互換性與技術(shù)測量緒論+第1章

1、 1 1、互換性與測量技術(shù)（中國機械工程學科教程配套系列、互換性與測量技術(shù)（中國機械工程學科教程配套系列教材暨教育部高等學校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學教材暨教育部高等學校機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)教學指），清華大學出版社，指），清華大學出版社，20102010 2. 2.廖念釗，互換性與技術(shù)測量（第六版），中國質(zhì)檢出版廖念釗，互換性與技術(shù)測量（第六版），中國質(zhì)檢出版社社 3 3、李軍，互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)、李軍，互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)( (第二版第二版) )，華中科技大，華中科技大學出版社學出版社4 4機械工程基礎(chǔ)與通用標準實用叢書編委會機械工程基礎(chǔ)與通用標準實用叢書編委會 編，形狀和編，形

2、狀和位置公差位置公差機械工程基礎(chǔ)與通用標準實用叢書，中國計機械工程基礎(chǔ)與通用標準實用叢書，中國計劃出版社劃出版社 參考資料參考資料緒緒 論論0.1 0.1 互換性概述互換性概述0.2 0.2 標準化概述標準化概述0.3 0.3 幾何精度設(shè)計概述幾何精度設(shè)計概述1. 互換性互換性 互換性互換性指按規(guī)定的質(zhì)量公差，來分別制造機械的各指按規(guī)定的質(zhì)量公差，來分別制造機械的各組成部分，使其在裝配或更換時，不需要組成部分，使其在裝配或更換時，不需要選擇選擇、輔助加工輔助加工或或修修配配，就，就能滿足使用功能要求能滿足使用功能要求的特性。的特性。怎樣才能使零件具有互換性？怎樣才能使零件具有互換性？實際參數(shù)理

3、論值實際參數(shù)理論值互換性互換性保證零件充分近保證零件充分近似似按按“公差公差”來制造來制造互換性互換性0.1 互換性概述互換性概述互換性的性質(zhì)：互換性的性質(zhì)： 裝配前：不需要挑選裝配前：不需要挑選 裝配中：不需要調(diào)整和修配裝配中：不需要調(diào)整和修配 裝配后：能滿足要求裝配后：能滿足要求機械和儀器制造業(yè)中的互換性機械和儀器制造業(yè)中的互換性包括幾何參數(shù)的互換包括幾何參數(shù)的互換性和性能參數(shù)的互換性性和性能參數(shù)的互換性 本課程討論本課程討論幾何參數(shù)的互換性。幾何參數(shù)的互換性。按互換的程度，互換性可分為按互換的程度，互換性可分為完全互換完全互換和和不完全互換。不完全互換。完全互換完全互換裝配時不需附加選擇

4、或調(diào)整的互換。裝配時不需附加選擇或調(diào)整的互換。大多數(shù)零件具有完全互換性。大多數(shù)零件具有完全互換性。不完全互換不完全互換裝配時需附加選擇或調(diào)整的互換。裝配時需附加選擇或調(diào)整的互換。滾動體滾動體內(nèi)圈內(nèi)圈外圈外圈保持架保持架 滾動軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動體，滾動軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動體，它們之間的互換是采用它們之間的互換是采用不完全互換不完全互換。a. a.使用時候按使用時候按完全互換完全互換；b. b.制造時候按制造時候按不完全互換不完全互換不同的不同的零部件在不同的車間加工，然后對零零部件在不同的車間加工，然后對零部件進行部件進行分組、挑選分組、挑選；可以擴大公差范圍 2.2.公差公差公差公差指允

5、許實際參數(shù)值的變動量。指允許實際參數(shù)值的變動量?；Q性越好，公差越互換性越好，公差越小小加工成本就越高加工成本就越高l實際使用中有誤差的零件也可能裝配在一起；實際使用中有誤差的零件也可能裝配在一起；l零件有一定的尺寸誤差和幾何誤差也不一定影響零件零件有一定的尺寸誤差和幾何誤差也不一定影響零件的使用功能。的使用功能。l只要根據(jù)使用要求，將零、部件實際尺寸和幾何參數(shù)只要根據(jù)使用要求，將零、部件實際尺寸和幾何參數(shù)值的變動限制在預設(shè)的一定極限范圍內(nèi)，即可以實現(xiàn)互值的變動限制在預設(shè)的一定極限范圍內(nèi)，即可以實現(xiàn)互換性并取得最佳的經(jīng)濟效益。換性并取得最佳的經(jīng)濟效益。 3. 3.互換性的作用互換性的作用 a.

