1、互换性与测量技术互换性与测量技术基础基础21世纪高职高专规划教材机电类前前 言言 互换性与测量技术基础互换性与测量技术基础是高等工科院校机械类各专业的一是高等工科院校机械类各专业的一门重要的技术基础课程，它主要包含几何量的精度设计和误差检测门重要的技术基础课程，它主要包含几何量的精度设计和误差检测两方面的内容，涉及机械产品及其零件的设计、制造、维修、质量两方面的内容，涉及机械产品及其零件的设计、制造、维修、质量控制等多方面的问题，具有很强的综合性和实用性。控制等多方面的问题，具有很强的综合性和实用性。针对我国高等职业教育和高等专科教育的特点，为了培养符合针对我国高等职业教育和高等专科教育的特点
2、，为了培养符合生产一线需求的技术应用性人才，本书遵循理论教学以应用为主的生产一线需求的技术应用性人才，本书遵循理论教学以应用为主的原则，力求做到基本理论和基本概念以必原则，力求做到基本理论和基本概念以必需和够用为度，专业知识突出针对性、应用性和实用性。需和够用为度，专业知识突出针对性、应用性和实用性。在编写过程中，编者吸取了许多同类教材的优点，并结合教学在编写过程中，编者吸取了许多同类教材的优点，并结合教学及实践经验，对教材内容作了精心的选择和编排。全书采用了最新及实践经验，对教材内容作了精心的选择和编排。全书采用了最新颁布的国家标准，尽量反映互换性与测量技术的最新理论，对于新颁布的国家标准，
3、尽量反映互换性与测量技术的最新理论，对于新旧标准正处于过渡阶段的内容，增加了新旧标准的比照，便于生产旧标准正处于过渡阶段的内容，增加了新旧标准的比照，便于生产实践中的应用。实践中的应用。下一页 本书由河南机电高等专科学校马霄任主编。参加编写的有本书由河南机电高等专科学校马霄任主编。参加编写的有:河南机电高等专科学校马霄河南机电高等专科学校马霄(第第1章、第章、第5章、第章、第10章章)，苏文，苏文瑛瑛(第第2章章)，田长留，田长留(第第3章章1一一4节、第节、第3章思考题与习题章思考题与习题)，程雪莉程雪莉(第第4章章)，任泰安，任泰安(第第3章第章第5节、第节、第6章、第章、第7章、第章、第
4、9章章)，陈芳，陈芳(第第3章第章第6节、第节、第11章章)，新乡市工业学校赵冬梅，新乡市工业学校赵冬梅(第第8章章)。本书由河南工业大学武良臣教授担任主审，在此表不衷心本书由河南工业大学武良臣教授担任主审，在此表不衷心感谢。本书在编写过程中参考了大量文献，在此一并表不诚挚感谢。本书在编写过程中参考了大量文献，在此一并表不诚挚的谢意。的谢意。由于编者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读由于编者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，敬请读者批评指正。者批评指正。前前 言言上一页总总 目目 录录第第1章章 绪论绪论第第2章章 光滑圆柱体结合的极限与配合光滑圆柱体结合的极限与配合第第3章章 形位
5、公差及其误差检测形位公差及其误差检测第第4章章 表面粗糙度及测量表面粗糙度及测量第第5章章 测量技术基础测量技术基础第第6章章 滚动轴承的互换性滚动轴承的互换性下一页第第7章章 键与花键连接的互换性及检测键与花键连接的互换性及检测第第8章章 螺纹的互换性及检测螺纹的互换性及检测第第9章章 圆锥的互换性及检测圆锥的互换性及检测第第10章章 圆柱齿轮传动的互换性及检测圆柱齿轮传动的互换性及检测第第11章章 尺寸链尺寸链总总 目目 录录上一页第一章第一章 绪论绪论1.1互换性与公差互换性与公差1.2标准化与优先数系标准化与优先数系1.3测量技术及其发展测量技术及其发展1.4本课程的性质与主要任务本课
6、程的性质与主要任务一、互换性与公差的概念一、互换性与公差的概念 互换性是指某一产品互换性是指某一产品(包括零件、部件、构件包括零件、部件、构件)与另一产品在与另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替代的性能。互换性的概念在日常生尺寸、功能上能够彼此互相替代的性能。互换性的概念在日常生活中随处可见。如灯泡坏了，可以换个新的活中随处可见。如灯泡坏了，可以换个新的;自行车上的零件坏自行车上的零件坏了，也可以换个新的。之所以这样方便，是因为这些合格的产品了，也可以换个新的。之所以这样方便，是因为这些合格的产品和零部件具有互换性。现代化生产的产品，如汽车、手表、家用和零部件具有互换性。现代化生产的产品，如汽
