小和符号以不可预定的方式变化的误差。
3、粗大误差 是指由于主观疏忽大意或客观条件发生突然变化而产生的误差，在正常情况下，一般不会产生这类误差。
6.11055≈=q 25.1101010≈=q。
第一章-互换性与标准化的基本概念
第一章 互换性与标准化的基本概念
*
二、优先数（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。 工程技术涉及参数很多，且选定某产品的一项参数后，数值参数指标会向相关制品、材料的有关参数扩散，如图所示。标准化的一项重要内容是将工程技术参数进行简化、协调和统一，用尽量少的参数满足生产实际的需求。
2.50
2.50
5.60
5.60
1.18
2.65
6.00
1.25
1.25
1.25
2.80
2.80
6.30
6.30
6.30
6.30
1.32
3.00
6.70
1.40
1.40
3.15
3.15
3.15
7.10
7.10
1.50
3.35
7.50
1.60
1.60
1.60
1.60
3.55
3.55
8.00
8.00
8.00
第一章 互换性与标准化的基本概念
*
三、互换性的重要性 不仅是使用上的需要，也是设计、制造上的需要。 使用上如军工产品易损件子弹、炮弹都具有互换性；民用产品，如汽车备胎、电子元件等等的互换性，给日常生活带来极大方便。制造上，可采用先进的生产方式（专业化生产、流水线、自动线）, 产品单一，分工精细，可采用专用设备，提高生产率，进行文明生产。设计上，采用了互换性原则设计和生产的标准零部件，可简化设计、计算、制图工作量，缩短了设计周期，并便于用计算机进行辅助设计。 总之，遵循互换性原则进行设计、制造和使用，可大大降低产品成本，提高生产率，降低劳动强度。也为标准化、系列化、通用化奠定了基础。所以，互换性原则是机械工业中的重要原则。
*
二、优先数（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。 工程技术涉及参数很多，且选定某产品的一项参数后，数值参数指标会向相关制品、材料的有关参数扩散，如图所示。标准化的一项重要内容是将工程技术参数进行简化、协调和统一，用尽量少的参数满足生产实际的需求。
2.50
2.50
5.60
5.60
1.18
2.65
6.00
1.25
1.25
1.25
2.80
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6.30
6.30
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6.30
1.32
3.00
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3.15
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3.55
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第一章 互换性与标准化的基本概念
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三、互换性的重要性 不仅是使用上的需要，也是设计、制造上的需要。 使用上如军工产品易损件子弹、炮弹都具有互换性；民用产品，如汽车备胎、电子元件等等的互换性，给日常生活带来极大方便。制造上，可采用先进的生产方式（专业化生产、流水线、自动线）, 产品单一，分工精细，可采用专用设备，提高生产率，进行文明生产。设计上，采用了互换性原则设计和生产的标准零部件，可简化设计、计算、制图工作量，缩短了设计周期，并便于用计算机进行辅助设计。 总之，遵循互换性原则进行设计、制造和使用，可大大降低产品成本，提高生产率，降低劳动强度。也为标准化、系列化、通用化奠定了基础。所以，互换性原则是机械工业中的重要原则。
互换性 第一章
⑤ 熟悉各种典型几何量的检测方法和初步学会使用常用 的计量器具。
