1、互换性与技术测量互换性与技术测量 主主 要要 内内 容容 绪论（绪论（1 1章）章） 尺寸的公差、尺寸的公差、配合与检测配合与检测（2 2章）章）（重点重点） 测量技术基础（测量技术基础（3 3章）章） 几何公差及其检测几何公差及其检测（4 4章）（章）（重点重点） 表面粗糙度及其检测（表面粗糙度及其检测（5 5章）章） 光滑极限量规（光滑极限量规（6 6章）章） 常用结合件的互换性常用结合件的互换性（7 7章）章） 圆柱齿轮传动精度及检测（圆柱齿轮传动精度及检测（8 8章）章） 尺寸链（尺寸链（9 9章）章）课程任务及教学目标课程任务及教学目标互换性概述互换性概述加工误差和公差加工误差和公差
2、标准化和优先数系标准化和优先数系1.11.11.21.21.31.31.41.41.1 互换性概述 1.1.11.1.1互换性的基本概念互换性的基本概念、定义: 互换性是指同一规格的一批零部件中，任取其一，无须任何挑选或附加修配或再调整，就可装到机器（或部件）上，并能保证满足机械产品的使用性能要求的一种特性。、说明： （满足互换性的条件）1、同一规格；2、一般针对一批零部件而言；3、应满足对装配过程中三个阶段的要求：a、装配前： 任取其一；b、装配时： 不需任何附加的修配与调整；c、装配后： 能装配成满足规定的使用性能要求；1.1.2 、互换性原则在机械制造中的重要作用互换性原则在机械制造中的
3、重要作用A、在设计方面，采用通用件和标准件，大大减少了绘图和计算等工作量，缩短了设计周期；有利于产品多样化和便于计算机辅助设计CAD，这对发展系列产品十分重要。1.1.2 、互换性原则在机械制造中的重要作用互换性原则在机械制造中的重要作用B、在制造方面，互换性原则它有利于组织大规模专业化生产，统一工艺和专用设备；自动化生产；提高生产效率，保证产品质量，降低生产成本。流水作业,自动装配。C、在使用、维修方面，以新换旧，方便维修。1.1.3 互换性的分类互换性的分类A、按互换程度分类按互换程度分类1、完全互换(绝对互换):2、不完全互换(相对互换):无条件的满足，互换性的条件。因特殊原因，只允许零
4、件在一定范围内互换。扩大公差加工测量分组用于大批量生产，例如：飞机、汽车。用于高精度场合 当当使用要求使用要求与与制造水平制造水平、经济效益经济效益没有矛盾时采用完没有矛盾时采用完全互换，反之采用不完全互换。全互换，反之采用不完全互换。B、对标准部件或构件而言对标准部件或构件而言1、外互换:是部件或构件与其相配件间的互 换性。2、内互换:是部件或构件内部组成零件间的 互换性。滚动轴承内圈内径与轴间属于（）互换? ?滚动轴承的滚道直径与滚动体直径间属于（）互换? ?外互换内互换C 按功能分 1. 几何参数互换.尺寸,形状,位置,表面粗照度等.(本课程内容) 2.功能互换.几何参数,物理性能,化学
5、性能,力学性能.1.1.4 互换性的实现 1.加工误差存在的必然性. 2.适当的加工误差能不影响产品的使用性能. 3.合理的加工误差:公差.设定公差范围内的零件具有互换性.1.2标准化和优先数系标准化和优先数系 标准与标准化是实现互换性的基础。 1.2.1标准化与国家标准 1.标准 标准一般是指技术标准，它是指对产品和工程的技术质量、规格及其检验方法等方面所作的技术规定，是从事生产、建设工作的一种共同技术依据。 2.2.标准分类标准分类 A A、按范围分为按范围分为：基础标准、产品标准、方法标准、安全与环境保护标准 B B、按级别分为按级别分为： 国家标准（GB， GB /T） 行业标准（如J
6、B，JB/T是机械行业标准） 地方标准（DB，DB/T） 企业标准（QB）。 前三级又分为：强制性强制性标准标准和推荐性推荐性标准标准，我国80%以上标准属于推荐性标准。 1.2.2 1.2.2 优先数和优先数系优先数和优先数系1.1. 数值标准化的必要性数值标准化的必要性 机器各部件之间互相配合机器各部件之间互相配合, ,各尺寸的数据具有传各尺寸的数据具有传递性递性, ,工装工装, ,夹具尺寸具有传递性夹具尺寸具有传递性. .例例: :螺栓尺寸螺母尺寸加工螺母刀具螺栓孔尺寸 2 2. .优先数系优先数系 国际上统一的数值制度国际上统一的数值制度,用于各种量值得分级用于各种量值得分级,以便在不
