互换性概述

第一章 极限与配合
小结
本节讲述了互换性在现代工业制造中的重要意义； 零件互换性的分类包括完全互换和不完全互换；要实 现互换性生产，国家制定了公差标准；合理使用公差 和正确进行检测是保证产品质量、实现互换性生产的 必备的条件和手段；互换性要通过标准化来实现，标 准化是现代化生产的重要手段之一；
第一章 极限与配合
是本教材主要涉及的互换性。 对几何要素的
尺寸 形状 相对位置
提出互换性要求。
2)功能互换性（保证使用）：广义互换性，指通过规定功能参数的极限范围 所达到的互换性。
物理
对
机械 性能 提出互换性要求。
化学
第一章 极限与配合
二、互换性的基本形式（种类） 2、按互换程度和范围的不同分为： (1) 完全互换：零件在装配或更换时，不作任何选择、调整 和修配就能满足预定的使用要求。对互换性要求高、大批量 生产。如： 一般标准件有螺钉、 螺母、 滚动轴承、 齿轮等。 (2) 不完全互换：零件在装配和更换前，允许有附加的选择、 调整，但不允许修配，装配后能满足预定的要求。对互换性 要求不高、单件小批量生产，一般用于机器上某些部位装配 精度要求很高的场合。
第一章 极限与配合
四、实现互换性的基本条件
实现互换性的基本条件是对同一规格的零、部件按统 一的技术标准制造。
第一章 极限与配合
补充：标准与标准化
所谓标准，就是指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具有 重复特征的物品（如产品、零部件等）和概念（如术语、规则、方法、代 号、量值等），在总结科学实验和生产实践的基础上，由有关方面协调制 订，经主管部门批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。
所谓标准化，就是指标准的制订、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。 标准化是一个不断循环、不断提高的过程。
第一章 极限与配合
➢ 标准化领域很广泛，为了保证基层标准与上级标准的统一、 协调，我国标准分为国家标准、部颁标准和企业标准。
第一章 极限与配合
如何使工件具有互换性？ 设加工一批零件的实际参数（尺寸、 形状、 位置等几何 参数及硬度、 塑性、 强度等其它物理参数)的数值都为理 想的理论值， 即这批零件完全相同。 装配时， 任取其中 一件， 配合的效果都是相同的。 但是，要获得这种绝对 准确和完全相同的产品在实际生产中是根本不可能的。零 件加工时不可能做得绝对精确，总是存在几何参数误差。 零件的几何参数误差分为尺寸误差、形状误差、位置误差 和表面粗糙度。
➢ 国家标准由国家质量技术监督局委托有关部门起草，审批 后由中国质量技术监督局发布，它对全国经济、技术发展 意义重大，必须在全国范围内执行。部颁标准对一个部的 经济和技术发展意义重大，必须在部属范围内执行，由主 管部门或有关部门联合主持并指定发布。企业标准指公司 企业、行业机构制定的在本企业、本行业内实施的标准， 包括地方标准、行业标准。
孔、轴的基本尺寸： Φ10 孔的最大极限尺寸：Dmax ＝ Φ10.030 孔的最小极限尺寸： Dmin ＝ Φ10 轴的最大极限尺寸： dmax ＝ Φ10 轴的最小极限尺寸： dmin ＝ Φ9.97
第一章 极限与配合
第一章 极限与配合
二、“偏差与公差”的术语及定义
1.偏差 某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为偏
第一章 极限与配合
三、互换性的重要性（续）
综上所述，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，是我们设计、 制造中必须遵循的。
即使是单件、小批生产，零件不具有互换性，此原则也必 须遵循。
第一章 极限与配合
