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第一章 互换性、标准与标准化

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精选第一章互换性与标准化的基本概念

精选第一章互换性与标准化的基本概念

2. 标准化
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订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益，即标准化。
为了实现互换性，必须对公差值进行标准化，不能各行其是，标准化是实现互换性生产的重要技术措施。
1902年颁布了全世界第一个公差与配合标准（极限表） 1924年英国在全世界颁布了最早的国家标准B.S 164—1924，紧随其后的是美国、德国、法国1929年俄罗斯（前苏联）也颁布了“公差与配合”标准1926年成立了国际标准化协会（ISA），1940年正式颁布了国际“公差与配合”标准，1947年将ISA更名为ISO（国际标准化组织）。
10.00
R20
1.003.55
1.124.00
1.254.50
1.405.00
1.605.60
1.806.30
2.007.10
2.248.00
2.509.00
2.8010.00
3.15
R40
1.001.903.556.70
1.062.003.757.10
1.122.124.007.50
1.182.244.258.00
缩短装配时间
提高效率
产品设计：
简化绘图、计算
加速产品更新换代
4. 互换性的分类
完全互换
指同类零、部件加工好以后，不需经任何挑选、调整或修配等辅助处理，便可顺利装配，并在功能上达到使用性能要求。
不完全互换
指同种零、部件加工好以后，在装配前需经过挑选、分组、调整或修配等辅助处理，才可顺利装配，在功能上达到使用性能要求。
国际上的标准化发展历程
我国：1959年我国正式颁布了第一个《公差与配合》国家标准（GB159～174－59） 1979年以来对旧的基础标准进行了两次修订：一次是上世纪八十年代初期，（GB1800～1804－79、GB1182～1184－80、GB1031－83）；另一次是九十年代中期（GB/T1800.1－1997GB/T1182－1996GB/T1031－1995）

互换性第二第三章复习

互换性第二第三章复习
极限尺寸与实体尺寸有如下关系
D ＝Dmin ，D ＝Dmax
M L
d ＝dmax ，d ＝dmin
M L
6.最大实体实效状态（MMVC）和最大实体实效尺寸(MMVS) 第 二 章 尺 寸 极 限 与 配 合
在给定长度上，实际要素处于最大实体状态且其中心要素 的形状或位置误差等于给出的形位公差值时的综合极限状态 称为最大实体实效状态（MMVC）。 该状态下的体外作用尺寸称为最大实体实效尺寸（MMVS）
Smin=0
孔
b) 过盈配合
δmax
δmin
第 二 章 尺 寸 极 限 与 配 合
轴
轴
δmax δmin=0
孔
孔
特征参数： • δmin＝Dmax－dmin＝ES－ei • δmax＝Dmin－dmax＝EI－es
c)过渡配合 :孔、轴公差带相互重叠，即可能具有S或δ的配合
第 二 章 尺 寸 极 限 与 配 合
+0.033
0 -0.041 0 +0.017 -0.051 -0.019
0.033 0.021 0.025 0.016 0.030 0.019
-0.020 +0.025 +0.033 -0.021 0
间隙配合 Smax =0.074 Smin =0.020
40
40.025 40.033
过渡配合 Smax =0.008 δmax =-0.033 过盈配合 δmin =-0.002 δmax=-0.051
基本尺寸
第 二 章
a)零线：以基本尺寸一边界为零线
+ 0 -
TD Td
EI es ei
a）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