6、 a. 在設(shè)計方面：在設(shè)計方面：零、部件具有互換性，就可以最大限度零、部件具有互換性，就可以最大限度地利用標準件、通用件，從而簡化計算、繪圖工作，地利用標準件、通用件，從而簡化計算、繪圖工作，縮短縮短設(shè)計周期，便于采用計算機輔助設(shè)計。設(shè)計周期，便于采用計算機輔助設(shè)計。 b. b. 在制造方面：在制造方面：便于組織生產(chǎn)協(xié)作，進行專業(yè)化生產(chǎn)。便于組織生產(chǎn)協(xié)作，進行專業(yè)化生產(chǎn)。采用高效率的生產(chǎn)設(shè)備，有利于實現(xiàn)加工過程和裝配過程采用高效率的生產(chǎn)設(shè)備，有利于實現(xiàn)加工過程和裝配過程機械化、自動化，機械化、自動化，從而提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而提高勞動生產(chǎn)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。降低生產(chǎn)成本

7、。 c. c. 在使用維修方面：在使用維修方面：零、部件具有互換性可以及時更零、部件具有互換性可以及時更換已經(jīng)磨損或損壞的零、部件，減少機器的維修時間和費換已經(jīng)磨損或損壞的零、部件，減少機器的維修時間和費用，保證機器連續(xù)持久地運轉(zhuǎn)，從而用，保證機器連續(xù)持久地運轉(zhuǎn)，從而提高機器的使用價值。提高機器的使用價值。0.2 標準化概述標準化概述標準化是實現(xiàn)互換生產(chǎn)、組織專業(yè)化生產(chǎn)的前提條件。標準化是實現(xiàn)互換生產(chǎn)、組織專業(yè)化生產(chǎn)的前提條件。1. 1. 標準的定義標準的定義標準化標準化指制定（修訂）、貫徹技術(shù)標準的活動。指制定（修訂）、貫徹技術(shù)標準的活動。 在一定的范圍內(nèi)為了獲得最佳秩序，對活動或其結(jié)在一定

8、的范圍內(nèi)為了獲得最佳秩序，對活動或其結(jié)果規(guī)定的應(yīng)共同遵守的規(guī)則。果規(guī)定的應(yīng)共同遵守的規(guī)則。企業(yè)標準企業(yè)標準地方標準地方標準行業(yè)標準行業(yè)標準國家標準國家標準區(qū)域標準區(qū)域標準國際標準國際標準按標準的級別分類按標準的級別分類GBGB（國標）（國標） GB/TGB/TGB/ZGB/ZJBJB（機標）（機標） JTJT（交通）（交通）ISOISO90019001（國際標準）（國際標準）DIN（德國）（德國）JIS（日本）（日本）ANSI（美國）（美國） BSS（英國）（英國）2. 優(yōu)選數(shù)系優(yōu)選數(shù)系優(yōu)選數(shù)系優(yōu)選數(shù)系（series of preferred numbersseries of preferre

9、d numbers）就是一種科學數(shù)值制）就是一種科學數(shù)值制度。度。造紙機械造紙機械印刷機械印刷機械復印機復印機書刊書刊文件柜文件柜 采用優(yōu)選系數(shù)的意義采用優(yōu)選系數(shù)的意義技術(shù)參數(shù)具有傳播性，參數(shù)之技術(shù)參數(shù)具有傳播性，參數(shù)之間須協(xié)調(diào)統(tǒng)一。間須協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 優(yōu)先數(shù)系優(yōu)先數(shù)系是由公比為是由公比為 、 、 、 、 的數(shù)。的數(shù)。 5101010201040108010 各數(shù)列分別用各數(shù)列分別用R5R5、R10R10、R20R20、R40R40、R80R80表示，稱為表示，稱為R5R5系列，系列，R10R10系系列，列， 0.3 幾何精度設(shè)計概述幾何精度設(shè)計概述1 機械設(shè)計中的精度設(shè)計機械設(shè)計中的精度設(shè)計1系