7、车、手表、家用电器、机电设备等，在其装配过程中，相同规格的零部件可不经电器、机电设备等，在其装配过程中，相同规格的零部件可不经选择、修配或调整，就能装配成合格的产品，这种零部件便具有选择、修配或调整，就能装配成合格的产品，这种零部件便具有互换性。制造业中的互换性表现为机器上同一规格零部件相互之互换性。制造业中的互换性表现为机器上同一规格零部件相互之间可以替代并且能保证使用要求的一种特性。间可以替代并且能保证使用要求的一种特性。1.1互换性与公差互换性与公差下一页即装配前不需选择、装配时不需修配或调整、装配后能满足设计、即装配前不需选择、装配时不需修配或调整、装配后能满足设计、使用和生产上的要遵
8、循互换性原则的生产。互换性不仅与零部件使用和生产上的要遵循互换性原则的生产。互换性不仅与零部件的装配性能有关，而且涉及设计、制造及使用等技术经济问题。的装配性能有关，而且涉及设计、制造及使用等技术经济问题。广义上讲，零部件的互换性应包括几何量、力学性能、物理广义上讲，零部件的互换性应包括几何量、力学性能、物理化学性能等方面的互换性。本课程只讨论零部件几何量的互换性。化学性能等方面的互换性。本课程只讨论零部件几何量的互换性。零件在加工过程中不可避免加工误差，因此加工后的一批同零件在加工过程中不可避免加工误差，因此加工后的一批同样规格的零件，实际的几何参数不可能完全一致。而从零件的使样规格的零件，
9、实际的几何参数不可能完全一致。而从零件的使用功能看，也不必要求零件的几何量制造得绝对准确，只需要把用功能看，也不必要求零件的几何量制造得绝对准确，只需要把加工后的零件的实际几何量控制在产品性能所允许的变动范围内，加工后的零件的实际几何量控制在产品性能所允许的变动范围内，以保证同一规格零件彼此充分近似。以保证同一规格零件彼此充分近似。1.1互换性与公差互换性与公差下一页上一页这个几何量允许的变动范围叫做公差。为了实现零件的互换性，这个几何量允许的变动范围叫做公差。为了实现零件的互换性，就要在零件的设计过程中提出公差要求。公差过大难以保证零件就要在零件的设计过程中提出公差要求。公差过大难以保证零件
10、的互换性，而公差过小又会增加加工成本，而设计者的任务就是的互换性，而公差过小又会增加加工成本，而设计者的任务就是要正确地确定公差，并把它在图纸上明确地表达出来。要正确地确定公差，并把它在图纸上明确地表达出来。1.1互换性与公差互换性与公差下一页上一页二、互换性的分类二、互换性的分类 互换性可以按照不同的方法分类。互换性可以按照不同的方法分类。1.完全互换与不完全互换完全互换与不完全互换 按照零部件互换性的程度，互换性可分为完全互换与不完全互换按照零部件互换性的程度，互换性可分为完全互换与不完全互换两类。两类。(1)完全互换。完全互换指同一规格的零部件在装配或互换时，完全互换。完全互换指同一规格
11、的零部件在装配或互换时，不需要挑选和修配，装配后就能满足使用要求的互换性。一般标准件，不需要挑选和修配，装配后就能满足使用要求的互换性。一般标准件，如螺钉、螺母、滚动轴承的内、外圈、齿轮等都具有完全互换性，适如螺钉、螺母、滚动轴承的内、外圈、齿轮等都具有完全互换性，适合专业化生产和装配。合专业化生产和装配。1.1互换性与公差互换性与公差下一页上一页 (2)不完全互换。不完全互换也称有限互换，是指允许零部件不完全互换。不完全互换也称有限互换，是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。如产品装配精度要在装配前预先分组或在装配时采用调整等措施。如产品装配精度要求较高时，若采用完全互换，
12、则要求零件加工精度高，会造成加工求较高时，若采用完全互换，则要求零件加工精度高，会造成加工困难、成本高，甚至无法加工。此时，为了加工方便，可放宽零件困难、成本高，甚至无法加工。此时，为了加工方便，可放宽零件的加工要求，待加工后，将零件按尺寸大小分为若干组，使每组零的加工要求，待加工后，将零件按尺寸大小分为若干组，使每组零件之间的实际尺寸差别减小，装配时则按相应组进行件之间的实际尺寸差别减小，装配时则按相应组进行(如大孔配大如大孔配大轴轴)。如此，既方便了加工，又满足了装配精度和使用要求。滚动。如此，既方便了加工，又满足了装配精度和使用要求。滚动轴承的内外圈与滚珠间的互换性，通常采用分组装备，为
13、不完全互轴承的内外圈与滚珠间的互换性，通常采用分组装备，为不完全互换。又如减速器的端盖与箱体间的垫片厚度在装配时作调整，使轴换。又如减速器的端盖与箱体间的垫片厚度在装配时作调整，使轴承的一端与端盖的底端之间预留适当的轴向间隙，以补偿温度变化承的一端与端盖的底端之间预留适当的轴向间隙，以补偿温度变化时轴的微量伸长，从而避免轴在工作时弯曲。时轴的微量伸长，从而避免轴在工作时弯曲。1.1互换性与公差互换性与公差下一页上一页 2.外互换与内互换外互换与内互换 按照互换性用于标准部件或机构的内部和外部，互换性可分为按照互换性用于标准部件或机构的内部和外部，互换性可分为外互换与内互换两类。外互换与内互换两
