互换性与技术测量知识点

第1页共26页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、地方标准和第2页共26页企业标准。（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评定第3页共26页（1）绝对误差Δ——测得值与被测量真值之差。0xx（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xxxxx（3）极限误差——测量的绝对误差的变化范围。lim0limxxx或lim0xx随机误差——不可消除，只能减小按误差性质可分系统误差——可消除粗大误差——剔除控制几何参数的技术规定就称“公差”，实际参数允许的最大变动量。误差在加工过程中产生区别公差由设计人员确定联系：公差是误差的最大允许值。第3章孔、轴结合尺寸精度设计与检测标准规定，图样上的尺寸以毫米为单位时，不需标注单位的名称或符号。（1）公称尺寸—是指设计给定的尺寸(孔：D、轴：d)。（2）实际尺寸—是指零件加工后通过测量获得的某一尺寸（aDad）。（3）极限尺寸—是指允许尺寸变化的两个极端值。其中允许的最大尺寸为上极限尺寸（最大极限尺寸）（maxDmaxd）；第4页共26页允许的最小尺寸为下极限尺寸（最小极限尺寸）（minDmind）。公称尺寸D,d和极限尺寸maxD，minD；maxd，mind，是设计给定的。实际尺寸aD，ad，是通过测量得到的。实际尺寸合格条件为:maxminDDDamaxminddda（4）尺寸偏差（简称偏差）—是指某一尺寸(极限尺寸、实际尺寸等)减其公称尺寸所得的代数差。尺寸偏差分为极限偏差和实际偏差。（注标时除“0”外必须带符号）对极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差为极限偏差。上极限偏差（简称上偏差）（ES、es）下极限偏差（简称下偏差）(EI、ei)孔:上偏差DDESmax轴:上偏差ddesmax下偏差DDEImin下偏差ddeimin孔、轴实际偏差DDEaaddeaa实际偏差合格条件为ESEEIaeseeia（5）尺寸公差（简称公差）—是指允许尺寸的变动量。孔：TD=|Dmax–Dmin|=|(Dmax-D)–(Dmin-D|=|ES–EI|轴：Td=|dmax–dmin|=|es–ei|偏差与公差区别：第5页共26页①偏差是代数值,有正负符号；而公差则是绝对值，不带符号（尺寸公差不能为零）。②偏差有基准——公称尺寸为基，公差无基准。③偏差影响配合松紧，公差影响配合精度。④实际偏差是对单个零件的判断，公差是对一批零件的判断。公差带图由零线和公差带两部分组成。（6）标准公差是指国家标准所规定的任一公差值。基本偏差是指国家标准所规定的上极限偏差或下极限偏差，它一般为靠近零线或位于零线的那个极限偏差。配合是指公称尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。间隙配合孔的公差带在轴的公差带之上的配合。配合的分类过盈配合孔的公差带在轴的公差带之下的配合。过渡配合可能具有间隙或过盈的配合，即公差带重叠。（7）配合公差是指允许间隙或过盈的变动量，它等于配合的孔与轴的公差之和。用符号fT表示。配合制（基准制）是指同一极限制的孔和轴组成的一种配合制度。配合制分基孔制和基轴制。基孔制配合的孔为基准孔,其代号为H基准孔的基本偏差为EI=0第6页共26页基轴制配合的轴为基准轴，其代号为h基准轴的基本偏差为es=0必须掌握的六个计算公式ES＝Dmax－D；es＝dmax－d（1）EI＝Dmin－D；ei＝dmin－d（2）TD=｜ES－EI｜；Td＝｜es－ei｜（3）Xmax（Ymin）＝ES－ei；（4）Xmin（Ymax）＝EI－es（5）Tf=｜Xmax（Ymin）－Xmin（Ymax）|＝TD＋Td(6)标准公差系列决定孔、轴公差带大小。标准公差系列是由不同的公差等级和不同的孔、轴公称尺寸的标准公差值构成的。公差等级共20个等级，等级依次降低，公差数值依次增大，精度越低。基本偏差系列决定孔、轴公差带位置。基本偏差是确定公差带相对零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线或位于零线的那个偏差。孔和轴各有28种基本偏差。各种基本偏差形成配合的特性（1）A—H与h和a—h与H各形成11种间隙配合。（2）JS、J—N与h和js、j—n与H各形成5种过渡配合。（3）P—ZC与h和p—zc与H各形成12种过盈配合。公差带用基本偏差的字母和公差等级数字表示，如H7，f6等。配合第7页共26页用相同公称尺寸与孔、轴公差带表示。孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔的公差带，分母为轴的公差带。（1）零件图上：在公称尺寸后注出公差带代号或注出上、下偏差值，或者同时注出公差带代号和上、下偏差值。（2）装配图上：在公称尺寸后注出孔、轴配合代号，或者同时注出孔、轴配合代号和孔、轴的极限偏差。（1）一般情况下应优先选用基孔制（2）轴与公称尺寸相同的多孔配合，且配合性质要求不同的情况，此时采用基轴制标准公差等级的选用原则：在充分满足使用条件下，考虑工艺的可能性，应尽量选用精度较低的公差等级。