CH1互换性及标准化概论

CH1互换性及标准化概论

按互换的部位可分为 部件或机构与其相配件间的互换性。 外互换 部件或机构与其相配件间的互换性。如滚动轴承内 圈与轴、 圈与轴、外圈与轴承孔的配合 部件或机构内部组成零件间的互换性。 内互换 部件或机构内部组成零件间的互换性。如滚动轴承 外圈滚道直径与滚珠（滚柱） 内、外圈滚道直径与滚珠（滚柱）直径的装配 为使用方便，滚动轴承的外互换采用完全互换； 为使用方便，滚动轴承的外互换采用完全互换；而其内 互换则因其组成零件的精度要求高，加工困难， 互换则因其组成零件的精度要求高，加工困难，故采用分 组装配， 组装配，为不完全互换
本身的零部件 加工和检验用的刀、 加工和检验用的刀、夹、量具及机床等 使用性能 防止数值传播的紊乱 把产品品种的发展一开始就引向科学的标准化轨道 优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行 协调、简化和统一的一种科学的数值标准。 协调、简化和统一的一种科学的数值标准。
优先数系由一些十进制等比数列构成，代号为 Rr 优先数系由一些十进制等比数列构成， R5 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3,10 10 q10 = 10 ≈ 1 .25 R10 1, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.15, 4.0, 5.0, 6.3, 8.0, 10 q 20 = 20 10 ≈ 1 .12 R20 R40 q 40 = 40 10 ≈ 1 .06
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， 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
例：普通车床加工最大直径 φ320，φ400，φ500， φ320，φ400，φ500，φ630 R10系列 系列） （R10系列） 形成产品系列
二、互换性在机械制造生产中的作用

公差与配合技术教材课件

公差与配合技术教材课件
二、有关“公差与偏差”的术语和定义
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。
公差 下偏差 上偏差
最大极限尺寸 最小极限尺寸 公差
下偏差 上偏差
基本尺寸
第一节 极限与配合的基本术语
二、有关“公差与偏差”的术语和定义
轴： dM = dmax 孔： DM =Dmin
孔 轴
第一节 极限与配合的基本术语
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。
大极限尺寸和最小极限尺寸的两条直 0
线所确定的区域。
_
公差带特性：
公差带大小 两个要素：
公差带位置
标准公差 基本偏差
+
基本尺寸
孔公差带 轴公差带
公差带图
第一节 极限与配合的基本术语
二、有关“公差与偏差”的术语和定义
+
孔1
轴1
EI
基本偏差
ei
为下偏差
0 _
基本偏差
为下偏差
孔2
ES
es
轴2
基本尺寸
基本偏差
地方标准 企业标准
人类社会
标准的分级
二、标准化与互换性生产的发展
3、标准的发展历程
要使零部件具有互换性，就要求制订统一的公差与配合标 准
1902，英国伦敦以生产剪羊毛机为主的钮瓦（Newall） 极限表
1906，英国国标B.S.27。1924，英国国标B.S.164。1925， 美国标准A.S.A.B 4a

互换性-第一章 绪论

互换性-第一章 绪论

例如：ISO9000质量管理体系标准 ISO14000环境管理体系标准
２） 国际电工委员会（简称IEC）
IEC - International Electrotechnical Commission
３）国际电信联盟（简称ITU)
International Telecommunication Union
显然，对于这种传播，如果没有一定的规则和标 准加以协调和引导，就会造成产品尺寸规格的杂乱． 所以数系的传播也存在有优化问题，这就是所谓“优 先数系”．
派Hale Waihona Puke 系列：R10/3q10/3=2
三、互换性的种类
1.按决定的参数或使用要求分为： 1)几何参数互换性 (主要保证装配) 尺寸 对几何要素的 形状位置 提出互换性要求。 表面粗糙度 2)功能互换（保证使用） 物理 机械 化学
对
性能
提出互换性要求。
2.按程度分：
1)完全互换： 装配或更换时，不挑、不调、不修的互换性。 2)不完全互换： 大数互换:指互换概率99.73% 分组互换:用于批量生产、精度要求高场合 调整互换：产量小、精度高的场合，通过垫片、 螺钉、楔块来调整。 修配互换：与调整互换应用场合相同，通过高精 度的机床或技术好的工人来加工最后的一个精度要求高 的工件。
三、互换性的意义
技术意义------ （设计） 节省许多设计工作 缩短了设计周期 有利于产品多样化 有利于计算机辅助设计
技术意义------ （制造）
有利于专业化制造 提高经济效益和市场竞争力 有利于计算机辅助制造 提高生产率
技术意义------ （使用和维修）
减少机器的维修时间和费用
提高产品的市场竞争力
第一章
一、互换性的定义

