第7章《互换性与测量技术基础(第4版)》教学课件
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互换性与测量技术课件
第三节 标准化与优先数系
（3）可以向前后端无限延伸，适用广泛。 （4）简单易记，使用和运算方便。 （5）国标统一。
6、优先数系的应用
应该按照先疏后密原则选用，即按照R5，R10,R20,R40顺 序选取，当基本系列不能满足分级要求时，可以选用补充系列 或其他系列，补充系列一般不宜作为主参数系列使用。
第一节 互换性与公差
三、互换性的发展
国内外互 换性生产 的发展， 都是从军 械制造开 始的。
近代18世纪后期，英法德俄等国首先将互换性用于兵工生产。 我国是1930年代在沈阳兵工厂生产枪支等军械时运用互换性原则。 现代
第二节 公差与配合标准发展简述
国际： 1902年英国以生产羊毛机为主的Newall公司颁布了全世 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
对于标准化的部件，如滚动轴承，由于其装配精度高，按 完全互换生产不合适，所以
轴承组成零件内外环滚道和滚动体间的结合会采用分组互 换（内互换），
但在其外部尺寸如轴承内圈内径与轴、外圈外径与轴承座 孔结合时采用完全互换（外互换）。
第一节 互换性与公差
（2）互换性的作用
生产角度：提高产品质量、提高生产效率、降低成本； （利于组织生产）； 设计角度：缩短设计周期、进行高效率的优化设计； （利于设计）； 使用角度：互换性可以提高机器的使用价值。 （利于使用、维修）
（公差是误差的变动量，是一个范围）
包括：尺寸公差、几何公差、表面粗糙度
《互换性与技术测量》PPT课件
安徽工程科技学院机械工程系
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1
第一章 绪 论
教案 1
任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度、 刚度计算外，还要进行精度设计。研究机器的精度时，要处 理好机器的使用要求与制造工艺的矛盾。解决的方法是规定 合理的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。由此可见， “公差”在生产中是非常重要的。
公差是一门专业基础课，要求： （1） 掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、 定义； （2） 培养公差设计及精度检测的基本能力； （3） 学会查工具书，如手册、标准等。
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4
第一章 绪 论
教案 1
2、怎样才能使零件具有互换性
若制成的一批零件实际尺寸数值等于理论值，即这些零件完全相同， 这当然能够互换，但在生产上不可能，且没有必要。因而实际生产只要 求制成零件的实际参数值在一定范围内变动，保证零件充分近似即可。
要使零件具有互换性，就应按“公差”制造。
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第一章 绪 论
3、优先数和优先数系
（1）数值标准化：统一的数值标准是标准化的重要内容。
制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要通过数值表示。任
何产品的参数值不仅与自身的技术特性有关，还直接、间接地影响与其配
套系列产品的参数值。如：螺母直径数值，影响并决定螺钉直径数值以及
丝锥、螺纹塞规、钻头等系列产品的直径数值。由于参数值间的关联产生
2、“公差与配合”标准
国家标准《极限与配合》中，公差与配合部分的标准主要包括： GB/T1800.1—1997《极限与配合 基础 第1部分：词汇》 GB/T1800.2—1998《极限与配合基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本 规定》 GB/T1800.3—1998《极限与配合基础 第3部分：标准公差和基本偏差数值 表》
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第一章 绪 论
教案 1
任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度、 刚度计算外，还要进行精度设计。研究机器的精度时，要处 理好机器的使用要求与制造工艺的矛盾。解决的方法是规定 合理的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。由此可见， “公差”在生产中是非常重要的。
公差是一门专业基础课，要求： （1） 掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、 定义； （2） 培养公差设计及精度检测的基本能力； （3） 学会查工具书，如手册、标准等。
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第一章 绪 论
