互换性及公差
互换性与配合公差的要求
互换性与配合公差的要求在工程设计和制造过程中，互换性和配合公差是两个非常重要的概念。
互换性是指在满足功能要求的前提下，零件之间能够实现互相替换，并保证整体装配的一致性和可靠性。
配合公差则是指在零件制造和装配过程中所允许的尺寸误差范围。
一、互换性的概念与要求互换性的目的是实现零件的互相替换，确保装配过程中的一致性。
当一台机器或设备需要修理、更换零部件或进行升级时，只需找到功能相同的互换件，无需重新设计和加工，就能够完成零件的替换。
这大大提高了维护和更换零部件的效率。
互换性要求零件在尺寸、形状、位置与相互连接方式等方面具备较高的一致性。
在设计和制造过程中，需要对零件进行精确的尺寸测量和控制，以确保零件的一致性。
此外，材料的选择、加工方式的确定以及表面处理技术的应用，也都会对互换性产生影响。
二、配合公差的概念与要求配合公差是指在零件制造和装配过程中所允许的尺寸误差范围。
根据不同的功能要求和材料特性，可以对零件的尺寸和形状进行一定的公差控制，以保证装配的顺利进行。
配合公差的要求需要根据零件的功能、装配方式和工作环境等因素进行综合评估。
对于需要保持严格位置和相对运动要求的零件配合，公差控制相对较严格；而对于一些需要灵活配合或相互调整的零件，则可以适当放宽公差限制。
三、互换性与配合公差的关系互换性和配合公差是紧密关联的，两者相辅相成。
只有在具备一定的互换性的前提下，才能实现合适的配合公差。
互换性要求零件具备一定的一致性，而配合公差则定义了零件之间的匹配程度。
在实际应用中，互换性和配合公差需要根据具体情况进行灵活的处理。
一方面，为了保证装配过程的顺利进行，需要严格控制配合公差，使得零件之间的配合尺寸满足要求；另一方面，为了提高零部件的互换性，有时需要放宽公差限制，使得不同厂家生产的零件能够互相替换。
总而言之，互换性和配合公差是工程设计和制造中不可或缺的概念。
通过合理的设计和加工控制，可以实现零件的一致性和互换性，从而提高设备的可维护性和可靠性。
互换性与公差测量
图 2-2 极限配合示意图 在实用中为了简化起见，常不画出孔和轴的全部，而只画出孔、轴公差带来 分析问题，这就是极限与配合的图解，简称公差带图,如图 2-3 所示。
图 2-3 公差带图解
《公差配合与技术测量》 第1 讲
主讲人：
班级
日期
课 题 第一章 绪论 目的任务 了解学习公差课的目的，启发学习本课程的兴趣。 基本要求 了解互换性历史，理解互换性定义、了解互换性的应用 重点难点 1.互换性的定义
2.加工误差与公差 教学方法 讲述
第一章绪论
本书的主要任务是，使学生具备机械加工高素质劳动者和中、初级专门人才 所必要的极限与配合的基本知识，几何量测量的基本理论，检测产品的基本技能。 主要内容包括极限与配合、表面粗糙度、形状和位置公差、花键公差、螺纹公差、 齿轮公差等最新国家标准以及技术测量的基础知识。
适当放大公差值，加工测量后分组装配，滿足其使用要求。作用在于解
决加工困难，降低生产成本。
二、互换性的作用 1、从设计上看 2、从制造上看 3、从装配上看 4、从使用上看 综上所述，互换性是现代化生产基本的技术经济原则，可以提高生产率， 有利于专业化大生产，缩短维修时间，降低生产成本等，在机器的制造与 使用中具有很重要作用。
ES=Dmax－D es=dmax－d
2）下偏差（EI ei）
最小极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差。 EI=Dmin－D es=dmin－d
图 2-1 基本尺寸、极限尺寸与极限偏差
a) 孔
b)轴
在图样上或技术文件中极限偏差的标注方法如：φ30 ；为了标注保持严
精品互换性及基础知识精品ppt课件
时，孔的公差带在轴的公差带之下。
其特征值是最大过盈max和最小过盈min。 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大
过盈，用max表示。 max= Dmin- dmax = EI - es 孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小
过盈，用min表示。 min= Dmax - dmin= ES – ei 实际生产中，平均过盈更能体现其配合性质。
图2-1
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3. 基本尺寸