14、类。(1)外互换。外互换指部件或机构与其相配件之间的互换性。外互换。外互换指部件或机构与其相配件之间的互换性。如滚动轴承内圈的内径与传动轴的配合，外圈的外径与机座孔的配如滚动轴承内圈的内径与传动轴的配合，外圈的外径与机座孔的配合。一般，外互换用于厂外协作件的配合和使用中需要更换的零件合。一般，外互换用于厂外协作件的配合和使用中需要更换的零件及与标准件配合的零件。及与标准件配合的零件。(2)内互换。内互换指部件或机构内部组成零件之间的互换性。内互换。内互换指部件或机构内部组成零件之间的互换性。如滚动轴承的内、外圈滚道直径和滚动体如滚动轴承的内、外圈滚道直径和滚动体(滚珠或滚柱滚珠或滚柱)直径间的
15、配直径间的配合。内互换一般装配精度要求高，在厂内组装、使用中不再更换内合。内互换一般装配精度要求高，在厂内组装、使用中不再更换内部零件。部零件。1.1互换性与公差互换性与公差下一页上一页 通常，外互换采用完全互换，而内互换由于组成零件的精度要通常，外互换采用完全互换，而内互换由于组成零件的精度要求较高，宜采用不完全互换。对于厂外协作件，即使是单件或小批求较高，宜采用不完全互换。对于厂外协作件，即使是单件或小批量生产也应采用完全互换量生产也应采用完全互换;对于部件或机构制造厂内部的装配应采用对于部件或机构制造厂内部的装配应采用不完全互换。具体采用何种互换，应由产品精度要求、复杂程度、不完全互换。
16、具体采用何种互换，应由产品精度要求、复杂程度、工装设备、使用要求、技术水平等因素，综合考虑设计确定。工装设备、使用要求、技术水平等因素，综合考虑设计确定。1.1互换性与公差互换性与公差下一页上一页三、互换性的作用三、互换性的作用 在制造业中，互换性与设计、制造、使用等方面至关重要，已成在制造业中，互换性与设计、制造、使用等方面至关重要，已成为制造业重要的生产原则和有效的技术措施。其重要作用表现在以下为制造业重要的生产原则和有效的技术措施。其重要作用表现在以下几个方面几个方面:在设计方面，设计者可以最大限度地选用具有互换性的标准件、在设计方面，设计者可以最大限度地选用具有互换性的标准件、通用件，
17、从而大大减少了设计过程中的设计、计算、制图等工作量，通用件，从而大大减少了设计过程中的设计、计算、制图等工作量，也有利于设计人员集中精力从事更重要的工作，这样能缩短设计周期，也有利于设计人员集中精力从事更重要的工作，这样能缩短设计周期，利于产品的更新换代，且便于计算机辅助设计利于产品的更新换代，且便于计算机辅助设计(CAD)技术的应用。技术的应用。1.1互换性与公差互换性与公差下一页上一页在制造方面，零部件的互换性使得各个工件可同时分别加工，有利于组在制造方面，零部件的互换性使得各个工件可同时分别加工，有利于组织大规模、专业化、分工合作生产，便于使用专用设备和计算机辅助制织大规模、专业化、分工
18、合作生产，便于使用专用设备和计算机辅助制造造(CAM)技术，以提高产品质量和生产率、降低制造成本。装配过程中，技术，以提高产品质量和生产率、降低制造成本。装配过程中，由于零部件具有互换性，可提高装配质量，缩短装配周期，便于实现装由于零部件具有互换性，可提高装配质量，缩短装配周期，便于实现装配自动化，提高装配生产率。配自动化，提高装配生产率。在维修方面，由于零部件具有互换性，若零部件损坏，可方便地用在维修方面，由于零部件具有互换性，若零部件损坏，可方便地用备件替换，可缩短修理时间，节约修理费用，提高修理质量，保持机器备件替换，可缩短修理时间，节约修理费用，提高修理质量，保持机器使用的连续性和持久
19、性。尤其对重要大型技术装备和军用品的修复，具使用的连续性和持久性。尤其对重要大型技术装备和军用品的修复，具有互换性的零部件意义重大。有互换性的零部件意义重大。互换性在提高产品质量、可靠性，提高经济效益等方面具有重大意互换性在提高产品质量、可靠性，提高经济效益等方面具有重大意义，互换性原则已成为现代制造业中一个普遍遵守的原则。义，互换性原则已成为现代制造业中一个普遍遵守的原则。1.1互换性与公差互换性与公差上一页返 回 现代制造业的特点是生产规模大、分工细、协作单位多、互换性现代制造业的特点是生产规模大、分工细、协作单位多、互换性要求高。如何协调各个生产环节，使分散的、局部的生产部门和要求高。如