二、标准化 是指在经济、技术、科学和管理等社会实践中， 对重复性事物和概念，通过制定发布和实施标准 达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的做法。 标准化工作包括制定标准、发布标准、组织实施 标准和对标准的实施进行监督的全部活动过程。 这个过程是从探索标准化对象开始，经调查、实 验和分析，进而起草、制定和贯标准，而后修订 标准。
几何参数： 指零件的尺寸、几何形状和相互位
置、表面粗糙度等。
物理、机械性能参数：指零件的强度、刚度、硬
度等。
二、 互换性的条件 公差(tolerance)：允许实际参数的变动量。 几何量公差(geometrical tolerance)：零件几何 参数的允许变动量。
公差是实现互换性的保证。规定公差的原则是： 在满足使用要求的前提下，尽可能考虑生产过程 的经济性。 三、互换性的种类 按互换性的程度： 完全互换性：若零件在装配或更换时，不需选择 和修配，则其互换性为完全互换性。
1.3 标准化与测量细、协作单 位多、互换性要求高。为了适应生产中各部门的 协调和各生产环节的衔接，必须有一种手段，使 分散的、局部的生产部门和生产环节保持必要的 技术统一，使成为一个有机整体，以实现互换性 生产。标准与标准化正是联系这种关系的主要途 径和手段。标准化是互换性生产的基础。
不完全互换性（有限互换，分组互换）：组内零 件具有互换性，而组与组之间零件不具备互换性 ，就属于不完全互换性。
完全互换性简称互换性，以零部件装配时不需要 挑选或修配为条件。例如圆柱齿轮减速器中的齿 轮、齿轮轴、输出轴、螺钉、螺母等具有完全互 换性。 不完全互换性也称为有限互换性，在零部件装配 时允许有附加的选择或调整。 不完全互换性可以用分组装配法、调整法或其他 方法来实现。
互换性 第一章答案.
• （2）同一基本尺寸的轴上与几个孔配 合，且有不同配合性质，应采用基轴 制配合。
• 6、国标对孔、轴各规定了多少种基本偏差？ 孔和轴的基本偏差是如何确定的？
• 答： • GB/T1800.2—1998对孔和轴分别规定了28种基
本偏差。 • 轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础，根
据各种配合性质经过理论计算、实验和统计分 析得到的。
• 当轴的基本偏差确定后，轴的另一个极限偏差 可根据下列公式计算： Ts = es－ ei
• 孔的基本偏差是由轴的基本偏差换算得到。当 孔的基本偏差确定后，孔的另一个极限偏差可 根据下列公式计算：T h = ES – EI
• 7、判断下列说法是否正确
• （1） 公差是零件尺寸允许的最大偏差。
• （2）公差通常为正值，但也可能为负值。
• 总之，公差与极限偏差既有区别， 又有联系，公差表示对一批工件尺 寸允许的变化范围，它是工件尺寸 精度指标;
• 极限偏差表示工件尺寸允许变动的 极限值，是判断工件尺寸是否合格 的依据。
• 2、基本尺寸、极限尺寸和实际尺寸有 什么区别和联系？
• 答： • 设计给定的尺寸称为基本尺寸。
• 零件制成后通过测量而获得的尺寸称 为实际尺寸。
• 基本偏差为一定的轴的公差带，与不同 基本偏差的孔的公差带形成各种配合的 一种制度称为基轴制。
• 5、什么是基孔制、基轴制配合？在何种 情况下选用基孔制、基轴制配合？
• 答：
• 一般情况下，应优先选择基孔制。因为从工艺 上看，加工一般尺寸的孔通常要用价格较贵的 定值刀具，每一把刀具只能加工某一尺寸的孔， 而加工轴则用一把刀具如车刀就可加工不同的 尺寸。
• 3、标准公差、基本偏差、公差带有什么区别 和联系？
• 6、国标对孔、轴各规定了多少种基本偏差？ 孔和轴的基本偏差是如何确定的？
• 答： • GB/T1800.2—1998对孔和轴分别规定了28种基
本偏差。 • 轴的基本偏差数值是以基孔制配合为基础，根
据各种配合性质经过理论计算、实验和统计分 析得到的。
• 当轴的基本偏差确定后，轴的另一个极限偏差 可根据下列公式计算： Ts = es－ ei
• 孔的基本偏差是由轴的基本偏差换算得到。当 孔的基本偏差确定后，孔的另一个极限偏差可 根据下列公式计算：T h = ES – EI
• 7、判断下列说法是否正确
• （1） 公差是零件尺寸允许的最大偏差。
• （2）公差通常为正值，但也可能为负值。
• 总之，公差与极限偏差既有区别， 又有联系，公差表示对一批工件尺 寸允许的变化范围，它是工件尺寸 精度指标;
