互换性与测量技术基础完整版 2020-13
互换性与测量技术基础：第一章 绪论
主讲教师：
第一章 绪论
互换性与公差 标准化与优先数系 测量技术及其发展 本课程的性质、任务
一、互换性(interchangeability)
1. 互换性的概念
同一规格的一批零件或部件中，任取 其一，不需任何挑选或附加修配或调整就能 装在机器上，达到规定的性能要求。
某一产品与另一产品在尺寸功能上能 够彼此互相替换。
公差是实现互换性的途径
三、标准与标准化
标准：对重复性事物和概念所做的统一规定。 标准化：制定、修订、颁布、组织实施标准的 全部活动。
重复事物：零件的批量生产；图形、符号、 概念、计算公式、计算方法等。
科学技术 生产经验
与标准化
标准分类：技术标准、管理标准、工作标准
GPS
Dimensional Geometrical Product Specification and Verification
现代产品几何技术规范
产品尺寸和几何技术规范 及认证(检验)
2. 标准化
为了实现互换性，必须对公差值进行标准 化，不能各行其是，标准化是实现互换性 生产的重要技术措施。
五、课程的特点
性质：技术基础课。互换性属于标准化的范 围，而技术测量属于计量学，本课程就是将 理论和实践紧密结合的学科； 特点：定义、概念、符号、 标准、记忆内容 多，但简单、易学； 重要性：承上启下。从课程设计至毕业设计 的应用，毕业后的应用。 任务：从互换性角度出发，围绕误差与公差 来研究，如何解决使用与制造的矛盾。而这 一矛盾的解决是合理确定公差和采用适当的 技量手段。
课程简介
一、课程的性质 ➢ 专业基础课：
从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。
➢ 工具课：
互换性与测量技术基础完整版
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标准化及优先数
中国机械工程师联盟
《优先数和优先数系》（GB321—2005）规定：
以十进制等比数列为优先数系； 规定了五个系列，分别用R5、R10、R20、R40、R80表 示，其中前四个是基本系列， R80为补充系列。 级数的公比 q r 10 (r为每个十进段内的项数）：
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互换性的意义及作用
中国机械工程师联盟
互换性概念
同一规格的一批零部件，任取其一，不经任何挑 选和修配就能装在机器上，并能满足其使用功能 要求。 要点 同一规格的一批零件或部件； 不经任何辅助工作（挑选、调整、修配等）； 互换后仍满足原定的使用要求（包括几何参数和 力学性能的互换）。
中国机械工程师联盟
公差带的位置：下偏差EI最靠近零线，是基本偏差，为0。 轴φ55k6( 0.002 ) 公差带大小为0.019 下偏差最靠近零线，是基本偏差ei=+0.002
0.021
孔φ55H7公差带图
轴φ55k6公差带图
配合公差带图
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中国机械工程师联盟 2.1公差与配合的基本术语及定义——加工误差与公差的关系
0.006 轴 25 0.007 0.021 如孔 250
其中：较大的一个称为最大极限尺寸（Dmax、dmax）
较小的一个称为最小极限尺寸（Dmin、dmin）。
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2.1公差与配合的基本术语及定义——偏差与公差
中国机械工程师联盟
ecart superieur ecart inferieur (1) 尺寸偏差（偏差）：某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差 上偏差（ES、es）：最大极限尺寸减基本尺寸所得的代数差； 下偏差（EI、ei）：最小极限尺寸减基本尺寸所得的代数差； 上偏差和下偏差统称为极限偏差。 实际偏差：实际尺寸减其基本尺寸的代数差。 偏差可以是正，负或零值。实际偏差应位于极限偏差范围之内。 tolerance (2)尺寸公差（公差）TD (Th)和Td (Ts) ：允许尺寸的变动量。 等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值；也等于 上偏差与下偏差的代数差的绝对值。 是一个绝对值的概念。
