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机械精度设计与检测机械精度设计与检测第第1 1章章 概概 论论一、互换性的概念及作用一、互换性的概念及作用 本章主要内容本章主要内容二、标准化二、标准化三、课程性质、任务与要求三、课程性质、任务与要求重点要求重点要求互换性的定义及作用、标准化互换性的定义及作用、标准化一、互换性的概念一、互换性的概念 1 1、互换举例：、互换举例：日常生活中，机器上的螺钉、灯泡、单车、手表、轮胎、装日常生活中，机器上的螺钉、灯泡、单车、手表、轮胎、装配或更换后能满足使用要求。配或更换后能满足使用要求。1.1 1.1 互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用2 2、互换性的概念、互换性的概念同一规格的一批零部件，任取其一，同一规格的一批零部件，任取其一，不需任何挑选或附加修不需任何挑选或附加修配或再调整配或再调整 就能装在机器就能装在机器(或部件或部件)上，并能上，并能 满足其规定的使用满足其规定的使用功能要求功能要求 的特性叫做互换性。的特性叫做互换性。特点：特点：装配前：不需挑选；装配前：不需挑选；装配中：不需加工或调整；装配中：不需加工或调整；装配后：满足要求；装配后：满足要求；二、互换性的分类二、互换性的分类滚动轴承：外厂购进：视为零件，外互换滚动轴承：外厂购进：视为零件，外互换完全互换，完全互换，轴承厂：视为部件，内互换轴承厂：视为部件，内互换分组互换分组互换应用：应用：零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造零部件厂际协作应采用完全互换，部件或构件在同一厂制造和装配时，可采用不完全互换。和装配时，可采用不完全互换。1.1 1.1 互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用按互换程度按互换程度完全互换：完全互换：装配时不需挑选和修配。装配时不需挑选和修配。不完全互换：不完全互换：装配时允许挑选、调整和修配装配时允许挑选、调整和修配按部件或范围按部件或范围完全互换完全互换不完全互换不完全互换外互换外互换内互换内互换1.1 1.1 互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用 不完全互换常用的有不完全互换常用的有分组互换法分组互换法和和调整法调整法。如发动机的。如发动机的汽缸和活塞即采用分组互换法。汽缸和活塞即采用分组互换法。活塞 气缸加工尺寸加工尺寸测量分组测量分组 1 2 3 41.1 1.1 互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用按定义按定义功能互换性功能互换性几何参数互换性几何参数互换性功能互换功能互换机械机械 强度，刚度等；强度，刚度等；质量质量 可靠性，维修性，安全性等。可靠性，维修性，安全性等。物理物理 硬度，弹性等；硬度，弹性等；几何参数几何参数互换互换微观轮廓微观轮廓（表面粗糙度）（表面粗糙度）尺寸精度尺寸精度（尺寸公差）（尺寸公差）几何精度几何精度（形状和位置公差）（形状和位置公差）本课程本课程只研究几何参数的互换性只研究几何参数的互换性，即机械精度设计。，即机械精度设计。三、互换性的作用三、互换性的作用设计方面：设计方面：可采用标准件、通用件和标准部件，简化了绘图和可采用标准件、通用件和标准部件，简化了绘图和计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品计算工作，缩短了设计周期，并有利于计算机辅助设计和产品的多样化。的多样化。制造方面：制造方面：有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效有利于组织专业化生产，便于采用先进工艺和高效专用设备，有利于计算机辅助制造，以及实现加工过程、装配专用设备，有利于计算机辅助制造，以及实现加工过程、装配过程的机械化和自动化。过程的机械化和自动化。使用、维修方面：使用、维修方面：减少了机器的使用和维修的时间和费用，提减少了机器的使用和维修的时间和费用，提高了机器的使用价值。高了机器的使用价值。提高生产率，保证产品质量，降低成本提高生产率，保证产品质量，降低成本 1.1 1.1 互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用四、互换性的实现四、互换性的实现1.1.公差公差:允许的零件几何参数变动范围称为允许的零件几何参数变动范围称为“公差公差”。这是零。这是零件具有互换性的保证。件具有互换性的保证。2.2.检测：检测：检测包含检验与测量。这是检验零件是否满足互换检测包含检验与测量。这是检验零件是否满足互换性要求的手段。性要求的手段。3.3.实现互换性的条件：实现互换性的条件：标准化是实现互换性的前提。这是标准化是实现互换性的前提。这是使零件具有互换性的规定。使零件具有互换性的规定。1.1 1.1 互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用如果实际参数如果实际参数完全等于完全等于理论参数就具有互换性，但这既不可理论参数就具有互换性，但这既不可能、也没必要。