• 极限偏差表示工件尺寸允许变动的 极限值，是判断工件尺寸是否合格 的依据。
• 2、基本尺寸、极限尺寸和实际尺寸有 什么区别和联系？
• 答： • 设计给定的尺寸称为基本尺寸。
• 零件制成后通过测量而获得的尺寸称 为实际尺寸。
• 基本偏差为一定的轴的公差带，与不同 基本偏差的孔的公差带形成各种配合的 一种制度称为基轴制。
• 5、什么是基孔制、基轴制配合？在何种 情况下选用基孔制、基轴制配合？
• 答：
• 一般情况下，应优先选择基孔制。因为从工艺 上看，加工一般尺寸的孔通常要用价格较贵的 定值刀具，每一把刀具只能加工某一尺寸的孔， 而加工轴则用一把刀具如车刀就可加工不同的 尺寸。
• 3、标准公差、基本偏差、公差带有什么区别 和联系？
互换性与测量技术第一章绪论
三、优先数和优先数系标准
1.数值标准化 工程上各种技术参数的简化、协调和统一是标准化的 一项重要内容。 制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要通 过数值表示。任何产品的参数值不仅与自身的技术特性有 关，还直接、间接地影响与其配套系列产品的参数值。
为满足不同的需求，产品必然出现不同的规格，形成 系列产品。产品数值的杂乱无章会给组织生产、协作配套、 使用维修带来困难。故需对数值进行标准化。
合理地确定公差与正确进行检测，是保证产品质量、实现互 换性生产的两个必不可少的条件和手段。
第三节 标准化
标准化的发展史是与制造业的发展史相对应的，它是 社会生产劳动的产物。
萌芽期：公元前200年－青铜弩机 。 初期：开始于兵器制造业 ，前苏联1760年至1770年的土 里斯基兵工厂；1902英国纽瓦尔公司（极限表）；英国标准 B.S.27(1906)；1931年的沈阳兵工厂和1937年的金陵兵工厂。 现代期： ISA标准(1926)，ISO标准(1947)，超出了机 械工业的范畴，扩大到了其他行业（如微电子行业）。
1.定义：同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何
挑选或修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求。
2.互换性包括： 几何参数、机械性能和理化性能方面的 互换性。本课程仅讨论几何参数的互换。包括尺寸大小、几 何形状以及相互位置的关系；几何量误差（尺寸、形状、位 置、表面微观形状误差）。
二、 互换性的分类
世界最大宽体客机A380
A380 2005年4月27日16:30首飞
A380轻易取代了波音747占领长达25年之久的世界最大客 机地位。当时的法国总统希拉克、德国总理施罗德、英国首相布 莱尔、西班牙首相萨帕特罗出席了A380的建成典礼。配置头等 舱、商务舱和经济舱的A380客机可载客555人。该机配备了包括 健身房、酒吧在内的奢侈设施。如果全机都设定为经济舱A380 的最多载客数可达到840人，另外还可携带150吨物品。每架飞 机的定价大约在2.63亿美元至2.86亿美元之间。空中客车公司设 计了一套全新的总装体系，将整架飞机在一地而非分散在几地进 行组装，以赢得时间和提高生产效率。将总装地设在图卢兹，将 飞机的内饰等工作设在德国汉堡。在图卢兹，来自全欧洲各地的 飞机部件组装在一起。
互换性——第一章
二. 标准化与优先数
1. 标准化的意义
标准 由一定的权威组织对重复性的物品或概念所 作的统一规定。 标准化 是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部 活动过程。
1. 标准化的意义
标准化是实现互换性的基础，是组织现代化生产的 重要手段之一。
可简化多余的产品品种。
节约原材料、减少浪费、信息交流，提高产品可靠 性。
三. 计量技术发展简介
计量器具不断改进 隧道显微镜: 分辨率0.01钠米，可测原子或分子的 尺寸或形貌（Bining和Rohrer 1986诺贝尔奖）。 我国紧跟世界先进水平，已拥有一批骨干检测仪 器制造厂。
四. 课程研究对象及任务
学习目的
掌握互换性、标准化的基本术语和定义，了解其内容和特点；
2. 公差与配合标准发展简介