互换性及标准化和基本含义

互换性及标准化和基本含义
第一章 绪论
互换性及标准化的基本含义
课题内容
基本要求：了解互换性的意义、标准化的概
念、机械精度设计的基本原则、主要方法、本 课程的研究对象、任务及要求。
重点内容：掌握互换性和标准化的概念，本
课程的研究对象、任务及要求。
难点内容：机械精度设计的基本原则及主要
方法。
互换性的概念
概念：同一规格的一批零部件，任取其一，不 经任何挑选和修配就能装在机器上，并能满足 其使用功能要求的特性叫做互换性。
国际标准化组织（ISO）
在国际上，为了促进世界各国在技术上 的统一，成立了国际标准化组织（简称 ISO）和国际电工委员会（简称IEC）， 由这两个组织负责制定和颁发国际标准。 我国于1978年恢复参加ISO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ISO靠拢， 以利于加强我国在国际上的技术交流和 产品互换。
（3）几何精度的分析与计算。零件基本尺寸确定后，还需要进行 精度计算，以决定产品各个部件的装配精度以及零件的几何参数 和公差。
本书主要讨论的是几何精度的分析与计算。
精度设计原则
互换性原则：机械零件几何参数的互换性是指同种零 件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。
经济性原则：工艺性 、合理的精度要求、合理选材、 合理的调整环节、提高寿命。
R5的公比： q5≈1.60；
R10的公比： q10≈1.25；
R20的分比： q20≈1.12；
R40的公比： q40≈1.06；
R80的公比： q80≈1.03。
优先数和优先数系的特点
优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。按公比计算得到 的优先数的理论值，除10的整数幂外，都是无理数，工程技术上 不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整 的精确程度，可分为：

1 第1章 互换性与标准化(讲稿)

图1-1-1 滚动轴承注意：保证零件具有互换性，不仅取决于几何参数的一致性，还取决于零件的物理性能、化学性能、机械性能等参数的一致性。

）在设计方面，由于采用具有互换性的零部件，采用标准件，使许多零部件不必重新设计，从而可以简化绘图和计算过程，缩短设计周期，有利于计对发展系列产品和促进产品结构、（2）按标准的性质分为技术标准、管理标准和工作标准。

技术标准是指根据生产技术活动的经验和总结，作为技术上共同遵守的法则而制定的。

（3）按标准化对象的特征分为基础标准、产品标准、方法标准和安全、卫生与环境保护标准等。

基础标准是制定其他标准时可依据的标准，是指在一定范围内作为标准的基础并普遍使用，具有广泛指导意义的标准，如极限与配合标准、几何公差标准等。

本书所涉及的标准就是基础标准。

（4）按标准的法律属性分为强制性标准和推荐性标准。

国家标准必须执行的标准记为GB，推荐执行的标准记为GB/T。

4标准化的发展历程标准化随着人类能制造工具的时代就已出现，不过远古时代的标准化只是萌芽的形式。

近现代标准化的发展则是社会生产及文明进步的重要特征。

所以国际标准化的真正发展可分为三个阶段，即工业化时期近代标准化的起步、二战后标准化的迅猛发展、新世纪标准向国际化快速迈进三个阶段。

（1）工业化时期近代标准化的起步阶段近代工业标准化开始于18世纪末，首先在英国出现的纺织工业革命标志着工业化时代的开始。

大机器工业生产方式促使标准化发展成为有明确目标和有系统组织的社会性活动。

1798年，美国的艾利·惠特尼发明了工序生产方法，并设计了专用机床和工装用以保证加工零件的精度，首创了生产分工专业化、产品零件标准化的生产方式，惠特尼因此而被誉为“标准化之父”。