设计给定的尺寸。
D —— 孔的基本尺寸 d —— 轴的基本尺寸
❖ 尽量符合标准尺寸系列，减少加工用刀具、量具和 夹具的种类。
❖ 例如 35＋ 0 0.025 、35、35＋ －00..003290中35都是基本尺寸。
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4. 实际尺寸
通过测量获得的尺寸。
Da —— 孔的实际尺寸 da —— 轴的实际尺寸
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公差与极限偏差的比较
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）。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 合格的根据，而公差则控制一批零件实际尺寸的差异程度。
上偏差和下偏差的两条直线所限定的区域。
基本尺寸 TD
Td
零线：表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公 差，零线以上为正，以下为负。
尺寸公差带：由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区
域，表示尺寸允许变化的界限。公差带有两个基本参数，即
公差带大小与位置。大小由标准公差确定，位置由基本偏差 确定。
1.公差与互换性
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小结
• 机械零件的几何精度设计原则是互换性原则和经济性原则。 • 机器零部件具有互换性必须同时满足两个条件，缺一不可。 • ①装配前不需挑选，不经修理就能进行装配。 • ②装配后能满足使用性能要求。 • 本门课程所研究的互换性，主要是围绕几何量参数而进行的，根据
不同的对象、不同的部门、不同的技术要求可采用完全互换或不完全 互换。 • 互换性在设计、制造、使用、维修等方面都起着很大的作用。 • 几何量误差可分为尺寸误差、几何形状误差(包括宏观几何形状误 差、微观几何形状误差和表面波度)、相互位置误差。误差的产生是 不可避免的，但必须控制在公差所规定的范围内
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R20系列q= 20 10≈ 1. 12
• R40系列 q= 40 10 ≈ 1.06
• 另外补充系列R80的公比为 q= 80 10 ≈1. 03。
•
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第二节 标准化与优先系数
• 由表1-1可知:
• ①优先数向纵向发展中的任一数均为优先数，任意两项的积或商都 为优先数，任意一项的整数乘方或开方也都为优先数。
• 二、优先系数
• 国家标准GB/T321-2005《优先数和优先数系》规定十进制等比数 列为优先数系，并规定了5个系列。分别用系列符号R5 , R10 , R20 , R40和R80表示，称为Rr系列。其中前4个系列是常用的基本系列， 而R80则作为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。
互换性与尺寸公差的关系
互换性与尺寸公差的关系在制造和工程领域中，互换性是一个重要的概念。
互换性指的是不同元件或部件之间可以相互替代、安装和使用的能力。
而尺寸公差则是用来描述制造和设计过程中允许的尺寸变化范围。
在本文中，我们将探讨互换性与尺寸公差之间的关系，以及这种关系对制造和工程实践的影响。
1. 互换性的重要性互换性在制造和工程实践中具有重要的作用。
首先，互换性使得替换和更换零件变得更加容易。
如果不同零件之间没有互换性，那么每次更换零件都需要进行定制和适应性修改，这将大大增加生产和维修的成本和时间。
此外，互换性还可以提高产品的可靠性和可维护性，因为可以使用多个替代零件来进行维修和更换。
2. 尺寸公差的定义尺寸公差是指在设计和制造过程中对零件尺寸的允许变化范围。
由于制造和加工的不可避免的误差，零件的实际尺寸可能会有一定的偏差。
尺寸公差考虑了这些偏差，并规定了零件尺寸在一定范围内的可接受程度。
尺寸公差通常由上限公差和下限公差两个值表示，分别代表了尺寸变化的最大和最小限度。