我国自1959年起，陆续制订了各种国家标准。1978年我 国正式参加国际标准化组织，旧国标已不能适应现代大工业 互换性生产的要求。1979年原国家标准局统一布署，有计划、 有步骤地对旧的基础标准进行了两次修订。于1998年将标准 《公差与配合》改为《极限与配合》，在术语上、内容上尽 量与国际标准一一对应，2009年国家又颁布了新标准，以尽 快适应国际贸易、技术和经济的交流。
1、尺寸——用特定单位表示长度尺寸值的数值称为尺 寸。如（直径、半径、宽度、厚度、深度、高度、中 心距等） 。默认单位为mm。
2×
620 36 45
16 10 8
第一章 极限与配合 尺寸又分为基本尺寸、实际尺寸和极限尺寸
基本尺寸
第一章 极限与配合
第一章 极限与配合
极限尺寸
第一章 极限与配合
差。其中某一尺寸可以是实际尺寸，也可以是 极限尺寸；
所以，偏差有实际偏差和极限偏差之分 。
第一章 极限与配合
实际偏差和极限偏差
第一章 极限与配合
注意： ➢ 上偏差和下偏统称为极限偏差，它是设计时
确定的允许实际偏差变动的界限。
➢ 零件加工后，只要实际偏差未超出上、下偏 差所限定的范围，零件的尺寸就为合格。用 极限偏差表示孔、轴尺寸合格条件的表达式 分别为ES≥Ea≥EI和es≥ea≥ei。
• 两极限尺寸可能同时大于或同时小于基本尺寸， 因此,基本尺寸并不是零件在制造时一定要获得的 尺寸。
• 零件加工后的实际尺寸未超出两极限尺寸所限定 的范围时，零件尺寸为合格；否则为不合格。即 零件的合格条件：最小极限尺寸≤ 实际尺寸 ≤最 大极限尺寸
第一章 极限与配合 例一 ，已知孔、轴的尺寸，求基本尺寸、极限尺寸值。
第一章 极限与配合
标准化水平的高低体现了一个国家现代化的程度。在现 代化生产中，标准化是一项重要的技术措施，因为一种机械 产品的制造过程往往涉及许多部门和企业，甚至还要进行国 际间协作。为了适应生产上各部门与企业在技术上相互协调 的要求，必须有一个共同的技术标准。公差的标准化有利于 机器的设计、制造、使用和维修，有利于保证产品的互换性 和质量，有利于刀具、量具、夹具、机床等工艺装备的标准 化。
和其它由单一尺寸形成的非圆柱形被包容面。
包容与被包容
第一章 极限与配合
孔、轴的区分
加工过程：
余量切除，孔 ，轴 ；
装配关系：
孔 – 包容面，轴 – 被包容面；
测量方法：
孔 – 内卡尺，轴 – 外卡尺；
表面关系：
孔 – 内无材料，轴 – 内有材料；
轴
孔
第一章 极限与配合
一、有关“尺寸”的术语和定义
第一章 极限与配合
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 装配时 装配后
不挑 不调整或修配 满足使用要求
缺一不可
第一章 极限与配合
二、互换性的基本形式（种类）
根据使用要求以及互换的参数、程度、范围的不同，互换性可分为不同
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)：狭义互换性，即通常所指的互换性，也
第一章 极限与配合
现代机器的生产应该是互换性生产，它符合现代化大 工业的发展条件。以电视机和汽车的生产为例，它们各自 都有成千上万个零件，由若干个省、几十家企业生产制造， 而总装厂仅生产部分零部件。在自动生产线上将各企业的 合格零件装配成部件，再由部件迅速总装成符合国家标准 的电视机或汽车，从而使年产量几十万台甚至几百万台成 为可能，而这种现代化大工业的生产使得产品质量更高， 产品的价格更为低廉。消费者在现代化进程中得到了实惠， 同时也注意到互换性的生产和维修给社会各个层面带来了 极大的方便，推动了社会的发展。
第一章 极限与配合
（4）使用方面。 由于零部件具有互换性，生产中各种设备的零部件损坏后，在
最短时间内用备件加以替换，能很快地恢复其使用功能，减少了 修理时间及费用，从而提高设备的利用率，延长它们的使用寿命.
