互换性绪论.pptx

16:10:22第一讲第一讲 绪论绪论主讲：周哲波教授主讲：周哲波教授16:10:22w本讲主要内容本讲主要内容w1.概述概述w2.实现互换性的条件实现互换性的条件 w3.互换性发展简介互换性发展简介 16:10:22第一节第一节 概述概述w一、研究内容一、研究内容w1.本课程的地位本课程的地位w1）它是高等学校）它是高等学校机械类及机电结合类机械类及机电结合类各各专业的一门极其重要的专业的一门极其重要的专业技术基础专业技术基础课程；课程；w2）它是从事）它是从事产品设计、制造、质量控制、产品设计、制造、质量控制、维修和使用维修和使用的工程技术人员必备的知识；的工程技术人员必备的知识；w3）它是机械产品）它是机械产品几何参数几何参数的标准制定和的标准制定和贯彻执行的理论依据。贯彻执行的理论依据。16:10:2216:10:2216:10:2216:10:2216:10:2216:10:23w2.研究内容研究内容w 1）机械产品互换性的内容：）机械产品互换性的内容：几何参数、几何参数、机械性能机械性能（硬度、强度）、（硬度、强度）、物理和化学物理和化学性能性能（成分）等；（成分）等；w2）本课程研究的主要内容是：）本课程研究的主要内容是：机械产品机械产品几何参数几何参数。w注：几何参数：注：几何参数：尺寸大小、几何形状尺寸大小、几何形状（宏、微）、（宏、微）、形面间的位置关系、表面形面间的位置关系、表面特征特征。w3）相关标准的制定理论及内含。）相关标准的制定理论及内含。16:10:23 3.学习目的学习目的 1）保保证证学学习习者者获获得得互互换换性性、标标准准化化、测测量技术量技术的基础基本知识；的基础基本知识；2）保保证证学学习习者者为为日日后后从从事事机机电电产产品品的的设设计计、制制造造、质质量量控控制制、维维修修、研研究究、开开发发与与管管理理打下坚实的理论基础。打下坚实的理论基础。16:10:23 二、定义与分类二、定义与分类1.定定义义：在在同同一一规规格格的的一一批批零零部部件件中中，任任取取其其一一，不不需需要要任任何何挑挑选选或或附附加加修修配配(如如钳钳工工修修配配)就就能能装装在在产产品品上上，达达到到规规定定的的功功能能要要求求。这这样的一批零部件就称为具有样的一批零部件就称为具有互换性互换性的零部件。的零部件。注：注：1）具有互换性的三个条件）具有互换性的三个条件 同一规格同一规格 任意选取任意选取 不需挑选和修配不需挑选和修配 2）从生产过程来看）从生产过程来看 装配前：不需挑选装配前：不需挑选 装配时：调整和修配装配时：调整和修配 装配后：满足使用要求。装配后：满足使用要求。16:10:23 举例：举例：灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承灯头和灯泡，螺钉螺母，滚动轴承 汽车、自行车、缝纫机、手表汽车、自行车、缝纫机、手表 日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工日用工业品、机床、汽车、电子产品、军工产品产品16:10:23w2.分类分类w1）按确定的参数或使用要求来分）按确定的参数或使用要求来分w（1）几何参数几何参数互换性（装配互换性、互换性（装配互换性、狭义互换性）狭义互换性）-本课程主要研究对象本课程主要研究对象w 目的：目的：实现可装配性要求。实现可装配性要求。w 研究对象：研究对象：几何参数几何参数（尺寸、形状、（尺寸、形状、相对位置关系）。相对位置关系）。w（2）功能互换性）功能互换性-广义互换性广义互换性w目的：目的：满足产品规定的使用要求。满足产品规定的使用要求。w研究对象：研究对象：物理、化学、机械性能物理、化学、机械性能。16:10:232）按互换性的程度来分）按互换性的程度来分（1）完全互换）完全互换 定定义义：指指零零部部件件在在装装配配或或更更换换时时，无无需需挑挑选选、辅辅助助加加工或修配工或修配就能顺利装在机器上，并满足就能顺利装在机器上，并满足使用的性能要求使用的性能要求。举例：举例：自来水管接头、电源插座、大批大量生产的标准件自来水管接头、电源插座、大批大量生产的标准件。优点：优点：1能能实实现现零零、部部件件的的完完全全互互换换、通通用用，为为专专业业化化生生产产和和相相互协作创造了条件互协作创造了条件；2简化应用工序，从而提高了经济效益。