3. 互换性与尺寸公差的关系互换性与尺寸公差之间存在着密切的关系。
互换性要求不同零件之间可以相互替代和安装，这就要求它们的尺寸在一定范围内相互接近。
而尺寸公差定义了零件尺寸的允许变化范围，它决定了零件能否满足互换性的要求。
当两个零件在其尺寸公差范围内可以相互替代时，它们具有互换性。
例如，在汽车制造中，一个零件的孔的尺寸公差范围内，可以安装多个不同的螺栓。
这就是互换性的体现，因为这些螺栓可以在满足尺寸公差要求的情况下相互替代和使用。
4. 尺寸公差的影响因素尺寸公差的确定受到多种因素的影响。
首先，产品的功能和需求将直接影响尺寸公差的要求。
例如，对于精密仪器和设备，尺寸公差要求通常非常严格，以确保产品的准确性和精确性。
而对于一些一般性的产品，尺寸公差要求可以相对宽松一些。
其次，制造过程的能力和工艺也会对尺寸公差的要求产生影响。
如果制造过程的精度高，能够更好地控制零件的尺寸，那么尺寸公差的要求可以相对较小。
互换性-公差原则
机械工程学院
实效尺寸举例
台州学院
机械工程学院
6. 边界_Boundary
由设计给定的具有理想形状的极限包容面。
1）最大实体边界（MMB）：
尺寸为最大实体尺寸的边界（包容要求）。
2）最大实体实效边界（MMVB）：
尺寸为最大实体实效尺寸的边界（最大实体要求）
图 最大实体实效尺寸及边界 台州学院
机械工程学院
6. 边界_Boundary
3）最小实体边界（LMB）：
尺寸为最小实体尺寸的边界。
4）最小实体实效边界（LMVB）：
尺寸为最小实体实效尺寸的边界（最小实体要求）。
图 最小实体实效尺寸及边界 台州学院
机械工程学院
1. 独立原则
二、公差原则
独立原则是指图样上给定的尺寸公差与形位公差彼此独立 相互无关，分别满足要求的公差原则。 实际要素的尺寸由尺寸公差控制，与形位公差无关； 形位误差由形位公差控制，与尺寸公差无关。 独立原则图样上不需任何附加标注。 合格：被测实际要素应该分别满 足尺寸误差和形状误差要求： 1）Ф19.967≤da≤ Ф20 2）轴线的直线度误差≤Ф0.02 3）圆度误差≤ 0.01 示例 台州学院
台州学院
机械工程学院
ⅰ 轴（外表面）： 从装配的要求考虑：由于形状公差的存在，轴的体外作 用尺寸比实际尺寸大，当体外作用尺寸超越（大于）最大实 体尺寸（Ф10 ）时，就会影响装配。 所以，轴的体外作用尺寸不得超越（≤）最大实体边界。
dfe ≤ dM=dmax
台州学院
机械工程学院
ⅱ 孔（内表面）： 从装配的要求考虑：由于形状公差的存在，孔的体外作用尺 寸比实际尺寸小，当孔体外作用尺寸小于（超越）最大实体尺寸 （Ф20）时，就会影响装配。 所以，孔的体外作用尺寸不得超越（≥）最大实体边界。
公差配合知识
1. 标准公差系列
（2）标准公差的计算
IT01 =0.3+0.008D IT0 =0.5+0.012D IT1=0.8+0.020D IT2=(IT1)(IT5/IT1)1/4 IT3=(IT1)(IT5/IT1)2/4 IT4=(IT1)(IT5/IT1)3/4 IT5=7i IT6 =10i IT7 =16i IT8=25i IT9=40i IT10=64i IT11=100i IT12=160i IT13 =250i IT14 =400i IT15=640i IT16=1000i IT17=1600i IT18=2500i
可行性，并应使制造成本最低。
选择公差与配合的主要内容有： 1）确定基准制；
一般情况下，应优先选用基孔制。
2）确定公差等级； 3）确定配合种类。
应尽可能选用优先配合和常用配合。
公差等级的选用
选用的原则如下： (1) 对于基本尺寸≤500mm的轴孔配合，当标准公差 ≤IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合；但 当标准公差＞IT8级或基本尺寸＞500mm的配合，推 荐采用同级孔、轴配合。 (2) 选择公差等级，既要满足设计要求，又要考虑加 工的可能性与经济性。
配合公差=轴公差+孔公差
二、标准公差系列与基本偏差系列
1. 标准公差系列
（1）公差等级
标准公差共分20级: IT01、IT0、IT1、IT2、…到IT18。 IT—国际标准公差 （ISO IT7表示标准公差7级。 Tolerance）的缩写代号
从IT01至IT18，公差等级依次降低，相应的标准公差 数值依次增大。