要使零部件具有互换性，就要求制订统一的公差与配合 标准。
1902，英国伦敦以生产剪羊毛机为主的钮瓦（Newall）极限表 1906，英国国标B.S.27。1924，英国国标B.S.164。1925，美国标 准A.S.A.B 4a 标准DIN：基孔制、基轴制、公差单位等概念，标准温度20℃ 1926，成立了国际标准化协会ISA ，由第三技术委员会负责制定 公差与配合标准
完全互换
不完全 互换
外互换
内互换
3. 互换性在机械制造生产中的作用
•
• •
使用方面：提供备件，维修方便
制造方面： 提高生产水平，进行文明生产 设计方面 ：缩短了机器设计周期（采用公差标准，标准
零、部件，CAD）
互换性是重要的生产原则和有效技术措施
不但能够显著提高劳动生产率，也有利于降低产品
成本，提高产品质量和可靠性
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1）使用方面 ： 提供备件，维修方便（保证了机
器工作的连续性和持久性，延长了机器的使用寿命， 提高了机器的使用价值）。
2）制造方面： 提高生产水平，进行文明生产
（1）为生产的专业化、协作化、自动化创造了条件 。 （2）装配方便，组织装配流水线。
3）设计方面 ： 缩短了机器设计周期（采用公差
标准，标准零、部件，CAD） 注：
21:42:10
二、国内 1.古代青铜制品的批量产品的互换性之谜，秦朝就已经 统一了度量衡制度，西汉已有了铜制卡尺； 2.落后民族的标准所经受的凌辱，多国标准的混存，八 国联军的凌辱； 3.对标准的呼唤，1944年 国民党制定工业标准（CIS） 完全借用ISO； 4.新中国的更新，1955年 成立计量局，一机部发布公 差与配合标准； 5. 国家标准的真正诞生，1959年，光滑圆柱体的公差 与配合； 6.上世纪60年代，齿轮、表面粗糙度、形位公差、联接 件标准； 7.文革后的新生，1979年，GB1800-1804-1979，新公 差与配合标准； 8.国家再次修订新标，1989年； 21:42:10 国际标准化接轨，全版新标，1992~2005年。 9.与
第三节 互换性生产的发展简介 一、国外 国力的竞争与发展而产生和壮大，最早应用于军工业。 1.起源于工业革命的发源国-----英国。1902~1906 Newall 剪羊毛机 制定相关产品标注（公差）； 2.英联邦国的仿效，1925，美国等； 3.国际标准组织的诞生（ISA）1926，德国为秘书国； 4.标准化对经济发展促进国际的认同，1929，前苏联制定 公差与配合； 5.国际标准化的出炉，1932，在德国、法国、英国、瑞士 等实施，1940正式发布； 6.秘书国的更替，战争的影响，1947，法国； 7.国际标准（ISO）的完善和系统化，1962~1975； 8.新的发展，计算机辅助公差设计。
21:42:10
3. 学习目的 1） 保证学习者获得互换性、标准化、测 量技术的基础基本知识； 2）保证学习者为日后从事机电产品的设计、 制造、质量控制、维修、研究、开发与管 理打下坚实的理论基础。
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二、定义与分类 1.定义： 在同一规格的一批零部件中，任取其
一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配) 就能装在产品上，达到规定的功能要求。这 样的一批零部件就称为具有互换性的零部件。 注：1）具有互换性的三个条件 ①同一规格 ②任意选取 ③不需挑选和修配 2）从生产过程来看 ①装配前：不需挑选 ②装配时：调整和修配 21:42:10 ③装配后：满足使用要求。
21:42:10
（3）从经济角度来讲是没有必要的。 使用时不必要求零件几何量绝对准确， 只要达到要求零件几何量在某一规定 的范围内变动，即保证同一规格零部 件(特别是几何量)彼此接近即可行。 2）规定公差的目的： （1）确定零件几何参数允许变动标准； （2）保证社会团体间技术合作和协作。
21:42:10
2）公比：q5 ≈1.60； 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3,10.
