互换性,第一章
《互换性》课件-第一章 绪论
三、互换性的种类
4
在不同场合，零部件互换的形式和程度有所
不同。因此，互换性可分为完全互换性和不完全 互换性两类。
完全互换性简称互换性，以零部件装配时不
需要挑选或修配为条件。例如圆柱齿轮减速器中
的齿轮、齿轮轴、输出轴、螺钉、螺母等具有完 全互换性。
不完全互换性也称为有限互换性，在零部件
装配时允许有附加的选择或调整。
10 二、标准化
标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序， 对现实问题或潜在的问题制定共同使用和重复使用 的条款的活动。
标准化工作包括制定标准、发布标准、组织实施 标准和对标准的实施进行监督的全部活动过程。这 个过程是从探索标准化对象开始，经调查、实验和 分析，进而起草、制定和贯标准，而后修订标准。
性。
检测的目的不仅仅在于判断工件合格与否，还
有其积极的一面，这就是根据检测的结果，分析产 生废品的原因，以便设法减少废品，进而消除废品。
产品质量和生产率的提高，在一定程度上还有 赖于检测准确度和效率的提高。
§4 本课程的任务
ห้องสมุดไป่ตู้
16
学生在学完本课程后应达到下列要求：
① 掌握标准化和互换性的基本概念及有关的基本术语和定义；（国 标）
一般来说，对于厂际协作，应采用完全互换性； 至于厂内生产的零部件的装配，可以采用不完全互 换性。例如，减速器上使用的滚动轴承，它与厂外 产品（厂外其他零件）配合的内圈内孔部位和外圈 外圆柱表面部位应具有完全互换性，而它本身在轴 承厂内装配的零件和部位则可以不具有完全互换性。
滚动轴承（图6-1）
8
9 §2 标准化与优先数系
qr / p qrp (r 10) p 10 p / r
例如派生系列R10/3，就是从基本系列R10中，自1 以后，每逢三项取一个优先数组成的，即
互换性—第一章 极限与配合
3、尺寸公差带图 、 （1）公差带图：表示零件的尺寸相对其基本尺寸所允许变 ）公差带图： 动的范围，叫做尺寸公差带。公差带的图解方式叫公差带图。 动的范围，叫做尺寸公差带。公差带的图解方式叫公差带图。 • 由于公差与偏差的数值相差较大，不便用同一比例表示， 由于公差与偏差的数值相差较大，不便用同一比例表示， 故采用公差带图。 故采用公差带图。
两者区别： 两者区别： • 从数值上看：极限偏差是代数值，正、负或零值是有意义的；而公差是 从数值上看：极限偏差是代数值， 负或零值是有意义的； 允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值， 允许尺寸的变动范围，是没有正负号的绝对值，也不能为零 零值意味着加工误差不存在，是不可能的） （零值意味着加工误差不存在，是不可能的）。实际计算时由于最大极 限 尺 寸 大 于 最 小 极 限 尺 寸 ， 故 可 省 略 绝 对 值 符 号 。 • 从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差，是判断完工零件是否合格的 从作用上看：极限偏差用于控制实际偏差， 根 据 ， 而 公 差 则 控 制 一 批 零 件 实 际 尺 寸 的 差 异 程 度 。 • 从工艺上看：对某一具体零件，对于同一尺寸段内的尺寸（尺寸分段后） 从工艺上看：对某一具体零件，对于同一尺寸段内的尺寸（尺寸分段后） 公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低， 公差大小反映加工的难易程度，即加工精度的高低， 它是制定加工工艺的主要依据， 它是制定加工工艺的主要依据，而极限偏差则是调整机床决定切削工具 与工件相对位置的依据。 与工件相对位置的依据。 • 两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值，所以确定了两极限 两者联系：公差是上、下偏差之代数差的绝对值， 偏差也就确定了公差。 偏差也就确定了公差。
+0.025
孔 轴
第1章互换性原理_A互换性、极限与配合_
第1章 互换性原理
标准的类别
基础标准：以标准化共性要求为对象，例如计量单位、术语 、符号、优先数系、极限与配合、制图标准等。 GB/T 14791-1993《螺纹术语》 产品标准：以产品及其构成部分为对象，例如机电设备、工 艺装备、半成品等产品。GB/T 5783-2000《六角头螺栓》 GB/T 21118-2007《小麦粉馒头》 方法标准：以生产活动中的重要程序、规划及方法为对象，例 如测试方法、工艺规程、验收规则等。GB/T 9253.2-1999《石油 天然气工业 套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验 》 安全与环境保护标准：为安全与环境保护目的制定。GB 19058-2003《销毁日本遗弃在华化学武器全过程环境保护技术 规定(试行) 》