10、統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計2參數(shù)設(shè)計參數(shù)設(shè)計3精度設(shè)計精度設(shè)計確定機械工作原確定機械工作原理、總體方案理、總體方案確定構(gòu)成機械的確定構(gòu)成機械的每一個零件的形每一個零件的形狀及所有尺寸狀及所有尺寸確定零件幾何要確定零件幾何要素允許變動的范素允許變動的范圍圍公差公差機械設(shè)計三個階段機械設(shè)計三個階段曲軸曲軸連桿連桿活塞活塞505050500.020.020.060.06A AB B50500.040.040.050.05A AB B尺寸精度尺寸精度形狀精度形狀精度位置精度位置精度0.8表面粗糙度表面粗糙度精度設(shè)計內(nèi)容精度設(shè)計內(nèi)容 ：尺寸精度、形狀精度、：尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面精度。位置精度、表面精度

11、。精度設(shè)計總原則精度設(shè)計總原則 ：經(jīng)濟的滿足使用功能：經(jīng)濟的滿足使用功能的要求。的要求。作作 業(yè)業(yè)一、判斷題一、判斷題1.不經(jīng)選擇和修配，就能互換裝配的零件，就是具有互換不經(jīng)選擇和修配，就能互換裝配的零件，就是具有互換性的零件。（性的零件。（ ）2.零件的互換性程度越高越好。（零件的互換性程度越高越好。（ ）3.某種零件，在裝配時需要進行少量修配，則此零件具有某種零件，在裝配時需要進行少量修配，則此零件具有不完全互換性。（不完全互換性。（ ）4.完全互換的裝配效率必定高于不完全互換。（完全互換的裝配效率必定高于不完全互換。（ ）二、精度設(shè)計的基本原則是什么？二、精度設(shè)計的基本原則是什么？三、互

12、換性要求產(chǎn)品裝配前（三、互換性要求產(chǎn)品裝配前（ ）；裝配時（）；裝配時（ ）；裝配后（）；裝配后（ ）。）。 1.1 1.1 概述概述1.2 1.2 基本術(shù)語及定義基本術(shù)語及定義1.3 1.3 極限與配合國家標準的組成極限與配合國家標準的組成1.4 1.4 尺寸公差與配合的選擇尺寸公差與配合的選擇1.5 1.5 一般公差一般公差 第第1章章 極限與配合極限與配合 機械工業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其中機械工業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其中光滑圓柱體光滑圓柱體結(jié)合結(jié)合是機械制造中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)合。是機械制造中應(yīng)用最為廣泛的一種結(jié)合。1.1 1.1 概概 述述孔和軸孔和軸軸（軸（shaftshaft

13、）指工件的圓柱形外表面，也包括非圓柱外指工件的圓柱形外表面，也包括非圓柱外表面（被包容的，且由單一尺寸確定結(jié)合關(guān)系）。表面（被包容的，且由單一尺寸確定結(jié)合關(guān)系）。1.2 1.2 基本術(shù)語及定義基本術(shù)語及定義1.2.2 1.2.2 孔、軸的定義孔、軸的定義孔（孔（holehole）指工件的圓柱形內(nèi)表面，也包括非圓柱內(nèi)指工件的圓柱形內(nèi)表面，也包括非圓柱內(nèi)表面（表面（包容的，由單一尺寸確定結(jié)合關(guān)系包容的，由單一尺寸確定結(jié)合關(guān)系）。）。1.2.3 1.2.3 有關(guān)有關(guān)“尺寸尺寸”的術(shù)語的術(shù)語1. 1.尺寸（尺寸（sizesize）主要指線性尺寸，即長度尺寸。主要指線性尺寸，即長度尺寸。2. 2.基本尺

14、寸（基本尺寸（basic sizebasic size）在設(shè)計時根據(jù)零件的強度、剛在設(shè)計時根據(jù)零件的強度、剛度和結(jié)構(gòu)等要求確定的尺寸。新標準稱度和結(jié)構(gòu)等要求確定的尺寸。新標準稱“公稱尺寸公稱尺寸”?？缀洼S的基本尺寸分別用孔和軸的基本尺寸分別用D D和和d d表示。表示。35孔軸0-0.050-0.02535+0.02535孔軸0-0.050-0.02535+0.025最大極限尺寸：如孔最大極限尺寸：如孔D Dmaxmax為為35.02535.025，軸，軸d dmaxmax為為34.97534.975最小極限尺寸：如孔最小極限尺寸：如孔D Dminmin為為3535，軸，軸dmindmin為為