20、何协调各个生产环节，使分散的、局部的生产部门和生产环节保持技术统一，成为一个有机的生产系统，以实现互换生产环节保持技术统一，成为一个有机的生产系统，以实现互换性生产呢性生产呢?标准和标准化正是实现这种功能的主要途径和手段。标准和标准化正是实现这种功能的主要途径和手段。实行标准化是互换性生产的基础。实行标准化是互换性生产的基础。1.2标准化与优先数系标准化与优先数系下一页一、标准与标准化一、标准与标准化 1.标准与标准化的概念标准与标准化的概念 标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。标准是对重复性事物和概念所做的统一规定。“标准标准”即是一种即是一种“规定规定”，它的制订是以科学技术和生产经验
21、的综合成果为基础，经，它的制订是以科学技术和生产经验的综合成果为基础，经有关部门协商一致，由主管机构批准，并以特定形式颁布，作为共同有关部门协商一致，由主管机构批准，并以特定形式颁布，作为共同遵守的准则和依据。标准一经颁布，就是技术法规，具有法制性，不遵守的准则和依据。标准一经颁布，就是技术法规，具有法制性，不允许随意修改和拒不执行。允许随意修改和拒不执行。下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系 标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事标准化是指在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念，通过制定、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序物和概念，通
22、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。标准化工作包括制定和修订标准、颁布标准、组织实施和社会效益。标准化工作包括制定和修订标准、颁布标准、组织实施标准和对标准的实施进行监督的全部活动。这个过程是不断循环而又标准和对标准的实施进行监督的全部活动。这个过程是不断循环而又不断提高其水平的过程。不断提高其水平的过程。机械制造业中的重复事物有很多，如零件的批量生产机械制造业中的重复事物有很多，如零件的批量生产;某种零件在某种零件在不同的产品中得到应用不同的产品中得到应用;设计中反复使用的图形、符号、概念、计算设计中反复使用的图形、符号、概念、计算公式、计算方法等。公式、计算方法等。
23、下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系 标准化是组织现代化生产的一个重要手段，是实现专业化协调生产标准化是组织现代化生产的一个重要手段，是实现专业化协调生产的必要前提，是实现互换性生产的基础，同时也是联系产品设计、生的必要前提，是实现互换性生产的基础，同时也是联系产品设计、生产、使用等方面的纽带。标准化对于促进技术进步，改进产品质量，产、使用等方面的纽带。标准化对于促进技术进步，改进产品质量，提高社会经济效益，发展对外经济关系具有重要意义。提高社会经济效益，发展对外经济关系具有重要意义。2.标准的分类标准的分类 标准的种类繁多，从不同角度可对标准进行不同的分类，习惯上标准的种类繁多
24、，从不同角度可对标准进行不同的分类，习惯上将标准分为三类将标准分为三类:技术标准、管理标准和工作标准。本书仅介绍技术技术标准、管理标准和工作标准。本书仅介绍技术标准。所谓技术标准是指为科研、设计、制造、检验和工程技术、产标准。所谓技术标准是指为科研、设计、制造、检验和工程技术、产品、技术设备等制定的标准。品、技术设备等制定的标准。下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系 我国技术标准有国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四个我国技术标准有国家标准、行业标准、地方标准和企业标准四个层次。层次。(1)国家标准国家标准(GB)。它是指对全国技术、经济发展有重大意义。它是指对全国技术、经济
25、发展有重大意义又必须制定的全国范围内统一的标准。如又必须制定的全国范围内统一的标准。如:要在全国范围内统一的名要在全国范围内统一的名词术语、基础标准，基本原材料、重要产品标准，基础互换性标准，词术语、基础标准，基本原材料、重要产品标准，基础互换性标准，通用零部件和通用产品的标准等。通用零部件和通用产品的标准等。(2)行业标准行业标准(原部颁标准或行业标准原部颁标准或行业标准)。它主要是指还没有国家。它主要是指还没有国家标准，而又需要在全国某行业范围内统一的标准。如原石油工业部的标准，而又需要在全国某行业范围内统一的标准。如原石油工业部的石油标准石油标准(SY)、原机械工业部的机械标准、原机械工