公差带 由代表上极限偏差和下极限偏差，或上极限尺寸和下极限尺寸的 两条直线所限定的一个区域
公差带特性：
公差带大小
两个要素： 公差带位置 基本偏差 标准公差
国标
2.极限与配合
孔1
+ 0 _
第1章 互换性原理
轴1
EI
基本偏差 为下极限偏差 基本偏差 为上极限偏差
ei
基本尺寸
孔2
ES
轴2
es
基本偏差 基本偏差一般为靠近零线的偏差。
第1章 互换性原理
孔 轴
包容面，尺寸之间无材料，越加工越大 被包容面，尺寸之间有材料，越加工越小
2.极限与配合
第1章 互换性原理
尺寸 以特定单位表示线性尺寸值的数值(mm)
公称尺寸
尺寸要素
由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。理论计 算所得。孔D，轴d 由一定大小的线性尺寸和角度尺寸确定的几何形状。
返回
2.极限与配合
互换性 第一章答案
• 总之，公差与极限偏差既有区别， 又有联系，公差表示对一批工件尺 寸允许的变化范围，它是工件尺寸 精度指标; • 极限偏差表示工件尺寸允许变动的 极限值，是判断工件尺寸是否合格 的依据。
• 2、基本尺寸、极限尺寸和实际尺寸有 什么区别和联系？ • 答： • 设计给定的尺寸称为基本尺寸。 • 零件制成后通过测量而获得的尺寸称 为实际尺寸。 • 允许尺寸变化的两个界限值称为极限 尺寸。
•
•
N8 １0有一组相配合的孔和轴为Ø30 ,作如下 h7 几种计算并填空: 0.003 查表得N8=( ), h7=( 0 ) 0.021 0.036
• (1)孔的基本偏差是__-0.003_mm,轴的基本偏 差是___0___. • (2)孔的公差为___0.033___mm,轴公差为 __0.021__mm. • (3)配合的基准制是_基轴制_;配合性质是_过 渡配合___. • (4)配合公差等于__0.054___mm. •
• 8、根据下列配合，求孔与轴的公差带代号、 极限偏差、基本偏差、极限尺寸、公差、 极限间隙或极限过盈、平均间隙或过盈、 配合公差和配合类别，并画出公差带图。
• （1）
30H 9 / f 8
• （2）
20P8 / h7
• 答：
• • • • • • • • • • 孔的公差带代号是H9， 轴的公差带代号f8。 孔的标准公差IT9=52µm； 轴的标准公差IT8=33µm。 孔的基本偏差：EI=0，ES=0+IT9＝＋52μm。 轴的基本偏差：es=－20µm，则ei=es—IT8=－ 53µm。 孔的极限尺寸：Dmax＝30＋0.052＝30.052mm， Dmin=30＋0＝30mm。 轴的极限尺寸：dmax＝30－0.020＝29.98mm， dmin=30－0.053＝29.947mm。
互换性-第一章 绪论
例如：ISO9000质量管理体系标准 ISO14000环境管理体系标准
２） 国际电工委员会（简称IEC）
IEC - International Electrotechnical Commission
３）国际电信联盟（简称ITU)
International Telecommunication Union
显然，对于这种传播，如果没有一定的规则和标 准加以协调和引导，就会造成产品尺寸规格的杂乱． 所以数系的传播也存在有优化问题，这就是所谓“优 先数系”．
派Hale Waihona Puke 系列：R10/3q10/3=2
三、互换性的种类
1.按决定的参数或使用要求分为： 1)几何参数互换性 (主要保证装配) 尺寸 对几何要素的 形状位置 提出互换性要求。 表面粗糙度 2)功能互换（保证使用） 物理 机械 化学
对
性能
提出互换性要求。
2.按程度分：
1)完全互换： 装配或更换时，不挑、不调、不修的互换性。 2)不完全互换： 大数互换:指互换概率99.73% 分组互换:用于批量生产、精度要求高场合 调整互换：产量小、精度高的场合，通过垫片、 螺钉、楔块来调整。 修配互换：与调整互换应用场合相同，通过高精 度的机床或技术好的工人来加工最后的一个精度要求高 的工件。
三、互换性的意义
技术意义------ （设计） 节省许多设计工作 缩短了设计周期 有利于产品多样化 有利于计算机辅助设计