尺寸≤500mm轴的（方框内的）一般常用和（圆圈内的）优先公差
1. 国家标准规定的公差与配合
互换性第五版课件第一章公差与互换性原
零件的互换性
完全互换
概率互换
在装配过程中，所有零件都能用符合要求 的零件完全替换，装配后产品性能完全符 合要求。
在装配过程中，所有零件都能用符合要求 的零件替换，但装配后产品性能符合要求 的概率达到某一预定值。
位置互换
选用互换
在装配过程中，零件可以任意调换位置而 不影响产品的性能。
在装配过程中，零件可以按照一定规则选 用不同的规格零件进行替换。
尺寸公差的作用
保证零件的功能要求
通过控制零件的尺寸公差，可以保证零件在装配和使用过程中的 功能要求。
提高生产效率
合理的尺寸公差可以减少加工余量，降低加工成本，提高生产效率 。
促进互换性
通过制定统一的尺寸公差标准，可以实现不同厂家生产的同种规格 的零件之间的互换性。
尺寸公差的标注
线性尺寸公差的标注
技术部件的各项参数进行测量，以判断其是否满足要求。
技术测量与互换性的关系
技术测量是实现互换性的重要手段，通过技术测量可以保证产品或零部件的精度和一致性，从而提高其互换性。
THANKS
感谢观看
实现互换性需要满足一定的条件 ，包括零件的几何参数和性能参 数的标准化、零件的加工和检测
的精度控制等。
02
尺寸公差
尺寸公差概述
尺寸公差定义
尺寸公差是允许零件尺寸变化的 范围，是零件合格的一个重要因
素。
尺寸公差带
尺寸公差带是指在零件尺寸线上， 允许尺寸变化的区域。
尺寸公差等级
根据不同要求，尺寸公差等级分为 IT01、IT0、IT1、IT2、…、IT18共 20级，其中IT表示国际公差。
数据可视化技术
数据可视化技术是将数据处理结果以图形 或图表的形式呈现的技术，有助于更好地 理解数据和发现数据中的规律和趋势。
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二、互换性的种类
2.按程度分： 1)完全互换—装配或更换时，不挑、不调、不 修配的互换性。
2)不完全互换 包括采用调整法装配、分组 互换法装配措施。
注：需要附加修配、辅助加工的，不具有互 换性。
3. 对标准件： （例如：滚动轴承）
三、互换性的作用
四.公差
在生产中由于机床精度、刀具磨损、测量 误差、操作者的技能水平和生产环境等因素的影 响，即使同一个工人把同一规格的一批零件的几 何参数做得完全一致是不可能的。当然也是不必 要的。尺寸之间总是存在着误差，为了保证互换 性，就必须控制这种误差。也就是，在零件图上 对某些重要尺寸给予一个允许的变动范围，就能 保证加工后的零件具有互换性。这种允许尺寸的 变动范围称为尺寸公差。
由定义可知，具有互换性的零部件在装配过程 中，必须满足三个条件：
装配前 不挑
装配时 不调整或修配
装配后 满足使用要求 （如装配电视机、汽车时）
互换性，从日常生活中就可找到例证。
例如，规格相同的任何一个灯头和灯泡，不 论产自哪个厂家，都能装在一起。不用选 配，零件有这种规格尺寸和功能上的一致 性和替代性，就被认为这些零件具有互换 性。
公差定义：几何参数允许变动的范围。包括尺寸 公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度。
可以出：互换性要用公差来保证，公差是为了 控制误差。
任务3 了解本课程
一.课程的性质和内容
1.性质：是联系其他技术基础课和专业课的 纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习 的桥梁。
2.内容：概论、极限配合与尺寸检测、检测 形位公差、检测表面粗糙度、检测其他常 用零件。
第一章 绪论
学习指导 本章学习目的是了解本课程的性 质和任务,懂得互换性的含义；了解互换 性与标准化的关系及其在现代化生产中 的重要意义；了解公差的含义。
任务1 认识互换性及公差 一、 互换性的定义
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。
不仅是使用上的需要，也是设计、制造上的需要。 1.使用上 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：备胎、电子元件等等)
2.制造上
可采用先进的生产方式（专业化生产、 流水线、自动线）, 产品单一，分工精细， 可采用专用设备，提高生产率，进行高效 率生产—大批量生产。