互换性及标准化和基本含义
18互换性和标准化基本概念
第9章光滑园柱体结合的极限与配合9.1 互换性与标准化的基本概念9.1.1 互换性的基本概念9.1.2 加工误差和公差9.1.3 公差标准和标准化9.1.4 优先数和优先数系9.1 互换性与标准化的基本概念9.1.1 互换性的基本概念1、互换性的含义互换性：在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)就能装在机器上，达到规定的功能要求。
这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。
2、互换性的种类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)2)功能互换（保证使用）机械物理化学对性能提出互换性要求。
尺寸形状相对位置对几何要素的提出互换性要求。
9.1 互换性与标准化的基本概念9.1 互换性与标准化的基本概念按程度分：1)完全互换装配或更换时，不挑、不调、不修的互换性。
2)不完全互换因特殊原因，只允许零件在一定范围内互换。
如机器上某部位精度愈高，相配零件精度要求就愈高，加工困难，制造成本高，为此，生产中往往把零件的精度适当降低，以便于制造，然后再根据实测尺寸的大小，将制成的相配零件分成若干组，使每组内的尺寸差别比较小，最后，再把相应的零件进行装配。
9.1 互换性与标准化的基本概念除此分组互换法外，还有修配法、调整法。
主要适用于小批量和单件生产。
完全互换——用于厂际合作或配件的生产实例:滚动轴承内圈内径与轴的配合，外圈外径与轴承座孔的配合，属于完全互换。
不完全互换——用于制造厂内部实例:滚动轴承内、外圈滚道直径与滚珠直径的配合，精度要求高，加工困难，采用分组装配。
9.1 互换性与标准化的基本概念3、互换性的重要性使用和维修方面：1)军用——军工产品易损件：子弹、炮弹都具有互换性。
2)民用给日常生活带来极大方便(举例：灯头、备胎、电子元件等)。
制造和装配方面：零件具有互换性，可以采用分散加工，集中装配，有利于厂际合作；有利于使用现代化设备，提高设备利用率；有利于采用自动线生产方式。
互换性
量块按级使用时，（主要根据量块长度极限偏差和量块长度变动量的允许值来划分的。）以量块的长度作为工作尺寸。该尺寸包含了量块的制造误差，不需要加修正值，使用方便，但不如按等使用的测量精度高。
14、测量精度分类：①正确度：反映测量结果受系统误差的影响程度。系统误差小，则正确度高。②精密度:是反映测量结果受随机误差的影响程度，若随机误差小，精确度高。③准确度:是反映测量结果同时受系统误差和随机误差的综合影响程度，若系统误差和随机误差都小，则准确度高。 （注意：精确度和正确度都高的测量，准确度就高）
17、配合种类:间隙配合，过盈配合，过渡配合。
18、配合制:基孔制配合代号为H，基轴制配合代号为h。
19、公差等级:共18级，其中5-13级用的最多。
20、基准制的选用原则:（1）一般情况优先选用基孔制;（2）特殊情况选用基轴制: ①冷拉钢轴与相配件的配合 ②轴型标准件与相配件的配合 ③一轴配多孔且各处松紧要求不同的配合;（3）精度不高且需经常装拆的情况允许采用非基准制。
47、矩形花键联结采用基孔制配合，是为了减少加工和检验内花键用花键拉刀和花键量规的规格和数量。
48、齿轮传动的作用：用于传递回转运动、传递动力和精密分度等。
它的优点;自身质量轻，传递功率大，转速和工作精度高。
主要特点：①适用范围广②效率高③传动平稳，结构紧凑④工作可靠，寿命长。
49、影响运动准确性的项目：①切向综合误差（△F’）②齿距累积误差(△Fp)和个齿距累积误差（△Fpk） ③齿圈径向跳动（△Ff）④径向综合误差（△F”i）⑤公法线长度变动（△Fw）
15、基本尺寸：:是设计时给定的尺寸。极限尺寸:孔或轴允许的尺寸的两个极端。实际尺寸:通过测量获得的某一孔,轴的尺寸。
互换性及标准化的基本含义PPT精品课件
标准的分类
• 标准按不同的级别颁发。我国标准分为国家标 准、行业标准、地方标准和企业标准。
• 对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制 定国家标准，代号为GB，对没有国家标准而 又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求， 可制定行业标准，如机械标准（JB）等；对没 有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内 统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准， 它们的代号分别用DB、QB表示。
• 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。
本课程的研究对象及任务
• 本课程是机械类及相关专业的一门重要的技术基础课， 从“精度”和“误差”两方面去分析研究机械零件及机构的 几何参数，学完本课程后应达到如下要求：
机械精度设计概述
