互换性与尺寸公差的关系

互换性与配合公差的要求在工程设计和制造过程中，互换性和配合公差是两个非常重要的概念。

互换性是指在满足功能要求的前提下，零件之间能够实现互相替换，并保证整体装配的一致性和可靠性。

配合公差则是指在零件制造和装配过程中所允许的尺寸误差范围。

一、互换性的概念与要求互换性的目的是实现零件的互相替换，确保装配过程中的一致性。

当一台机器或设备需要修理、更换零部件或进行升级时，只需找到功能相同的互换件，无需重新设计和加工，就能够完成零件的替换。

这大大提高了维护和更换零部件的效率。

互换性要求零件在尺寸、形状、位置与相互连接方式等方面具备较高的一致性。

在设计和制造过程中，需要对零件进行精确的尺寸测量和控制，以确保零件的一致性。

此外，材料的选择、加工方式的确定以及表面处理技术的应用，也都会对互换性产生影响。

二、配合公差的概念与要求配合公差是指在零件制造和装配过程中所允许的尺寸误差范围。

根据不同的功能要求和材料特性，可以对零件的尺寸和形状进行一定的公差控制，以保证装配的顺利进行。

配合公差的要求需要根据零件的功能、装配方式和工作环境等因素进行综合评估。

对于需要保持严格位置和相对运动要求的零件配合，公差控制相对较严格；而对于一些需要灵活配合或相互调整的零件，则可以适当放宽公差限制。

三、互换性与配合公差的关系互换性和配合公差是紧密关联的，两者相辅相成。

只有在具备一定的互换性的前提下，才能实现合适的配合公差。

互换性要求零件具备一定的一致性，而配合公差则定义了零件之间的匹配程度。

在实际应用中，互换性和配合公差需要根据具体情况进行灵活的处理。

一方面，为了保证装配过程的顺利进行，需要严格控制配合公差，使得零件之间的配合尺寸满足要求；另一方面，为了提高零部件的互换性，有时需要放宽公差限制，使得不同厂家生产的零件能够互相替换。

总而言之，互换性和配合公差是工程设计和制造中不可或缺的概念。

通过合理的设计和加工控制，可以实现零件的一致性和互换性，从而提高设备的可维护性和可靠性。

互换性：指构成机器（或仪器）的同一规格的零件和部件所具有的以不同的程度和不同的方式可以互相替换使用的性能。

互换性内容：几何量（尺寸大小，几何形状（宏观微观）及相互的位置关系），机械性能，理化性能。

公差：几何量在规定的范围内变动，就能满足互换性的目的，这个允许变动量。

用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾。

公差与互换性的关系：互换性要公差来保证，满足功能要求条件下，公差应尽量规定得大些。

互换性分类：按程度和范围：完全互换，零部件不需任何辅助加工与修配，可不加挑选进行装配或更换，就可以满足使用要求的性质。

一般地，标准件采用完全互换，便于专业化生产和装配。

不完全互换，在装配前，将零件按实际尺寸分组，按组装配，或采用更换零件或调整位置的办法来达到装配的精度要求，前者分组互换，后者调整互换。

按互换方式或应用场合，内互换，部件或机构内部组成零件间的互换。

不完全互换。

外互换，部件或机构与其相配件间的互换。

完全互换。

标准：为了在一定的范围内获得最佳秩序，经协商一致制定并由公认机构批准，共同使用的和重复使用的一种规范性文件。

标准化：为了在一定范围内获得最佳秩序，对现实问题或潜在问题制定共同使用和重复使用的条款活动。

要素/几何要素：构成几何体的点线面统称。

组成要素：构成几何体的面或面上的线，轮廓要素。

导出要素：由一个或几个组成要素得到的中心点线面，即几何体中心要素。

尺寸要素：由一定大小的线性尺寸或角度尺寸确定的几何形状。

公称组成要素：由技术制图或其他方法确定的理论正确的组成要素。

公称导出要素：由一个或几个公称组成要素得到的中心点线面。

工件实际表面：实际存在并将整个工件与周围介质分隔的一组要素。

实际（组成）要素：由接近实际（组成）要素所限定的工件实际表面的组成部分。

提取组成要素：按规定方法，由实际（组成）要素提取有限数目的点所形成的实际（组成）要素的近似替代。

提取导出要素：由一个或几个提取组成要素得到中心点线面。

第一章:尺寸偏差：实际偏差=实际尺寸-公称尺寸极限偏差：上极限偏差（es、ES）=上极限尺寸-公称尺寸;下极限偏差（ei、EI）=下极限尺寸-公称尺寸；尺寸公差：（公差）公差=上极限尺寸-下极限尺寸=上极限偏差-下极限偏差；零线：在极限配合图中表示公称尺寸的那一条线。

公差带：由公差在图纸上确定的一个区域。

基本偏差：公差带中接近零线的那个偏差。

间隙：孔的尺寸-轴的尺寸>0;过盈：孔的尺寸-轴的尺寸<0;基孔制：基准孔代号为H时；基轴制：基准轴代号为h时；间隙配合:孔的公差带在轴的公差带之上，保证具有间隙的配合包括最小间隙为0的配合，称为间隙配合。

( 间隙----符号：X)配合公差：T f=Xmax+Xmin=T H+Ts (孔的公差+轴的公差)过盈配合：孔的公差带位于轴的公差带之下，保证具有过盈的配合包括最小间隙为0的配合称为过盈配合。

(过盈符号---Y)配合公差：T f=Ymax+Ymin=T H+Ts (孔的公差+轴的公差)过渡配合：在孔与轴的配合中，孔与轴两者的公差带相互交叠，配合时既有可能是过盈也有可能是间隙的配合-----称为过渡配合。

