互换性与技术测量胡凤兰第一章绪论.ppt

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1、绪绪 论论互换性与技术测量互换性与技术测量主编主编 胡凤兰胡凤兰 任桂华任桂华华中科技大学出版社华中科技大学出版社绪绪 论论第第1 1章章 绪绪 论论 1.1 1.1 互换性概述互换性概述 1.2 1.2 标准化概述标准化概述 1.31.3产品几何量技术规范产品几何量技术规范(GPS)(GPS)1.4 1.4 本课程的研究对象及任务本课程的研究对象及任务绪绪 论论第第1 1章章 绪绪 论论机械的系统设计机械的系统设计 机械的参数设计机械的参数设计 机械的精度设计机械的精度设计机械设计通常可分为机械设计通常可分为机械的系统设计机械的系统设计是确定机械的基本工作原理和总是确定机械的基本工作原理和总

2、体布局的设计，以保证总体方案的合理性和先进体布局的设计，以保证总体方案的合理性和先进性。性。机械的参数设计机械的参数设计是确定机械各零件几何要素的标是确定机械各零件几何要素的标称值（公称值）的设计。称值（公称值）的设计。绪绪 论论第第1 1章章 绪绪 论论 精度设计精度设计是根据机械的功能要求，正确地对是根据机械的功能要求，正确地对机械零件的尺寸精度、几何精度以及表面精度要机械零件的尺寸精度、几何精度以及表面精度要求进行设计，并将它们正确地标注在零件图和装求进行设计，并将它们正确地标注在零件图和装配图上。配图上。本课程只研究机械的精度设计。本课程只研究机械的精度设计。绪绪 论论1.1 1.1

3、互换性概述互换性概述1.1.1 1.1.1 互换性的定义互换性的定义 例如，机械或仪器上掉一个螺钉，换上一个相例如，机械或仪器上掉一个螺钉，换上一个相同规格的新螺钉就合适；灯泡坏了，买一个相同规同规格的新螺钉就合适；灯泡坏了，买一个相同规格新的灯泡安上就能亮；汽车、拖拉机、自行车、格新的灯泡安上就能亮；汽车、拖拉机、自行车、电视、计算机、手表中某个机件磨损了，换上一个电视、计算机、手表中某个机件磨损了，换上一个新的便能继续使用。零件的更换之所以这样方便，新的便能继续使用。零件的更换之所以这样方便，是因为这些合格的是因为这些合格的产品和零部件具有在尺寸、功能产品和零部件具有在尺寸、功能上能够彼此

4、相互替换的性能，即它们具有互换性上能够彼此相互替换的性能，即它们具有互换性。互换性的概念在日常生活中到处都能遇到。互换性的概念在日常生活中到处都能遇到。绪绪 论论1.1.1 1.1.1 互换性的定义互换性的定义互换性互换性 指同一规格的零部件中任取一件，不指同一规格的零部件中任取一件，不需经过任何选择、修配或调整，就能装配成满足预需经过任何选择、修配或调整，就能装配成满足预定使用功能要求的机器或仪器，则零部件所具有的定使用功能要求的机器或仪器，则零部件所具有的这种性能就称为互换性。这种性能就称为互换性。互换性在零部件的装配（或维修更换）过程中应互换性在零部件的装配（或维修更换）过程中应该同时具

5、备三个条件该同时具备三个条件:装配前，不需选择；装配前，不需选择；装配时，不需修配和调整；装配时，不需修配和调整；装配后，可以满足预定的功能要求装配后，可以满足预定的功能要求。绪绪 论论1.1.2 1.1.2 互换性的种类互换性的种类互换性可分为完全互换性和不完全互换性。互换性可分为完全互换性和不完全互换性。完全互换性完全互换性(简称为互换性简称为互换性)是指零件在装配是指零件在装配或更换时，不需选择、辅助加工或修配为条件的或更换时，不需选择、辅助加工或修配为条件的互换性。互换性。不完全互换性不完全互换性 不完全互换性也称为有限互换不完全互换性也称为有限互换性，在零件装配时，允许有附加的选择或