教案 1
2、怎样才能使零件具有互换性
若制成的一批零件实际尺寸数值等于理论值，即这些零件完全相同， 这当然能够互换，但在生产上不可能，且没有必要。因而实际生产只要 求制成零件的实际参数值在一定范围内变动，保证零件充分近似即可。
要使零件具有互换性，就应按“公差”制造。
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第一章 绪 论
3、优先数和优先数系
（1）数值标准化：统一的数值标准是标准化的重要内容。
制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要通过数值表示。任
何产品的参数值不仅与自身的技术特性有关，还直接、间接地影响与其配
套系列产品的参数值。如：螺母直径数值，影响并决定螺钉直径数值以及
丝锥、螺纹塞规、钻头等系列产品的直径数值。由于参数值间的关联产生
2、“公差与配合”标准
国家标准《极限与配合》中，公差与配合部分的标准主要包括： GB/T1800.1—1997《极限与配合 基础 第1部分：词汇》 GB/T1800.2—1998《极限与配合基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本 规定》 GB/T1800.3—1998《极限与配合基础 第3部分：标准公差和基本偏差数值 表》
互换性与测量技术.ppt
件公差的大小，按相关手册查取安全裕A和 所需计量器具的不确定度允许值U1，来选 择计量器具。所选用的计量器具的不确定 度U1′应等于或小于允许值U1。
在对公差等级较高的孔、轴选择计量
器具时，优先选用比较法测量。实践表明，
当使用形状与工件形状相同的标准器比较
测量时，千分尺的不确定度降为原来的 40%；当使用形状与工件形状不同的标准 器比较测量时，千分尺的不确定度降为原 来的60%。
•
还可以按照其它指标对三坐标测量机进行分类。例如只带光学测头 （CCD摄像头等）的三坐标测量机，常称为光学测量机。也可以根据 采用的标尺和导轨形式等，对三坐标测量机进行分类。
• B.三坐标测量机测量原理：
将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物 体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标 值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位 置。
互换性与测量技术
第五讲
基本要求：掌握标准中规定的28个基 本偏差代号以及它们的分布规律。初 步学会正确选用公差与配合。了解几 种常用的尺寸检测器具的工作原理。
重点内容：：未注公差的线性尺寸的 公差的规定；公差与配合的选用。
难点内容：公差与配合的选用。
第五节 尺寸的检测
• 一、概述 • 孔与轴是构成机械零件最基本的
CARMET悬臂式三坐标测量机 适用于模型和模具的制作，铸模、伍德合金和金属板的加工和制作单臂 或双臂操作的复杂测量任务。CARMET是为人工和CNC操作设计的。我们 提供下列探头系统：“带TP6的Renishaw MIH-S”三维探头、带二极管探 头（可选项）的转动架、CNC操作时用的带TP6探头的RDS铰接式探头架， 其中，最后一个还可以用来夹持二极管探针。
• C.三坐标测量机的组成：
在对公差等级较高的孔、轴选择计量
器具时，优先选用比较法测量。实践表明，
当使用形状与工件形状相同的标准器比较
测量时，千分尺的不确定度降为原来的 40%；当使用形状与工件形状不同的标准 器比较测量时，千分尺的不确定度降为原 来的60%。
•
还可以按照其它指标对三坐标测量机进行分类。例如只带光学测头 （CCD摄像头等）的三坐标测量机，常称为光学测量机。也可以根据 采用的标尺和导轨形式等，对三坐标测量机进行分类。
• B.三坐标测量机测量原理：
将被测物体置于三坐标测量空间，可获得被测物 体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标 值，经计算求出被测物体的几何尺寸，形状和位 置。
互换性与测量技术
第五讲
基本要求：掌握标准中规定的28个基 本偏差代号以及它们的分布规律。初 步学会正确选用公差与配合。了解几 种常用的尺寸检测器具的工作原理。
重点内容：：未注公差的线性尺寸的 公差的规定；公差与配合的选用。
难点内容：公差与配合的选用。
第五节 尺寸的检测
• 一、概述 • 孔与轴是构成机械零件最基本的
CARMET悬臂式三坐标测量机 适用于模型和模具的制作，铸模、伍德合金和金属板的加工和制作单臂 或双臂操作的复杂测量任务。CARMET是为人工和CNC操作设计的。我们 提供下列探头系统：“带TP6的Renishaw MIH-S”三维探头、带二极管探 头（可选项）的转动架、CNC操作时用的带TP6探头的RDS铰接式探头架， 其中，最后一个还可以用来夹持二极管探针。
• C.三坐标测量机的组成：
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第1章 绪论
1.2 标准化基本知识