• 一般来说，在机械产品的设计过程中，需要进行以下三方面的分 析计算：
• （1）运动分析与计算。根据机器或机构应实现的运动，由运动学 原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元 件，以保证实现预定的动作，满足机器或机构的运动方面的要求。
• （2）强度的分析与计算。根据强度、刚度等方面的要求，决定各 个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计，使其在工作时 能承受规定的负荷，达到强度和刚度方面的要求。
• 举例：机器上的螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、 钟表上的零部件。
• 机械制造业中的互换性通常包括几何参数和力 学性能的互换性的互换，本课程仅讨论几何参 数的互换性。
互换性的分类
• 分类：互换性按其互换程度分为完全互 换和不完全互换。
精选第一章互换性与标准化的基本概念
2. 标准化
在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益，即标准化。
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。
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）。
10.00
R20
1.003.55
1.124.00
1.254.50
1.405.00
1.605.60
1.806.30
2.007.10
2.248.00
2.509.00
2.8010.00
3.15
R40
1.001.903.556.70
1.062.003.757.10
1.122.124.007.50
1.182.244.258.00
缩短装配时间
提高效率
产品设计：
简化绘图、计算
加速产品更新换代
4. 互换性的分类
完全互换
指同类零、部件加工好以后，不需经任何挑选、调整或修配等辅助处理，便可顺利装配，并在功能上达到使用性能要求。
不完全互换
指同种零、部件加工好以后，在装配前需经过挑选、分组、调整或修配等辅助处理，才可顺利装配，在功能上达到使用性能要求。
国际上的标准化发展历程
我国：1959年我国正式颁布了第一个《公差与配合》国家标准（GB159～174－59） 1979年以来对旧的基础标准进行了两次修订：一次是上世纪八十年代初期，（GB1800～1804－79、GB1182～1184－80、GB1031－83）；另一次是九十年代中期（GB/T1800.1－1997GB/T1182－1996GB/T1031－1995）
互换性第二第三章复习
D ＝Dmin ，D ＝Dmax
M L
d ＝dmax ，d ＝dmin
M L
6.最大实体实效状态（MMVC）和最大实体实效尺寸(MMVS) 第 二 章 尺 寸 极 限 与 配 合
在给定长度上，实际要素处于最大实体状态且其中心要素 的形状或位置误差等于给出的形位公差值时的综合极限状态 称为最大实体实效状态（MMVC）。 该状态下的体外作用尺寸称为最大实体实效尺寸（MMVS）
Smin=0
孔
b) 过盈配合
δmax
δmin
第 二 章 尺 寸 极 限 与 配 合
轴
轴
δmax δmin=0
孔
孔
特征参数： • δmin＝Dmax－dmin＝ES－ei • δmax＝Dmin－dmax＝EI－es
c)过渡配合 :孔、轴公差带相互重叠，即可能具有S或δ的配合
第 二 章 尺 寸 极 限 与 配 合
+0.033
0 -0.041 0 +0.017 -0.051 -0.019
0.033 0.021 0.025 0.016 0.030 0.019
-0.020 +0.025 +0.033 -0.021 0
间隙配合 Smax =0.074 Smin =0.020
40
40.025 40.033
过渡配合 Smax =0.008 δmax =-0.033 过盈配合 δmin =-0.002 δmax=-0.051
基本尺寸
第 二 章
a)零线：以基本尺寸一边界为零线
+ 0 -
TD Td
EI es ei
a）间隙配合 孔的公差带在轴公差带上方，即具有间隙的配合（包括 Xmin＝0的配合）。对一批零件而言，所有孔的尺寸≥轴的尺寸
复习资料.互换性
一、名词解释互换性某一产品（包括零件、部件、构件与另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。
标准及标准化：标准：对重复性事物和概念所做理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和基本尺寸：是设计给定的尺寸，用D 和d （L 或l ）表示（大写字母表示孔，小写字母表示轴）。
配合公差：组成配合的孔、轴公差之和叫配合公差，它是允许间隙或过盈的变动量，以Tf 表示。
配合：基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。