6、调整。性，在零件装配时，允许有附加的选择或调整。不完全互换性可以用分组装配法、调整法或其他不完全互换性可以用分组装配法、调整法或其他方法来实现。方法来实现。一般说来，对于厂际协作，应采用完全互换性。至于一般说来，对于厂际协作，应采用完全互换性。至于厂内生产的零部件的装配，可采用不完全互换性。厂内生产的零部件的装配，可采用不完全互换性。绪绪 论论1.1.3 1.1.3 互换性的作用互换性的作用互换性的作用表现在如下几个方面：互换性的作用表现在如下几个方面：在设计方面：在设计方面：零部件（螺钉、销钉、滚动轴零部件（螺钉、销钉、滚动轴承等）具有互换性，就可以最大限度地采用承等）具有互换性，就可以最大

7、限度地采用标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘标准件、通用件和标准部件，大大简化了绘 图和计算等工作，缩短设计周期；而且可以图和计算等工作，缩短设计周期；而且可以应用计算机进行辅助设计（应用计算机进行辅助设计（CADCAD），这对发展），这对发展系列产品和促进产品结构、性能的不断改系列产品和促进产品结构、性能的不断改善，有很大的帮助。善，有很大的帮助。绪绪 论论1.1.3 1.1.3 互换性的作用互换性的作用在制造方面：在制造方面：互换性有利于组织专业化的生产，互换性有利于组织专业化的生产，有利于采用先进工艺和高效率的专用设备以至于有利于采用先进工艺和高效率的专用设备以至于采用计算机辅助制造

8、采用计算机辅助制造(CAM)(CAM)，有利于实现加工过，有利于实现加工过程和装配过程机械化、自动化，从而使产品的数程和装配过程机械化、自动化，从而使产品的数量和质量明显提高，成本也显著降低。量和质量明显提高，成本也显著降低。在使用和维修方面：在使用和维修方面：零部件具有互换性，可以及零部件具有互换性，可以及时更换那些已经磨损或损坏的零部件，因此可以时更换那些已经磨损或损坏的零部件，因此可以减少机器的维修时间和费用，保证了机器工作的减少机器的维修时间和费用，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，提高连续性和持久性，延长了机器的使用寿命，提高了使用价值。了使用价值。绪绪 论论1.

9、1.4 1.1.4 互换性生产的实现互换性生产的实现任何机械都是由若干最基本的零件构成。而零件都任何机械都是由若干最基本的零件构成。而零件都要经过加工的过程，加工零件过程中，由于种种因要经过加工的过程，加工零件过程中，由于种种因素的影响，零件各部分的尺寸、形状、方向和位置素的影响，零件各部分的尺寸、形状、方向和位置及表面粗糙度等几何量难以达到理想状态，总是存及表面粗糙度等几何量难以达到理想状态，总是存在或大或小的误差。在或大或小的误差。但从零件的功能上看，不必要但从零件的功能上看，不必要求零件几何量制造得绝对准确，只要求零件几何量求零件几何量制造得绝对准确，只要求零件几何量在某一规定范围内变动

10、，保证同一规格零件彼此充在某一规定范围内变动，保证同一规格零件彼此充分近似，这个允许变动的范围叫做公差。分近似，这个允许变动的范围叫做公差。1.1.公差公差绪绪 论论1.1.4 1.1.4 互换性生产的实现互换性生产的实现2.2.检测检测完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。以判断。检测是检验和测量的统称。检测是检验和测量的统称。测量测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数据的过程。比较，以确定被测量的具体数据的过程。检验检验是指确定零件的几何量是否在规定的极限范是指确定零件的几