1841年，英国人J.B.惠特沃思设计了被称为“惠氏螺纹”的统一制式螺纹，因其具有明显的优越性，很快被英国和欧洲采用。

其后，美国、英国和加拿大协商将惠氏螺纹和美国螺纹合并成统一的英制螺纹。

第一章互换性


2. 优先数的派生系列
二、优先数系
2. 优先数的派生系列
为了优先数系有更大的适应性，可以从Rr系列中，每 逢p项选取一个优先数，组成新的系列——派生系列， 以符号Rr/p表示
第一章
二、优先数系
2. 优先数的派生系列
为了优先数系有更大的适应性，可以从Rr系列中，每 逢p项选取一个优先数，组成新的系列——派生系列， 以符号Rr/p表示
二、互换性的分类
第一章
（2）分组互换性通常用于某些大批量生产且装配精度要求 很高的零件。此时若采用完全互换性组织生产，则零件互换 参数数值的允许变动量将很小，使加工困难、成本增高，甚 至无法加工。这种情况下，可按分组互换性要求组织生产： 将零件互换参数数值的允许变动量适当加大，以减小加工难 度；而在加工完毕后再用测量器具将零件按实际参数值的大 小分若干个组，使同组零件的实际参数值的差别减小，然后 按对应组进行装配。此时，仅同组内的零件可以互换，组与 组之间不能互换。分组互换，既可保证装配精度及使用要求， 又使零件易于加工、降低制造成本。
第一章
对几何要素的
提出互换性要求。
二、互换性的分类
2)功能互换（保证使用）：是指通过规定功能参数 的极限范围所能达到的互换性(说明：此为广义的 互换性，着重保证除几何参数互换性或装配互换性 以外的其他功能参数的互换性要求)。 物理 机械 化学
第一章
对
性能
提出互换性要求。
二、互换性的分类
2.按方法及程度分：
二、互换性的分类
3.按部位或范围分对（标准件)：
第一章
对独立的标准部件或机构来讲（例如：滚动轴承） ，其互换 性可分为外互换和内互换 外互换是指部件或机构与其他相配零件间的互换性。内互换 是指部件或机构内部组成零件之间的互换性 。

互换性与标准 化

互换性与测量技术基础
第一章 互换性与标准化
质量的定义：一组固有特性满足要求的 程度。（GB/T19000—ISO9000）
质量问题不仅仅是质量管理部门和质检 人员的责任，也不是设计、制造哪一个部门 的问题，而是需要全面的质量管理，它控制 产品设计、制造、销售等各个环节，各个阶 段；是全过程、全员、全社会参与的质量管 理。
装配中：不需加工或调整 装配后：满足要求 GB/T20000.1-2002:某一产品、过程或服务代替另一 产品、过程或服务并满足同样要求的能力。
互换性与测量技术基础
第一章 互换性与标准化
设备上的螺栓坏了，怎么办？
互换性与测量技术基础
第一章 互换性与标准化
轴承坏了，怎么办？
互换性与测量技术基础
1.为什么任何一种品牌，不同厂家生产的 USB数据线，存储U盘可以直接插在任何一个 USB接口上使用？
互换性与测量技术基础
第一章 互换性与标准化
互换性的意义
2、在制造方面：互换性有利于组织大规模专业化 生产，有利于采用先进工艺和高效率的专用设备， 以至用计算机辅助制造，有利于实现加工和装配过 程的机械化、自动化，从而减轻工人的劳动强度， 提高生产率，保证产品质量，降低生产成本。
如：国内很多汽车厂不生产发动机，而采用品牌 发动机进行配套，进行适当的调校即可。
课程简介
互换性与技术测量课程的要求： 课程性质：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，而且涉及机械设计、机械制造、质量控 制、生产组织等多方面。 特点：概念多，涉及标准多。 学习要求： （1）掌握基本概念、基本理论、术语、定义； （2）培养公差设计及精度检测的基本能力； （3）学会查工具书，如手册、标准等。