能、也没必要。实际情况是，只要制成零件的实际参数变动不大，保证实际情况是，只要制成零件的实际参数变动不大，保证零件零件充分近似即可。充分近似即可。即按允许的极限来制造，就能具有互换性。即按允许的极限来制造，就能具有互换性。公差包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等。公差包括尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等。1.1 1.1 互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用互换性的概念及作用1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化标准和标准化的引入标准和标准化的引入一、标准一、标准1 1、定义：、定义：标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，它以科学、技标准是对重复性事物和概念所作的统一规定，它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主术和实践经验的综合成果为基础，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。标标准准的的范范围围极极广广、种种类类繁繁多多，涉涉及及到到人人类类生生产产生生活活的的各各个个方方面面。本本课课程程研研究究的的公公差差标标准准、检检测测器器具具和和方方法法标标准准，大大多多属属于国家基础标准。于国家基础标准。1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化2 2、标准的分类、标准的分类国家标准分为四级：国家标准分为四级：国家标准国家标准(GB)(GB)、行业标准、行业标准(JB(JB、HB)HB)地方标准地方标准(DB)(DB)、企业标准、企业标准(QB)(QB)世界标准分为六级：世界标准分为六级：国际标准、区域标准、国家标准国际标准、区域标准、国家标准 专业标准、地方标准、企业标准专业标准、地方标准、企业标准1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化 注意：注意：下级标准不能与下级标准不能与上级标准相违背上级标准相违背 国际标准化组织国际标准化组织（简称（简称ISOISO）、国际电工委员会国际电工委员会（简称（简称IECIEC），这两个组织负责制定和颁发国际标准。，这两个组织负责制定和颁发国际标准。我国于我国于19781978年恢复参加年恢复参加ISOISO组织后，陆续修订了自己的标准。组织后，陆续修订了自己的标准。修订的原则是，在立足我国生产实际的基础上向修订的原则是，在立足我国生产实际的基础上向ISOISO靠拢，以靠拢，以利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化国际标准国际标准IECIEC：电工委员会：电工委员会ITUITU：国际电信联盟：国际电信联盟ISO:ISO:标准化组织标准化组织二、标准化二、标准化定义：定义：是指制订、发布和贯彻实施标准的全部活动过程，包括是指制订、发布和贯彻实施标准的全部活动过程，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，以及以后还要进行的标准修订等。和贯彻标准，以及以后还要进行的标准修订等。意义：意义：标准化是组织现代化生产的重要手段；标准化是组织现代化生产的重要手段；是实现互换性的必要前提；是实现互换性的必要前提；是国家现代化水平的重要标志之一。是国家现代化水平的重要标志之一。1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化是制订、修订、是制订、修订、贯彻标准贯彻标准，促进国民经济全面发，促进国民经济全面发展的展的全过程全过程，是实现，是实现互换性互换性的基础的基础动态发展过程动态发展过程优先数和优先数系的引入优先数和优先数系的引入 在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数往往不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规律，向一切有关的参数传播。的参数传播。例如例如:螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。由于数尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。由于数值如此关联、传播，所以，机械产品中的各种技术参数不能随值如此关联、传播，所以，机械产品中的各种技术参数不能随意确定。意确定。为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数的选择一开始为使产品的参数选择能遵守统一的规律，使参数的选择一开始就纳入标准化体系，就必须对各种技术参数的数值作出统一规就纳入标准化体系，就必须对各种技术参数的数值作出统一规定。