38互换性与测量技术基础

多媒体教学CAI主编王伯平机械工业出版社目录第一章绪论第二章光滑圆柱结合的公差与配合第三章测量技术基础第四章几何公差及检测第五章表面粗糙度第六章光滑工件尺寸的检测第七章滚动轴承与孔、轴结合的互换性第八章尺寸链第九章圆锥结合的互换性第十章螺纹结合的互换性第十一章键和花键的互换性第十二章圆柱齿轮传动的互换性习题退出第一节互换性的意义和作用第二节标准化与优先数第一章绪论互换性的类型的动画演示优先数系各系列之间关系的动画演示1.互换性零部件所具有的不经过任何挑选或修配便能在同一规格范围内互相替换作用的特性。2.互换性的意义互换性生产对工业的建设具有非常重要的意义。现代化的机械工业，首先要求机器零件具有互换性，从而才有可能将一台机器中的成千上万个零、部件，分散到不同的车间、工厂进行高效率的专业化生产，然后又集中到一个工厂进行装配。因此，零部件的互换性为生产的专业化创造了条件，不但促进了自动化生产的发展，也有利于降低生产成本，提高产品质量。第一节互换性的意义和作用3.互换性的种类互换性按其互换程度，可分为完全互换和不完全互换两种。完全互换性要求零部件在装配时，不需要挑选和辅助加工便能装配且能满足其使用性能要求。一般用于厂际之间的协作。不完全互换则允许零部件在加工完后，通过测量将零件按实际尺寸大小分为若干组，使各组组内零件间实际尺寸的差别减小，装配时按对应组进行。这样，既可保证装配精度和使用要求，又能解决加工上的困难，降低成本。该种互换仅组内零件可以互换，组与组之间不能互换。该种互换适合部件或构件在同一厂制造和装配。互换性的类型的动画演示4.互换性的作用在设计方面，零部件具有互换性，就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，有利于计算机辅助设计和产品品种的多样化。在制造方面，互换性有利于组织专业化生产、采用先进工艺和专用设备，采用计算机辅助制造，实现加工过程和装配过程机械化和自动化，从而可以提高劳动生产率和产品质量并降低成本。在维修方面，具有互换性的零部件在磨损及损坏后可以及时更换，因而减少了机器的维修时间和费用，保证机器连续运转，从而提高机器的使用价值。1.标准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)，在总结科学试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。2.标准化指标准的制订、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。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。第二节标准化与优先数优先数系各系列之间关系的动画演示3.优先数系是由一些十进制等比数列构成，代号Rr，其公比为，对于同一种产品的同一个参数从小到大按优先数系取不同的值，形成不同规格的产品系列，不但取值合理，可增可减，而且数值在传播过程中不紊乱，有规律可循。（1）基本系列R5R10R20R40（2）补充系列R80（3）派生系列从基本系列中每隔几项选取一个优先数，组成的新系列。如R10/3（从R10中每逢三项取出一个优先数组成的）其公比为q（10/3）≈2（4）复合系列指由若干个等公比系列混合构成的多公比系列。4.优先数优先数系中的任何数都是优先数。第一节公差与配合的基本术语与定义第二节公差与配合国家标准第三节国家标准规定的公差带与配合第四节常用尺寸公差与配合的选用第五节一般公差线性尺寸的未注公差第二章光滑圆柱体结合的公差与配合基孔制配合公差带图的动画演示用通用规则换算孔的基本偏差的动画演示用特殊规则换算孔的基本偏差的动画演示配合制公差示例的动画演示二、孔和轴三、尺寸四、偏差和公差五、配合与配合制配合与配合制动画演示一、几何要素第一节公差与配合的基本术语与定义一、几何要素（二）组成要素（四）尺寸要素（六）公称导出要素（八）实际（组成）要素（十）提取导出要素（十二）拟合导出要素（一）几何要素（三）导出要素（五）公称组成要素（七）工作实际表面（九）提取组成要素（十一）拟合组成要素（一）孔指工作的圆柱形内表面，也包括其他内表面中有单一尺寸确定的部分。孔的直径尺寸用D表示。如图2－1中D1~D6（二）轴指工件的圆柱形外表面，也包括其他外表面中单一尺寸确定的部分。轴的直径尺寸用d表示。如图2－1中d1~d4。二、孔和轴（一）尺寸用特定单位表示长度值的数值。如直径，长度，宽度，高度，深度等都是尺寸。（二）公称尺寸由设计给定的尺寸。一般基本尺寸要求符合标准尺寸系列，减少定值刀具，量具，夹具的种类。（三）提取要素的局部尺寸是一切提取组成要素上两对应点之间的距离，它通过测量得到。由于存在测量误差，实际尺寸并非被测量尺寸的真值。同时，由于形状误差等影响，零件同一表面不同的部件的实际尺寸往往是不等的。三、尺寸图2-4公称尺寸、极限尺寸和极限偏差、尺寸公差示意图（四）极限尺寸允许尺寸变化的两个界限值（如图2－4）。（1）上极限尺寸孔和轴分别用Dmax和dmax表示。（2）下极限尺寸孔和轴分别用Dmix和dmix表示。（一）尺寸偏差某一尺寸减去公称尺寸所得的代数差即为尺寸偏差（简称偏差）（1）上极限偏差上极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差称为上极限偏差。孔的上极限偏差用ES表示，轴的上极限偏差用es表示。（2）下极限偏差下极限尺寸减去公称尺寸所得的代数差称为下极限偏差。孔的下极限偏差用EI表示，轴的下极限偏差用ei表示.孔和轴上极限偏差、下极限偏差用公式表示为（二）尺寸公差允许尺寸的变动量称为尺寸公差（简称公差）。公差等于上极限尺寸与下极限尺寸之代数差的绝对值；也等于上极限偏差与下极限偏差之代数差的绝对值。孔和轴的公差分别用Th和Ts表示。公差、极限尺寸及偏差的关系如下:四、偏差与公差公差与偏差的比较：1）偏差可以为正值，负值或零，而公差则一定为正值；2）极限偏差用于限制实际偏差，用公差用于限制误差；3）对于单个零件，只能测出尺寸“实际偏差”，而对数量足够多的一批零件，才能确定尺寸误差；4）偏差取决于加工机床的调整（如车削时进刀的位置），不反映加工难易，而公差表示制造精度，反映加工难易程度；5）极限偏差主要反映公差带位置，影响配合松紧程度，而公差反映公差带的大小，影响配合精度。（三）零线与公差带（1）公差带图由于公差及偏差的数值与尺寸数值相比，差别甚大，不使用同一比例表示，故采用公差与配合图样，简称公差带图。