自编互换性与测量技术(第7章)
与封闭环同行的或相隔1，3，5行的是减环，其余的 为增环。
第7章 尺寸链
7.1.2 尺寸链的组成
例 如图所示的尺寸链，属于增环的尺寸有( BD ) A．12 B．8 C．15 D．25
第7章 尺寸链
7.1.3 尺寸链的分类
1 按应用场合分 装配尺寸链―全部环为不同零件尺寸所形成的尺寸链。 零件尺寸链-全部组成环为同一零件的设计尺寸所形成的尺寸链。 装配尺寸链和零件尺寸链统称为设计尺寸链。 工艺尺寸链―全部环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。
2、封闭环的公差
第7章 尺寸链
7.3 尺寸链的解算
7.3.2 用概率法(大数互换法)解尺寸链
一、基本公式 3、封闭环的中间偏差和极限偏差
第7章 尺寸链
7.3.2 用概率法(大数互换法)解尺寸链
第7章 尺寸链
7.3.2 用概率法(大数互换法)解尺寸链
第7章 尺寸链
第7章 尺寸链
7.3 尺寸链的解算
例如，设基本尺寸为φ18mm的孔、轴配合间隙要求为x＝3~8um，这意味着 封闭环的公差T0＝5um，若按完全互换法，则孔、轴的制造公差只能为2.5um。
若采用分组互换法，将孔、轴的制造公差扩大4倍，公差为10um，将完工 后的孔、轴按实际尺寸分为4组，按对应组进行装配，各组的最大间隙均为8um ，最小间隙为3um，故能满足要求。
第7章 尺寸链
四、分析计算尺寸链的任务和方法 (一)任务 分析和计算尺寸链是为了正确合理地确定尺寸链中各环的 尺寸和精度，主要解决以下三类任务： (1)正计算 已知各组成环的极限尺寸，求封闭环的极限尺 寸。这类计算主要用来验算设计的正确性，故又叫校核计算。 (2)反计算 已知封闭环的极限尺寸和各组成环的基本尺寸， 求各组成环的极限偏差。这类计算主要用在设计上，即根据机器 的使用要求来分配各零件的公差。 (3)中间计算 已知封闭环和部分组成环的极限尺寸，求某 一组成环的极限尺寸。这类计算常用在工艺上。 反计算和中间计算通常称为设计计算。
互换性与测量技术基础
互换性与测量技术基础引言在工程领域，互换性是一个重要的概念。
互换性是指两个或多个部件在特定条件下的完全或近似完全的互换和替代能力。
在实际的生产和制造过程中，互换性对于确保产品的质量和功能是非常重要的。
测量技术作为互换性的基础，也在制造过程中发挥着关键的作用。
互换性的定义和意义互换性是指在特定条件下，部件之间可以进行替代。
在工程中，互换性的意义主要体现在以下几个方面：1.保证产品的质量：通过互换性，可以确保产品在不同的工艺环境下具有相同的质量水平。
这是因为互换性要求部件之间具有相同的尺寸、形状和性能特征，从而可以确保产品的一致性和可靠性。
2.提高生产效率：互换性可以简化生产过程。
一方面，互换性可以减少零部件的种类和库存量，从而降低了生产成本。
另一方面，互换性可以提高生产线的灵活性，使得不同的部件可以相互替代，从而提高了生产效率。
3.促进产品的进一步升级和改进：通过互换性，可以更方便地进行产品的升级和改进。
一旦发现某个部件存在问题或者需要改进，可以很容易地将其更换为新的部件，而不需要对整个产品进行修改或者重制。
测量技术的作用在互换性的实现过程中，测量技术起到了至关重要的作用。
测量技术是利用各种仪器和设备测量和检测物体的尺寸、形状和性能特征的技术手段。
测量技术可以帮助产品设计师和制造商确定产品的几何参数，包括长度、直径、角度等。
通过精确的测量技术，可以保证不同部件之间的尺寸和形状是一致的，从而实现互换性。
测量技术的另一个作用是检测产品的性能特征。
通过测量技术，可以检测产品的力学性能、热学性能、电学性能等，并与产品的设计要求进行对比，从而验证产品是否符合要求。
常见的测量技术包括三坐标测量、光学测量、超声波测量、X射线测量等。
这些技术在不同的领域中得到广泛应用，如机械制造、电子制造、航空航天等。
