互换性与技术测量

绪言本章内容:一、互换性概述二、优先数和优先数系学习要求：1.了解互换性的概念、意义及分类方法。2.了解互换性的实现手段——标准化。3.掌握优先数和优先数系的基本常识。一、互换性概述1.定义：互换性是指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)直接装在机器上，达到规定的功能要求。2.互换性内容：①几何参数互换性(主要保证装配):包括尺寸、形状、位置、表面微观形状误差的互换性。②功能互换性（保证使用）：零件的物理、化学和力学性能。3.互换性类别1）按互换程度分：（1）完全互换性：完全互换是指零部件在装配或更换时，无需挑选、辅助加工或修配就能顺利装在机器上并满足使用的性能。一、互换性概述特点：零件无需选择修整，即达装配要求。装配过程简单，生产率高，对工人要求不高，便于组织自动化装配；在各种生产类型中都应优先采用。（2）不完全互换性：指一批零件有选择地进行互换。通常采用概率法、分组法或调整法等工艺措施，实现顺利装配并在功能上达到使用性能要求。一、互换性概述●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。一、互换性概述(2)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2）标准化国际标准区域标准国家标准专业标准地方标准企业标准人类社会标准的分级一、互换性概述二、优先数和优先数系（GB/T321—2005）1.优先数系：由一些十进制等比数构成的数系。2.优先数系的构成●代号：Rr（r取5、10、20、40、80）R5系列q5≈1.6R10系列q10≈1.25R20系列q20≈1.12R40系列q40≈1.06R80系列q80≈1.03●公比：基本系列补充系列rrq10●个数：优先数系中，项数从1开始，可向大于1和小于1两边无限延伸，每个十进区间有r个优先数。●优先数多为无理数，应用时要圆整。3.优先数系的派生系列和复合系列（1）派生系列：从Rr的系列中按一定的项差p取值所构成的系列。（2）复合系列：若干个等公比系列混合构成的多公比系列。二、优先数和优先数系（GB/T321—2005）1.互换性的概述互换性简单的说就是同一规格的零件或部件具有能够彼此互相替换的性能。互换性原则是机械工业生产的基本技术经济原则，是我们在设计、制造中必须遵循的。既便是采用修配法保证装配精度的单件或小批量生产的产品（此时零、部件没有互换性）也必须遵循互换性原则。小结2.实现互换性的前提标准化是实现互换性的前提。只有按一定的公差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。小结判断下列说法是否正确：1、不经挑选和修配就能相互替换、装配的零件，就是具有互换性的零件。（）2、互换性原则只适用于大批量生产。（）3、不一定在任何情况下都要按完全互换性的原则组织生产。（）4、为了实现互换性，零件的公差规定的越小越好。（）5、企业标准比国家标准层次低，在标准要求上可稍低于国家标准。（）练习题第一章孔与轴的极限与配合第一节概述第二节极限与配合的基本词汇第三节极限与配合的国家标准第四节国家标准规定的公差带与配合第五节公差与配合的选用第六节线性尺寸的未注公差本章内容:掌握有关公差与配合的基本术语及定义、极限尺寸判断原则、公差与配合标准的实质、公差与配合国家标准的基本结构、标准公差系列、基本偏差系列、公差与配合国家标准的应用；熟练查阅标准公差及基本偏差表格，熟练掌握尺寸公差带图及配合公差带图。学习要求：第一章孔与轴的极限与配合第一节概述“极限”是用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾；“配合”是反映机器零件之间有关功能要求的相互关系。“极限与配合”的标准化，有利于机器的设计、制造、使用和维修，直接影响产品的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术指标。1、极限与配合的作用第一节概述第二节极限与配合的基本词汇一、有关“尺寸”的术语和定义二、有关“公差与偏差”的术语和定义三、有关“配合”的常用术语及定义学习要求：1.掌握理解相关概念的含义2.能通过相关术语之间的关系进行必要的计算主要内容：第二节极限与配合的基本词汇一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）孔(hole)——包容面,尺寸之间无材料，越加工越大轴(shaft）——被包容面，尺寸之间有材料，越加工越小（1）尺寸尺寸是特定单位表示线性尺寸值的数值。通常用mm表示（2）基本尺寸基本尺寸是设计给定的尺寸，用D和d表示。它是设计时根据零件的强度、刚度等使用要求和结构设计，通过计算和类比法来确定，并经过圆整后得到的。第二节极限与配合的基本词汇一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）ＤdddLL第二节极限与配合的基本词汇一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）（3）实际尺寸(局部实际尺寸)实际尺寸是通过测量得到的尺寸（Da、da）实际尺寸并非尺寸的真值。第二节极限与配合的基本词汇一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）daDa（4）极限尺寸：一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。最大极限尺寸：Dmax、dmax，最小极限尺寸：Dmin、dmin轴孔基本尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸基本尺寸第二节极限与配合的基本词汇合格零件的实际尺寸应该是：一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）第二节极限与配合的基本词汇(5)最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸(MMS)最大实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态。在此状态下的尺寸称为最大实体尺寸。轴：dM=dmax孔：DM=Dmin轴孔一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）(6)最小实体状态（LMC）和最小实体尺寸(LMS)最小实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最少时的状态。