图2-5公差带图（4）极限制经标准化的公差与偏差制度称为极限制。（5）基本偏差标准中表列的，用以确定公差带相对与零线位置的上偏差或下偏差称为基本偏差，一般为靠近零线或位于零线的那个极限偏差，图2-6。（6）标准公差标准中表列的，用以确定公差带的大小的任一公差值称为标准公差。（2）零线在公差带图中，表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差。正偏差位于零线上方,负偏差位于零线下方。（3）尺寸公差带在公差带图中，由代表上，下偏差的两条直线所确定的一个区域，称尺寸公差带；如图2－6所示。公差带的大小由标准公差确定，公差带的位置由基本偏差确定。（一）配合基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系，如图2-7所示。（二）间隙与过盈孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。差值为正时，称为间隙，用X表示；差值为负时，称为过盈，用Y表示。图2-7公差与配合的示意图五、配合与配合制（三）配合种类1.间隙配合具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之上，如图2-8所示。孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用Xmax表示。即孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用Xmin表示。即配合公差（或间隙公差）是允许间隙的变动量，等于最大间隙与最小间隙之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差带与轴公差之和。配合公差用Tf表示。即例2-1孔Φ50039.00mm，轴Φ50025.0050.0mm，求Xmax、Xmin及Tf。解：Xmax=Dmax-dmin=50.039-49.95=0.089mmXmin=Dmin-dmax=50-49.975=0.025mm或Xmax=ES-ei=0.039-(-0.050)=0.089mmXmax=EI-es=0-(-0.025)=0.025mm2.过盈配合具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合称为过盈配合。此时，孔的公差带在轴的公差带之下，如图2-9所示。孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Ymax表示。即孔的最大极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Ymin表示。即图2-9过盈配合配合公差（或过盈公差）是允许过盈的变动量，它等于最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴的公差之和。即例2-2解：3.过渡配合可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合。此时，孔的公差带与轴的公差带相互交叠，如图2-10所示。在过渡配合中，其配合的极限情况是最大间隙与最大过盈。配合公差等于最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔和轴公差之和。即图2-10过渡配合例2-3解：fTYXmmmm及、，求50，轴50孔maxmax034.0009.0039.00例2-4画出例2-1，例2-2、例2-3的公差带。解：如图2-11所示。图2-11（四）配合制GB/T1800.1-2009对配合规定两种配合制,即基孔制配合,基轴制配合.配合制是同一极限制的孔和轴组成配合的一种制度，亦称基准制。（1）基孔制：是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的一种制度。基轴制的孔为基准孔。标准规定基准孔的下偏差为零，基准孔的代号为“H”。（图2-12a）（2）基轴制：是基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴为基准轴。标准规定基准轴的上偏差为零，基准轴的代号为“h”。（图2-12b）按照孔，轴公差相对位置的不同，两种基准制都可以形成间隙配合，过度配合和过盈配合三类。如图2-12所示。图2-12基孔制配合和基轴制配合基孔制配合公差带图的动画演示第二节公差与配合国家标准公差与配合国家标准主要包括以下标准：1.GB/T1800.1-2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合第1部分：公差和配合的基础》；2.GB/1800.2-2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表》；3.GB/T1800.3-2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合第3部分：公差带和配合的选择》；4.GB1804-2000《一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》5.GB1802-79《公差与配合尺寸大与500mm至3150mm常用孔，轴公差带》；6.GB1803-79《公差与配合尺寸至18mm孔，轴公差带》。下面主要介绍标准公差系列，基本偏差系列。一、标准公差系列二、基本偏差系列一、标准公差系列2.公差等级国家规定的标准公差是由公差等级系数和公差单位的乘积值决定的。在公称尺寸一定的情况下，公差等级系数是决定标准公差大小的唯一参数。根据公差等级系数不同，国家标准将标准公差分为20级，即IT01，IT0，IT1，IT2……IT18。IT表示标准公差，即国际公差（ISOTolerance）的缩写代号，公差等级代号用阿拉伯数字表示。如IT7表示标准公差7级或7级标准公差。从IT01到IT18，等级依次降低，而相应的标准公差值依次增大。在尺寸≤500mm常用尺寸范围内，各种标准的计算公式如表2-1所示。在公称尺寸＞500mm至3150mm的大尺寸范围内，国家标准也规定了20个等级，各级标准公差的计算公式列入表2-2中。3.基本尺寸分段根据标准公差计算公式，每一个公称尺寸都对应一个公差值。但在实际生产中公称尺寸很多，因而就会形成一个庞大的公差值表，给生产带来麻烦，同时不利于公差值的标准化，