互换性与技术测量
互换性与测量技术
第1章绪论1-1什么叫互换性？为什么说互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守原则？列举互换性应用实例。
（至少三个）。
答：（1）互换性是指机器零件（或部件）相互之间可以代换且能保证使用要求的一种特性。
（2）因为互换性对保证产品质量，提高生产率和增加经济效益具有重要意义，所以互换性已成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。
（3）列举应用实例如下：a、自行车的螺钉掉了，买一个相同规格的螺钉装上后就能照常使用。
b、手机的显示屏坏了，买一个相同型号的显示屏装上后就能正常使用。
c、缝纫机的传动带失效了，买一个相同型号的传动带换上后就能照常使用。
d、灯泡坏了，买一个相同的灯泡换上即可。
1-2 按互换程度来分，互换性可分为哪两类？它们有何区别？各适用于什么场合？答：（1）按互换的程来分，互换性可以完全互换和不完全互换。
（2）其区别是：a、完全互换是一批零件或部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配，装配后即能满足预定要求。
而不完全互换是零件加工好后，通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组，仅同一组内零件有互换性，组与组之间不能互换。
b、当装配精度要求较高时，采用完全互换将使零件制造精度要求提高，加工困难，成本增高；而采用不完全互换，可适当降低零件的制造精度，使之便于加工，成本降低。
（3）适用场合：一般来说，使用要求与制造水平，经济效益没有矛盾时，可采用完全互换；反之，采用不完全互换。
1-3．什么叫公差、检测和标准化？它们与互换性有何关系？答：（1）公差是零件几何参数误差的允许范围。
（2）检测是兼有测量和检验两种特性的一个综合鉴别过程。
（3）标准化是反映制定、贯彻标准的全过程。
（4）公差与检测是实现互换性的手段和条件，标准化是实现互换性的前提。
1-4．按标准颁布的级别来分，我国的标准有哪几种？答：按标准颁布的级别来分，我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。
1-5．什么叫优先数系和优先数？答：（1）优先数系是一种无量纲的分级数值，它是十进制等比数列，适用于各种量值的分级。
互换性与技术测量(基础知识)
互换性与技术测量（基础知识）1.互换性的基本要求：满足装配互换和功能互换2.机械加工误差的分类：尺寸误差：零件加工后的实际尺寸和理想尺寸的偏离程度。
形状误差: 加工后零件的实际表面形状对于其理想形状的差异（如直线度和圆度）位置误差：相互位置对于其理想位置的偏差。
（如同轴度、位置度）表面微观不平度：加工后的零件表面上由较小间距和峰谷所组成的微观几何形状误差。
3.互换性的种类：完全互换和不完全互换完全互换：零件加工完之后不需要任何辅助处理直接可以装配。
不完全互换：零件加工完之后需要进行挑选、分组、调整、修配等辅助处理。
4.尺寸：以特定单位表示线性尺寸的数值。
5.公称尺寸：由图样规范确定的理想形状要素。
公称尺寸D孔的上、下极限尺寸D max和D min轴的上、下极限尺寸d max和d min公称尺寸+上极限偏差=上极限尺寸公称尺寸-下极限偏差=下极限尺寸6.偏差：某一尺寸减去其公称尺寸所得的代数差实际偏差：实际尺寸-公称尺寸孔Ea 轴ea极限偏差：极限尺寸-公称尺寸孔EI 轴ei基本偏差：公差带相对零线位置的那个极限偏差7.尺寸公差：上极限尺寸-下极限尺寸或者上极限偏差-下极限偏差8.配合：间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上。
过盈配合：孔的公差带在轴的公差带之下。
过渡配合：孔的公差带和轴的公差带相重合。
9.配合制：基轴制配合：基本偏差为一定的轴的公差带。
基孔制配合：基本偏差为一定的孔的公差带。
10.几何公差的项目、符号及分类11.几何公差带的4个要素：形状、大小、方向和位置12.按结构特征、要素分为组成要素：由一个或几个表面形成的要素称为组成要素。
导出要素：对称要素的中心点、线、面或回转表面的轴线13.独立原则：是指给定的尺寸公差与几何公差相互独立14.最大实体状态（MMC)：孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最多时的那个状态，称为最大实体状态。
在此状态下的尺寸，称为最大实体尺寸。
◆对于孔：是最小极限尺寸D min◆对于轴：是最大极限尺寸D max15.最小实体状态（LMC）：孔或轴在尺寸极限范围内，具有材料最少时的那个状态，称为最小实体状态。
互换性与技术测量胡凤兰第一章绪论
细的特殊场合，其余四种为基本系列。
qr r 10
1.2.2 优先数系和优数
各系列的公比qr如下：
R5：公比q5 = R10：公比q10= R20：公比q20= R40：公比q40= R80：公比q80=
5 10 1.6
10 10Leabharlann 1.2520 10 1.2
40 10 1.06
80 10 1.03
1.3.1 GPS的作用
GPS是国际标准中影响最广的重要基础标准之一，它不仅是产品信息传递与交 换的基础标准，也是产品市场流通领域中合格评定的依据，是工程领域必须 依据的技术规范。具体作用主要表现在：