技术意义------ （制造）
有利于专业化制造 提高经济效益和市场竞争力 有利于计算机辅助制造 提高生产率
技术意义------ （使用和维修）
减少机器的维修时间和费用
提高产品的市场竞争力
第一章
一、互换性的定义
第一章互换性
附表1-1
优先数系的基本系列（常用值） （GB/T321-1980）
R10 R20 2.24 2.50 2.80 R40 R5 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 6.30 3.00 3.15 3.35 3.55 3.75 4.00 4.25 4.50 10.0 1.75 R10 5.00
1.精度设计原则
互换性原则：机械零件几何参数的互换性是指同 种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。 经济性原则：工艺性 、合理的精度要求、合理选 材、合理的调整环节、提高寿命。 匹配性原则：根据机器或位置中各部分各环节对 机械精度影响程度的不同，对各部分各环节提出 不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好 处，这就是精度匹配原则。 最优化原则：探求并确定各组成零、部件精度处 于最佳协调时的集合体。例如探求并确定先进工 艺，优质材料等。
4.标准化
定义：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。
意义：标准化是组织现代化生产的重要手段，是 实现互换性的必要前提，是国家现代化水平的重 要标志之一。它对人类进步和科学技术发展起着 巨大的推动作用。
基本要求：了解互换性的意义、标准化的概念、
机械精度设计的基本原则、主要方法、本课程 的研究对象、任务及要求。
重点内容：掌握互换性和标准化的概念，本课 程的研究对象、任务及要求。
难点内容：机械精度设计的基本原则及主要方 法。
一、互换性
1.互换性概念
概念：同一规格零部件，按规定的技术要求制造， 若不需经过任何挑选或修配，能够彼此相互替 换使用而效果相同的性能叫做互换性。
互换性(1)
互换性基本概念知识要点第一章绪论什么是互换性？零部件所具有的不经任何挑选或修配并能在同规格范围内互相替换作用的特性叫做互换性。
装配前:不用挑选,装配中:不用修配,装配后:能满足其使用功能要求。
互换性通常包括几何参数和力学性能的互换性。
互换性按其互换程度分为完全互换和不完全互换.加工精度：零件加工后所得到的实际尺寸、几何形状、相互位置的准确程度⑴尺寸精度：零件加工后得到的实际尺寸准确程度，用尺寸公差控制⑵几何形状精度：零件加工完成后，得到的实际形状相对于理想形状的准确程度。
⑶相对位置精度：零件加工完成后，得到的各要素之间实际位置对理想位置的准确程度。
⑷表面粗糙度：表面不平整程度按颁发标准不同的级别我国标准分为国家标准GB 、行业标准JB 、地方标准DB和企业标准QB第二章光滑圆柱结合的公差与配合工件除线性尺寸误差外，还存在形状误差，为正确地判断工件尺寸的合格性，规定了极限尺寸判断原则，即泰勒原则。
其内容为：孔或轴的作用尺寸不超过最大实体尺寸，任何位置的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。
基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。
通过公差带图，可确定孔、轴公差带之间的关系。
根据其公带位置不同，可分为三种类型：间隙配合、过盈配合和过渡配合。
间隙配合：具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合，孔的公差带在轴的公差带之上。
特征值:最大间隙X max和最小间隙X min过盈配合：具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。
孔的公差带在轴的公差带之下。
特征值是最大过盈Y max和最小过盈Y min。
过渡配合:可能具有间隙也可能具有过盈的配合。
孔的公差带与轴的公差带相互重叠。
特征值最大间隙X max和最大过盈Y max。
配合公差是指允许间隙或过盈的变动量。
在数值上，没有正、负号，也不能为零的绝对值。
标准对配合规定了两种配合制：基孔制和基轴制。
⑴基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴的公差带形成各种配合的一种制度。
互换性第一章