7、同的地方优先选用相同的数值以便在不同的地方优先选用相同的数值. 国家标准（国家标准（GB/T 321-2005/ISO 3:1973GB/T 321-2005/ISO 3:1973）规）规定的优先数系是由公比为定的优先数系是由公比为q5q5、q10q10、q20q20、q40q40、q80q80，且项值中含有，且项值中含有1010的整数幂的的整数幂的理论理论等比数列等比数列导导出出的一组的一组近似近似等比的数列等比的数列。 优先数系是一种十进制的几优先数系是一种十进制的几何级数。何级数。rrq10公比公比:(r(r取取5 5、1010、2020、4040、80)80)代号：代号：Rr R5的公
8、比： q5 1.60； R10的公比： q101.25； R20的分比： q201.12； R40的公比： q401.06； R80的公比： q801.03。基本系列：R5、R10、R20、R40 常用系列补充系列：R80仅用于分级很细的特殊场合。倍数系列，即派生系列：为满足某些产品参数的数值有倍增的要求，在优先数系中每隔X项取一项组成的新的系列。 例：X3 时，由R10系列中每隔3项取一项构成倍数系列R10/3（见表1-1）。 1.001.00，l.25l.25，1.601.60，2.002.00，2.502.50，3.153.15，4.004.00，5.005.00，6.306.30，8.
9、008.00，10.0010.00， 表表1 11 1 零件表面粗糙度零件表面粗糙度Ra Ra 的数值的数值 (m) (m) (R(R5 5 ) ) ( (摘自摘自GB/T 1031GB/T 10312009)2009)0.0120.23.2500.0250.46.31000.050.812.50.11.625倍数系列派生系列3 3、优先数、优先数优先数系中的每一个数值称为优先数。优先数系中的每一个数值称为优先数。4 4、优先数系的主要特性、优先数系的主要特性（1 1）各系列之间）各系列之间依次相含依次相含；（2 2）在基本系列）在基本系列和补充系列中的和补充系列中的项值，可按十进项值，可按十
10、进法法向两端延伸向两端延伸；（3 3）当有当有特殊特殊需要时，可采用派生系列；需要时，可采用派生系列；（4 4）每隔）每隔r r项，以扩大十倍重复出现。项，以扩大十倍重复出现。1.3 加工误差和公差 1.3.1 1.3.1 加工误差和公差的概念加工误差和公差的概念 1.1.加工误差：加工误差：加工过程中产生的尺寸、几何形状和相互位置误差。 2.2.公差：公差：由设计人员给定的允许零件的最大误差。谢谢学习.1.3.2 1.3.2 几何量的误差与公差标准几何量的误差与公差标准 零件在加工过程中，由于机床的振动、刀具的逐渐磨损、进给运动的不准确、装夹及受热变形等因素的影响，使制得的几何参数不可避免地
11、会产生误差。如尺寸比设计的大了点或小了点，直线不直，平面不平等。 结论：误差是不可避免的。1.3.2 1.3.2 几何量的误差与公差标准几何量的误差与公差标准 1.1.误差：尺寸、形状、相互位置等对理想误差：尺寸、形状、相互位置等对理想状态的偏离量。状态的偏离量。 零件的几何量误差过大，必然会影响零件的使用功能和互换性，但实践证明，只要将只要将这些这些误差控制在一定的范围内误差控制在一定的范围内，则，则零件的零件的使用性能使用性能和和互换性都能得到保证互换性都能得到保证。因此研究零件几何量的误差及其控制范围公差，是零部件设计与制造的一个重要内容。 注意：误差应包含加工误差与测量误差。1.3.2
