第一章-绪论

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互换性的概念
什么叫互换性? • 我们通常说的互换性是指在制成 同一规格的零件中,不需要作任何 的挑选或附加加工(如选配和钳工 加工)就可以组装成部件和整机,并 能达到设计要求.
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举例: 1. 比如自己的自行车掉了一个螺母,无论你去 哪个五金商店,只要买一个同样型号的螺母 旋上即可. 2. 汽车轮胎坏了,有一个同样型号的换上即可. 学生举例:
行业标准：JB（机械标准）、YB（冶金标准）
地方标准
企业标准
GB（强制性标准）、GB/T（推荐性标准）
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标准很重要。在标准制定中，数值的确定是一 个难点，自然数有无数个。如何选取，怎么确定， 才能使数值选的少，而包含的面宽。并且能够考虑 到各方面的情况。当所选取的数值达不到你的要求 时，可以有补救措施。这就引出了“优先数及优先 数系”。
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派生系列——从Rr系列中，每P项取值所构成的系列， 如Rr/P＝R10/3，则公比qr/3= 10 3 =1.953125≈2。就是在 10 R10系列中从某一项开始，每后数3项取一项。其数值为1、 2、4、8、…；1.25、2.5、5、10…等均属于该系列。表 面粗糙度Ra、Rz、Ry规定系列就是这样的，见P116表 5—1 复合系列——由若干个等公比系数混合构成的多公比系列 如10、 16、 25、 35.5、 50、 71、 100、 125 、 160
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2) 由许多前、后按一定数学规律排列起来的数列在十 进制数段内按等比分档,并可延伸.代号Rr 公比: q r = r 10 (r取5、10、20、40、80) R5系列:
R10系列:
R20系列:
R40系列:
R80系列:
q5 = q10 = q20 = q40 = q80 =
◆标准 由一定的权威组织对重复性的事物或概念所作的 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，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。
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3 强制性标准和推荐性标准
4 国际标准 国际标准是指由国际 化标准团体通过的标准。
标准
国际标准化组织ISO 国际电工技术委员会IEC
国际电信联盟ITU
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国际标准：ISO、IEC（国际标准化组织和国际电工委员会制定的标准）
国家标准：GB（我国标准）、EN （欧共体）、ANST（美国）
2.50
2.50
2.50 2.80
1.25
1.25 1.40
6.30
6.30
6.30 7.10
3.15
3.15 3.55
1.60
1.60
1.60 1.80
8.00
8.00 9.00
4.00
4.00
4.00 4.50
2.00
2.00
10.00
10.00
10.00
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其它系列
测量的基本概念、原理及方法
互换性与 测量技术
可以相互替换的性质
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课程性质：
◆机械类、近机械类专业的一门主要技术基础课。
课程设计 工艺课程
互换性与测量技术基础
基础课
专业课
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学习目的：
◆掌握互换性、标准化、测量的基本概念及有关的基本术
语和定义，了解其内容和特点；
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二 误差 公差 精度
• 加工误差：零件的实际尺寸和理论上绝对准确尺 寸之差。 • 要点：1 实际尺寸和理论尺寸 2 之差 • 产生原因 • 因为零件的尺寸需要加工以后才能获得，但是由 于加工过程中有诸如设备、人员、环境等因素的 影响，这些影响又不可能绝对完全避免，所以就 会产生误差
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2
公差： 指允许参数值的变动量 精度： 指实际量偏离理想量的程度 误差和公差及精度三者之间的关系 精度低—公差大—误差大—工序少—加工易—成本低 精度高—公差小—误差小—工序多—加工难—成本高
3
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公差——允许零件几何参数的变动量称为“公差” 尺寸允许变动量称为“尺寸公差”——有国家标准 形状允许变动量称为“形状公差”——有国家标准 位置允许变动量称为“位置公差”——有国家标准
机械制造业中的互换性通常包括几何参数和 力学性能互换性的互换，本课程仅讨论几何参数 的互换性。
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2
分类
根据不 同的分 类标准
按决定 参数和 使用要求
按互换 程度
对标准 件或机 构来说
几何参数 互换性
功能互 换性
完全互换
不完全 互换
外互换
内互换
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R5
完全互换与不完全互换的特点
• 完全互换通用性强、装配方便，可减少修 理时间和费用，利于专业化生产。 • 不完全互换既能降低加工难度，又能保证 装配精度
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3.互换性在机械制造中的作用
◆设计方面：最大限度采用通用件和标准件，大大简化绘
图和计算工作，缩短设计周期。
◆制造方面：可分散到不同专业生产单位同时进行制造，
采用先进工艺和高效率专用设备，提高生产、装配效率。
◆使用、维修方面：及时方便的更换已损零部件，减
少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转。延 长了机器的使用寿命，提高了机器的使用价值。
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既然互换性有这么多好处，我们怎么才能使零 件具有互换性呢？ 我们引入“公差”这一概念。 要使零件具有互换性，就要求将其实际值的变 动限制在一定范围内，以保证零件充分近似，即应 按“公差”来制造。 公差就是允许实际参数值的最大变动量。
◆学会合理选用公差与配合的原则和方法； ◆能查用公差手册和公差国家标准，能读懂及正确标注图
样。
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◆掌握常用标准件—滚动轴承、螺纹、键、花键和齿轮
传动的公差与配合标准。
◆了解典型的测量方法，学会使用常用计量器具及数据处
理。