测量技术的发展趋势随着科技的不断进步，测量技术也在不断发展和创新。
以下是一些测量技术的发展趋势：1.非接触式测量技术：传统的测量技术往往需要物体与测量设备接触，而非接触式测量技术可以通过光学、声波、电磁等方式进行测量，无需接触被测物体，从而提高了测量的精度和效率。
(完整版)互换性与技术测量知识点
互换性与技术测量知识点第1章绪言互换性是指在同一规格的一批零、部件中任取一件，在装配时不需经过任何选择、修配或调整，就能装配在整机上，并能满足使用性能要求的特性。
互换性应具备的条件：①装配前不换②装配时不调整或修配③装配后满足使用要求按互换性程度可分完全互换（绝对互换）与不完全互换（有限互换）。
按标准零部件和机构分外互换与内互换。
互换性在机械制造中的作用1.从使用方面看：节省装配、维修时间，保证工作的连续性和持久性，提高了机器的使用寿命。
2.从制造方面看：便于实现自动化流水线生产。
装配时，由于零部件具有互换性，不需辅助加工和修配，可以减轻装配工的劳动量，缩短装配周期。
3.从设计方面看：大大减轻设计人员的计算、绘图的工作量，简化设计程序和缩短设计周期。
标准与标准化是实现互换性的基础。
标准分类（1）按一般分：技术标准、管理标准和工作标准。
（2）按作用范围分：国际标准、国家标准、专业标准、地方标准和企业标准。
（3）按标准的法律属性分：强制性标准和推荐性标准。
国家强制性标准用代号“GB”表示。
国家推荐性标准用代号“GB/T”表示。
优先数系的种类（1）基本系列R5、R10、R20、R40（2）补充系列R80（3）派生系列选用优先数系的原则按“先疏后密”的顺序。
第2章测量技术基础测量过程的四要素：测量对象、计量单位、测量方法和测量精度。
测量仪器和测量工具统称为计量器具。
计量器具分类按其原理、结构和用途分为:（1）基准量具(2) 通用计量器具（3）极限量规类（4）检验夹具按测量值获得方式的的不同，测量方法可分为：1.绝对测量和相对(比较)测量法2.直接测量和间接测量法测量误差：测得值与被测量真值之差。
基本尺寸相同用∆评定比较测量精度高低基本尺寸不相同用ε评定（1）绝对误差Δ——测得值与被测量真值之差。
0x x -=∆（2）相对误差ε——测量的绝对误差的绝对值与被测量真值之比。
%100||||||000⨯∆≈∆=-=xx x x x ε （3）极限误差——测量的绝对误差的变化范围。
互换性与测量技术基础.
互换性与测量技术基础.
《互换性与测量技术基础》课程主要介绍几何量公差标准、机械零件精度设计与检测的相关知识，是联系设计课程和制造课程的纽带，也是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。
通过本课程的学习，帮助掌握机械零件几何量公差标准的基础知识和相关理论，了解国际标准化组织（ISO）相关标准的发展、现状和趋势；熟悉机械零件几何量精度设计的基本原理和方法以及机械零件几何量检测的基本原理、仪器和方法；培养理解和分析机械图纸中零件几何量精度的能力和查阅及使用公差标准的能力、根据使用要求合理设计机械零件几何量精度的能力、根据零件几何量精度合理选择检测工具和方法的能力以及对典型机械零件几何量精度进行检测的能力；从而，为后续的专业课程学习、实践环节和从事专业生产技术工作奠定必要的基础。
1、帮助理解机械零件几何量公差标准的基础知识和相关理论；
2、促进认知机械零件几何量检测的基本原理、仪器和方法；
3、提升解决工程实践中精度设计与误差检测相关问题的能力。
互换性与测量技术基础
3. 互换性的种类
互换性按其互换程度，可分为完全互换和不完全互换两种。 完全互换性要求零部件在装配时，不需要挑选和辅助加工便 能装配且能满足其使用性能要求。一般用于厂际之间的协作。 不完全互换则允许零部件在加工完后，通过测量将零件按实 际尺寸大小分为若干组，使各组组内零件间实际尺寸的差别减小，装配 时按对应组进行。这样，既可保证装配精度和使用要求，又能解决加工 上的困难，降低成本。该种互换仅组内零件可以互换，组与组之间不能 互换。该种互换适合部件或构件在同一厂制造和装配。
第 四 节 常用尺寸公差与配合的选用
第 五 节 一般公差 线性尺寸的未注公差
精品文档
结束
第 一节 公差与配合的基本术语与定义