简化应用工序，从而提高了经济效益。缺点：缺点：1当当组组成成产产品品的的零零件件数数较较多多、精精度度要要求求高高，允允许许零零件件的的尺尺寸寸变变动动范范围围（即即制制造造公公差差）小小，加加工工难难度度大大、成成本本增增高高；2当当装装配配精精度度要要求求很很高高时时，制制造造难难度度更更大大，甚甚至至无无法法加加工工。16:10:23（2）不完全互换）不完全互换定定义义：指指零零、部部件件在在装装配配时时，采采用用概概率率法法、分分组组法法或或调调整整法法等等工工艺艺措措施施，实实现现顺顺利利装装配配并并在在功功能能上上达达到到使使用用性性能要求能要求。优优点点：在在保保证证装装配配、使使用用要要求求的的前前提提下下，可可适适当当放放宽宽加加工工几几何何参参数数的的变变动量，降低制造成本动量，降低制造成本。缺缺点点：互互换换水水平平低低，不不利利于于装装配配和和维修维修。16:10:23w注：两者的比较注：两者的比较w 前者前者不需挑选和辅助加工不需挑选和辅助加工，后者，后者需采需采 用一定的工艺措施用一定的工艺措施；w前者前者加工难度增大加工难度增大，后者，后者放宽加工难放宽加工难度度；w前者前者互换性高互换性高，后者，后者互换性水平降低互换性水平降低；w前者前者制造成本高制造成本高，后者，后者较低较低；w前者应用于前者应用于大批大量大批大量生产，后者适应生产，后者适应于于单件、小批单件、小批生产。生产。16:10:233）对标准件或构件来讲，可分为：）对标准件或构件来讲，可分为：（1）内互换）内互换：指部件或机构内部组成零件间的指部件或机构内部组成零件间的互换性。互换性。例如：滚动轴承内、外圈滚道与滚动体（滚柱）例如：滚动轴承内、外圈滚道与滚动体（滚柱）的配合。的配合。（2）外互换：指部件或机构与其他相配件的互）外互换：指部件或机构与其他相配件的互换性。换性。例如：滚动轴承与轴、滚动轴承与孔。例如：滚动轴承与轴、滚动轴承与孔。注：注：决定互换性的条件：决定互换性的条件：产品精度、批量、产品精度、批量、工艺工艺，在产品设计时就应考虑；，在产品设计时就应考虑；优先选用完全互换；优先选用完全互换；当产品当产品结构复杂、装配精度高结构复杂、装配精度高时，局部时，局部采用采用不完全互换不完全互换。3.重要性：从使用、制造、设计来研究的。重要性：从使用、制造、设计来研究的。16:10:2316:10:231）使用方面）使用方面：提供提供备件备件，维修方便，维修方便（保证了机（保证了机器工作的连续性和持久性，延长了机器的使用寿命，器工作的连续性和持久性，延长了机器的使用寿命，提高了机器的使用价值）。提高了机器的使用价值）。2）制造方面）制造方面：提高生产水平，进行文明生产提高生产水平，进行文明生产（1）为生产的）为生产的专业化专业化、协作化协作化、自动化自动化创造了条件创造了条件。（2）装配方便组织装配流水线。）装配方便，组织装配流水线。3）设计方面）设计方面：缩短了机器设计周期缩短了机器设计周期（采用公差（采用公差标准，标准零、部件，标准，标准零、部件，CAD）注：注：互换性是重要的互换性是重要的生产原则生产原则和有和有效技术措施效技术措施。不仅能够显著提高劳动生产率，也有利于降低产品不仅能够显著提高劳动生产率，也有利于降低产品成本，提高产品质量和可靠性。成本，提高产品质量和可靠性。16:10:23第二节第二节 实现互换性的条件实现互换性的条件一、公差与检测一、公差与检测1.公差定义：公差定义：允许零件允许零件几何参数几何参数的变动范围。的变动范围。1）制定公差的原因制定公差的原因（1）理论上理论上的的几何参数几何参数是不可能制造出来的。从是不可能制造出来的。从满足互换性角度来看，人们最理想的是满足互换性角度来看，人们最理想的是同一规格同一规格零件加工的几何参数是一致的。零件加工的几何参数是一致的。（2）加工条件加工条件的限制。的限制。设备精度的波动、人的因设备精度的波动、人的因素的影响等素的影响等。如：机床、刀具、温度等的影响，。如：机床、刀具、温度等的影响，零件的零件的尺寸尺寸、形状形状和和表面粗糙度表面粗糙度等几何量难以达等几何量难以达到理想状态，总是有或大或小的误差。到理想状态，总是有或大或小的误差。