26、业部的机械标准(JB)、原轻工业部的轻、原轻工业部的轻工标准工标准(QB)等。一旦有了国家标准，该项行业标准即行废止。等。一旦有了国家标准，该项行业标准即行废止。下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系 (3)地方标准。它是指省、直辖市、自治区制定的各种技术经济地方标准。它是指省、直辖市、自治区制定的各种技术经济规定。例如规定。例如“沪沪Q”、“京京Q”，表示上海、北京的地方企业标准。，表示上海、北京的地方企业标准。(4)企业标准。对企业生产的产品，在未制定国家标准、行业标企业标准。对企业生产的产品，在未制定国家标准、行业标准的情况下，应制定企业标准作为组织生产的依据。通常鼓励企业标
27、准的情况下，应制定企业标准作为组织生产的依据。通常鼓励企业标准严于国家标准或行业标准，以提高企业的产品质量。准严于国家标准或行业标准，以提高企业的产品质量。为了便于国际间的交流，打一大文化、科学技术和经济上的合作，为了便于国际间的交流，打一大文化、科学技术和经济上的合作，在世界范围内促成标准化工作的开展，在世界范围内促成标准化工作的开展，1947年国际上成立了国际标年国际上成立了国际标准化组织准化组织(简称简称ISO)，其主要活动是负责制定国际标准、协调世界，其主要活动是负责制定国际标准、协调世界范围内的标准化工作与传播交流信息，与其他国际组织合作，共同研范围内的标准化工作与传播交流信息，与其
28、他国际组织合作，共同研究相关问题，其成员国已包括了全世界大多数国家，我国也于究相关问题，其成员国已包括了全世界大多数国家，我国也于1978年恢复参加了年恢复参加了ISO组织。组织。下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系 一般来说，国际标准集中反映了世界上最先进的科学技术水平。一般来说，国际标准集中反映了世界上最先进的科学技术水平。为便于国际间技术、经济的交流和贸易，各国都应尽可能参照国际标为便于国际间技术、经济的交流和贸易，各国都应尽可能参照国际标准并结合本国实际情况来制定和修订本国的国家标准。准并结合本国实际情况来制定和修订本国的国家标准。在互换性标准方面，我国从在互换性标准方面
29、，我国从1959年开始，陆续制定了公差与配年开始，陆续制定了公差与配合、形位公差、公差原则，表面粗糙度、普通螺纹、平键、矩形花键、合、形位公差、公差原则，表面粗糙度、普通螺纹、平键、矩形花键、渐开线圆柱齿轮精度等一系列标准。随着生产的不断发展，从渐开线圆柱齿轮精度等一系列标准。随着生产的不断发展，从20世世纪纪80年代开始，参照国际标准，我国对互换性标准进行了较大范围年代开始，参照国际标准，我国对互换性标准进行了较大范围的修订。这些标准是机械制造业中产品设计、工艺设计、组织生产以的修订。这些标准是机械制造业中产品设计、工艺设计、组织生产以及产品质量检验的重要依据，其应用广泛，影响深远。及产品质
30、量检验的重要依据，其应用广泛，影响深远。下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系二、标准化过程中应用的优先数和优先数系二、标准化过程中应用的优先数和优先数系 在设计机械产品和制定标准的过程中，产品的性能参数、尺寸规在设计机械产品和制定标准的过程中，产品的性能参数、尺寸规格参数等都要通过数值表达。而产品的数值具有打一散传播性。例如，格参数等都要通过数值表达。而产品的数值具有打一散传播性。例如，复印机的规格和复印纸的尺寸有关，复印纸的尺寸则取决于书刊杂志复印机的规格和复印纸的尺寸有关，复印纸的尺寸则取决于书刊杂志的尺寸，而复印机的尺寸影响造纸机械的尺寸。又如，某一尺寸的螺的尺寸，而复印机
31、的尺寸影响造纸机械的尺寸。又如，某一尺寸的螺栓会扩散传播出螺母尺寸、制造螺栓的刀具栓会扩散传播出螺母尺寸、制造螺栓的刀具(丝锥、板牙、滚丝轮等丝锥、板牙、滚丝轮等)尺寸、检验螺栓的量具尺寸等。由此可见，工程技术中的参数数值，尺寸、检验螺栓的量具尺寸等。由此可见，工程技术中的参数数值，即使是很小的差别，经过反复传播，也会造成尺寸规格的繁杂，直接即使是很小的差别，经过反复传播，也会造成尺寸规格的繁杂，直接影响生产过程和产品质量。影响生产过程和产品质量。下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系因此技术参数数值的选取不可随意，生产实践表明，采用优先数和优因此技术参数数值的选取不可随意，生产实