1) 军用 军工产品易损件：子弹、炮弹 都具有互换性。 2) 民用 给日常生活带来极大方便(举例： 备胎、电子元件等等)
第一章 极限与配合
（2）制造方面。 互换性是专业化协作组织生产的重要基础，整个生产
过程可以采用分散加工、集中装配的方式进行。这样有 利于实现加工过程和装配过程的机械化、自动化，从而 可以提高劳动生产率，提高产品质量，降低生产成本。
第一章 极限与配合
（3）装配方面。 从装配看，互换性是提高生产水平和进行文明生产的有利手段。 由于装配时不须附加加工和修配，减轻了工人的劳动强度，缩短 了劳动周期，并且可以采用流水作业的装配方式，大幅度地提高 生产效率。
ห้องสมุดไป่ตู้一章 极限与配合
1-1互换性的概念
1、互换性的含义 互换性(Interchangeability)有广义和狭义之分，广义的 说是：“一种产品、过程或服务，代替另一种产品、 过程或服务能满足同样要求的能力。” 在机械工业中，互换性是指：“制成的同一规格的一 批零件或部件，不需作任何挑选、调整或辅助加工， 就能进行装配，并能满足机械产品的使用性能要求的 一种特性”
第一章 极限与配合
孔
轴
极限与配合示意图
最大极限尺寸 最小极限尺寸
基本尺寸
公差 下偏差
上偏差
最小极限尺寸
最大极限尺寸 基本尺寸
公差 下偏差 上偏差
零线
第一章 极限与配合
第一章 极限与配合
Th
ES
+
EI
0_
es
Ts
ei
画法：a、作零线，标出“0”“＋”“—”号，画单向尺
寸线并标上基本尺寸
1－2 极限与配合基本术语、定义
术语和定义是技术标准的基础，也是工 程技术人员使用的技术语言。 一、尺寸 二、偏差与公差 三、配合
第一章 极限与配合
孔和轴
孔与轴的结合是机械装置中最典型的装配关系，装配后，孔以其 内表面包容轴的外表面。 孔——通常指工件各种形状的内表面，包括圆柱形内表面
和其它由单一尺寸形成的非圆柱形包容面。 轴——通常指工件各种形状的外表面，包括圆柱形外表面
第一章 极限与配合
第一章 极限与配合
小结
1. 理解并掌握广义孔和轴的概念， 2. 理解并掌握有关尺寸的概念， 3. 理解并掌握有关偏差的概念。
第一章 极限与配合
2.公差、公差带和公差带图
第一章 极限与配合
第一章 极限与配合
请你归纳下公差与偏差的不同。
1、公差没有正、负符号 2、公差不能为零。 3、从加工角度看，基本尺寸相同的 零件，公差值越大，加工越容易， 反之困难。
第一章 极限与配合
三、互换性的重要性 机械工程中互换性的作用体现在产品的设计、加工、装 配和使用等方面。
（1）设计方面。 由于零部件具有互换性，就可以最大限度地采用具有 互换性的标准件、通用件，可使设计工作简化，大大减 少计算和绘图的工作量，缩短设计周期。也便于各种现 代计算机辅助设计方法的应用。
第一章 极限与配合
为什么自行车的链条坏了，我们可以买个新的换 上；灯泡坏了我们也可以买个新的换上，而有的 则不可以，我们要到生产厂家制新的零部件换上 才可以?
第一章 极限与配合
规格相同的任何一个灯头和灯泡，无论它们出自哪个 企业，只要产品合格，都可以相互装配， 电路开关合上， 灯泡一定会发光。同理，自行车、电视机、 汽车等家用 电器的零件损坏，也可以快速换一个同样规格的新零件， 并且在更换后，自行车可以继续骑行、电视有画面并有 伴音、汽车开动后就可上路。日常生活中之所以这样方 便，是因为日常用品、 家用电器、交通工具的零配件都 具有互换性。
第一章 极限与配合 几何参数误差对零件的使用性能和互换性会有一定影 响。实践证明，只要把零件的几何参数误差控制在一定的 范围之内，零件的使用性能和互换性就能得到保证。 为满足机械制造中零件所具有的互换性，要求加工零 件的误差应在允许的公差范围之内。零件几何参数允许的 变动量称为几何参数公差，简称公差。它包括尺寸公差、 几何公差（形状公差、位置公差、方向公差、跳动公差)、 表面粗糙度等。公差是限制误差的，是误差的最大允许值， 用以保证互换性的实现。因此，建立各种几何参数的公差 标准，是实现对零件误差的控制和实现零部件互换性的基 础。
➢ 实际偏差和上、下偏差分别可能为正值、负 值或零值，在应用中，其值前必须带“＋” 或“－”号(零值除外)。
第一章 极限与配合 极限偏差的标注形式
第一章 极限与配合
第一章 极限与配合
课堂练习
1、 某孔直径的基本尺寸为φ50mm，最大极限尺寸为 φ50.048mm，最小极限尺寸为φ50.009mm，求孔的上、下偏 差。