16:10:23（3）从）从经济角度经济角度来讲是没有必要的使来讲是没有必要的。使用时不须要零件几何量用时不须要零件几何量绝对绝对准确，只准确，只要达到要求零件几何量在要达到要求零件几何量在某一规定某一规定的的范围内范围内变动，即保证同一规格零部件变动，即保证同一规格零部件(特别是几何量特别是几何量)彼此接近即可行。彼此接近即可行。2）规定公差的目的：）规定公差的目的：（1）确定零件）确定零件几何参数允许变动几何参数允许变动标准；标准；（2）保证社会团体间）保证社会团体间技术合作和协作技术合作和协作。16:10:23w注：注：w公差公差不能随意不能随意制定，应遵循制定，应遵循一定的规一定的规范范；w公差标准化公差标准化是实现零件是实现零件检验检验合格的合格的依据依据和和实现互换的基础。实现互换的基础。w2.检测检测w1）检验定义：）检验定义：指确定零件的几何参数是否指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出在规定的极限范围内，并作出合格与否合格与否的判定，而不必给出具体数值的判定，而不必给出具体数值，既可评既可评定产品的质量，也可分析不合格品的原定产品的质量，也可分析不合格品的原因。因。w2）测量：）测量：被测量被测量与与标准单位标准单位进行比较，进行比较，确定具体数值确定具体数值。16:10:23w注：注：w测测量量是是用用数数值值来来表表示示，是是将将被被测测的的量量值值与与计计量量单位量相比较得出的；单位量相比较得出的；w产产品品质质量量除除受受设设计计与与制制造造精精度度的的影影响响外外，还还受受检测精度检测精度的影响；的影响；w保保证证检检测测的的精精度度条条件件：制制定定标标准准的的测测量量单单位位和和计量系统计量系统（统一性）。（统一性）。w实实现现互互换换性性生生产产的的两两个个必必不不可可少少的的条条件件和和手手段段是是合理确定公差合理确定公差与与正确进行检测正确进行检测 。w二、标准与标准化二、标准与标准化w现代生产的特点是：品种多、规模大、分工细。现代生产的特点是：品种多、规模大、分工细。w组组成成产产品品的的零零件件都都可可以以在在不不同同车车间间、不不同同工工厂厂、不同地区以至不同国家不同地区以至不同国家生产和协作完成生产和协作完成。16:10:23w1.标准：重复性事物和概念所做的统一规定标准：重复性事物和概念所做的统一规定。依据于科学技术、实践经验及综合成果依据于科学技术、实践经验及综合成果。w1）制定的方法：经）制定的方法：经主管机构或具有权威部门主管机构或具有权威部门领领导和统筹行业导和统筹行业协商协商制定的，由主管部门制定的，由主管部门批准和批准和颁布颁布，作为共同遵循的准则和依据。，作为共同遵循的准则和依据。w2）标准的分类：国标（）标准的分类：国标（GB）、行标（）、行标（JB、MB等）、企标（等）、企标（QB）、国际标准（）、国际标准（ISO）。）。w3）我国标准的主管部门：）我国标准的主管部门：国家质量技术监督局国家质量技术监督局。w注：注：w标准标准是是标准化标准化的的根基根基，标准化标准化使使标准标准制定才制定才具有现实意义；具有现实意义；w标准化标准化水平是国家的水平是国家的技术水平和管理水平技术水平和管理水平的的标志。标志。16:10:23 3.3.贯彻国际标准的意义贯彻国际标准的意义1 1）科科学学技技术术进进步步是是产产品品质质量量与与数数量量的的提提高高依依据据，国国际际标标准准是是先先进进技技术术发发展展的的结结晶晶，我们从中受益；我们从中受益；2 2）国国际际市市场场的的竞竞争争，产产品品的的质质量量高高低低和和生生产成本决定企业的竞争能力。产成本决定企业的竞争能力。3 3）全球化的发展。）全球化的发展。三、优先数和优先数系三、优先数和优先数系（GB/T3211980）1.优先数：优先数：十进制等比数列构成十进制等比数列构成。1）代代号号：Rr(r=5、10、20、40、80等等)。R5、R10、R20、R40四四个个常常用用系系列列称称为为基基本系列本系列。16:10:23 2）公比：）公比：q5 1.60；1,1.6,2.5,4,6.3,10.q10 1.25；1,1.25,1.6,2.0,2.5,3.15,4.0,5.0,6.3,8.0,10.q20 1.12；q40 1.06；q 80 1.03。