互换性及实现互换性条件
互换性四月第一周教案
第二节机械制造中的互换性一、互换性及其意义1、什么叫互换性?例如：组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件，如电灯泡、自行车、手表、缝纫机上的零件、一批规格为M10-6H的螺母与M10-69螺栓的自由旋合。
在现代化生产中，一般应遵守互换性原则。
（1）定义在制成的同一规格的一批零件中，不需任何挑选或附加加修配或再调整，就可装上机器（或部件）上，而且达到规定的使用性能要求，具有上述要求的零部件称为具有互换性的零部件。
（2）互换性给产品的设计、制造和使用带来很大方便1）从设计方面按互换性进行设计可以最大限度地采用标准件、通用件，大大减少绘图、计算等工作量，缩短设计周期，并有利于产品多样化和计算机辅助设计。
2）从制造方面互换性有利于组织大规模专业化生产，有利于采用先先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机辅助制造、实现加工、装配过程的机械化、自动化，减轻工人的劳动强度，提高生产效率，证产品质量，降低生产成本。
3）从使用方面零部件有互换性，可及时更换已经磨损、损坏了的零部件，减少了机器的维修时间和费用，保证机器能够连续而持久的运转，提高了机器的使用寿命。
所以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，因此互换性是现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。
二、互换性的分类按互换的范围分功能互换、几何参数互换本课程研究几何参数互换。
什么是几何参数互换？几何参数互换是指零部件的尺寸、形状、位置及表面粗糙度等参数具有互换性。
按互换程度分完全互换、不完全互换什么是完全互换？一批零件、部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配、装配后既能满足预定的要求称为完全互换。
什么是不完全互换？当装配精度要求较高时采用完全互换，将使零件精度要求提高、加工困难、成本增高。
这时可适当降低零件制造精度，使之便于加工。
而在加工好后通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组，同一组内零件有互换性、组与组之间不能互换、属不完全互换，称为不完全互换。
机械知识互换性教案
（对小批量、多品种生产传统生产方式是采用专用夹具、定值刀具和量具，故生产成本高，互换性应用少；而现代化方式则是变换产品时，不更换工艺设备，只需更换数控机床操作程序。）
定义：在机械工业中，互换性是指：“制成的同一规格的一批零件或部件，不需作任何挑选、调整或辅助加工，就能进行装配，并能满足机械产品的使用性能要求的一种特性”
举例说明：如螺钉（M10—6H／6g）、灯管启辉器、自行车辐条及各部件、机床主轴轴承、皮带、齿轮等。
零部件的互换性一般来说应包括其几何参数、力学性能、物理化学性能方面的互换性。本课程只对几何参数的互换性进行讨论。如：零件的尺寸、形状、位置要素、表面光滑程度等。
——基本尺寸由设计给定，设计时可根据零件的使用要求和主要强度要求，通过计算、试验或类比的方法确定基本尺寸。
图样上的尺寸，通常都是基本尺寸。如图1－1
例如：￠25±0.015,￠32±0.026
注意:孔用大写字母“D”表示，如D30
轴用小写字母“d”表示，如d25
为了减少定值刀具、量具、型材和零件尺寸的规格，国标已将尺寸标准化。不是所有尺寸都能用，因而基本尺寸应尽量选取标准尺寸，一般在标准中应选取靠近它的大值。（不是所有尺寸都可用，举轴颈例）（参见图1－1讲解基本尺寸的标注）
孔和轴的表面不一定是封闭的表面。
☆一、尺寸的术语及定义：表1-1
1、尺寸——用特定单位表示长度尺寸值的数值称为尺寸。
尺寸由数值和特定单位组成。例30mm
强调：a.长度尺寸值（直径、半径、宽度、厚度、深度、高度、中心距等）.