标准与标准化是联系现代化工业生产生产部门和生产 环节的主要途径和手段，是实现互换性的基础。
标准化是指为了在一定的范围内获得最佳秩序，对实 际或潜在的问题指定共同的和重复使用的规则的活动。
第1章 绪论
1.2 标准化基本知识
标准： A、技术标准：对产品和工程建设质量、规格及检验方
1．尺寸误差 2．形状误差 3．位置误差 4．表面微观不平度
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
几何量公差表征使用要求和制造要求的矛盾 问题：
公差越小，允许的变动量越小 ，精度越高 ，互换性越好，制造加工难度增大； 公差越大，允许的变动量越大，精度越低，互换性越差，制造加工难度减小。
第1章 绪论
1.1.2 互换性的分类
（2）不完全互换性： 指一批零件有选择地进行互换。采用工艺措施，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。
第1章 绪论
费用，保证机器能连续持久的运转，提高了机器的使用 寿命。
课堂练习(1)判断题
1.为了使零件具有完全互换性，必须使各零件 的几何尺寸完全一致。
2.互换性要求零件具有一定的精度。
3.凡是合格的零件一定具有互换性。 4. 同厂制造和装配时，可采用不完全互换性 。
第1章 绪论
零件的加工误差和公差
机械加工误差
互换性与测量技术基础课件
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。
互换性与测量技术基础
２）当基本系列的公比不能满足分级要求时，可 选用派生系列。
３）可分段选用最适宜的基本系列或派生系列， 以构成复合系列。
４）在特殊情况下，为了获得公比精确相等的系 列，可采用计算值。
５）如无特殊原因，应尽量避免使用化整值。
互换性与测量技术基础
1.4 几何量的检测
检验：确定零件的几何量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：将被测量与作为计量单位的标准量进行 比较，确定被测量的具体数值的过程
R5; R10 ;R20; R40;
510,1010,2010,4010,8010
互换性与测量技术基础
判断题
v 为了使零件具有完全互换性，必须使零件的 几何尺寸完全一致。 （ ）
v 有了公差标准，就能保证零件的互换性。 （ ） v 为使零件的几何参数具有互换性，必须把零件的加
工误差控制在给定的公差范围内。 （ ） v 完全互换的装配效率必定高于不完全互换（ ）
THE END
互换性与测量技术基础
（1）运动分析与计算：
确定机器或机构合理的传动系统，选择合适的机构或元件。
（2）强度分析与计算：
确定各个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计。
（3）几何精度分析与计算：
确定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数的公差。
标准化是实现互换性的前提。只有按一定的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。
互换性与测量技术基础
２）当基本系列的公比不能满足分级要求时，可 选用派生系列。
３）可分段选用最适宜的基本系列或派生系列， 以构成复合系列。
４）在特殊情况下，为了获得公比精确相等的系 列，可采用计算值。
５）如无特殊原因，应尽量避免使用化整值。
互换性与测量技术基础
1.4 几何量的检测
检验：确定零件的几何量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：将被测量与作为计量单位的标准量进行 比较，确定被测量的具体数值的过程
R5; R10 ;R20; R40;
510,1010,2010,4010,8010
互换性与测量技术基础
判断题
v 为了使零件具有完全互换性，必须使零件的 几何尺寸完全一致。 （ ）
v 有了公差标准，就能保证零件的互换性。 （ ） v 为使零件的几何参数具有互换性，必须把零件的加
工误差控制在给定的公差范围内。 （ ） v 完全互换的装配效率必定高于不完全互换（ ）
THE END
互换性与测量技术基础
（1）运动分析与计算：
确定机器或机构合理的传动系统，选择合适的机构或元件。
（2）强度分析与计算：
确定各个零件的合理的基本尺寸，进行合理的结构设计。
（3）几何精度分析与计算：
确定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数的公差。
互换性与测量技术基础习题解答课件
习题图18
16．分析计算习题图19所注零件的 中心距变化范围。
17．分析计算习题图20所注零件， 求中心距变化范围。
习题图19 习题图20
第五章 表面粗糙度
第六章 光滑工件尺寸的检测
6．加工习题图2la、b所示的轴、孔，实测数据如下： ①轴直径Φ9.99mm； ②轴的轴线直线度误差Φ0.012mm； ③孔径Φ10.01mm； ④孔的轴线直线度误差Φ0.012mm。试分别确定该孔、轴是否合格？
习题图8