极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差 的区域。
基孔制：是基本偏差固定不变的孔公差带，与不基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度 几何公差带的4要素：公差带的大小、形状、方向、位置 表面粗糙度：在零件加工表面存在的一种由较小间距和微小峰、谷形成的微观几何形状误差。
评定轮廓的算术平均偏差Ra ：评定轮廓的算术平均偏差（Pa Wa Ra ） 在一个取样长度内，轮廓所有纵坐标值Z （x）绝对值的算术平均值。
0，6，5，4，2五级，圆锥滚子轴承则分为0，6X ，5，4四级，推力轴承分为0，6，5，4四级，按其顺序公差等级依次由低到高，即0级精度最低，2级精度最高。
用P0、P6表示。
螺纹标记：由螺纹代号、螺纹公差带代号和旋合长度代号组成。
金属切削加工：是用切削工具将坯料或工件上的位置精度和表面质量的加工方法。
刀具材料应具备的基本性能：1.高的硬度2.高的5.良好的工艺性6、良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具材料的选用：工具钢、高速钢、硬质合金钢、陶瓷、人造金刚石车刀的切削部分的五个几何角度：前角γ0、后λs ；前角γ0：前角越大，刀刃越锋利，主切削刃强度越低、易崩刃，已加工表面质量越好，在-50~250积屑瘤：在一定的切削速度范围内切削钢料、球墨铸铁或铝合金等塑性金属时，有时在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这就是切削过程中所产生的积屑瘤，也称刀瘤。
CH1互换性及标准化概论
按互换的部位可分为 部件或机构与其相配件间的互换性。 外互换 部件或机构与其相配件间的互换性。如滚动轴承内 圈与轴、 圈与轴、外圈与轴承孔的配合 部件或机构内部组成零件间的互换性。 内互换 部件或机构内部组成零件间的互换性。如滚动轴承 外圈滚道直径与滚珠（滚柱） 内、外圈滚道直径与滚珠（滚柱）直径的装配 为使用方便，滚动轴承的外互换采用完全互换； 为使用方便，滚动轴承的外互换采用完全互换；而其内 互换则因其组成零件的精度要求高，加工困难， 互换则因其组成零件的精度要求高，加工困难，故采用分 组装配， 组装配，为不完全互换
本身的零部件 加工和检验用的刀、 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。 协调、简化和统一的一种科学的数值标准。
优先数系由一些十进制等比数列构成，代号为 Rr 优先数系由一些十进制等比数列构成， R5 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3,10 10 q10 = 10 ≈ 1 .25 R10 1, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.15, 4.0, 5.0, 6.3, 8.0, 10 q 20 = 20 10 ≈ 1 .12 R20 R40 q 40 = 40 10 ≈ 1 .06
在生产中，为了满足用户各种各样的要求， 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， 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， φ320，φ400，φ500，φ630 R10系列 系列） （R10系列） 形成产品系列
二、互换性在机械制造生产中的作用
互换性
1互换性：在机械制造业中，零件的互换性是指在同一规格的一批零，部件中，可以不经选择、修配或调整，任何一件都能装配在机器上，并能达到规定的使用性能要求。
2互换性按其互换程度可分为完全互换和不完全互换。
3标准化定义，包括编制、发布和实施标准的过程。
4零件的加工误差有尺寸误差形状误差位置误差表面粗糙度5尺寸：尺寸是以特定的单位表示线性尺寸的数值6孔：通常，指工件的圆柱形内表面，也包括其他由单一尺寸确定的非圆柱形内表面（由两平行平面或切面形成的包容面）7轴：通常，指工作的圆柱形外表面，也包括其他由单一尺寸确定的非圆柱形外表面（由两平行或切面形成的被包容面）8基本尺寸：是指设计给定的尺寸9极限尺寸：极限尺寸是一个孔或轴允许的尺寸变化的两个极端值。
0孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸。
1孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限尺寸。
2偏差：某一尺寸（实际尺寸，极限尺寸等）减其基本尺寸所得的代数差成为偏差。
3公差：是允许的尺寸的变化量。
4配合：基本尺寸相同的互相结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。
5间隙配合：保证具有间隙的配合6过盈配合：保证具有过盈的配合7过渡配合：可能具有间隙也可能具有过盈的配合8标准公差数值由公差等级和基本尺寸决定.9基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合一种制度。