互换性
1互换性：是指在同一规格的一批零件或部件中任取一件，装配时，不需要经过选择，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征。
2互换性的分类：完全互换（绝对互换）和不完全互换（有限互换）。
3实现互换的条件：标准化——前提。
4优先数系和优先数就是对各种技术参数的数值进行协调，简化和统一的一种科学的数值标准5配合的种类：间隙X,过盈Y,过渡Xmax,Ymax;min=ES-ei;max=EI-es;公差带图要点:零线公差带和基本尺寸6孔轴：通常指圆柱形的内外表面，也包括非圆柱形的内外表面。
7公差与偏差的区别:偏差是代数值,公差是绝对值.8配合制(基准制):基孔制H和基轴制h.9配合制的选用:1,一般的情况下优先选用基孔制的配合2,(1)不经切削加工,(2)加工尺寸小于1mm的精密轴比同级的孔困难,(3)当同一轴与基本尺寸相同的几个孔相配合,且配合性质不同的情况下,以上选用基轴制的配合.3若与标准件配合时,应以标准件为基准来选择.4为满足配合的特殊要求,允许采用任意一个.10几何误差分类:形状误差方向误差位置误差;几何公差包括:形状公差:直线度平面度圆柱度圆度线轮廓度面轮廓度;方向公差:平行度垂直度倾斜度线轮廓度面轮廓度;位置公差:位置度同心(轴)度对称度线轮廓度面轮廓度;跳动公差:圆跳动全跳动;几何公差附加符号:包容要求E;线素LE;不凸起NC;任意横截面ACS;最大小实体要求ML11几何误差的影响:1影响零件的功能要求2影响零件的配合性质3影响零件的自由装配性. 12要素的分类:1按结构特征1)组成要素:是指零件的表面或表面上的线2)导出要素:是指由一个或几个组成要素得到的中心点中心线或中心面2按检测关系1)被测要素:图样上给出了集合公差要求的要素,也就是需要研究和测量的要素2)基准要素:图样上规定用来确定被测要素的方向或位置的要素13被测要素的标注:1)为组成要素:指引线必须垂直框格,箭头指出的要素的轮廓线或其延长线应与尺寸线明显错开2)为导出要素:箭头应位于相应尺寸线的延长线上3)为线素:在公差框格附近用LE注明;14基准要素的标注:1)无论基准要素的方向如何,基准方格中的字母都应水平书写2)当基准是尺寸要素确定的轴线中心面或中心点时,基准三角形应放置在该尺寸线的延长线上,如果没有足够的位置标注基准要素尺寸的两个箭头,则其中一个可用基准三角形代替15几何公差:是实际被测要素对其理想形状理想方向和理想位置的允许变动量几何公差带包括:形状,方向,位置,轮廓,跳动.1)对于圆度公差带的方向应垂直与公差轴;斜向圆跳动公差带方向要求与基准轴线成阿尔法角;其他的垂直被测表面2)形状公差小于方向公差小于位置公差16其他标注:1)技术要求:未注的几何公差按GB/T1184-K;2)提取的基准是轴线时,公差值前加直径符号;基准与提取线对齐17最大实体状态MMCLMC和最大实体尺寸MMSLMS:Dm＝Dmin，dM＝dmax18包容要求:表示实际要素应遵守其最大实体边界,其局部实际尺寸不得超过最小实体尺寸19表面粗糙度的评定1基本术语:1)取样长度lr:至少包含5个以上轮廓峰和谷,一般表面越粗糙,lr值越大2)评定长度ln;可包含一个或几个取样长度2评定参数1)幅度参数;(1)轮廓的算数平均偏差Ra(2)轮廓的最大高度Rz 2间距参数:轮廓单位的平均长度RSm:在一个取样长度内轮廓单元宽度的平均值3混合参数:轮廓的支承长度率Rmr© :在给定水平位置上轮廓的实体材料长度与评定长度的比率20表面粗糙度要求标注的内容及其注法:从左到右:加工余量mm;用去(不去)除表面材料方法获得的表面;双向极限值U:上极限um L:下极限;传输带或取样长度:指长短滤波器的截止波长值,长的是取样长度0.008-0.8mm,如没有为默认传输带;参数代号:最大轮廓高度Rz um,轮廓算数平均偏差Ra um;评定长度:评定长度为几个取样长度mm,默认是5;极限值判断规则:默认为1.6%规则,max为最大规则;参数极限值:即RaRz的数值um.21尺寸小的工件,过盈配合的工件表面粗糙度高22滚动轴承的各级精度:0级普通级,6,6X级中等级,5,4精密级,2超精级.23滚动轴承负荷类型:定向负荷:作用于轴承上的合成径向负荷向量与某套圈相对静止,该负荷方向将始终不变的作用在该套圈的局部滚道上;旋转负荷;摆动负荷;径向负荷大小:P/C小于等于0.07轻负荷,小于等于0.15正常负荷,大于0.15重负荷24轴:槽深:t1,d-t1;孔:d+t1;对称度选8级;配合表面(工作的)Ra3.2um,非配合表面6.3um;简答题1、选定公差等级的基本原则是什么？