为企业的产品开发提供了一套全新的工具，为产 品的数字化设计和制造提供了基础支撑。
实现产品的精确几何定义及规范的精度过程定义， 更加合理、经济和有效地利用设计、制造和检测的 资源，显著降低产品的开发成本。
1.1.1 互换性的定义
互换性
指同一规格的零部件中任取一件，不需经过任何选择、修配或调
整，就能装配成满足预定使用功能要求的机器或仪器，则零部件所具有的这种
性能就称为互换性。
互换性在零部件的装配（或维修更换）过程中应该同时具备三个条件 :
装配前，不需选择； 装配时，不需修配和调整； 装配后，可以满足预定的功能要求。
1.1.4 互换性生产的实现
3. 现代化生产的实现 现代化生产的特点是规模大、分工细、协作单位多、互换性要求高。
互换性与测量技术
根据式（2-9），式（2-10）计算公差
Th ES EI (0.033) 0 0.033mm
孔的实际偏差
轴的实际偏差
Ea Da D
（2-3）
（2-4） 图 2-3
ea da d
（2）极限偏差：上偏差和下偏差。 代数差。
上偏差（ES，es）：最大极限尺寸减其基本尺寸所得的
下偏差（EI，ei）：最小极限尺寸减其基本尺寸所得的
代数差。 极限偏差的表示式
ES Dmax D
一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸应位于其
中，也可达到极限尺寸。（图 2-3） （1）最大极限尺寸（ Dmax ，dmax ）：孔或轴允许的最大尺 寸。
（2）最小极限尺寸（ Dmin ，dmin ）：孔或轴允许的最小尺
寸。
6. 最大实体极限（MML） 对应于孔或轴最大实体尺寸的那个极限尺寸，即孔的最 小极限尺寸和轴的最大极限尺寸。 最大实体尺寸（ DM ，d M ）：孔或轴具有允许的材料量
在公差带图解中，通常基本尺寸以 mm 为单位，偏差和
公差以
μm
为单位。
2. 1. 4 有关配合的术语和定义 1. 配合
基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。
2. 间隙和过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为正称为间隙，用 符号 X 表示。孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸之差为负称为 过盈，用符号 Y 表示。
而且不能为零。（图 2-3）
3. 极限与配合图解（公差带图解） 极限与配合图解（公差带图解）由零线和公差带两部分 组成。（图 2-5） （1）零线：在公差带图解中，表示基本尺寸的一条直线，
互换性与测量技术概述
三、互换性与标准化
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。
对零件的加工误差及其控制范围所制订的技术 标准称“极限与配合”标准，它是实现互换性的 基础。
三、互换性与标准化
3.优先数与优先数系
技术参数不能随便使用 数值使用广泛 数值具有扩散型
举例
二、互换性与技术测量
2. 技术测量 技术测量是实现互换性的技术保证
统一计量单位 计量器具的发展
三、互换性与标准化
1. 标准
公差标准在工业革命中起过非常重要的作用
国际 1902年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表） 1924年英国在全世界颁布了最早的国家标准B.S 164—1924，紧随 其后的是美国、德国、法国 1929年俄罗斯（前苏联）也颁布了“公差与配合”标准 1926年成立了国际标准化协会（ISA），1940年正式颁布了国际 “公差与配合”标准，1947年将ISA更名为ISO（国际标准化组织）。
互换性与测量技术
一、互换性
1. 互换性的概念 互换性(interchangeability) 同一规格工件，不需要作任何 挑选和附加加工，就可以装配到所需的部位上，装配后并 能满足使用要求。
问题：如何使工件具有互换性？
一、互换性
2. 互换性的作用
使用过程：方便替换 生产制造质量和生产效率
优先数与优先数系：对产品技术参数合理分档、 分级，对产品技术参数进行简化，协调统一
一般优先选择R5系列、其次为R10系列、R20系列 等等
互换性与测量技术
装配过程：缩短装配时间 产品设计：简化绘图、计算
提高效率 加速产品更新换代
一、互换性
互换性与技术测量
形状公差 形状或位置 位置公差
公差原则
明理精工 与时偕行
参数值选用
形位精度
基本偏差
基本概念
公差标注
研究对象 项目符号 表 配合 公差带分析
特征符号 公差值 基准
形位精度选择
配合的概念 配合的类型 基本计算
形状公差 形状或位置 位置公差
公差项目选择 公差原则选择 公差值选择 形位未注公差
明理精工 与时偕行
几何量精度
基本概念
尺寸精度
形位精度
表面粗糙度
基本概念 画公差带图 有差偏差、 公差的计算
查表 计算 标淮公差标注 公差带选用
形位公差标注 公差带的分析 形位精度选择
高度特征参数 标注 选用
公差原则
定义 含义 应用 标注
明理精工 与时偕行
几何量精度
基本几何量精度概念
表面粗糙度
尺寸
偏差
基本概念
评定参数
明理精工 与时偕行
考试范围
绪言—第七章为主 第八、九、十章（填空题、判断题）
明理精工 与时偕行
尺寸公差带图 有关计算