12、 1.3.2 几何量的误差与公差标准几何量的误差与公差标准 2.2.公差标准：为零件的加工制造所制定的极公差标准：为零件的加工制造所制定的极限与配合等技术标准。限与配合等技术标准。 技术标准，是工程技术上的法律文件，是对产品和工程建设的质量、规格及其检验等所做的技术规定，是从事设计、加工、检验的共同技术依据。 极限与配合等标准是重要的基础标准，它是随着工业生产的发展而产生和完善的。1.3.3 1.3.3 公差与检测公差与检测实现互换实现互换性的条件性的条件 1 1关于公差关于公差 若要求把一批零件的实际尺寸全部制成数值上等于理论值。即这些零件完全相同，此时，虽然具有互换性，但是，这在生产上不可
13、能，而且没有必要。因为，零件在加工过程中不可避免的会产生各种误差,只要把几何参数的误差控制在一定范围内就能满足互换性的要求。所以，只要要求把零件的实际参数值制成变动范围不大，使零件充分近似即可。1.3.3 1.3.3 公差与检测公差与检测实现互换实现互换性的条件性的条件 1 1关于公差关于公差 这个实际参数允许的最大变动量就是公差公差。 零件几何参数误差的允许范围称为公差。包括尺寸公差、形状公差、位置公差等。 要使零件具有互换性，就应按“公差”制造。 小结：误差、公差和精度小结：误差、公差和精度 1 1 误差误差: :实际量实际量不等于不等于理想量理想量 (1) (1) 加工误差加工误差: :
14、与加工方法有关。可分为：与加工方法有关。可分为：尺寸误差尺寸误差: :工件加工后的实际尺寸和理想尺寸之差。形状误差形状误差: :实际形状与理想形状的差异。位置误差位置误差: :实际位置对理想位置的差异。表面粗糙度表面粗糙度: :零件表面上的零件表面上的 微观微观几何形状误差。几何形状误差。(2)(2)测量误差测量误差: :由仪器、方法、环境等因素带来的误差由仪器、方法、环境等因素带来的误差2 2 公差：公差： 小结：误差、公差和精度小结：误差、公差和精度允许零件几何尺寸和几何参数的变动量。误差在公差范围内即为合格。 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
15、后的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，用于限制加工误差的；误差则是加工过程中产生的。3 3 精度：精度： 指指实际量实际量偏离偏离理想量理想量的的程度程度4 4 误差和公差及精度三者之间的关系误差和公差及精度三者之间的关系 精度低精度低公差大公差大误差大误差大工序少工序少加工易加工易成本低成本低 精度高精度高公差小公差小误差小误差小工序多工序多加工难加工难成本高成本高小结：误差、公差和精度小结：误差、公差和精度1.3.3 1.3.3 公差与检测公差与检测实现互换实现互换性的条件性的条件 2.2.关于检测关于检测 对每一个零件，我们都必须根据图纸上规定的公差
16、要求来制造。在零件的制造过程中，不同的零件公差要求各不相同：有的要求准确到1m，有的要求准确到0.1m，怎样来确定所加工的零件是否符合图纸上规定的公差要求呢？这就必须借助一定的测量工具和一定的测试技术。1.3.3 1.3.3 公差与检测公差与检测实现互换实现互换性的条件性的条件 2.2.关于检测关于检测 在机械制造中，检测是判别产品合格与否，质量优劣的基本方法。 检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品的原因，以便及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。 因此检测是实现互换性生产的重要保证，也是进行质量管理，监督和控制的基本手段。1.3.3 1.3.3 公差与检测公差与检测实现互换实现互换性的条件性的条件 2.2.关于检测关于检测 加工好的零件是否满足公差要求，要通过检测来判断。 检测是机械制造的“眼睛”。1.3.3 1.3.3 公差与检测公差与检测实现互换实现互换性的条件性的条件 2.2.关于检测关于检测 产品质量的提高除了依赖于设计和加工的精度提高外，更有赖于检测精度的提高。因此，合理确定公差、正确进行检测，是保证产品质量和实现互换性生产的两个必不可少的手段和条件。 在检测技术方面，我国近年来研制了不少利用激光、光栅、计算机等先进技术的高精密量仪，不少已达到世界先进水平。 Thanks!