15、34.9534.953. 3.極限尺寸（極限尺寸（limits of sizelimits of size）允許的尺寸變化的兩個極允許的尺寸變化的兩個極端值，以基本尺寸為基數(shù)來確定。端值，以基本尺寸為基數(shù)來確定。4. 4.實際尺寸（實際尺寸（actual sizeactual size）零件完工后，實際測量所得的零件完工后，實際測量所得的尺寸，如孔尺寸，如孔35.0135.01，軸，軸34.9634.96。只要實際尺寸在兩個極限尺寸之間，即為合格產(chǎn)品。只要實際尺寸在兩個極限尺寸之間，即為合格產(chǎn)品。5. 5.最大實體狀態(tài)（最大實體狀態(tài)（MMCMMC）與最大實體尺寸（）與最大實體尺寸（MMSMMS

16、）孔和軸具有允許的材料最多時的狀態(tài)稱為孔和軸具有允許的材料最多時的狀態(tài)稱為最大實體狀態(tài)最大實體狀態(tài)，在該狀態(tài)下的尺寸稱為在該狀態(tài)下的尺寸稱為最大實體尺寸最大實體尺寸?？椎淖畲髮嶓w尺寸孔的最大實體尺寸 D DMMD Dminmin軸的最大實體尺寸軸的最大實體尺寸 d dMMd dmaxmax6. 6.最小實體狀態(tài)（最小實體狀態(tài)（LMCLMC）與最小實體尺寸（）與最小實體尺寸（LMSLMS）孔孔和軸具有允許的材料最少時的狀態(tài)稱為和軸具有允許的材料最少時的狀態(tài)稱為最小實體狀態(tài)最小實體狀態(tài)，在該狀態(tài)下的尺寸稱為在該狀態(tài)下的尺寸稱為最小實體尺寸最小實體尺寸?？椎淖钚嶓w尺寸孔的最小實體尺寸 D DL L

17、D Dmaxmax軸的最小實體尺寸軸的最小實體尺寸 d dL Ld dminmin1.2.4 1.2.4 有關(guān)有關(guān)“偏差偏差”與與“公差公差”的術(shù)語的術(shù)語1. 1.偏差（偏差（deviationdeviation）某一尺寸某一尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)值。減其基本尺寸所得的代數(shù)值。偏差可以為正值、負值或零。偏差可以為正值、負值或零。（a a）實際偏差（）實際偏差（actual deviationactual deviation）實際尺寸實際尺寸減其基本尺減其基本尺寸所得的代數(shù)值。寸所得的代數(shù)值?？椎膶嶋H偏差孔的實際偏差 E Ea aD Da aD D 軸的實際偏差軸的實際偏差 e ea ad

18、da ad d （b b）極限偏差（）極限偏差（limit deviationslimit deviations）極限尺寸極限尺寸減其基本尺減其基本尺寸所得的代數(shù)值。寸所得的代數(shù)值。 最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)值稱為最大極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)值稱為上偏差上偏差 最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)值稱為最小極限尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)值稱為下偏差下偏差孔的上偏差孔的上偏差 ESESD DmaxmaxD D孔的下偏差孔的下偏差 EIEID DminminD D軸的上偏差軸的上偏差 es esd dmaxmaxd d軸的下偏差軸的下偏差 ei eid dminmind d基本尺寸(

19、35)最小極限尺寸(35)最大極限尺寸(35.025)最大極限尺寸(34.975)(34.950) 軸孔公差T(0.025)上偏差(+0.025)下偏差(0)孔下偏差(-0.050)上偏差(-0.025)軸公差T(0.025)零線最小極限尺寸 35孔軸0-0.050-0.02535+0.0252. 2.尺寸公差（簡稱公差尺寸公差（簡稱公差 tolerancetolerance）允許實際尺寸變動允許實際尺寸變動的范圍。的范圍?？椎墓羁椎墓?T Th hD DmaxmaxD DminminESESEIEI軸的公差軸的公差 T Ts sd dmaxmaxd dminmines esei ei尺寸