孔的公差等级比轴的公差等级低一级。若孔选IT7，则轴选IT6。配合种类的选用通常有计算法、试验法和类比法。类比法是确定机械和仪器配合种类最常用的方法。第4章几何精度设计与检测几何误差是指零件加工后的实际形状、方向和相互位置与理想形状、方向和相互位置的差异。在形状上的差异称形状误差，在方向上的差异称方向误差，在相互位置上的差异称位置误差。几何误差对零件使用性能的影响：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第8页共26页几何误差的研究对象——几何要素构成零件几何特征的点、线、面称为几何要素。几何要素分类：1.按结构特征分：（1）组成要素（轮廓要素）（2）导出要素（中心要素）2.按检测关系分：(1)被测要素（①单一要素②关联要素）（2）基准要素基准－理想的基准要素。1.几何公差的类型、几何特征及其符号如表4.1所示。第9页共26页几何公差分为形状公差(6项)、方向公差（5项）、位置公差（6项）和跳动公差（2项）共四类（19项）。其中形状公差是对单一要素提出的几何特征，因此，无基准要求。方向公差、位置公差和跳动公差是对关联要素提出的几何特征，因此，在大多数情况下都有基准要求。2.几何公差的附加符号如表4.2所示单一基准基准种类公共基准（组合基准）三基面体系几何特征项目第10页共26页几何公差带有形状、大小、方向和位置四个要素。几何公差带位置有浮动和固定两种形式。1.形状公差带形状公差带是控制被测要素为线或面。形状公差有直线度、平面度、圆度和圆柱度等主要几何特征项目。形状公差带的特点：不涉及基准，它的方向和位置均是浮动的，只能控制被测要素形状误差大小。2.方向公差带方向公差带是控制被测要素为线或面。方向公差有平行度、垂直度和倾斜度等主要几何特征。方向公差是指实际关联要素相对基准要素的理想方向的允许变动量。因此，方向公差有基准。①被测要素为面对基准面面②被测要素为线对基准面基准线③被测要素为面对基准线④被测要素为线对基准线3.位置公差带位置公差带是控制被测要素为点、线或面。位置公差主要有同心度、同轴度、对称度和位置度等几何特征。位置公差是指实际关联要素相对基准要素或基准和理论正确尺寸所确定的理想位置的允许变动量。位置公差带的位置是固定的。4.轮廓度公差带第11页共26页轮廓度公差带是控制被测要素为曲线或曲面。轮廓度公差分线轮廓度和面轮廓度公差两种几何特征。无基准要求的轮廓度公差为形状公差，有基准要求的轮廓度公差为方向公差或位置公差。5.跳动公差带跳动公差是按特定测量方法定义的综合的几何公差。跳动公差带是控制被测要素为圆柱体的圆柱面、圆柱端面，圆锥体的圆锥面和曲面等组成要素。跳动公差的基准为圆柱体或圆锥体的轴线。跳动公差分圆跳动和全跳动。圆跳动分为径向圆跳动公差带、轴向圆跳动公差带和斜向圆跳动公差带。全跳动公差分为径向全跳动和轴向全跳动公差带。跳动公差带能综合控制同一被测要素的形状误差、方向误差和位置误差。例如径向圆跳动公差带可以同时控制同轴度误差和圆度误差；径向全跳动公差带可以同时控制同轴度误差和圆柱度误差；轴向全跳动公差带可以同时控制端面对基准轴线的垂直度误差和平面度误差。对某一被测要素给出跳动公差后，若不能满足功能要素时，则另行给出形状、方向和位置公差，其公差值应遵守形状公差小于方向公差，方向公差小于位置公差，位置公差小于跳动公差的原则。公差原则是指处理几何公差和尺寸公差之间关系应遵循的原则。公差原则分为独立原则和相关原则。第12页共26页无：独立原则包容要求t几何和T尺之间的关系最大实体要求有：最小实体要求可逆要求1.体外作用尺寸（EFS）孔的体外作用尺寸用符号Dfe表示几何fDDafe几何fddafe2.体内作用尺寸(IFS)孔的体外作用尺寸用符号Dfi表示几何fDDafe几何fddafe3.最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸（MMS）（1）最大实体状态（MMC）—是指实际要素在给定长度上处处位于尺寸公差带内，并具有实体最大（即材料最多，重量最重）的状态。（2）最大实体尺寸（MMS）是指在MMC状态下的极限尺寸。内、外表面（孔、轴）的最大实体尺寸为minDDMmaxddM4.最小实体状态（LMC）和最小实体尺寸（LMS）(1)最小实体尺寸（LMC）—是指实际要素在给定长度上处处位于尺寸公差带内，并具有实体最小（即材料最少，重量最轻）的状态。(2)最小实体尺寸（LMS）是指在LMC状态下的极限尺寸。maxDDLminddL第13页共26页5.最大实体实效状态(MMVC)和最大实体实效尺寸(MMVS)（1）MMVC是指实际要素在给定长度上处于最大实体状态MMC，且其中心要素的f几何=t几何时综合极限状态。（2）MMVS是指在最大实体实效状态（MMVC）下的体外作用尺寸。内、外表面（孔、轴）的最大实体实效尺寸为几何tDDMMV几何tddMMV6.最小实体实效状态(LMVC)和最小实体实效尺寸(LMVS)（1）LMVC是指实际要素在给定长度上处于最小实体状态LMC且其中心要素的f几何=t几何时综合极限状态。（2）LMVS—是指在最小实体实效状态LMVC下体内作用尺寸。内、外表面（孔、轴）的最小实体实效尺寸为几何tDDLLV几何tddLLV单一要素的边界没有方向和位置的约束。关联要素的边界应与基准保持图样上给定的方向或位置关系。边界尺寸（B