第一章-互换性与标准化的基本概念

第一章 互换性与标准化的基本概念
*
二、优先数（GB/T321—1980 ） 优先数就是一种对各种技术参数进行简化、协调和统一的一种科学的数值制度。 工程技术涉及参数很多，且选定某产品的一项参数后，数值参数指标会向相关制品、材料的有关参数扩散，如图所示。标准化的一项重要内容是将工程技术参数进行简化、协调和统一，用尽量少的参数满足生产实际的需求。
2.50
2.50
5.60
5.60
1.18
2.65
6.00
1.25
1.25
1.25
2.80
2.80
6.30
6.30
6.30
6.30
1.32
3.00
6.70
1.40
1.40
3.15
3.15
3.15
7.10
7.10
1.50
3.35
7.50
1.60
1.60
1.60
1.60
3.55
3.55
8.00
8.00
8.00
第一章 互换性与标准化的基本概念
*
三、互换性的重要性 不仅是使用上的需要，也是设计、制造上的需要。 使用上如军工产品易损件子弹、炮弹都具有互换性；民用产品，如汽车备胎、电子元件等等的互换性，给日常生活带来极大方便。制造上，可采用先进的生产方式（专业化生产、流水线、自动线）, 产品单一，分工精细，可采用专用设备，提高生产率，进行文明生产。设计上，采用了互换性原则设计和生产的标准零部件，可简化设计、计算、制图工作量，缩短了设计周期，并便于用计算机进行辅助设计。 总之，遵循互换性原则进行设计、制造和使用，可大大降低产品成本，提高生产率，降低劳动强度。也为标准化、系列化、通用化奠定了基础。所以，互换性原则是机械工业中的重要原则。
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四、互换性的作用
使用过程：方便替换 生产制造：专业化协调生产
缩短维修时间和节约费用 提高产品质量和生产效率
装配过程：缩短装配时间 产品设计：简化绘图、计算
提高效率 加速产品更新换代
第二节 标准与标准化（standard and standardization）
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，由主管机构批准，以特定形式发布， 作为共同遵守的准则和依据。
孔的配合，属于完全互换。
不完全互换(limited interchange)—装配时允许选 择（预先分组）、调整和修配。
用于制造厂内部 如机器上某部位精度愈高，为此，生产中往 往把零件的精度适当降低，然后再根据实测尺 寸的大小，将制成的相配零件分成若干组，使 每组内的尺寸差别比较小，最后，再把相应的 零件进行装配。 实例:滚动轴承内、外圈滚道直径与滚珠直径 的配合，精度要求高，加工困难，采用分组装 配。 除此分组互换法外，还有修配法、调整法。 主要适用于小批量和单件生产。
优先数（preferred number）和优先数系 （series of preferred numbers）
优先数就是一种对各种技术参数进行简化、协 调和统一的一种科学的数值制度。
GB/T321—1980规定：由一系列十进制等比数列(decimal geometric proportion numbers)构成，代号Rr( r=5、10、20、 40、80)，作为优先数系。
()
习题
简答题
(1) 什么叫互换性？互换性的分类有哪些？ (2) 何谓标准化？标准化有何重要意义？ (3) 什么是优先数系？市场上一般可以选购到15W、
25W、40W、60W、100W的白炽灯泡，试解释此现象。 (4) 为什么要规定公差？公差的大小与技术经济效益
有何联系？
公差值大小是反映零部件精度高低与否的重要 标志。
几何量公差举例
A-A
3 ×ø11 沉孔 ø18 深 10
25 3.2
1.5×45º
6.3 ⊥ 0.03 B
20 2×0.5
// 0.02 A
⊥ 0.04 B
二、误差与公差的关系
公差是允许实际参数值的最大变动量，公差是允许的 最大误差；
误差是在加工过程中产生的，而公差则是由设计人员 给定的；
R5 公比 q5 5 10 1.6
R10 公比 q10 1010 1.25
R20 公比 R40 公比
q20 2010 1.12 q40 4010 1.06