5．习题图9所示零件的技术要求是： （1）2－Φd轴线对其公共轴线的同轴度公差为Φ0.02mm； （2）ΦD轴线对2－Φd公共轴线的垂直度公差为100 : 0.02； （3）ΦD轴线对2－Φd公共轴线的偏离量不大于±10μm。试用几何公 差代号标出这些要求。
习题图9
6．习题图10所示零件的技术要求是： （1）法兰盘端面A对Φ18H8孔的轴线的垂直度公差为0.015mm； （2）Φ35mm圆周上均匀分布的4-Φ8H8孔，要求以Φ18H8孔的轴线 和法兰盘端面A为基准能互换装配，位置度公差为 Φ0.05 mm； （3）4-Φ8H8四孔组中，有一个孔的轴线与Φ4H8孔的轴线应在同一 平面内，它的偏离量不得大于±10μm。试用几何公差代号标出这些技 术要求。
第三章 测量技术基础
1．试从83块一套的量块中，同时组合下列尺寸（单位为mm）： 29.875，48.98，40.79，10.56。
2．仪器读数在20mm处的示值误差为+0.002mm，当用它测量工件时， 读数正好为20mm，问工件的实际尺寸是多少？
3．用名义尺寸为20mm的量块调整机械比较仪零位后测量一塞规的 尺寸，指示表的读数为+0.006mm。若量块的实际尺寸为19.9995mm，不 计仪器的示值误差，试确定该仪器的调零误差（系统误差）和修正值，并 求该塞规的实际尺寸。
16．分析计算习题图19所注零件的 中心距变化范围。
17．分析计算习题图20所注零件， 求中心距变化范围。
习题图19 习题图20
第五章 表面粗糙度
第六章 光滑工件尺寸的检测
6．加工习题图2la、b所示的轴、孔，实测数据如下： ①轴直径Φ9.99mm； ②轴的轴线直线度误差Φ0.012mm； ③孔径Φ10.01mm； ④孔的轴线直线度误差Φ0.012mm。试分别确定该孔、轴是否合格？
习题图8
5．习题图9所示零件的技术要求是： （1）2－Φd轴线对其公共轴线的同轴度公差为Φ0.02mm； （2）ΦD轴线对2－Φd公共轴线的垂直度公差为100 : 0.02； （3）ΦD轴线对2－Φd公共轴线的偏离量不大于±10μm。试用几何公 差代号标出这些要求。
习题图9
6．习题图10所示零件的技术要求是： （1）法兰盘端面A对Φ18H8孔的轴线的垂直度公差为0.015mm； （2）Φ35mm圆周上均匀分布的4-Φ8H8孔，要求以Φ18H8孔的轴线 和法兰盘端面A为基准能互换装配，位置度公差为 Φ0.05 mm； （3）4-Φ8H8四孔组中，有一个孔的轴线与Φ4H8孔的轴线应在同一 平面内，它的偏离量不得大于±10μm。试用几何公差代号标出这些技 术要求。
第三章 测量技术基础
1．试从83块一套的量块中，同时组合下列尺寸（单位为mm）： 29.875，48.98，40.79，10.56。
2．仪器读数在20mm处的示值误差为+0.002mm，当用它测量工件时， 读数正好为20mm，问工件的实际尺寸是多少？
3．用名义尺寸为20mm的量块调整机械比较仪零位后测量一塞规的 尺寸，指示表的读数为+0.006mm。若量块的实际尺寸为19.9995mm，不 计仪器的示值误差，试确定该仪器的调零误差（系统误差）和修正值，并 求该塞规的实际尺寸。
互换性与测量技术基础(完整)
A
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3.设计上
采用了互换性原则设计和生产的标准零部件，可简化 设计、计算、制图工作量，缩短了设计周期，并便于用计 算机进行辅助设计。
总之，遵循互换性原则进行设计、制造 和使用，可大大降低产品成本，提高生产率， 降低劳动强度。也为标准化、系列化、通用 化奠定了基础。
所以，互换性原则是机械工业中的重要原则，
优先数就是一种对各种技术参数进行简化、协 调和统一的一种科学的数值制度。
A
8
1.优先数系的构成
由一系列十进制等比数列构成，代号Rr( r=5、10、 20、40、80)，每个数都是一个优先数。
R5 公比 q=5＝1.6
R10 公比 q=10＝1.25
基本系列
R20 公比 q=20＝1.12
R40 公比 q=40＝1.06
轴 轴
孔 孔
Ymax Ymin Ymax Ymin=0
特征参数：
• Ymin＝Dmax－dmin＝ES－ei
• Ymax＝Dmin－dmax＝EI－es
A
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3)过渡配合 :孔、轴公差带相互重叠，即可能具有X或Y的配合
Ymax Xmax Ymax
Xmax Xmax
Ymax
孔 轴
孔轴
轴 孔
特征参数：
c）画法：
(1)零线。
(2)确定公差带大小位置。
(3)孔
、轴
(或
) 或在公差带里写孔、轴。
(4)作图比例基本一致，单位 µm 、mm均可。
(5)基本尺寸相同的孔、轴公差带才能画在一张图上。
A
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＃公差与偏差的区别：
A
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4．极限制
公差带有两个参数：一是公差带的 大小（即宽度）；二是公差带相对于零线的 位置。国标已将它们标准化，形成标准公差 和基本偏差两个系列。