11、何量是否在规定的极限范围内，并判断其是否合格。围内，并判断其是否合格。绪绪 论论例如：用游标卡尺测量轴径、孔径绪绪 论论例如：用千分尺测量轴径绪绪 论论1.1.4 1.1.4 互换性生产的实现互换性生产的实现3.3.现代化生产的实现现代化生产的实现 现代化生产的特点是现代化生产的特点是规模大、分工细、协作规模大、分工细、协作单位多、互换性要求高。单位多、互换性要求高。为适应生产中各部门的协调和各生产环节为适应生产中各部门的协调和各生产环节的衔接，必须有一种手段，使分散的、局部的的衔接，必须有一种手段，使分散的、局部的生产部门和生产环节保持必要的技术统一，成生产部门和生产环节保持必要的技术统一，

12、成为一个有机的整体，以实现互换性生产。标准为一个有机的整体，以实现互换性生产。标准化正是联系这种关系的主要途径和手段，是互化正是联系这种关系的主要途径和手段，是互换性生产的基础。换性生产的基础。绪绪 论论1.2 1.2 标准化概述标准化概述1.2.1 1.2.1 标准化及其作用标准化及其作用 1.1.标准化含义及其作用标准化含义及其作用含义：含义：是在经济、技术、科学及管理等社会实是在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制定、发布、践中，对重复性事物和概念通过制定、发布、实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益的过程。标准化不是

13、一个孤立的概念，而效益的过程。标准化不是一个孤立的概念，而是一个活动过程，这个过程是从探索标准化对是一个活动过程，这个过程是从探索标准化对象开始，经调查、实验和分析，进而起草、制象开始，经调查、实验和分析，进而起草、制定和贯彻标准，而后修订标准。定和贯彻标准，而后修订标准。绪绪 论论1.2.1 1.2.1 标准化及其作用标准化及其作用 作用：作用：标准化在经济发展的历程中发挥重要的作用。标准化在经济发展的历程中发挥重要的作用。实践证明，标准化是国民经济和社会发展的技术基实践证明，标准化是国民经济和社会发展的技术基础，是科技成果转化为生产力的桥梁，是组织现代础，是科技成果转化为生产力的桥梁，是组

14、织现代化、节约化生产的重要条件，是实现专业化协作生化、节约化生产的重要条件，是实现专业化协作生产的必要前提，是科学管理的重要组成部分。标准产的必要前提，是科学管理的重要组成部分。标准化同时也是推动技术进步、产业升级，提高产品质化同时也是推动技术进步、产业升级，提高产品质量、工程质量和服务质量，加速我国实现现代化，量、工程质量和服务质量，加速我国实现现代化，推进工业化建设，从而向信息化社会迈进的重要技推进工业化建设，从而向信息化社会迈进的重要技术基础。术基础。绪绪 论论1.2.1 1.2.1 标准化及其作用标准化及其作用 2.2.标准分类标准分类标准按照其管辖范围可以分标准按照其管辖范围可以分国

15、际标准国际标准国家标准国家标准 国际标准国际标准是指在国际范围内由众多国家、团是指在国际范围内由众多国家、团体共同参与制订的标准。体共同参与制订的标准。国家标准国家标准是由国务院标准化行政主管部门制是由国务院标准化行政主管部门制定的标准。定的标准。绪绪 论论1.2.1 1.2.1 标准化及其作用标准化及其作用 3.3.中国标准中国标准自从我国发布第一个国家标准自从我国发布第一个国家标准工程制图工程制图以来，以来，基本形成了以国家标准为主体，行业标准、地方基本形成了以国家标准为主体，行业标准、地方标准和企业标准相互协调配套的中国国家标准体标准和企业标准相互协调配套的中国国家标准体系。系。中国标准