32、践表明，采用优先数和优先数系，可以对产品的技术参数进行合理地简化和分级。先数系，可以对产品的技术参数进行合理地简化和分级。优先数和优先数系是工程上对技术参数予以简化、协调、统一的优先数和优先数系是工程上对技术参数予以简化、协调、统一的一种科学的数值制度，它适合各种数值的分级，也是国际上统一的数一种科学的数值制度，它适合各种数值的分级，也是国际上统一的数值分级制度。优先数系分档合理，简单易记，有利于简化统一，便于值分级制度。优先数系分档合理，简单易记，有利于简化统一，便于插人和延伸，计算方便，适用性广。采用优先数系可使制造业以较少、插人和延伸，计算方便，适用性广。采用优先数系可使制造业以较少、合
33、理的产品品种和规格，经济而合理地满足用户的各种要求，而且也合理的产品品种和规格，经济而合理地满足用户的各种要求，而且也适宜制定标准以及标准制定前的规划、设计等工作。从而引导产品品适宜制定标准以及标准制定前的规划、设计等工作。从而引导产品品种的发展进人科学的标准化轨道。种的发展进人科学的标准化轨道。下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系 目前，我国国家标准目前，我国国家标准(GB/T 321-1980)优先数和优先数优先数和优先数系系规定十进制等比数列为优先数系，并规定了五个优先数系，分别规定十进制等比数列为优先数系，并规定了五个优先数系，分别用符号用符号RS,R10,R20,R40
34、、和、和R80表示。其中，前四个数系表示。其中，前四个数系为基本系列，最后一个为补充系列为基本系列，最后一个为补充系列(仅在参数分级很细，基本系列不仅在参数分级很细，基本系列不能适应实际需要时，才考虑采用能适应实际需要时，才考虑采用)。优先数系是十进等比数列，其中。优先数系是十进等比数列，其中包含包含10的所有整数幂的所有整数幂(0.1,1,10,100,1 000二二)。只要知。只要知道一个十进段内的优先数值，其他十进段内的优先数道一个十进段内的优先数值，其他十进段内的优先数值就可通过乘以或除以值就可通过乘以或除以10的倍数而获得。这样，对简化工程计算有的倍数而获得。这样，对简化工程计算有利
35、。利。下一页上一页1.2标准化与优先数系标准化与优先数系标准中规定的五种优先数系的公比及常用数值见标准中规定的五种优先数系的公比及常用数值见表表1-1。优先数系的理论值大多数为无理数，应用时要加以圆整。在产品设优先数系的理论值大多数为无理数，应用时要加以圆整。在产品设计时对主要尺寸和参数必须采用优先数。通常，机械产品的主要参数计时对主要尺寸和参数必须采用优先数。通常，机械产品的主要参数按按RS和和R10系列取值系列取值;专用工具的主要尺寸按专用工具的主要尺寸按R10系列取值系列取值;通用零通用零件和工具及通用型材的尺寸等按件和工具及通用型材的尺寸等按R20系列取值。系列取值。此外，由于生产的需
36、要，优先数系还有派生系列和复合系列。前此外，由于生产的需要，优先数系还有派生系列和复合系列。前者指从某系列中按一定项差取值可构成的系列，如者指从某系列中按一定项差取值可构成的系列，如R10/3系列，即系列，即在在R10系列中按每隔三项取一项的数列，其公比为系列中按每隔三项取一项的数列，其公比为R10/3=3-500 mm，标准公差等，标准公差等级级 IT8的的K-N的孔和标准公差等级的孔和标准公差等级IT7的的P-ZC的孔，由于这些的孔，由于这些孔的精度高，较难加工，故一般常取低一级的孔与轴相配合，因此其孔的精度高，较难加工，故一般常取低一级的孔与轴相配合，因此其基本偏差可以按下式计算，即基本
37、偏差可以按下式计算，即:ES=-ei+(式中式中=Th-Ts)(2-17)上一页 下一页2.2 极限与配合国家标准极限与配合国家标准当孔的基本偏差确定后，孔的另一个极限偏差可以根据下列公式计算当孔的基本偏差确定后，孔的另一个极限偏差可以根据下列公式计算:ES=EI+Th或或EI=ES-Th 例例2-4试用查表法确定基孔制配合如试用查表法确定基孔制配合如:50H7/t6与与40T7/h6中孔和轴的极限偏差，计算极限过盈并画出孔、轴公差带图。中孔和轴的极限偏差，计算极限过盈并画出孔、轴公差带图。解解:(1)确定孔和轴的标准公差。确定孔和轴的标准公差。查表查表2-2得得:IT6=16 m,IT7=m