0一个完整的几何量测量过程包括被测对象，计量单位，测量方法，测量精度等四个要素。
1构成零件几何特征的点，线，面均称要素2确定公差带应考虑其形状，大小，方向，位置，四个要素3把处理形位公差和尺寸公差关系的原则称为公差原则4取样长度，用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准线长度，称为取样长度，代号Lr，Ra是轮廓算术平均偏差。
Rz，是微观不平度十点高度。
Ry，轮廓最大高度。
5国际规定采用（中线制）来评定表面粗糙度，粗糙度的评定参数一般从（Ra，Rz，Ry）中选取，推荐优先选用（Ra）。
6光滑极限量规是一种没有刻度线的专业量具，它不能确定工件的实际尺寸，只能确定工件尺寸是否处于规定的极限尺寸范围内，因量规结构简单，制造容易，使用方便，因此广泛应用于批量生产。
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互换性及标准化的基本含义
课题内容
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。
互换性的概念
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 其使用功能要求的特性叫做互换性。
国际标准化组织（ISO）
在国际上，为了促进世界各国在技术上 的统一，成立了国际标准化组织（简称 ISO）和国际电工委员会（简称IEC）， 由这两个组织负责制定和颁发国际标准。 我国于1978年恢复参加ISO组织后。陆续 修订了自己的标准。修订的原则是，在 立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢， 以利于加强我国在国际上的技术交流和 产品互换。
（3）几何精度的分析与计算。零件基本尺寸确定后，还需要进行 精度计算，以决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数 和公差。
本书主要讨论的是几何精度的分析与计算。
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。
R5的公比： q5≈1.60；
R10的公比： q10≈1.25；
R20的分比： q20≈1.12；
R40的公比： q40≈1.06；
R80的公比： q80≈1.03。
优先数和优先数系的特点
优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。按公比计算得到 的优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上 不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整 的精确程度，可分为：
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。
优先数和优先数系的引入
在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数 往往不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定 规律，向一切有关的参数传播。例如，螺栓的尺寸一 旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺 栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。由于数 值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的各 种技术参数不能随意确定。
应用：零部件厂际协作应采用完全互换， 部件或构件在同一厂制造和装配时，可 采用不完全互换。
互换性的意义
设计方面：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，Hale Waihona Puke 有利于计算机辅助设计和 产品的多样化。
制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用 先进工艺和高效率的专用设备，有利于计算机 辅助制造，及实现加工过程和装配过程机械化、 自动化。
标准的概念
标准是对重复性事物和概念所作的统一规定， 它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础， 经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特 定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。
标准的范围极广，种类繁多，涉及到人类生活 的各个方面。本课程研究的公差标准、检测器 具和方法标准，大多属于国家基础标准。