一、 几何要素 二、 孔和轴 三 、尺寸 四 、偏差和公差 五 、 配合与配合制
配合与配合制动画演示
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一、 几何要素
（一） 几何要素 （三） 导出要素 （五） 公称组成要素 （七） 工作实际表面 （九） 提取组成要素 （十一） 拟合组成要素
互换性的类型的动画演示
精品文档
4. 互换性的作用 在设计方面，零部件具有互换性，就可以最大限度地采用标准
件、通用件和标准部件，大大简化了绘图和计算工作，缩短了设计周 期，有利于计算机辅助设计和产品品种的多样化。
在制造方面，互换性有利于组织专业化生产、采用先进工艺和 专用设备，采用计算机辅助制造，实现加工过程和装配过程机械化和 自动化，从而可以提高劳动生产率和产品质量并降低成本。
第十一章 键和花键的互换性
第十二章 圆柱齿轮传动的互换性习源自题精品文档退出
第一章 绪论
第一节 互换性的意义和作 用
互换性的类型的动画演示
第二节 标准化与优先 数
互换性与测量技术基础全解
塞规类
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3.2.2 计量器具的主要技术指标
度量指标是表征计量器具性能和功能的参数 1) 刻度间距 指刻度尺或刻度盘上相邻两刻线中心线间的距离。常为等距刻线。
一般为0.75～2.5mm。 2) 分度值（刻度值） 指刻度尺或刻度盘上每一刻度间距所代表的量值。常用分度值有
0.1、0.05、0.02、0.0l、0.002和0.001mm。 3) 示值范围 指由计量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围。如机械比
5
检验仪器为显微镜
标准量块与被测试样比较 属比较测量法
6
3.1.3 线纹尺
用金属或玻璃制成的、表面上准确地刻有等间距平行线的长度测量和定 位元件，也称刻线尺。线纹尺的线条间距一般为1毫米或0.1毫米。 1米内1、2、3等标准金属线纹尺的允许检定误差分别为 ±(0.1+0.4L)微米、 ±(0.2+0.8L)微米和 ±(5+10L)微米； 1米内1、2等标准玻璃线纹尺的允许检定误差分别为±(0.1+0.5L)微米和 ±(0.2+1.5L)微米。L为被检测线纹的距离（米）
Байду номын сангаас
2) 相对误差
是指测量的绝对误差 与被测量的真值Q之比，常用百分比表示。即
10% 010% 0
Q
x
相对误差是无量纲的量；
对不同尺寸的测量，用相对误差的大小来判断测量精度。
34
3.3.2 测量误差的来源及防止
1)计量器具的误差
其误差来源复杂，与计量器具的结构设计、制造和安装调试不良等有
关 2)基准件误差 量块或标准件等基准件存在的制造误差和使用中磨损产生的误差。 3）调整误差 指计量器具或被测工件在测量前未能调整到状态所产生的误差。 4）测量方法的误差 指采用近似测量方法或测量方法不当而引起的误差。 5)测量力误差 接触测量时，由于测量力使测量器具和被测工件产生弹性变形而产生 的误差。 6）环境条件的误差 指测量时的环境条件不符合标准条件而引起的测量误差。 环境的温度、湿度、气压、振动和灰尘等都会引起测量误差。 7)人为误差 指测量者的主观因素引起的误差，如估计判断误差、眼睛分辨能力的 误差等。
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所有公差等级
6 7 8 ≤8 >8 ≤8 >8 ≤8 >8
数 值 （ 孔
3 +270 +140 +60 +34 +20 +14 +10 +6 +4 +2 0 上 +2 +4 +6 0 0 -2 -2 -4 -4 3 6 +270 +140 +70 +46 +30 +20 +14 +10 +6 +4 0 偏 +5 +6 +10-1+Δ -4+Δ -4 -8 +Δ 0 6 10 +280 +150 +80 +56 +40 +25 +18 +13 +8 +5 0 差 +5 +8 +12-1+Δ -6+Δ -6 -10+Δ 0
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2.2 公差与配合国家标准