38、 (2)确定孔和轴的基本偏差。确定孔和轴的基本偏差。检表检表2-4得得 孔孔H7的基本偏差的基本偏差:EI=0 孔孔T7的基本偏差的基本偏差:ES=-45m2.2 极限与配合国家标准极限与配合国家标准下一页上一页查查表表2-3得得 轴轴h6的基本偏差的基本偏差:es=0 轴轴t6的基本偏差的基本偏差:ei=+54m (3)确定孔和轴的另一个极限偏差。确定孔和轴的另一个极限偏差。孔孔H7的另一个极限偏差的另一个极限偏差:孔孔T7的另一个极限偏差的另一个极限偏差:轴轴h6的另一个极限偏差的另一个极限偏差:轴轴t6的另一个极限偏差的另一个极限偏差:(4)计算极限过盈计算极限过盈2.2 极限与配合国家
39、标准极限与配合国家标准下一页上一页50H7/t6的极限过盈的极限过盈:Ymax=EI-es=0-(+70)m=-70mYmin=ES-ei=(+25)-(+54)m=-29m40T7/h6的极限过盈的极限过盈:Ymax=ES-es(-45)-16 m=-29mYmin=ES-ei=(-70)-0 m=-70m 50H7/t6和和40T7/h6的极限过盈相同，因此两者的配合性的极限过盈相同，因此两者的配合性质相同，其孔和轴的公差带图见质相同，其孔和轴的公差带图见图图2-11。2.2 极限与配合国家标准极限与配合国家标准下一页上一页三、极限与配合在图样上的标注三、极限与配合在图样上的标注 孔和轴在
40、零件图上主要有三种标注方法，如孔和轴在零件图上主要有三种标注方法，如图图2-12所示。所示。(1)在基本尺寸后面标注孔或轴的公差带代号，如在基本尺寸后面标注孔或轴的公差带代号，如65H7、65k6 (2)在基本尺寸后面标注孔或轴的上、下偏差数值，如孔在基本尺寸后面标注孔或轴的上、下偏差数值，如孔 、轴轴 (3)在基本尺寸后面同时标注孔或轴的公差带代号与上、下偏差数值。在基本尺寸后面同时标注孔或轴的公差带代号与上、下偏差数值。如如 、零件图上的标注通常采用第零件图上的标注通常采用第(2)种标注方法。种标注方法。2.2 极限与配合国家标准极限与配合国家标准021.0002.06503.0065)(
41、665021.0002.0K)(765003.00H下一页上一页 在装配图上，在基本尺寸后面标注配合代号。标准规定，配合代号由在装配图上，在基本尺寸后面标注配合代号。标准规定，配合代号由相互配合的孔和轴的公差带以分数的形式组成，分子为孔的公差带，分母相互配合的孔和轴的公差带以分数的形式组成，分子为孔的公差带，分母为轴的公差带，如为轴的公差带，如30H7/t6，如，如图图2-13所示。所示。与标准件有配合要求的零件在装配中经常遇见，例如箱体的孔与滚动与标准件有配合要求的零件在装配中经常遇见，例如箱体的孔与滚动轴承轴承(标准件标准件)的外径相配，轴颈与滚动轴承的内径相配，这时仅标出该的外径相配，轴
42、颈与滚动轴承的内径相配，这时仅标出该零件的公差带代号即可，不必标注标准件的公差带代号，如零件的公差带代号即可，不必标注标准件的公差带代号，如图图2-14所示。所示。图中图中62 J7是箱体孔的公差带代号，是箱体孔的公差带代号，30k6是轴颈的公差带代号。是轴颈的公差带代号。2.2 极限与配合国家标准极限与配合国家标准下一页上一页四、优先、常用、一般公差带与优先、常用配合四、优先、常用、一般公差带与优先、常用配合 公差等级和基本偏差的任意组合可以构成公差带，而孔和轴公差带的公差等级和基本偏差的任意组合可以构成公差带，而孔和轴公差带的任意组合都会形成配合，这样形成的公差带与配合的数口非常庞大。实际
43、任意组合都会形成配合，这样形成的公差带与配合的数口非常庞大。实际上这些庞大数口的配合中有许多生产上很少用到，还有许多配合性质是相上这些庞大数口的配合中有许多生产上很少用到，还有许多配合性质是相同的。同的。为了简化公差配合的种类，减少定值刀具、量具和工艺装备的品种及为了简化公差配合的种类，减少定值刀具、量具和工艺装备的品种及规格，国家标准在尺寸小于等于规格，国家标准在尺寸小于等于500 mm的范围内，规定了一般、常用的范围内，规定了一般、常用和优先公差带，如和优先公差带，如图图2-15和和图图2-16所示。所示。图图2-15列出孔的一般公差带列出孔的一般公差带105种，其中方框内为常用公差带，共
44、种，其中方框内为常用公差带，共44种种;圆圈内为优先公差带，共圆圈内为优先公差带，共13种。种。2.2 极限与配合国家标准极限与配合国家标准下一页上一页图图2-16列出轴的一般公差带列出轴的一般公差带119种，其中方框内为常用公差带，共种，其中方框内为常用公差带，共59种种;圆圈内为优先公差带，共圆圈内为优先公差带，共13种。种。为了使配合的选择比较集中，国标还规定了基孔制和基轴制的优先为了使配合的选择比较集中，国标还规定了基孔制和基轴制的优先(基基孔制、基轴制各孔制、基轴制各13种种)和常用配合和常用配合(基孔制基孔制59种，基轴制种，基轴制47种种)，见，见表表2-5和和表表2-6。公差设