偏差：某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差。包括实 际偏差和极限偏差。极限偏差又分上偏差（ES、es） 和下偏差（EI、ei）。
ES=Dmax-D EI=Dmin-D
es=dmax-d ei=dmin-d
公差：允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小 极限尺寸之代数差的绝对值。孔、轴的公差分别用Th 和Ts表示。
例题 已知D(d)=Φ25， Dmax=Φ25.021， Dmin=Φ25， dmax=Φ24.980， dmin=Φ24.967。 求孔、轴的极限偏差和公差，画出尺寸公 差带图的两种画法，并写出极限偏差在图样上 的标注。 解：（1）尺寸的极限偏差、公差 ES = Dmax－D = +0.021 在图样上的标注为
间隙配合 过渡配合 轴 轴 轴 轴
+ 0
轴 孔
轴 轴 轴 过盈配合
-
配合制（续）
基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔的公差 带形成各种配合的一种制度。基轴制中的轴为基准轴，其上偏差 为零。
间隙配合 孔 过渡配合 过盈配合
+ 0
孔 孔
-
孔 轴 孔 孔 孔 孔
配合的类别
通过公差带图，我们能清楚地看到孔、轴公差带之间 的关系。根据其公带位置不同，可分为三种类型：间 隙配合、过盈配合和过渡配合。 轴
孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差 称为最小间隙，用X min表示。 X min=D min - d max =EI - es 实际生产中，平均间隙更能体现其配合性质。 X av =（X max +X min）/2
轴
过盈配合
+ 0
-
孔
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绪论作业题
填空题
•(1) 实行专业化协作生产必须采用___互换性_原则。
•(2) 互换性表现为对产品零部件在装配过程中的要求是：装配前___不需挑选_，装配中_不需修配__，装配后__符合工作要求__。
•(3) 影响零件互换的几何参数是_尺寸_误差、_位置_误差、_形状_误差和表面粗糙度。
•(4) 从零件的功能看，不必要求同一规格零件的几何参数加工的_完全一致_，只要求其在某一规定范围内变动，该允许变动的范围叫做_公差_。
选择题
•(1) 本课程研究的是零件( B )方面的互换性。
• A.物理性能 B.几何参数
• C.化学性能 D.尺寸
•(2) 不完全互换一般用于( A C )的零部件，适合于部分场合。
• A.生产批量大、装配精度高 B.生产批量大、装配精度低
• C.生产批量小、装配精度高 D.生产批量小、装配精度低
•(3) 标准按不同的级别颁发。
我国标准JB为( B )标准。
• A.国家标准 B.专业标准
• C.地方标准 D.企业标准
•(4) 为使零件的( B )具有互换性，必须把零件的加工误差控制在给定的范围内。
• A.尺寸 B.形状
• C.表面粗糙度 D.几何参数
判断题
•(1) 互换性要求零件按一个指定的尺寸制造。
( X ) •(2) 完全互换的装配效率必高于不完全互换。
( V ) •(3) 当零部件的装配精度要求很高时，宜采用不完全互换生产。
( V ) •(4) 有了公差标准，就能保证零件具有互换性。
( X )
简答题
•(1) 什么叫互换性？互换性的分类有哪些？
答：在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就能装在机器上，达到规定的工作要求，这样的零件就成为据有互换性。
互换性分为：几何互换性；机械互换性。
•(2) 何谓标准化？标准化有何重要意义？
答：标准化是指标准的制丁、发布和贯切实施的全过程，包括从调查标准化对象开始，经试验，分析和综合归纳，进而制定和贯彻标准。
标准化是组织现代化生产的重要手段，是实现互换性的必要前提，是国家现代化水平的重要标志之一。
对人类进步和科学技术发展起着巨大的推动作用。
•(3) 什么是优先数系？市场上一般可以选购到15W、25W、40W、60W、100W的白炽灯泡，试解释此现象。
答：优先数系是一种科学的数值制度，适用于各种数值的分级，是国际上统一的数值分级制度。
•(4) 为什么要规定公差？公差的大小与技术经济效益有何联系？
答：规定公差是使零部件的几何参数保持在一定的变动范围内，使其达到互换性的目的。