评定参数选用 参数值选用
尺寸精度
明理精工 与时偕行
有关计算
参数值选用
互换性与技术测量
一、基本内容：1、形位公差的标注：被测要素、公差框格、指引线（垂直于框格引出，指向公差带宽度方向）、基准（分清轮廓要素和中心要素，字母放正，单一基准和组合基准）2、公差带的特点（四要素）大小、方向、形状、位置3、公差原则基本概念作用尺寸：单一要素的作用尺寸简称作用尺寸MS。
是实际尺寸和形状误差的综合结果。
作用尺寸：Dms=Da—误差dms=da+误差最大、最小实体状态和实效状态：（1）最大和最小实体状态MMC：含有材料量最多的状态。
孔为最小极限尺寸；轴为最大极限尺寸。
LMC：含有材料量最小的状态。
孔为最大极限尺寸；轴为最小极限尺寸。
MMS=Dmin；dmaxLMS=Dmax；dmin（2）最大实体实效状态最大实体实效状态MMVC：是指实际尺寸达到最大实体尺寸且形位误差达到给定形位公差值时的极限状态。
最大实体实效尺寸MMVS：在实效状态时的边界尺寸。
A）单一要素的实效尺寸是最大实体尺寸与形状公差的代数和。
对于孔：最大实体实效尺寸MMVSh=最小极限尺寸—形状公差对于轴：最大实体实效尺寸MMVSs=最大极限尺寸+形状公差B）关联要素的实效尺寸是最大实体尺与位置公差的代数和。
对于孔：最大实体实效尺寸MMVSh=最小极限尺寸—位置公差对于轴：最大实体实效尺寸MMVSs=最大极限尺寸+ 位置公差理想边界理想边界是设计时给定的，具有理想形状的极限边界。
（1）最大实体边界（MMC边界）当理想边界的尺寸等于最大实体尺寸时，该理想边界称为最大实体边界。
（2）最大实体实效边界（MMVC边界）当理想边界尺寸等于实效尺寸时，该理想边界称为实效边界。
包容原则（遵守MMC边界）○E（1）定义：要求被测实际要素的任意一点，都必须在具有理想形状的包容面内，该理想形状的尺寸为最大实体尺寸。
即当被测要素的局部实际尺寸处处加工到最大实体尺寸时，形位误差为零，具有理想形状。
（2）包容原则的特点A、要素的作用尺寸不得超越最大实体尺寸MMS。
(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。
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3
一、互换性概述
（2）不完全互换性： 指一批零件有选择地进行互换。通常采用概率法、分组
法或调整法等工艺措施，实现顺利装配并在功能上达到使 用性能要求。
●优点：在保证装配、配合功能要求的前提下，能适当放 宽制造公差，使得加工容易，降低制造成本。 ●缺点：降低了互换水平，不利于部件、机器的装配和维 修。
2. 实现互换性的前提
标准化是实现互换性的前提。只有按一定的公差标准进行 设计和制造，并按一定的标准进行检验，互换性才能实现。
3. 优先数系
由一系列十进制等比数列构成，代号Rr。优先数系中的每
个数都是一个优先数。每个优先数系中，相隔 r项的末项与 首项相差10倍；每个十进制区间中各有r个优先数。
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练习题
判断下列说法是否正确：
1、不经挑选和修配就能相互替换、装配的零件，就是具有 互换性的零件。（ ）
2、互换性原则只适用于大批量生产。（ ）
3、不一定在任何情况下都要按完全互换性的原则组织生产。 （）
4、为了实现互换性，零件的公差规定的越小越好。（ ）
5、企业标准比国家标准层次低，在标准要求上可稍低于国 家标准。（ ）
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第一节 概述
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第二节 极限与配合的基本词汇
主要内容：
一、有关“尺寸”的术语和定义 二、有关“公差与偏差”的术语和定义 三、 有关“配合”的常用术语及定义
学习要求：
1.掌握理解相关概念的含义
2.能通过相关术语之间的关系进行必要的计算
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第二节 极限与配合的基本词汇
一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）
R40系列 q40≈1.06
R80系列 q80≈1.03 精选课件
补充系列
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二、优先数和优先数系（GB/T321—2005 ）
●个数：优先数系中，项数从1开始，可向大于1和小于1 两边无限延伸，每个十进区间有r个优先数。 ●优先数多为无理数，应用时要圆整。
3. 优先数系的派生系列和复合系列
（1）派生系列：从Rr的系列中按一定的项差p取值所构成的 系列。 （2）复合系列：若干个等公比系列混合构成的多公比系列。
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第一章 孔与轴的极限与配合
本章内容: 第一节 概述
第二节 极限与配合的基本词汇
第三节 极限与配合的国家标准
第四节 国家标准规定的公差带与配合
第五节 公差与配合的选用
第六节 线性尺寸的未注公差