3）常常用用值值：圆圆整整后后取取三三位位有有效效数数字字，计计算算值值取取五位有效数字五位有效数字。注：注：产品在设计时，应优先选用产品在设计时，应优先选用优先数系优先数系；选用优先数系应遵循选用优先数系应遵循“先疏后密先疏后密”的原则的原则；派生系和复合系（自学）派生系和复合系（自学）16:10:23第三节第三节 互换性生产的发展简介互换性生产的发展简介一、国外一、国外 国力的竞争与发展而产生和壮大，最早应用于国力的竞争与发展而产生和壮大，最早应用于军工业军工业。1.起源于工业革命的发源国起源于工业革命的发源国-英国英国。19021906 Newall 剪羊毛机剪羊毛机 制定相关产品标注（公差）；制定相关产品标注（公差）；2.英联邦国的仿效，英联邦国的仿效，1925，美国美国等；等；3.国际标准组织的诞生（国际标准组织的诞生（ISA）1926，德国德国为秘书国；为秘书国；4.标准化对经济发展促进国际的认同，标准化对经济发展促进国际的认同，1929，前苏联制定，前苏联制定公差与配合；公差与配合；5.国际标准化的出炉，国际标准化的出炉，1932，在，在德国、法国、英国、瑞士德国、法国、英国、瑞士等实施，等实施，1940正式发布；正式发布；6.秘书国的更替，战争的影响，秘书国的更替，战争的影响，1947，法国法国；7.国际标准（国际标准（ISO）的完善和系统化，）的完善和系统化，19621975；8.新的发展，计算机辅助公差设计。新的发展，计算机辅助公差设计。16:10:23w二、国内二、国内w1.古代古代青铜制品青铜制品的批量产品的互换性之谜，的批量产品的互换性之谜，秦朝秦朝就已经就已经统一了度量衡制度，西汉已有了铜制卡尺；统一了度量衡制度，西汉已有了铜制卡尺；w2.落后民族的标准所经受的凌辱，多国标准的混存，八落后民族的标准所经受的凌辱，多国标准的混存，八国联军的凌辱；国联军的凌辱；w3.对标准的呼唤，对标准的呼唤，1944年年 国民党国民党制定工业标准（制定工业标准（CIS）完全借用完全借用ISO；w4.新中国的更新，新中国的更新，1955年年 成立成立计量局计量局，一机部发布公差，一机部发布公差与配合标准；与配合标准；w5.国家标准的真正诞生，国家标准的真正诞生，1959年，年，光滑圆柱体光滑圆柱体的公差与的公差与配合；配合；w6.上世纪上世纪60年代，年代，齿轮、表面粗糙度、形位公差、联接齿轮、表面粗糙度、形位公差、联接件件标准；标准；w7.文革后的新生，文革后的新生，1979年，年，GB1800-1804-1979，新公差，新公差与配合标准；与配合标准；w8.国家再次修订新标，国家再次修订新标，1989年；年；w9.与与 国际标准化接轨，全版新标，国际标准化接轨，全版新标，19922005年年。16:10:23第四节第四节 质量工程（质量工程（Quality Engineering缩写为缩写为QE）简介）简介 一、质量工程发展史一、质量工程发展史 1.质量检验阶段质量检验阶段 20世纪初，美国工程师泰勒世纪初，美国工程师泰勒（F.W.Taylor）在总结工业革命以来生产制造）在总结工业革命以来生产制造经验的基础上，结合经验的基础上，结合大工业管理大工业管理的实践，提出的实践，提出“科学管理思想科学管理思想”，主张实现，主张实现计划计划与与执行执行分离，分离，将将质量检验质量检验为为一种管理职能一种管理职能，建立，建立专职质量检专职质量检验制度验制度。“三权分立三权分立”制，即有人制，即有人专职制定标专职制定标准准，有人，有人负责实施标准负责实施标准，有人有人负责按标准检验负责按标准检验。为此在企业管理中诞生了为此在企业管理中诞生了一支专职检验队伍一支专职检验队伍，出现了专职检验部门。对保证产品质量有着极出现了专职检验部门。对保证产品质量有着极其重要的意义，但属于其重要的意义，但属于事后把关事后把关，只能分离不，只能分离不合格品。致命的缺陷是实行合格品。致命的缺陷是实行全数检查全数检查，成本和，成本和损失巨大。损失巨大。16:10:242.统计质量控制阶段统计质量控制阶段 随着大批量生产的发展，如何才能用随着大批量生产的发展，如何才能用更经济更经济的方法来解决质量检验问题显得更加突出，的方法来解决质量检验问题显得更加突出，事事先能防止成批废品先能防止成批废品的产生变得更为重要。