45、计时，尺寸小于等于公差设计时，尺寸小于等于500 mm的配合，应按优先、常用和一般的配合，应按优先、常用和一般公差带和配合的顺序，选用合适的公差带和配合。为满足某些特殊需要，公差带和配合的顺序，选用合适的公差带和配合。为满足某些特殊需要，允许选用无基准件配合，如允许选用无基准件配合，如G8/n7。返 回2.2 极限与配合国家标准极限与配合国家标准上一页 孔、轴极限与配合的选用是机械产品设计中重要的一个环节，极限孔、轴极限与配合的选用是机械产品设计中重要的一个环节，极限与配合选用的合理与否直接影响着机械产品的使用性能和制造成本。极限与配合选用的合理与否直接影响着机械产品的使用性能和制造成本。极限
46、与配合的选择包括基准制、公差等级和配合的选择。与配合的选择包括基准制、公差等级和配合的选择。下一页2.3 极限与配合的选用极限与配合的选用 一、基准制的选择一、基准制的选择 基准制的选择主要考虑经济效益，同时兼顾到功能、结构、工艺条件基准制的选择主要考虑经济效益，同时兼顾到功能、结构、工艺条件和其他方面的要求。设计时应优先选用基孔制。和其他方面的要求。设计时应优先选用基孔制。从加工工艺的角度来看，对应用最广泛的中小直径尺寸的孔，通常采从加工工艺的角度来看，对应用最广泛的中小直径尺寸的孔，通常采用定值刀具用定值刀具(如钻头、铰刀、拉刀等如钻头、铰刀、拉刀等)加工和定值量具加工和定值量具(如塞规、
47、心轴等如塞规、心轴等)检验。而一种规格的定值刀具和量具，只能满足一种孔公差带的需要。对检验。而一种规格的定值刀具和量具，只能满足一种孔公差带的需要。对于轴的加工和检验，一种尺寸的刀具和量具，能方便地对多种轴的公差带于轴的加工和检验，一种尺寸的刀具和量具，能方便地对多种轴的公差带进行加工和检验。由此可见，对于中小尺寸的配合，采用基孔制配合可以进行加工和检验。由此可见，对于中小尺寸的配合，采用基孔制配合可以大大减少定值刀具和量具的规格数量，降低生产成本，提高加工经济性。大大减少定值刀具和量具的规格数量，降低生产成本，提高加工经济性。2.3 极限与配合的选用极限与配合的选用下一页上一页当孔的尺寸增大
48、到一定的程度，采用定值刀具和量具来制造将逐渐变得不当孔的尺寸增大到一定的程度，采用定值刀具和量具来制造将逐渐变得不方便也不经济，这时孔和轴的制造都用通用工具，则选择哪种基准制都一方便也不经济，这时孔和轴的制造都用通用工具，则选择哪种基准制都一样，但是为了统一，仍优先选用基孔制。样，但是为了统一，仍优先选用基孔制。但在有些情况下，由于结构和原材料等因素，采用基轴制更为适宜。基但在有些情况下，由于结构和原材料等因素，采用基轴制更为适宜。基轴制一般用于以下情况轴制一般用于以下情况:(1)当配合的公差等级要求不高时，可采用冷拉钢材直接作轴。冷拉当配合的公差等级要求不高时，可采用冷拉钢材直接作轴。冷拉圆
49、型材的尺寸公差可达圆型材的尺寸公差可达IT7-IT9，这对某些轴类零件的轴颈精度，已能，这对某些轴类零件的轴颈精度，已能满足性能要求，在这种情况下采用基轴制，可免去轴的加工，只需按照不满足性能要求，在这种情况下采用基轴制，可免去轴的加工，只需按照不同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性质的配合。同的配合性能要求加工孔，就能得到不同性质的配合。2.3 极限与配合的选用极限与配合的选用下一页上一页 (2)一轴配多孔，且配合性质要求不同。如活塞连杆机构中，一轴配多孔，且配合性质要求不同。如活塞连杆机构中，图图2-17(a)所示，通常是活塞销与活塞的两个销孔的配合要求紧些，用过渡配合，所示，通常是活塞
50、销与活塞的两个销孔的配合要求紧些，用过渡配合，而活塞销与连杆小头孔的配合要求松些，采用最小间隙为零的配合。若采而活塞销与连杆小头孔的配合要求松些，采用最小间隙为零的配合。若采用基孔制，如用基孔制，如图图2-17(b)所示，则活塞两个销孔和连杆小头孔的公差带所示，则活塞两个销孔和连杆小头孔的公差带相同相同(H6)，而为了满足两种不同的配合要求应该把活塞销按两种公差带，而为了满足两种不同的配合要求应该把活塞销按两种公差带(h5,m5)加工成阶梯轴。这种形状的活塞销加工不方便，而且对装配加工成阶梯轴。这种形状的活塞销加工不方便，而且对装配不利，容不利，容易将连杆小头孔刮伤。反之，采用基轴制，如易将连