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第一章 孔与轴的极限与配合
学习要求：
掌握有关公差与配合的基本术语及定义、极限 尺寸判断原则、公差与配合标准的实质、公差与配 合国家标准的基本结构、标准公差系列、基本偏差 系列、公差与配合国家标准的应用；熟练查阅标准 公差及基本偏差表格，熟练掌握尺寸公差带图及配 合公差带图。
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4
一、互换性概述
(2) 公差 允许零件尺寸和几何参数的变动量，用于控制加工中的误差。
问题：公差和误差有什么区别和联系？
区别：误差在加工过程中产生， 公差由设计人员确定
联系：公差是误差的最大允许值
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一、互换性概述
2）标准化
国际标准 区域标准 国家标准 专业标准
地方标准 企业标准
人类社会
定的功能要求。
2. 互换性内容：
①几何参数互换性(主要保证装配) :
包括尺寸、形状、位置、表面微观形状误差的互换性。
②功能互换性（保证使用） ：
零件的物理、化学和力学性能。
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2
一、互换性概述
3. 互换性类别
1）按互换程度分： （1）完全互换性 ： 完全互换是指零部件在装配或更换时，无需挑选、辅助加 工或修配就能顺利装在机器上并满足使用的性能。
标准的精选分课级件
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二、优先数和优先数系（GB/T321—2005 ）
1. 优先数系：
2. 由一些十进制等比数构成的数系80）
●公比：
R5系列 q5≈1.6
qr r 10
R10系列 R20系列
q10≈1.25 q20≈1.12
基本系列
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第二节 极限与配合的基本词汇
一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）
Ｄ
d
d
LL
d
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第二节 极限与配合的基本词汇
一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）
（3）实际尺寸 (局部实际尺寸) 实际尺寸是通过测量得到的尺寸（Da、da ） 实际尺寸并非尺寸的真值。
绪言
本章内容: 一、互换性概述 二、优先数和优先数系
学习要求：
1.了解互换性的概念、意义及分类方法。 2. 了解互换性的实现手段——标准化。 3.掌握优先数和优先数系的基本常识。
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1
一、互换性概述
1. 定义：
互换性是指同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需
要任何挑选或附加修配(如钳工修配)直接装在机器上，达到规
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小结
1. 互换性的概述
互换性简单的说就是同一规格的零件或部件具有能够彼此 互相替换的性能。
互换性原则是机械工业生产的基本技术经济原则，是我们 在设计、制造中必须遵循的。既便是采用修配法保证装配精 度的单件或小批量生产的产品（此时零、部件没有互换性） 也必须遵循互换性原则。
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9
小结
Da
da
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20
第二节 极限与配合的基本词汇
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13
第一节 概述
1、极限与配合的作用
“极限”是用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之 间的矛盾； “配合”是反映机器零件之间有关功能要求的相互关系。 “极限与配合”的标准化，有利于机器的设计、制造、使 用和维修，直接影响产品的精度、性能和使用寿命，是评定 产品质量的重要技术指标。
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孔( hole) ——包容面,尺寸之间无材料，越加工越大 轴(shaft）——被包容面，尺寸之间有材料，越加工越小
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第二节 极限与配合的基本词汇
一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）
（1）尺寸 尺寸是特定单位表示线性尺寸值的数值。 通常用mm表示
（2）基本尺寸 基本尺寸是设计给定的尺寸，用D和d表示。 它是设计时根据零件的强度、刚度等使用要求和结构设计， 通过计算和类比法来确定，并经过圆整后得到的。