16、按作用范围分中国标准按作用范围分国家标准国家标准行业标准行业标准地方标准地方标准企业标准企业标准绪绪 论论1.2.1 1.2.1 标准化及其作用标准化及其作用 中国标准按标准的法律属性分中国标准按标准的法律属性分强制性标准强制性标准推荐性标准推荐性标准中国中国标准化法标准化法规定：国家标准、行业标准分规定：国家标准、行业标准分强制性标准强制性标准推荐性标准推荐性标准绪绪 论论1.2.1 1.2.1 标准化及其作用标准化及其作用中国国家标准的代号及其含义见下表：中国国家标准的代号及其含义见下表：表表1.1 1.1 国家标准代号及其含义国家标准代号及其含义代代号号GBGB含含义义中华人民共和国强制

17、性国家标准中华人民共和国强制性国家标准GB/TGB/T中华人民共和国推荐性国家标准中华人民共和国推荐性国家标准GB/ZGB/Z中华人民共和国国家标准化指导中华人民共和国国家标准化指导性技术性文件性技术性文件绪绪 论论1.2.2 1.2.2 优先数系和优先数优先数系和优先数1.1.优先数系优先数系 在生产中，为了满足用户各种各样的要求，在生产中，为了满足用户各种各样的要求，同一品种同一参数还要从大到小取不同的值，同一品种同一参数还要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列。优先数和优先从而形成不同规格的产品系列。优先数和优先数数 系就是对各种技术参数的数值进行协调、简系就是对各种技术参数的

18、数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准。为了保证互化和统一的一种科学的数值标准。为了保证互换性，必须合理确定零件公差，公差数值标准换性，必须合理确定零件公差，公差数值标准化的理论基础，即为优先数系和优先数。化的理论基础，即为优先数系和优先数。绪绪 论论1.2.2 1.2.2 优先数系和优先数优先数系和优先数 国家标准国家标准GB/T3212005GB/T3212005优先数和优先数优先数和优先数系系规定十进等比数列为优先数系，并规定了规定十进等比数列为优先数系，并规定了五个系列。它们分别用系列符号五个系列。它们分别用系列符号R5R5、R10R10、R20R20、R40R40和和R80R8

19、0表示，称为表示，称为RrRr系列，公比系列，公比 。同一系列中，每增同一系列中，每增r r个数，个数，数值增至数值增至1010倍。倍。五个系列中，五个系列中，R80R80为补充系列，仅用于分级很为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合，其余四种为基本系列。细的特殊场合，其余四种为基本系列。绪绪 论论1.2.2 1.2.2 优先数系和优数优先数系和优数R5R5：公比：公比q q5 5=R10R10：公比：公比q q1010=R20R20：公比：公比q q2020=R40R40：公比：公比q q4040=R80R80：公比：公比q q8080=各系列的公比各系列的公比q qr r如下：如下：绪绪 论

20、论表表1.2 1.2 优先数系的基本系列（常用值）优先数系的基本系列（常用值）（摘自（摘自GB/T 3212005GB/T 3212005）R5R51.001.001.601.602.502.504.004.006.306.3010.0010.00R10R10 1.001.001.251.251.601.602.002.002.502.503.153.154.004.005.005.006.306.308.008.0010.0010.00R20R201.001.003.553.551.121.124.004.001.251.254.504.501.401.405.005.001.601.605

21、.605.601.801.806.306.302.002.007.107.102.242.248.008.002.502.509.009.002.802.8010.0010.003.153.15R40R401.001.001.901.903.553.556.706.701.061.062.002.003.753.757.107.101.121.122.122.124.004.007.507.501.181.182.242.244.254.258.008.001.251.252.362.364.504.508.508.501.321.322.502.504.754.759.009.001.401

22、.402.652.655.005.009.509.501.501.502.802.805.305.3010.0010.001.601.603.003.005.605.601.701.703.153.156.006.001.801.803.353.356.306.301.2.2 1.2.2 优先数系和优先数优先数系和优先数实际使用时，应按实际使用时，应按R5R5、R10R10、R20R20、R40R40的顺序优先选用。的顺序优先选用。当基本系列不能满足要求时，才采用补充系列当基本系列不能满足要求时，才采用补充系列R80R80。绪绪 论论2.2.优先数优先数1.2.2 1.2.2 优先数系和优先数