答:在首先满足使用要求的前提下，尽量降低精度要求，使综合经济效果为最好2、基准制的选用原则是什么？答:主要考虑工艺的经济性和结构的合理性，一般情况下，优先采用基孔制,这样可以减少备用的定值孔用刀具、量具的种类，经济效益比较好3、那些情况下，采用基轴制？答:以下情况下，采用基轴制 1)直接用冷拉钢材做轴，不再加工2)与标准件配合，如滚动轴承外环外径、标准圆柱销外径与孔的配合。
互换性
比较粗糙的表面，易使腐蚀性气体或液体通过微观峰谷渗入金属内层造成表面锈蚀。同时，微观凹谷处容易藏污纳垢，容易产生化学腐蚀和电化学腐蚀。
（5）影响零件的密封性:
静力密封时，粗糙的零件表面之间无法严密地贴合，容易使气体或液体通过接触面间的微小缝隙发生渗漏。
（6）影响机器或仪器的工作精度。
选择形位公差项目
1.考虑几何特征
零件要素的几何特征是选择形位公差项目的主要依据。
2.减少检测项目
在十四个形位公差项目中，圆度、直线度、平面度等是属于单项控制的公差项目，圆柱度、位置度等是属于综合控制的公差项目。
3．避免重复标注
4.考虑检测方便
5.参考专业标准
圆形或圆柱形：φ球形：Sφ
E、I、J、M、P、L、R、T等字母不用，不至于引起误解
（5）某些重要场合线轮廓度、面轮廓度
体外作用尺寸（Dfe，dfe）
Dfe=Da-t
Dfe=da-tt为形位公差值
形状公差、位置公差和尺寸公差的关系。一般情况下，形状公差、位置公差和尺寸公差的关系应满足
最大实体要求（MMR）：最大实体要求适用于中心要素，是控制被测要素的实际轮廓处于最大实体实效边界之内的一种公差要求。
按互换性要求进行生产既能提高劳动生产率，又可保证产品质量和降低成本。所以说，互换性原则是机械制造业中一项重要的生产原则。
按照互换程度的不同，互换性可以分为完全互换和不完全互换两种。
区别
完全互换指零部件在装配时不需要选择、修配和任何辅助加工，就可以达到预定的装配精度要求。标准件、大批量。
不完全互换又称为有限互换，它是指在装配前需要将零部件预先分组或在装配时需要进行少量修配调整才能达到装配精度的要求。精度高、单件小批量。
互换性概述
第一章 极限与配合
小结
本节讲述了互换性在现代工业制造中的重要意义； 零件互换性的分类包括完全互换和不完全互换；要实 现互换性生产，国家制定了公差标准；合理使用公差 和正确进行检测是保证产品质量、实现互换性生产的 必备的条件和手段；互换性要通过标准化来实现，标 准化是现代化生产的重要手段之一；
第一章 极限与配合
是本教材主要涉及的互换性。 对几何要素的
尺寸 形状 相对位置
提出互换性要求。
2)功能互换性（保证使用）：广义互换性，指通过规定功能参数的极限范围 所达到的互换性。
物理
对
机械 性能 提出互换性要求。
化学
第一章 极限与配合
二、互换性的基本形式（种类） 2、按互换程度和范围的不同分为： (1) 完全互换：零件在装配或更换时，不作任何选择、调整 和修配就能满足预定的使用要求。对互换性要求高、大批量 生产。如： 一般标准件有螺钉、 螺母、 滚动轴承、 齿轮等。 (2) 不完全互换：零件在装配和更换前，允许有附加的选择、 调整，但不允许修配，装配后能满足预定的要求。对互换性 要求不高、单件小批量生产，一般用于机器上某些部位装配 精度要求很高的场合。
第一章 极限与配合
四、实现互换性的基本条件
实现互换性的基本条件是对同一规格的零、部件按统 一的技术标准制造。
第一章 极限与配合
补充：标准与标准化
所谓标准，就是指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具有 重复特征的物品（如产品、零部件等）和概念（如术语、规则、方法、代 号、量值等），在总结科学实验和生产实践的基础上，由有关方面协调制 订，经主管部门批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。
所谓标准化，就是指标准的制订、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。 标准化是一个不断循环、不断提高的过程。