定。优先数和优先数系优先数和优先数系国家标准（国家标准（GB/T321GB/T32120052005）就就是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数尽可能采用是其中最重要的一个标准，要求工业产品技术参数尽可能采用它。它。三、数值系列标准化三、数值系列标准化 1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化优先数系：优先数系：是在数系项值上含有是在数系项值上含有1010的整数幂，且有公比的整数幂，且有公比 的等比级的等比级数，用字母数，用字母R Rr r表示表示。优先数：优先数：优先数系中的任一项值。优先数系中的任一项值。1 1、优先数系和优先数、优先数系和优先数GB321GB3218080中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五中规定以十进制等比数列为优先数系，并规定了五个系列个系列基本系列：基本系列：R5R5、R10R10、R20R20、R40R40补充系列：补充系列：R80R80，仅用于分级很细的特殊场合，仅用于分级很细的特殊场合2 2、优先数的系列、优先数的系列1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化 R5 R5 的公比：的公比：R10R10的公比：的公比：R20R20的分比：的分比：R40R40的公比：的公比：R80R80的公比：的公比：基本系列基本系列补充系列补充系列优先数系的基本系列：优先数系的基本系列：R5R5系列：系列：1.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.001.00 1.60 2.50 4.00 6.30 10.00R10R10系列：系列：1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.151.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00基本数系中每个隔几项取一个数，组成基本数系中每个隔几项取一个数，组成派生系列派生系列，R5/2R5/2：1.00 2.50 6.30 16.0 40.0 1001.00 2.50 6.30 16.0 40.0 100 R10/3R10/3：1.00 2.00 4.00 8.00 16.0 32.01.00 2.00 4.00 8.00 16.0 32.0取值方法：取值方法：计算值：计算值：取五位有效数字，供精确计算用取五位有效数字，供精确计算用 常用值：常用值：取三位有效数字，经常用的优先数取三位有效数字，经常用的优先数1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化优先数系的派生系列：优先数系的派生系列：3 3优先数系的特点优先数系的特点 疏密均匀，分档合理；疏密均匀，分档合理；简单易记，便于使用；简单易记，便于使用；国际通用。国际通用。国家标准规定的优先数系具有广泛的适用性。常见的国家标准规定的优先数系具有广泛的适用性。常见的量值如长度、直径、转速及功率等的分级，基本上都量值如长度、直径、转速及功率等的分级，基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标准当中，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参准当中，诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等，基本上采用优先数系。数系列等，基本上采用优先数系。1.2 1.2 标准化标准化标准化标准化本节结束本节结束1.3 1.3 本课程的性质、特点、学习要求与目的本课程的性质、特点、学习要求与目的本课程的性质、特点、学习要求与目的本课程的性质、特点、学习要求与目的 课程的性质：课程的性质：为专业基础课。将标准化与计量学的有关部分有为专业基础课。将标准化与计量学的有关部分有机地结合在一起，涉及机械设计、机械制造、质量控制、生产组机地结合在一起，涉及机械设计、机械制造、质量控制、生产组织诸多方面。织诸多方面。特点：特点：概念多，涉及标准多，工作量大，实践性与实用性强概念多，涉及标准多，工作量大，实践性与实用性强 学习要求和目的：学习要求和目的：(1)(1)掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、定义；掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、定义；(2)(2)熟悉各个公差标准的内容及特点，能正确选择公差并能正确地熟悉各个公差标准的内容及特点，能正确选择公差并能正确地标注到图样上；标注到图样上；(3)(3)学会查工具书，如手册、标准等；学会查工具书，如手册、标准等；(4)(4)掌握典型几何量的检测方法；初步学会操作常用的计量器具。掌握典型几何量的检测方法；初步学会操作常用的计量器具。