几何量的检测
完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包 含检验与测量。
检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合 格性判断，而不必得出被测量的具体数值；
测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测 量的具体数值的过程。
意义：检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生不合格品 的原因，及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。检测是 机械制造的“眼睛”。产品质量的提高，除设计和加工精度的提 高外，往往更有赖于检测精度的提高。所以，合理地确定公差与 正确进行检测，是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可 少的条件和手段。
掌握互换性和标准化的基本概念； 了解本课程所介绍的各个公差标准和基本内容，掌握
其特点和应用原则； 学会根据机器和零件的功能要求，选用合适的公差与
配合，即进行精度设计，并能正确地标注到图样上； 掌握一般几何参数测量的基础知识； 了解各种典型零件的测量方法，学会使用常用的计量
器具。
为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数选择 一开始就纳入标准化轨道，必须对各种技术参数的数 值作出统一规定。《优先数和优先数系》国家标准 （GB321—80）就是其中最重要的一个标准，要求工 业产品技术参数尽可能采用它。
优先数和优先数系
GB321—80中规定以十进制等比数列为优先数系，并 规定了五个系列，它们分别用系列符号R5、 R10、 R20、 R40和R80表示，其中前四个系列作为基本系列， R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。各系列 的公比为；
标准的分类
标准按不同的级别颁发。我国标准分为国家标 准、行业标准、地方标准和企业标准。
对需要在全国范围内统一的技术要求，应当制 定国家标准，代号为GB，对没有国家标准而又 需要在全国某个行业范围内统一的技术要求， 可制定行业标准，如机械标准（JB）等；对没 有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内 统一的技术要求，可制定地方标准或企业标准， 它们的代号分别用DB、QB表示。
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。
本课程的研究对象及任务
本课程是机械类及相关专业的一门重要的技术基础课， 从“精度”和“误差”两方面去分析研究机械零件及 机构的几何参数，学完本课程后应达到如下要求：
举例：机器上的螺钉、灯泡，自行车、缝纫机、 钟表上的零部件。
机械制造业中的互换性通常包括几何参数和力 学性能的互换性的互换，本课程仅讨论几何参 数的互换性。
互换性的分类
分类：互换性按其互换程度分为完全互 换和不完全互换。
定义：完全互换—装配时不需挑选和修 配。不完全互换—装配时允许挑选、调 整和修配。
（1）计算值：取五位有效数字，供精确计算用。 （2）常用值：即经常使用的通常所称的优先数，取三位有效数字。 国家标准规定的优先数系分档合理，疏密均匀，有广泛的适用性，
简单易记，便于使用。常见的量值，如长度、直径、转速及功率 等分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的 有关标准里，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列 等，基本上采用优先数系。（见书中P4表1-1）
机械精度设计概述
一般来说，在机械产品的设计过程中，需要进行以下三方面的分 析计算：
（1）运动分析与计算。根据机器或机构应实现的运动，由运动学 原理，确定机器或机构的合理的传动系统，选择合适的机构或元 件，以保证实现预定的动作，满足机器或机构的运动方面的要求。
（2）强度的分析与计算。根据强度、刚度等方面的要求，决定各 个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计，使其在工作时 能承受规定的负荷，达到强度和刚度方面的要求。
使用维修方面：减少了机器的使用和维修的时 间和费用，提高了机器的使用价值。
标准和标准化的引入
要使具有互换性的产品几何参数完全一致，是 不可能，也是不必要的。在此情况下，要使同 种产品具有互换性，只能使其几何参数、功能 参数充分近似。其近似程度可按产品质量要求 的不同而不同。允许零件几何参数的变动量称 为公差。现代化生产的特点是品种多、规模大、 分工细和协作多。为使社会生产有序地进行， 必须通过标准化使产品规格品种简化，使分散 的、局部的生产环节相互协调和统一。