在此状态下的尺寸称为最小实体尺寸。轴：dL＝dmin孔：DL＝Dmax轴孔第二节极限与配合的基本词汇一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）第二节极限与配合的基本词汇一、有关“尺寸”的术语和定义（GB/T1800.1—1997）二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇1.尺寸偏差（偏差）：某一尺寸减去基本尺寸的代数差（1）实际偏差：实际尺寸—基本尺寸（孔Ea——轴ea）Ea=Da-Dea=da-d零件上实际存在，能测出大小，一批零件而言，是一随机变量（2）极限偏差：极限尺寸—基本尺寸上偏差：最大极限尺寸—基本尺寸(孔ES——轴es)下偏差：最小极限尺寸—基本尺寸(孔EI——轴ei)上下偏差由设计者给定当EI＜Ea＜ES，ei＜ea＜es时，零件才能合格的。注：偏差可以为正值、负值或零值轴孔基本尺寸上偏差下偏差最小极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸下偏差上偏差基本尺寸极限与配合示意图二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇对于孔：ES=Dmax-DEI=Dmin-D对于轴：es=dmax-dei=dmin-d二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇2.尺寸公差（公差）：允许尺寸的变动量，用T表示。公差=最大极限尺寸—最小极限尺寸=上偏差—下偏差注：公差是绝对值，且不为零。轴孔基本尺寸上偏差下偏差最小极限尺寸最大极限尺寸公差最小极限尺寸最大极限尺寸下偏差上偏差公差基本尺寸极限与配合示意图对于孔：TD=︱Dmax-Dmin︱=︱ES-EI︱对于轴：Td=︱dmax-dmin︱=︱es-ei︱二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇3.零线与公差带二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇孔公差带轴公差带基本尺寸+0_公差带图（1)零线：确定偏差的一条基准直线。（2)公差带：由代表上、下偏差或最大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直线所确定的区域。公差带特性：两个要素：公差带大小标准公差公差带位置基本偏差二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇孔1轴2基本尺寸+0_孔2轴1EIESeies基本偏差为下偏差基本偏差为下偏差基本偏差基本偏差一般为靠近零线的偏差。二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇1)零线2)确定公差带大小位置。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。3)孔轴(或)或在公差带里写孔、轴。画图时应注意的问题二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇例1：已知孔和轴的基本尺寸为30mm，孔的最大极限尺寸Dmax=30.021mm,最小极限尺寸Dmin=30mm;轴的最大极限尺寸dmax=29.993mm,轴的最小极限尺寸dmin=29.980mm，（1）孔和轴的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别是什么？（2）求孔和轴的极限偏差、基本偏差和公差，并画出孔和轴的公差带图解。练习1.已知孔和轴的基本尺寸均为50，请完成下表。项目孔轴上偏差0.041下偏差-0.033最大实体尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸50.020公差0.013公差带二、有关“公差与偏差”的术语和定义第二节极限与配合的基本词汇第二节极限与配合的基本词汇有关“公差与偏差”的小结：第二节极限与配合的基本词汇三、有关“配合”的常用术语及定义1.间隙与过盈：孔的尺寸—轴的尺寸=代数差+－2.配合：基本尺寸相同、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。对一批零件而言，配合反映了机器上相互结合的零件间的松紧程度。间隙X过盈Y第二节极限与配合的基本词汇（1）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≥轴的尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸最大间隙最小间隙三、有关“配合”的常用术语及定义孔轴XmaxXmin配合公差Tf=|Xmax-Xmin|=孔公差+轴公差。特征参数：Xmax＝Dmax－dmin＝ES－eiXmin＝Dmin－dmax＝EI－es孔轴XmaxXmin=0第二节极限与配合的基本词汇三、有关“配合”的常用术语及定义②过盈配合孔的公差带在轴的公差带之下，对一批零件而言，所有轴的尺寸≥孔的尺寸。最大过盈最小过盈最大极限尺寸最小极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸第二节极限与配合的基本词汇三、有关“配合”的常用术语及定义配合公差Tf=|Ymin-Ymax|=孔公差+轴公差。孔孔轴轴Ymin=0YmaxYminYmax特征参数：•Ymin＝Dmax－dmin＝ES－ei•Ymax＝Dmin－dmax＝EI－es第二节极限与配合的基本词汇三、有关“配合”的常用术语及定义③过渡配合孔的公差带与轴的公差带相互交叠，可能具有间隙或过盈的配合。最大间隙最大过盈最小极限尺寸最大极限尺寸最小极限尺寸最大极限尺寸第二节极限与配合的基本词汇三、有关“配合”的常用术语及定义轴孔轴孔轴孔YmaxXmaxYmaxXmaxXmaxYmax特征参数：Xmax＝Dmax－dmin＝ES－eiYmax＝Dmin－dmax＝EI－es配合公差Tf=|Xmax-Ymax|=孔公差+轴公差。第二节极限与配合的基本词汇三、有关“配合”的常用术语及定义3.配合公差和公差带图∣Xmax－Xmin∣∣Xmax－Ymax∣|Ymin－Ymax|Tf＝若要提高配合精度（即↓Tf）可减小相配合的孔、轴尺寸公差（即提高↑相配合的孔、轴加工精度）。第二节极限与配合的基本词汇三、有关“配合”的常用术语及定义＝|ES－ei－（EI－es）|＝TD＋Td(1)配合公差——允许间隙或过盈的变动量OXYXmaxXmi