的产生变得更为重要。1924年，美国贝尔实验室的工程师休哈特年，美国贝尔实验室的工程师休哈特（W.A.Sheuhart）提出）提出“事先控制，预防废品事先控制，预防废品”的质量管理思路，运用的质量管理思路，运用概率论概率论和和数量统计数量统计理理论，发明论，发明“质量控制图质量控制图”，积极主动地预防废，积极主动地预防废品的发生，实现将质量工程学从检验阶段推进品的发生，实现将质量工程学从检验阶段推进到统计质量控制阶段（到统计质量控制阶段（Statistucal Quality Control-SQC）。）。w 产品质量产品质量不是检验出来不是检验出来的，应是的，应是生产生产制造出来制造出来的，应将质量控制的的，应将质量控制的重点重点放在放在制造阶段制造阶段。应用实践证明：。应用实践证明：统计质量控统计质量控制方法制方法是制造过程中是制造过程中保证产品质量、预保证产品质量、预防不合格品防不合格品的一种有效工具。的一种有效工具。16:10:2416:10:243.全面质量管理阶段全面质量管理阶段（Total Quality Management-TQM）w 起源上世纪起源上世纪60年代，年代，美国通用电器美国通用电器公司的公司的费费根堡姆根堡姆（Feigenbaum）和）和朱兰朱兰（Juran）最早）最早提出。提出。w 二战以后，日本二战以后，日本丰田汽车制造公司丰田汽车制造公司掌门人掌门人丰丰田英二田英二就是在企业内部推行全面质量管理最忠就是在企业内部推行全面质量管理最忠诚的倡导者和受益者，使丰田汽车制造公司一诚的倡导者和受益者，使丰田汽车制造公司一跃发展成为世界汽车制造业巨头，一度因产品跃发展成为世界汽车制造业巨头，一度因产品质量高度稳定，享誉全球。质量高度稳定，享誉全球。w 1961年，美国年，美国通用电气公司通用电气公司质量总经理质量总经理费根费根堡姆堡姆（A.V.Feigenbaum）正式出版）正式出版全面质量全面质量管理管理，全面质量管理概念包括以下含义：，全面质量管理概念包括以下含义：16:10:24w1）产品质量单纯依靠数理统计方法控制生产）产品质量单纯依靠数理统计方法控制生产过程和事后检验是不够的。强调解决质量问过程和事后检验是不够的。强调解决质量问题的方法和手段是题的方法和手段是多种多样多种多样的，应的，应综合运用综合运用。除此以外，还需要做好一系列的组织工作。除此以外，还需要做好一系列的组织工作。w2）将质量控制向）将质量控制向管理领域管理领域扩展，要管理好全扩展，要管理好全过程，要实现过程，要实现整体性整体性的质量管理。的质量管理。w3）产品质量是与）产品质量是与成本相关成本相关，离开成本谈质量，离开成本谈质量是没有意义，应强调是没有意义，应强调质量成本质量成本的重要性。的重要性。w4）提高产品质量是）提高产品质量是公司全体成员公司全体成员的责任，应的责任，应使全体人员都具有质量意识和承担质量责任使全体人员都具有质量意识和承担质量责任的精神。的精神。16:10:24w4.计算机辅助质量管理阶段计算机辅助质量管理阶段w 上世纪上世纪80年代以来，随着年代以来，随着计算机技术计算机技术的飞速发展及其在企业管理和生产中的的飞速发展及其在企业管理和生产中的广泛应用，人们开始将计算机技术引入广泛应用，人们开始将计算机技术引入到质量管理和质量控制过程中，先后产到质量管理和质量控制过程中，先后产生了计算机辅助质量管理生了计算机辅助质量管理CAQ，计算机，计算机集成信息系统集成信息系统CIQLS和和CIMS环境下的质环境下的质量信息系统量信息系统QIS，当前处于计算机辅助质，当前处于计算机辅助质量工程阶段。量工程阶段。16:10:24 w三、学习达标要求三、学习达标要求w1.掌握掌握标准化和互换性标准化和互换性的的基本概念、术语基本概念、术语及定义及定义；w2.基本掌握几何量基本掌握几何量公差标准公差标准的的内容、特点内容、特点和应用和应用原则；原则；w3.初步学会根据产品的功能要求，初步学会根据产品的功能要求，选用公选用公差与配合差与配合；w4.能正确能正确查用标准查用标准，绘制正确图样绘制正确图样；w5.建立技术测量的基本概念，学会建立技术测量的基本概念，学会使用量使用量具和测量值处理具和测量值处理。16:10:24结束结束w 谢谢大家！谢谢大家！w 再见！再见！w 2013.9.4