互换性与技术测量培训-零件互换性的基本概念和分类

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标准的分类
标准按不同的级别颁发。我国标准分为： 国家标准（GB）： GB表示国家强制标准，GB/T表示国家推荐
标准，是对全国技术、经济发展有重大意义而必须制定的全 国范围内统一的标准。 行业标准（原部颁标准或专业标准）：主要指全国性的各专业 范围内统一的标准。如SY、JB、QB等。 地方标准：指省、直辖市、自治区制定的各种技术经济规定。 如“沪Q”、 “京Q”等。 企业标准（QB）：通常指未制定国标、部标的产品应制定企 业标准。一般，企业标准严于国家标准或行业标准。
本课程仅讨论几何参数的互换性。几何参数包括尺寸、形 状、位置、表面微观形状。 ※ 可见，互换性应同时具备三个条件：
第一，不经选择； 第二，不需辅助加工和修配； 第三，满足规定的功能要求。
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2.4 互换性的分类
1.按参数特性或使用要求分:
(1)几何互换性(狭义互换性):是指规定几何参数的公差以保证 成品的几何参数充分近似所达到的互换性。是本课程所讲的 互换性。
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1.1 机械精度设计的意义
产品要有竞争力，就是要在这几个方面具有综合竞争力，不 能以牺牲其中任何一个为代价。如果单纯为提高产品质量，对精 度提出过高的要求，会增加加工成本，降低合格品率，推迟产品 交货、上市的时间，影响时间和价格竞争力；如果单纯考虑成本 因素，按每个零件的经济精度设计和加工，又会使产品质量和装 配成功率下降，同样会影响其综合竞争能力。
本章重点：互换性、标准化与优先数系的概念 难点内容：零件互换性的基本概念和分类。
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1 本课程的研究对象
本课程的研究对象是关于机械或仪器零部件的几何参数（即尺寸、形状、 位置和表面粗糙度）的精度设计及其检测原理，更具体地说，是学习如何合 理解决产品使用要求和制造工艺成本之间的矛盾。解决的方法就是规定合理 的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。可见，“公差”在生产中是非常重 要的。
标准与标准化正是联系这种关系的主要途径和手 段，是实现互换性的基础。
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3.1 标准的概念
标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，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。
标准的范围极广，种类繁多，涉及到人类生活的 各个方面。本课程研究的公差标准、检测器具和方 法标准，大多属于国家基础标准。
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1.1 机械精度设计的意义
产品设计的各个阶段都对产品性能、质量和成本有一定 影响，其中技术设计阶段中的精度设计是影响较大、难度也 较大的环节。精度设计包括非几何量（速度、流量、压力等） 精度设计和几何量（长度、角度等）精度设计，本课程主要 的研究对象为几何量的精度设计。
精度设计对产品竞争力有很大的影响。产品竞争力综 合体现在时间（T）、质量（Q）、价格（C）和创新（C）竞 争能力等方面。
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国际标准化组织（ISO）
1947年2月23日，国际标准化组织（ISO） 正式成立。主要负责制定和颁发国际标准。 我国于1979年恢复参加ISO组织后，陆续修订 了自己的标准。修订的原则是，在立足我国 生产实际的基础上向ISO靠拢，以利于加强我 国在国际上的技术交流和产品互换。
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3.2 标准化
1.1 机械精度设计的研究对象
机械产品设计从时间顺序上，一般经过以下四个阶段： 产品规划阶段：主要进行需求分析、市场预测、可行性分析，确定设计参数 及制约因素； 方案设计阶段：主要进行产品功能的原理设计； 技术设计阶段：此阶段是将功能原理方案具体化为机器及零部件的具体结构， 包括运动设计、结构设计、精度设计、模型实验等； 施工设计阶段：进行零件图、装配图、各种加工工艺的设计。
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2.1 公差与误差的关系
加工误差是不可避免的，其误差值在一定范围内变化是允 许的，加工后零件的误差只要不超过零件的公差，零件是合 格的。所以，公差是设计给定的，用于限制加工误差；误差 则是加工过程中产生的。加工误差包括：
尺寸误差：实际尺寸与理想尺寸之差。 形状误差：宏观几何形状误差（形状误差，由工艺系统误 差所造成）、微观几何形状误差（表面粗糙度，刀具在工件 上留下的波峰和波长）、表面波度误差（加工过程中振动引 起的）。 位置误差：各要素之间实际相对位置与理想位置的差值。
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※ 3.3 优先数和优先数系
1、数值的传播
在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是孤立 的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的参数传播。 （1）数值的横向传播：例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、 丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。这种 情况称为数值的横向传播。 （2）数值的纵向传播：如同一品种的某个参数从小到大取不同的值，从而 形成不同规格的产品系列。这种情况称为数值的纵向传播。