互换性
一、 概 述
二、 极限与配合的常用术语与定义
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
二、 极限与配合的常用术语与定义
教案1
1、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—2009
一、互换性概述
2）对标准部件和机构： （1）外互换： 指部件或机构与其他相配 件的互换性。——一定要采用 完全互换
（2）内互换： 指部件或机构内部组成零 件间的互换性。——可采用 不完全互换
教案1
一、互换性概述
4.互换性的重要性 使用过程：方便替换 生产制造：专业化协调生产 装配过程： 缩短装配时间 产品设计： 简化绘图、计算
GB/T18780.1—2002 ）
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
教案1
二、 极限与配合的常用术语与定义
1、有关“尺寸”的术语和定义
二、 极限与配合的常用术语与定义
1、有关“尺寸”的术语和定义 （1）尺寸 尺寸是特定单位表示线性尺寸值的数值。 通常用㎜表示 （2）公称尺寸 公称尺寸是由图样规范确定的理想形状要素的尺寸。 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，
一、 概 述
1、公差与配合的作用 “公差”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。 “公差与配合”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
互换性技术——精选推荐
第一章1. 什么叫互换性？什么叫几何参数？互换性指在机械和仪器制造工业中，零、部件的互换性是指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（如钳工修理）就能装在机器上，达到规定的性能要求。
几何参数主要包括尺寸大小，几何形状（宏观，微观）以及相互的位置关系等。
2.互换性的优越性有哪些？实现互换性的条件是什么？有利于计算机辅助设计和产品品种的多样化，加工过程和装配过程机械化，自动化。
从而可以提高劳动生产率和产品质量。
减少了及其的维修时间和费用。
实现互换性的条件是标准化简历了标准，并且正确贯彻实施期标准化，就可以保证产品质量，缩短生产周期，便于开发新产品和协作配套，提高企业管理水平。
第二章：1.试述标准公差，基本偏差，误差及公差等级的区别和联系。
标准公差是由国家标准规定的，用于确定公差带大小的任一公差；基本偏差是确定零件公差带相对于零线位置的上偏差或者下偏差；误差是加工后零件的几何参数与理想值之间的差距。
公差等级国家标准规定的标准公差是由公差等级书和公差单位的乘积值决定的2.间隙配合，过渡配合，过盈配合适用于何种场合？每类配合在选定松紧程度时应考虑那些因数？间隙配合的特点是具有间隙，主要用于结合件有相对运动的配合，也可以用于一般的定位配合。
过盈配合的特点是具有过盈，主要是用于配合件不能相对运动的配合。
过盈不大时，用键连接传动扭矩；过盈较大时靠孔轴结合力传递扭矩。
前者可以拆卸，后者一般不能拆卸。
过度配合的特性是具有过盈和间隙的可能，但所得的间隙和过盈量一般比较小，主要用于定位精确并要求拆卸的相对静止的联结。
3.解释间隙配合，过渡配合，过盈配合的概念。
(1).过盈配合是指具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。
此时，孔的公差带在轴的公差带之下。
过盈配合用于孔、轴间的紧固连接，不允许两者之间有相对运动。
(2).间隙配合是指具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。
此时，孔的公差带在轴的公差带之上。
互换性
一、互换性概述互换性：同一规格的一批零件或部件中，任取奇异，不需任何挑选或附加修配就能装在机器上，达到规定的功能要求；互换性应该同时具备两个条件：●不需经过任何选择、修配或调整便能装配、维修更换●装配或更换后的整机能满足其使用性能要求作用：互换性是重要的生产原则和有效技术措施；不但能提高劳动生产率，也有利于减低产品成本，提高产品质量和可靠性；互换性通常包括几何参数（尺寸大小、几何形状以及相互位置关系）和机械性能（硬度、强度）的互换达到互换性并不要求相同规格的零、部件集合参数绝对相同，而是允许保持在一定的范围内变动。