q10 ≈1.25； 1, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.15, 4.0, 5.0, 6.3, 8.0, 10. q20 ≈1.12； q40 ≈1.06； q 80 ≈1.03。 3）常用值：圆整后取三位有效数字，计算值取 五位有效数字 。 注： ①产品在设计时，应优先选用优先数系； ②选用优先数系应遵循“先疏后密”的原则 ； ③派生系和复合系（自学） 21:42:10
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2.研究内容 1）机械产品互换性的内容：几何参数、 机械性能（硬度、强度）、物理和化学 性能（成分）等； 2）本课程研究的主要内容是：机械产品 几何参数。 注：几何参数：尺寸大小、几何形状 （宏、微）、形面间的位置关系、表面 特征。 3）相关标准的制定理论及内含。
3.贯彻国际标准的意义 1）科学技术进步是产品质量与数量的提高 依据，国际标准是先进技术发展的结晶， 我们从中受益； 2）国际市场的竞争，产品的质量高低和生 产成本决定企业的竞争能力。 3）全球化的发展。 三、优先数和优先数系（GB/T321—1980） 1.优先数：十进制等比数列构成。 1）代号：Rr ( r=5、10、20、40、80等)。 R5、R10、R20、R40四个常用系列称为基 21:42:10 本系列 。
注： ①公差不能随意制定，应遵循一定的规 范； ②公差标准化是实现零件检验合格的依据和
实现互换的基础。 2.检测
1）检验定义：指确定零件的几何参数是否
在规定的极限范围内，并作出合格与否 的判定，而不必给出具体数值 ，既可评 定产品的质量，也可分析不合格品的原 因。 2）测量：被测量与标准单位进行比较， 21:42:10 确定具体数值。
1.标准：重复性事物和概念所做的统一规定 。 依据于科学技术、实践经验及综合成果。 1）制定的方法：经主管机构或具有权威部门领 导和统筹行业协商制定的，由主管部门批准和 颁布，作为共同遵循的准则和依据。 2）标准的分类：国标（GB ）、行标（JB、 MB等）、企标（QB）、国际标准（ISO）。 3）我国标准的主管部门：国家质量技术监督 局。 注： ①标准是标准化的根基，标准化使标准制定才 具有现实意义； 21:42:10 ②标准化水平是国家的技术水平和管理水平的 标志。
注： ①测量是用数值来表示，是将被测的量值与计量 单位量相比较得出的； ②产品质量除受设计与制造精度的影响外，还受 检测精度的影响； ③保证检测的精度条件：制定标准的测量单位和 计量系统（统一性）。
④ 实现互换性生产的两个必不可少的条件和手
段是合理确定公差与正确进行检测 。 二、标准与标准化 现代生产的特点是：品种多、规模大、分工细。 组成产品的零件都可以在不同车间、不同工厂、 不同地区以至不同国家生产和协作完成 。 21:42:10
21:42:10
3）对标准件或构件来讲，可分为： （1）内互换 ：指部件或机构内部组成零件间 的互换性。 例如：滚动轴承内、外圈滚道与滚动体（滚 柱）的配合。 （2）外互换：指部件或机构与其他相配件的 互换性。 例如：滚动轴承与轴、滚动轴承与孔。 注： ①决定互换性的条件：产品精度、批量、工艺， 在产品设计时就应考虑； ②优先选用完全互换； ③当产品结构复杂、装配精度高时，局部采用 不完全互换 21:42:10 3.重要性：从使用、制造、设计来研究的。
第一讲 绪论
主讲：周哲波教授
21:42:10
本讲主要内容
1. 概述 2.实现互换性的条件 3.互换性发展简介
21:42:10
第一节 概述