23、优先数系和优先数优先数系的五个系列中任一个项值均称优先数，优先数系的五个系列中任一个项值均称优先数，其数值可以分为以下几种其数值可以分为以下几种:计算值计算值常用值常用值化整值化整值为了使优先数系有更大的适应性，在基本系列的基为了使优先数系有更大的适应性，在基本系列的基础上，还可以获得派生系列。即从础上，还可以获得派生系列。即从RrRr系列中，每逢系列中，每逢p p项选取一个优先数，组成新的系列项选取一个优先数，组成新的系列派生系列，派生系列，以符号以符号Rr/pRr/p表示，公比表示，公比 。绪绪 论论1.2.2 1.2.2 优先数系和优先数优先数系和优先数3.3.优先数系的应用优先数系的应

24、用 在确定产品的参数或参数系列时，应当力求在确定产品的参数或参数系列时，应当力求选用优先数，应遵守先疏后密的规则，并且按照选用优先数，应遵守先疏后密的规则，并且按照R5R5、R10R10、R20R20和和R40R40的顺序，优先用公比较大的的顺序，优先用公比较大的基本系列；当一个产品的所有特性参数不可能都基本系列；当一个产品的所有特性参数不可能都采用优先数时，也应使一个或几个主要参数采用采用优先数时，也应使一个或几个主要参数采用优先数；即使单个参数值，也应该按上述顺序选优先数；即使单个参数值，也应该按上述顺序选用优先数。用优先数。绪绪 论论1.2.2 1.2.2 优先数系和优先数优先数系和优先

25、数 当基本系列的公比不能满足分级要求时，可当基本系列的公比不能满足分级要求时，可选用派生系列。选用时应优先采用公比较大选用派生系列。选用时应优先采用公比较大和延伸项中含和延伸项中含1 1的派生系列。的派生系列。若无特殊原因，应尽量避免使用化整值。若无特殊原因，应尽量避免使用化整值。按优先数常用值分级的参数系列，公比是不按优先数常用值分级的参数系列，公比是不均等的。在特殊情况下，为了获得公比精确均等的。在特殊情况下，为了获得公比精确相等的系列，可采用计算值。相等的系列，可采用计算值。绪绪 论论1.3 1.3 产品几何量技术规范产品几何量技术规范(GPS)(GPS)1.3.1 GPS1.3.1 G

26、PS的含义的含义 产品几何量技术规范（产品几何量技术规范（GPSGPS，Geometrical Product Geometrical Product SpecificationSpecification)是面向产品开发全过程而构建的控是面向产品开发全过程而构建的控制产品几何特性的一套完整标准，全面覆盖了从宏制产品几何特性的一套完整标准，全面覆盖了从宏观到微观的产品几何特征的描述，全面规范了产品观到微观的产品几何特征的描述，全面规范了产品（工件）的尺寸、形状和位置及表面特征的控制要（工件）的尺寸、形状和位置及表面特征的控制要求和检测方法，贯穿于一切几何产品的研究、开发、求和检测方法，贯穿于一切

27、几何产品的研究、开发、设计、制造、检验、销售、使用和维修等整个过程。设计、制造、检验、销售、使用和维修等整个过程。绪绪 论论1.3.1 GPS1.3.1 GPS的作用的作用GPSGPS是国际标准中影响最广的重要基础标准之一，是国际标准中影响最广的重要基础标准之一，它不仅是产品信息传递与交换的基础标准，也是它不仅是产品信息传递与交换的基础标准，也是产品市场流通领域中合格评定的依据，是工程领产品市场流通领域中合格评定的依据，是工程领域必须依据的技术规范。域必须依据的技术规范。具体作用主要表现在：具体作用主要表现在：为企业的产品开发提供了一套全新的工具，为产为企业的产品开发提供了一套全新的工具，为产