R80 公比 q80 8010 1.03
基本系列 补充系列
第四节 零件的误差、公差及检测
尺寸、形状误差
位置误差
表面粗糙度
公差是固定值，而误差是随机变量； 公差是针对一批工件而言的，误差是针对单个工件而
言的； 公差值是正数，而误差值是实数； 零件应按规定的极限，即“公差”来制造； 工件的误差在公差范围内，为合格件；超出了公差范
围为不合格件。
习题
习题
填空题
(1) 互换性表现为对产品零部件在装配过程中 的要求是：装配前___________，装配中 ___________，装配后___________。
(2) 影响零件互换的几何参数是______误差、 ______误差、______误差和表面粗糙度。
(3) 从零件的功能看，不必要求同一规格零件 的几何参数加工的_______，只要求其在某一 规定范围内变动，该允许变动的 本课程研究的是零件( )方面的互换性。 A. 物理性能；B.几何参数；C.化学性能；D.尺寸 (2) 不完全互换一般用于( )的零部件，适合于部分场合。 A. 生产批量大、装配精度高；B. 生产批量大、装配精度低； C. 生产批量小、装配精度高；D. 生产批量小、装配精度低 (3) 标准按不同的级别颁发。我国标准JB为( )标准。 A. 国家标准；B.行业标准； C.地方标准；D.企业标准 (4) 为使零件的( )具有互换性，必须把零件的加工误差控
第一章 互换性、标准与标准化
基本要求
重点内容
课程安排
1.了解互换性的意义
2. 优先数、优先数 系和公差的概念
1.掌握互换性和公差 的概念
1次课 2学时
第一节 互换性的基本概念
一、案例导入
在日常生活中，人们经常会遇到这样的情况：
减速箱的滚动轴承失效了 轿车的万向联轴器失效了 自行车上的螺栓丢了
标准的范围极广，种类繁多，涉及到人类生活的各 个方面。本课程研究的公差标准、检测器具和方法 标准，大多属于国家基础标准。
标准的分类
标准按不同的级别颁发 我国标准分为
国家标准GB 行业标准如：机械标准JB 地方标准DB 企业标准QB
第三节 优先数和优先数系
制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要 通过数值表示。任何产品的参数值不仅与自身的技 术特性有关，还直接、间接地影响与其配套系列产 品的参数值。 如：
第四节 零件的误差、公差及检测
一、误差与公差的含义
•要保证零件具有互换性，就必须保证零件几何 参数的准确性。是否需要使同一规格的零件的几 何参数完全一致呢？
•事实上不但不可能，而且也没必要，零件在加 工过程中，由于各种原因的影响，不可能做的绝 对准确，制得的零件的几何参数总是不可避免地 会偏离设计的理想要求而产生误差。这样的误差 称为几何参数误差。
一、误差(error)与公差(tolerance)的含义
零件具有几何参数误差后能否保证互换性？虽 然零件的几何参数误差可能影响零件的使用性 能，实践证明，但只要将这些误差控制在一定 范围内，使同一规格零件的几何参数彼此充分 近似，就能满足使用功能的要求，即能达到互 换性的目的。 公差：零部件几何参数允许变动的特定范围。
机械制造业中的互换性通常包括几何参 数和力学性能的互换性，本课程仅讨论 几何参数的互换性。
三、互换性的分类
分类：互换性按其互换程度分为完全互换和不 完全互换。
定义：
完全互换(complete interchange)—装配时不需选择和 修配和任何辅助加工。
用于厂际合作或配件的生产 实例:滚动轴承内圈内径与轴的配合，外圈外径与轴承座
买一个相同规格的零件换上即可正常使用，非常方 便、快捷。
那么请问：一个M8的六角头螺栓与什么样的螺母相 匹配？如何保证螺母的任意互换？螺母在加工过程 中产生的误差如何控制？如何知道螺母具有互换性？
二、互换性(interchangeability）的 基本概念
概念：同一规格的一批零部件能够 彼此互相替换的性能。
制在给定的范围内。 A. 尺寸；B.形状；C.表面粗糙度；D.几何参数
习题
判断题
(1) 互换性要求零件按一个指定的尺寸制造。 ()
(2) 完全互换的装配效率必高于不完全互换。 ()
(3) 当零部件的装配精度要求很高时，宜采用
不完全互换生产。
()
(4)有了公差标准，就能保证零件具有互换性。