基 本 偏 差 数 值 （ 轴 ）
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2.2 公差与配合国家标准
3) 基本偏差数值（孔） 基本尺寸≤500mm时，孔的基本偏差是从轴的基本偏差换
算得来
孔与轴基本偏差换算原则：用同一字母表示孔和轴的基本 偏差所组成的公差带，按照基孔制形成的配合和按照基轴 制形成的配合(称为同名配合)，两者的配合性质应相同。
如： ✓ φ30H9/d9 φ30D9/h9
为同名配合，它们的配合性质相同。即：φ30 H9/d9的极限间隙 与ф30 D9/h9的极限间隙相等。 ✓ φ50H7/p6 φ50P7/h6 为同名配合，ф50 H7/p6与ф50 P7/h6配合性质相同，它们的 极限过盈相等。
15
2.2 公差与配合国家标准
20
2.4.1 基准配合制的选用
主要考虑两方面的因素： 一是零件的加工工艺可行性及检测经济性； 二是机械设备及机械产品的结构形式的合理性。 基准配合制的选择原则是：
优先采用基孔配合制，其次采用基轴配合制，特殊场 合应用非基准制。 1.基孔配合制的选择 同样公差等级情况下，一般来说，孔比轴的加工难度 大，尤其是中、小孔的加工检测，常采用定值刀具和 量具。采用基孔配合制，可以减少孔公差带的数量， 从而减少定值刀具、量具的规格和数量，可获得较佳 的经济效益。
根据ES—ei＝Ymin＝-0.025mm 故ei＝ES-Ymin＝[+0.046-(-0.025)]mm＝+0.071mm 。
查基本偏差表，得轴的基本偏差为t，即公差带为φ80t7( )mm。 即，孔公差带代号为H8，轴公差带代号为t7 (3)配合公差带图为：
7
有一孔、轴配合，基本尺寸为 25mm ，要求配合的间隙为+0.020～+0.086mm ，采用基轴制，试确定孔、
1) 类比法。主要应用在一般、常见的配合中。 2) 计算法。主要用于两种情况：一是用于保证与滑动轴承的
孔的公差带代号
φ50 J
7
公差带
孔的公差等级数字 孔的基本偏差代号 孔直径的基本尺寸值源自基准轴的公差带代号1
大小—— 标准公差
2
位置—— 基本偏差
10 h
9
轴的公差等级数字 基准轴的基本偏差代号
轴宽度的基本尺寸值
公差等级
基本偏差 代号
9
2.2 公差与配合国家标准
标准公差 （表2-4）
标 准 公 差 数 值 表
） 10 14 +290 +150 +95
+50 +32
+16
+6 0 或 +6 +10+15-1+Δ -7+Δ -7 -12+Δ 0
14 18
下
18 24 +300 +160 +110
24 30
+65 +40
+20
+7 0 偏 +8 +12+20-2+Δ -8+Δ -8 -15+Δ 0
差
30 40 +310 +170 +120 40 50 +320 +180 +130 50 65 +340 +190 +140 65 80 +360 +200 +150
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2.4.2 公差等级的选用
3) 了解各个公差等级的应用范围 4) 熟悉各种工艺方法的加工精度 公差等级的应用范围、公 差等级与加工方法的关系见表2-21。 5) 协调与相配零(部)件的精度关系 例如：与滚动轴承配合 的轴或孔的公差等级应与滚动轴承的公差等级相匹配。
28
2.4.2 公差等级的选用
3) “一轴多孔” 且多处配合的松紧程度不同的场合。
• “一轴多孔”指一轴与两个或两个以上的孔组成配合。 如内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合，共组成 三处两种性质的配合。
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2.4.1 基准配合制的选用
内燃机中活塞销与活塞孔及连杆套孔的配合 1—活塞销；2—活塞；3—连杆小头孔
一轴多孔且配合性质不同场合应用基轴制的选择示例
21
2.4.1 基准配合制的选用
2.基轴配合制的应用场合
1) 用冷拉钢制圆柱型材的光轴作为基准轴