28、品的数字化设计和制造提供了基础支撑。品的数字化设计和制造提供了基础支撑。实现产品的精确几何定义及规范的精度过程定义，实现产品的精确几何定义及规范的精度过程定义，更加合理、经济和有效地利用设计、制造和检测的更加合理、经济和有效地利用设计、制造和检测的 资源，显著降低产品的开发成本。资源，显著降低产品的开发成本。绪绪 论论1.3.1 GPS1.3.1 GPS的作用的作用GPSGPS标准的实施可显著提高产品的质量，提高企标准的实施可显著提高产品的质量，提高企业的市场竞争力。业的市场竞争力。GPSGPS为国际通用的技术语言，它的应用有利于促为国际通用的技术语言，它的应用有利于促进国际技术交流和合作，有

29、利于消除贸易中的技术进国际技术交流和合作，有利于消除贸易中的技术壁垒，大大减少沟通的困难和问题。壁垒，大大减少沟通的困难和问题。GPSGPS标准不仅是产品开发的重要依据，而且成为标准不仅是产品开发的重要依据，而且成为规范相关计量器具研制、软件开发的重要准则。规范相关计量器具研制、软件开发的重要准则。绪绪 论论1.4 1.4 本课程的研究对象及任务本课程的研究对象及任务 本课程是高等学校机械类、仪器仪表类和机本课程是高等学校机械类、仪器仪表类和机 电结合类各专业必修的主干技术基础课程，电结合类各专业必修的主干技术基础课程，是整个教学过程中联系设计课程与工艺课程是整个教学过程中联系设计课程与工艺课

30、程 的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习 的桥梁。的桥梁。本课程由几何量公差与几何量检测本课程由几何量公差与几何量检测 两部分组成。两部分组成。绪绪 论论1.4 1.4 本课程的研究对象及任务本课程的研究对象及任务学生在学完本课程后应达到下列要求：学生在学完本课程后应达到下列要求：建立互换性的基本概念，掌握标准化和互换性建立互换性的基本概念，掌握标准化和互换性的基本概念及有关的基本术语和定义；掌握各的基本概念及有关的基本术语和定义；掌握各有关公差标准的基本内容、特点和应用原则；有关公差标准的基本内容、特点和应用原则；初步学会根据机器和零件的功能要求，选用

31、几初步学会根据机器和零件的功能要求，选用几何量公差与配合；能够查用本课程介绍的公差何量公差与配合；能够查用本课程介绍的公差表格，并正确标注图样。表格，并正确标注图样。绪绪 论论1.4 1.4 本课程的研究对象及任务本课程的研究对象及任务 学生在学习本课程时，应具有一定的理论知识学生在学习本课程时，应具有一定的理论知识和生产实践知识，即能够读图，懂得图样和生产实践知识，即能够读图，懂得图样 标注法，标注法，了解机械加工的一般知识和熟悉常了解机械加工的一般知识和熟悉常 用机构的原理。用机构的原理。建立技术测量的基本概念，熟悉各种典型几何量建立技术测量的基本概念，熟悉各种典型几何量的检测方法和初步学

32、会使用常用的计量器具。通过的检测方法和初步学会使用常用的计量器具。通过实验，初步掌握测量操作技能，并分析测量误差与实验，初步掌握测量操作技能，并分析测量误差与处理测量结果。处理测量结果。绪绪 论论习习 题题 1 11.1 1.1 什么叫互换性？为什么说互换性已成什么叫互换性？为什么说互换性已成为现代化机械制造业中一个普遍遵守的为现代化机械制造业中一个普遍遵守的原则？是否互换性只适用于大批生产原则？是否互换性只适用于大批生产？1.2 1.2 生产中常用的互换性有几种？它们有生产中常用的互换性有几种？它们有何区别？何区别？1.3 1.3 何谓公差、标准和标准化？它们与互何谓公差、标准和标准化？它们与互换性有何关系？换性有何关系？