应用：零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时， 可采用不完全互换。
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2.4 互换性的分类（续）
3.对标准部件或机构来讲， 分为
（1）外互换 ：指部件或机构与 其外部相配件间的互换性。如 滚动轴承内圈内径与轴的配合， 外圈与轴承座孔的装配。
（2）内互换 ：指部件或机构内 部组成零件间的互换性。如滚 动轴承内、外圈滚道与滚珠或 滚柱的装配。
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2.4 互换性的分类（续）
不完全互换分为： 1）分组互换 ：在生产中，当机器上某些相配合的部件精度要求高，加工困
难，制造成本高时，往往把零件的精度适当降低，以便于制造，然后再根 据实测尺寸的大小，将制成的相配零件分成若干组，使每组内的尺寸差别 比较小，最后，再把同组的零件进行装配。不同组之间的零、部件不能互 换。如滚动轴承内、外圈滚道与滚动体的结合采用分组互换。 2）调整互换 ：零、部件加工后，在装配时要用调整的方法改变尺寸或位置， 才能满足功能要求。如在装配中使用调整垫片或调整镶条。 3）修配互换 ：零、部件加工后，在装配时要去除材料以改变尺寸，才能满 足功能要求。如对普通车床尾座部件中的垫板进行再修磨。 不完全互换主要适用于小批量和单件生产。
互换性原则是精度设计的目的，标准化原则是精度设计的基础，而 匹配性原则和最优化原则是精度设计的手段，从而构成了精度设计的 一个彼此独立而又相互依存的完美整体。
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2.3 互换性的概念
例如：机器上的螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、钟表上的零 部件等。 定义：同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑选和 修配就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的特性叫做 互换性。机械制造业中的互换性通常包括几何参数、机械性 能和理化性能方面的互换性。
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※ 3.3 优先数和优先数系
3.优先数系
GB321—80中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了 五个系列，它们分别用符号R5、 R10、 R20、 R40和R80表示： ※（1）基本系列R5、 R10、 R20、 R40
刀具生 产厂
丝锥
人们总结了一种科学 的统一的数值标准，即为 优先数和优先数系。
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※ 3.3 优先数和优先数系
2、对数系的要求
（1）彼此相关，疏密适当； （2）能两端延伸和中间插入； （3）两相邻数的相对差为定值； （4）积、商后仍为数系中的数； （5）十进制数。
等差数列不能全部满足上述要求，而等比数 列则完全满足要求。
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。
(2)功能互换性(广义互换性):是指规定功能参数的公差以保证 成品的功能充分近似所达到的互换性。功能参数包括几何参 数、材料机械性能参数（如刚度、挠度、硬度等）以及化学、 光学、电学等参数。
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2.4 互换性的分类（续）
※ 2. 按零部件互换程度分： （1）完全互换（也称绝对互换）：装配时不需任何 挑选、调整或修配等辅助处理，在功能上便具有彼 此互相替换的性能。 特点：装配或更换时不需要挑选或修配。如日常生 活中所用电灯泡。 （2）不完全互换（也称有限互换）：装配前需经过 挑选、调整或修配等辅助处理，在功能上才具有彼 此互相替换的性能。 特点：装配时允许挑选、调整和修配。
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1.3 本课程的基本特点
1.特点
概念性强，定义、术语多，涉及面广，符号、代号 多，标准规定多，实践性强。
在学习中应及时总结归纳，认真完成作业和实验。
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1.4 课程组成
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2、公差与误差的概念
任何一台机器的零件都是按一定的加工工艺加工出 来的，由于加工设备与工艺方法的不完善，不可能制 造出绝对符合理想尺寸和形位要求的产品，实际生产 出来的零件与设计要求之间总是会有误差的（误差公 理）。只要把误差控制在允许的范围内，就可以保证 零件的使用要求，这个允许的最大范围就是公差。
使用、维修方面：减少了机器的使用和维修的 时间和费用，提高了机器的使用价值。
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3 标准化与优先数系
标准和标准化的引入 制定标准的必要性：现代化工业生产的特点是规
模大，协作单位多，互换性要求高，为了正确协调 各生产部门和准确衔接各生产环节，必须有一种协 调手段，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，成为一个有机的整体，以实现互 换性生产。
互换性与技术测量培训-
零件互换性的基本概念和分类
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目录
• 0 本章内容 • 1 本课程的研究对象 • 2 公差与误差的概念 • 3 标准化与优先数系 • 4 几何量的检测
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0 本章内容
本章目的：
1、掌握互换性、标准化的基本概念及其在机械中的 作用；