20、公差最大極限尺寸最小極限尺寸上偏差下偏差尺寸公差最大極限尺寸最小極限尺寸上偏差下偏差基本尺寸(35)最小極限尺寸(35)最大極限尺寸(35.025)最大極限尺寸(34.975)(34.950) 軸孔公差T(0.025)上偏差(+0.025)下偏差(0)孔下偏差(-0.050)上偏差(-0.025)軸公差T(0.025)零線最小極限尺寸 由于公差表示尺寸變動的范圍，它總為一個大于零由于公差表示尺寸變動的范圍，它總為一個大于零的數(shù)值。的數(shù)值。公差與偏差（極限偏差）的區(qū)別與聯(lián)系公差與偏差（極限偏差）的區(qū)別與聯(lián)系從數(shù)值上看偏差可以為正負；公差一定為正；從工藝上看公差的大小表示對一批零件尺寸允許的差異范

21、圍，反映尺寸制造精度，即零件加工的難易程度極限偏差的大小表示尺寸允許變動的界限，是判斷零件尺寸合格的依據(jù)。例：用符號表示孔例：用符號表示孔 和軸和軸 的各尺寸。的各尺寸。+0.06+0.065050+0.02+0.020.020.0250500.070.07解：解： 孔的各尺寸如下：孔的各尺寸如下：D D5050D Dmaxmax50.0650.06D Dminmin50.0250.02ESES+0.06+0.06EIEI+0.02+0.02T Th h0.040.04軸的各尺寸如下：軸的各尺寸如下：d d5050d dmaxmax49.9849.98d dminmin49.9349.93es

22、 es0.020.02ei ei0.070.07T Ts s0.050.053. 3. 尺寸公差帶圖尺寸公差帶圖 零線（零線（zero linezero line）是代表基本尺寸所在的線。是代表基本尺寸所在的線。 公差帶公差帶（tolerance zonetolerance zone）是由是由代表代表上、下偏差上、下偏差的兩條直線所確定的區(qū)域。的兩條直線所確定的區(qū)域。偏差/m_0+下極限偏差（基本偏差）公差帶尺寸公差上極限偏差 (ES,es)公稱尺寸公差帶圖的作用公差帶圖的作用: : 清楚地表示零件的尺寸相對其基本尺清楚地表示零件的尺寸相對其基本尺寸所允許的變動范圍、公稱尺寸與上、下極限偏差的

23、關(guān)寸所允許的變動范圍、公稱尺寸與上、下極限偏差的關(guān)系。系。30公差帶的公差帶的兩個要素兩個要素: 公差帶公差帶大小大小: : 由由標準公差標準公差確定確定; ; 公差帶相對零線的公差帶相對零線的位置位置: : 由由基本偏差基本偏差來確定。來確定。公差帶圖公差帶圖很好的反映了公差的大小及位置，很好的反映了公差的大小及位置，GB針對針對公差的大小及位置制定出了相應(yīng)的標準。公差的大小及位置制定出了相應(yīng)的標準。31公差帶圖公差帶圖偏差/m_0+孔軸1.2.5 1.2.5 有關(guān)有關(guān)“配合配合” ” 的術(shù)語的術(shù)語2. 2.間隙（間隙（clearanceclearance）與過盈（）與過盈（interfer

24、enceinterference）間隙間隙過盈過盈1. 1.配合（配合（fitfit）指基本尺寸相同、相互結(jié)合的孔與軸指基本尺寸相同、相互結(jié)合的孔與軸公差帶之間的關(guān)系。公差帶之間的關(guān)系。間隙（間隙（X X）：孔）：孔 - - 軸軸 =“ =“+ +” ” 過盈（過盈（Y Y）：孔）：孔 - - 軸軸 =“ =“” 333. 3.配合種類配合種類 通過公差帶圖，可以看到孔、軸公差帶之間的關(guān)通過公差帶圖，可以看到孔、軸公差帶之間的關(guān)系。根據(jù)其公帶位置不同，可分為三種類型：系。根據(jù)其公帶位置不同，可分為三種類型：間間隙配合、過盈配合、過渡配合隙配合、過盈配合、過渡配合。0+-公稱尺寸孔軸孔軸孔軸(1)(1)間隙配合（間隙配合（clearance fitclearance fit）具有間隙（包括最小間隙等于零）具有間隙（包括最小間隙等于零）的配合稱為間隙配合。的配合稱為間隙配合?？椎膶嶋H尺寸孔的實際尺寸 軸的實際尺寸。軸的實際尺寸。零線最大間隙基本尺寸零線最小間隙軸公差帶孔公差帶軸公差帶孔公差帶基本尺寸最大間隙最小間隙為零零線最大間隙基本尺寸零線最小間隙軸