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第一章 绪 论
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互换性 误差 公差 标准化 优先数系 课程要求 精度
5
10
= 1.6
10
10 20 10
40
= 1.25
= 1.12
10
= 1.06
= 1.03
80
10
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表1—1优先数系的基本系列
R5
1.00
R10
1.00
R20
1.00 1.12
R40
1.00 1.06 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00 2.12
3 标准的种类
以标准化共性要求和前提条件为对象的标准。 如计量单位、术语、符号、优先数系、机械 技术标准 制图、极限与配合、零件结构要素等标准。
以产品及其构成部分为对象的标准。如机电设 备、仪器仪表、工艺装备、零部件、毛坯、半 产品标准 成品及原材料等基本产品或辅助产品的标准。 产品标准包括产品品种系列标准和产品质量标 标准 准
优先数系和优先数就是对各种技术参数进行协调、简 化和统一的一种科学的数值制度。 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，它们分别用系列符号R5、 R10、 R20、 R40和R80表示。
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1) 优先数系的构成 优先数系是一种十进制（几何级数）等比数列。包含1 ，10，100，…和0.1，0.01，0.001…这些数。且按1～10 ，10～100，…和1～0.1，0.1～0.01…划分区间，称为十 进区间。 设每个十进段内，a为起始项，且每进r项就使项值增大 10倍，则公比q应满足a×qr=10a，即公比q= r 10 ，相应的 理论数列为a, a× r 10,a×( r 10 )2,…a×( r 10 )r-1, 10×a 国家标准GB321－80与国际标准ISO3－73采用的优先 数系相同。规定的r值有5，10，20，40，80五种，它们是 每个十进区间内项值的分级数。优先数系符号为Rr。各系 列分别用符号R5，R10，R20，R40，R80表示，称为R5系列 、R10系列、……R80系列。 `
如果谁设计谁制定，那么，加工出来的零件还是
没有互换性。这就需要一个公差标准。大家都统
一执行“标准”。
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三 标准化
1.必要性：为了适应各部门的协调和各生产环节的衔 接，必须有一个统一的标准,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，以实现互换性 生产。
2.定义： （GB/T3935.1-1996)
如：图中标注
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Φ 20
0 0.013
尺寸变动范围Φ 20～Φ 19.987 公差 20－19.987＝0.013 0－（－0.013）＝0.013
Φ 35 0..025 0 041
尺寸变动范围Φ 34.975～Φ 34.959 公差34.975－34.959＝0.016 －0.025－（－0.041）＝0.016
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四 优先数系
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，向一切有关的参数进行传播。例如，螺栓的尺寸一 旦确定，将会影响螺栓孔的尺寸、垫圈尺寸、以及加工螺 栓孔的钻头尺寸、加工垫圈冲头尺寸和螺栓扳手尺寸等。 由于数值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的 各种技术参数不能随意确定。必须从全局出发加以协调， 并进行适当的简化和统一。
灯泡坏了,买一同样的灯泡。
机器上的螺钉、灯泡、自行车、缝纫机、钟 表上的零部件等等。
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一 互换性
1 定义：在机械制造中按规定的几何、物理及其它
质量参数的公差，来分别制造机械的各个组成部
分,使其在装配与更换时，不需辅助加工及修配
便能很好地满足使用和生产上的要求，叫做互换
性。
R5
R10
R20
2.24
R40
2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.00 3.15 3.35 3.55 3.75 4.00 4.25 4.50 4.75
R5
R10
5.00
R20
5.00 5.60
R40
5.00 5.30 5.60 6.00 6.30 6.70 7.10 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00
方法标准
以生产技术活动中的重要程序、规划、方法 为对象的标准。如设计计算方法、工艺规程、 测试方法、验收规则及包装运输方法等标准。 专门为了安全与环境保 护目的而制订的标准。
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安全、卫生及环境保护标准
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2 标准的级别（分三级） 按级别和作用的范围 国家标准 行业标准 专业标准 地方标准 企业标准
• 当优先数系基本系列无一能满足分级要求时，还会用到 派生系列。派生系列是从基本系列或补充系列Rr中，每p项 取值导出的系列，以Rr/p表示，比值r/p是1~10、10~100等 各个十进制数内项值的分级数。 • 派生系列的公比为：
qr p q
p r
10
r
p
10
p r
移位系列也是一种派生系列，它的公比与某一基本系列相同， 但项值与该基本系列不同。例如，项值从25.0开始的R80/8系 列，是项值从25.0开始的R10系列的移位系列。 当参数系列的延伸范围很大，从制造和使用的经济性考虑， 在不同的参数区间需要采用公比不同的系列时，可分段选用最 适宜的基本系列或派生系列，以构成复合系列。 `
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长度尺寸40和48没有注公差不等于没有公差，根据GB ／T1804－2000未注公差的规定，公差为±0.3。
形状——圆柱度0.052
位置——对A同轴度0.030
对A垂直度0.040
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零件在制造过程中，尺寸参数在一定的公差内就 能保证互换性的要求。但零件尺寸公差如何确定，
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1 误差:实际量不等于理想量。 (1) 加工误差: • 尺寸误差:实际量不等于理想量 • 形状误差:实际要素对理想要素的变动量 • 位置误差:零件上点 线 面间的位置关系 • 表面粗糙度:零件表面上的微观几何形状误差 (2)测量误差:由仪器、方法、环境等因素带来 的误差