互换性的分类按可换性的程度完全互换(绝对互换) 不需选择、辅助加工和修配不完全互换(相对互换) 当装配精度要求较高，为降低成本而采用其他技术手段来满足装配要求，如对机器中的某个零件的某个尺寸进行配做或进行修配、调整；公差：允许零件尺寸和几何参数的变动量二、优先数系在生产中，为了满足用户各种各样的要求，同一品种同一参数还要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列例：普通车床加工最大直径φ320，φ400，φ500，φ630 形成产品系列•本身的零部件•加工和检验用的刀、夹、量具及机床等•使用性能✓防止数值传播的紊乱✓把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准目前我国数值分级的国家标准GB321--80优先数系的主要特征•R5系列的项值包含在R10系列之中，R10系列的项值包含在R20系列之中，R20系列的项值包含在R40系列之中，R40系列的项值包含在R80系列之中•Rr系列中的项值可按十进法向两端无限延伸，也适用于比值r/p等于整数的派生系列Rr/p•同一系列中任意相邻两优先数常用值的相对差近似不变。
其中R5系列约为60%，R10系列约为25%，R20系列约为12%，R40系列约为6%，R80系列约为3%•R10/3，R20/6，R40/12的理论等比数列十分接近于公比为2的倍数系列•标注派生系列时，除含有项值 1 的可用简化符号Rr/p外，其它的均需表明系列中含有的一个项值如R10/3(… 2.5 …)例：试写出R10/3从0.012到100的优先数系的派生数系解：该数系为0.016，0.0315，0.063，0.125，0.25，0.5，1，2，4，8，16，31.5，63第一章孔与轴的极限与配合第一节极限与配合的基本词汇1.尺寸用特定单位表示长度值的数字。
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互换性及实现互换性的条件
我公司产品行业分类为机械行业，随着行业的发展和我公司技术装备的提高，公司产品在设计、制造和使用过程中都应遵守一个原则-----“互换性”原则。
虽然我们一直强调我们的产品批量小，但是我们预投的产品还是有一定的批量，若互换性差，将给我们装配、调试以及售后服务带来极大的不便并严重影响效率和效益。
下面就“互换性”原理与大家共同讨论、分享和理解，以便将互换性原理更好的应用到工作中去，提高我们产品的质量和可靠性，同时提高企业的经济效益。
1、什么是互换性：
所谓互换性是指产品在装配过程中，从制成的同一规格的零部件中任意选取一件，不需进行任何辅助工作（挑选、调整或修配等），就能与其他零部件安装在一起而组成一台机械产品，并达到预定的使用功能要求。
2、互换性的作用：
（1）在设计方面：能最大限度的使用标准件，因此可以简化绘图和计算工作量，使设计周期缩短，有利于机械产品的更新换代和计算机辅助设计技术的应用；
（2）在制造方面：有利于组织专业化生产，使用专用设备和计算机辅助制造；
（3）在使用和维修方面：便于及时更换已经丧失使用功能的零部
件，对于某些易损件可以提供备用件，这样既可以及时维修，缩短停机时间，又减少维修成本；
3、互换性的种类：
（1）按互换性的范围分：可以将互换性分为完全互换（也成绝对互换）和不完全互换（也成有限互换）；
在同一规格的零部件中，经过分组，在组内具有互换性，此类型成为不完全互换。
如滚动轴承，其外圈外径和箱体孔直径的配合尺寸以及内圈内径和轴颈直径的配合均采用完全互换；轴承内、外圈滚道的直径与滚动体直径的结合尺寸，因其装配精度很高，则采用分组互换，即不完全互换。
（2）对于标准件或非标机构件来讲，互换性又可分为外互换和内互换。
外互换是指标准部件与机构之间配合的互换性。
例如轴承与轴颈、箱体孔直径的配合尺寸属于外互换；
内互换是指标准部件内部各零件之间的互换性。
例如滚动轴承内、外圈的滚道直径与滚动体直径的结合尺寸为内互换。
趣味小测:请完成下图左视图:。