• 这类圆柱型材的规格已标准化，它作基准轴，轴径不需 外圆的切削加工，只要按照不同的配合性质来加工孔。
2) 轴为标准件或标准部件(如：键、销、轴承等)
• 如某轴承外圈外径与箱座孔的配合(φ100J7)、输出轴上 键与输出轴上的键槽的配合16N9/h8和键与齿轮毂槽的 配合16Js9/h8)。
轴公差带 国家标准推荐的一般、常用和优先选用的轴公差带共有119 种，见表2-11。其中方框内(除括号外)为常用公差带，有 59种；括号内的为优先选用的公差带，有13种。
孔公差带 国家标准推荐的一般、常用和优先选用的孔公差带共105种 ，见表2-12。其中方框内(除括号外)为常用公差带，有44 种；括号内的为优先选用的公差带，有13种。
差带代号为：。
检查：Xmax=ES-ei=0.055mm-(-0.033)mm=0.086mm，Xmin=EIes=0-(-0.020)mm=0.020mm。
可见，Xmax与Xmin在+0.020～+0.086mm之内，所以Φ25F8/h8合格 。
8
2.2 公差与配合国家标准
公差带代号
基本尺寸 + 基本偏差代号 + 公差等级数字
公差等级的应用范围
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2.4.2 公差等级的选用
表2-21 各种工艺方法的加工精度
30
2.4.3 配合的选用
1. 配合选择的原则：
• 根据使用要求——配合公差(间隙或过盈)的大小，确定与基准 件相配的孔、轴的基本偏差代号，同时确定基准件及配合件 的公差等级。
• 尽可能选用国标推荐的优先配合。
2. 配合选择的方法
注意：需明确该轴的基本偏差是上偏差还是下偏差。
另一个极限偏差数值按照轴的极限偏差与标准公差之间的关系求
得。
例 φ30k6
查表2-7，得到该轴的基本偏差数值为
+ 0 -
：ei=+0.002；
+15 13
+2
该轴的标准公差(查表2-4) IT= 0.013 Ф30
则另一个极限偏差为：es=+0.015
(1)基孔制的优先和常用配合。GB/T 1801—1999规定基孔制 常用配合59种，优先配合13种。 (2)基轴制的优先和常用配合。GB/T1801—1999规定基轴制 常用配合47种，优先配合13种。
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2.4 公差与配合的选用
1 基准（配合）制的选择和应用 2 尺寸公差等级的选择 3 配合的选择和应用
选用时，应按照优先、常用、一般公差带的顺序选取。
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2.3.2 常用尺寸段配合
2. 配合系列 配合代号
标准规定用孔和轴的公差带代号以分数形式组成配合代号。其 中，分子为孔的公差带代号，分母为轴的公差带代号，如 φ30H7/g6或 φ30。Hg67
配合代号在装配图上的标注形式： 国家标准推荐选用的配合
互换性与测量 技术基础
1
2
3
4
5
3—8 已知基本尺寸为80mm的一对孔、轴配合，要求过盈在(0.025~-0.110)mm之间，采用基孔制，试回答
(1)该配合的配合性质； (2)确定孔、轴的公差带代号； （3）画出配合公差带图。
6
(1)配合性质为过盈配合； (2) 要求的配合公差Tf＝[-0.025-(-0.110)]mm＝0.085mm 查公差表，取孔为8级，Th＝0.046mm，轴为7级，Ts＝0.030mm Th+Ts＝(0.046+0.030)mm＝0.076＜0.085mm满足要求 因采用基孔制，故孔的公差带为φ80H8( )mm； 基孔制的过盈配合时，轴的下偏差就是基本偏差，
轴的基本偏差ei符号相反，而绝对值相差一个Δ值。 • 即有： ES ei
ITn ITn 1
16
2.2 公差与配合国家标准
下偏差 EI/µm
上偏差 ES/µm
基本偏差
JS
基
A B C CD D E EF F FG G H
J
K
M
N
本 基本尺寸 偏 /mm
公
差
等
级
差 大于 至
基于上述原则，在孔的基本偏差换算时，按两种规则进行： (1) 通用规则 • 用同一字母表示的孔、轴的基本偏差,绝对值相等，符号相