一、研究内容 1.本课程的地位 1）它是高等学校机械类及机电结合类各 专业的一门极其重要的专业技术基础课程； 2）它是从事产品设计、制造、质量控制、 维修和使用的工程技术人员必备的知识； 3）它是机械产品几何参数的标准制定和 贯彻执行的理论依据。
＊2）按互换性的程度来分
（1）完全互换 ①定义：指零部件在装配或更换时，无需挑选、辅助加 工或修配就能顺利装在机器上，并满足使用的性能要求。 举例：自来水管接头、电源插座、大批大力生产的标准件。 ②优点： Ⅰ.能实现零、部件的完全互换、通用，为专业化生产和 相互协作创造了条件 ； Ⅱ.简化应用工序，从而提高了经济效益。 ③缺点： Ⅰ.当组成产品的零件数较多、精度要求高，允许零件的 尺寸变动范围（即制造公差）小，加工难度大、成本增 高； Ⅱ.当装配精度要求很高时，制造难度更大，甚至无法加 21:42:10 工。
21:42:10
产品质量不是检验出来的，应是生产 制造出来的，应将质量控制的重点放在 制造阶段。应用实践证明：统计质量控 制方法是制造过程中保证产品质量、预 防不合格品的一种有效工具。
21:42:10
3.全面质量管理阶段 （Total Quality ManagementTQM） 起源上世纪60年代，美国通用电器公司的费 根堡姆（Feigenbaum）和朱兰（Juran）最早 提出。 二战以后，日本丰田汽车制造公司掌门人丰 田英二就是在企业内部推行全面质量管理最忠 诚的倡导者和受益者，使丰田汽车制造公司一 跃发展成为世界汽车制造业巨头，一度因产品 质量高度稳定，享誉全球。 1961年，美国通用电气公司质量总经理费根 堡姆（A.V.Feigenbaum）正式出版《全面质量 管理》，全面质量管理概念包括以下含义： 21:42:10
1）产品质量单纯依靠数理统计方法控制生产 过程和事后检验是不够的。强调解决质量问 题的方法和手段是多种多样的，应综合运用。 除此以外，还需要做好一系列的组织工作。 2）将质量控制向管理领域扩展，要管理好全 过程，要实现整体性的质量管理。 3）产品质量是与成本相关，离开成本谈质量 是没有意义，应强调质量成本的重要性。 4）提高产品质量是公司全体成员的责任，应 使全体人员都具有质量意识和承担质量责任 的精神。
第三节 质量工程（Quality Engineering缩写为 QE）简介 一、质量工程发展史 1.质量检验阶段 20世纪初，美国工程师泰勒（F.W.Taylor） 在总结工业革命以来生产制造经验的基础上， 结合大工业管理的实践，提出 “科学管理思 想”，主张实现计划与执行分离，将质量检验 为一种管理职能，建立专职质量检验制度。 “三权分立”制，即有人专职制定标准，有人 负责实施标准，有人负责按标准检验。为此在 企业管理中诞生了一支专职检验队伍，出现了 专职检验部门。对保证产品质量有着极其重要 的意义，但属于事后把关，只能分离不合格品。 21:42:10 致命的缺陷是实行全数检查，成本和损失巨大。
举例： 灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承 汽车、自行车、缝纫机、手表 日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工 产品
21:42:10
2.分类 1）按确定的参数或使用要求来分 （1）几何参数互换性（装配互换性、 狭义互换性）-----本课程主要研究对象 ①目的：实现可装配性要求。 ②研究对象：几何参数（尺寸、形状、 相对位置关系）。 （2）功能互换性-----广义互换性 ①目的：满足产品规定的使用要求。 21:42:10 ②研究对象：物理、化学、机械性能。