配合公差：T f=|Xmax-Ymax|=T H-Ts(孔的公差+轴的公差)重点：孔轴配合公差带图除了孔轴的公差带大小不要标以外其余的尺寸都要标出。

标准公差：国家标准规定的用以确定公差带大小的任一公差值。

注：Js与js的基本偏差，上偏差+IT/2，下偏差-IT/2；轴的基本偏差：轴的基本偏差是在基孔制的基础上制定的。

轴的极限偏差：上极限偏差es=ei+IT；下极限偏差ei=es-IT；孔的基本偏差：由公式计算得出；孔的极限偏差：上极限偏差ES=EI+IT；下极限偏差EI=ES-IT；注：上面规则除外的规则：书P21重点：在较高的公差等级中，孔比同级轴的加工要困难，所以生产中孔的精度等级通常采用比轴的低一级来相配。

并要求按基轴制与基孔制形成配合,具有相同的极限间隙或过盈。

互换性复习题一、问答题1．什么叫互换性？互换性在机械制造中的作用是什么？从一批相同规格的零件（或部件）中任意拿出一个，不需任何修配就能装到所属的部件（或机器）中去，达到预定的配合要求，并能满足技术要求及保证良好的使用性能，这就是互换性。

零、部件的互换性为生产的专业化创造了条件，促进了自动化生产的发展，有利于降低产品成本，缩短设计和生产周期，从而提高生产率，提高产品质量，保证机器工作的连续性和持久性，同时给机器的维修带来极大的方便。

2．公差、配合、互换性三者的关系是什么?零件几何参数允许的变动量称为公差。

它包括尺寸公差、形状公差、位置公差等。

公差用来控制加工中的误差，以保证必要的配合性质。

因此，建立各种几何参数的公差标准是实现对零件误差的控制和保证互换性的基础。

3．公称尺寸，实际尺寸，极限尺寸之间有何区别。

公称尺寸是指设计给定的尺寸。

实际尺寸是指通过测量得到的尺寸。

极限尺寸是指允许尺寸变化的两个界限值。

4．公差、偏差有何区别？尺寸公差是指尺寸允许的变动量。

公差等于上极限尺寸与下极限尺寸之代数差的绝对值，也等于上极限偏差与下极限偏差之代数差的绝对值。

公差的数值只能为正值。

偏差是指某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差。

偏差分为极限偏差和实际偏差，而极限偏差又分为上极限偏差和下极限偏差。

偏差的数值可以是正值、负值或为零。

5．配合有几种类型？间隙配合、过盈配合、过渡配合。

6. 为什么进行公称尺寸分段？公称尺寸分段后，对同一公称尺寸段内的所有公称尺寸，在相同标准公差等级情况下，规定相同的标准公差，减少了标准公差数目、统一了公差值、简化了公差表格以及便于生产实际应用。

7. 千分尺（又名螺旋测微计）是如何提高测量精度的？其最小分度值为多少？其意义是什么?千分尺的核心部分主要由测微螺杆和螺母套管所组成，是利用螺旋推进原理而提高测量精度的。

其最小分度值为0.01mm，表示其测量准确度为0.01mm。

8. 为什么规定安全裕度和验收极限？通过安全裕度和验收极限来防止因测量不确定度的影响而造成工件“误收”和“误废”。

互换性与技术测量比例尺公式孔和轴的上偏差、下偏差用公式表示为：孔的上偏差用ES表示，轴的上偏差用es表示。

孔的下偏差用EI表示，轴的下偏差用ei表示。

孔和轴的最大、最小极限尺寸分别以D max、D min，d max、d min表示孔的直径尺寸用D表示。

轴的直径尺寸用d表示。

ES=D max-Des=d max-dEI=D min-Dei=d min-d孔和轴的公差分别用TD和Td表示。

公差、极限尺寸及偏差的关系如下：TD =|D max-D min |=|ES-EI|Td =|d max -d min |=|es-ei|配合与配合制差值为正时，称为间隙，用X表示；差值为负时，称为过盈，用Y表示。

孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用X max表示，即X max =D max -d min =ES-ei孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用X min表示。

即X min=D min-d max =EI-es配合公差(或间隙公差)是允许间隙的变动量等于最大间隙与最小间隙的代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差之和，配合公差用T f表示，即Tf =|X max -X min |=TD +Td孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Y max表示，即Y max =D min -d max =EI-es孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺小所得的代数差称为最小过盈，用Y min表示，即Y min =D max -d min =ES-ei配合公差(或过盈公差) 是允许过盈的变动量，它等于最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差之和，即Tf =|Y min-Ymax |=TD +TdTf =|X max -Y max |=TD +Tdei=es-IT或 es=ei+IT。

公差配合互换性之间的关系一、零件的互换性在成批生产进行机器装配时，要求一批相配合的零件只要按零件图要求加工出来，不经任何选择或修配，任取一对装配起来,就能达到设计的工作性能要求，零件间的这种性质称为互换性。

零件具有互换性，可给机器装配、修理带来方便，也为机器的现代化大生产提供了可性。

二、公差的有关术语零件在加工过程中，机床精度、刀具磨损、测量误差等的影响，不可能把零件的尺寸加工得绝对准确。

为了保证互换性，必须将零件尺寸的加工误差限制在一定范围内。

公差带是指在解中，由代表和或和的两条直线所限定的一个区域。

公差带包括了公差带大小与公差带位置两个要素，前者由确定，后者由确定。

基本偏差系列图就好比一个箭靶，好的成绩是10圈以内，最好的成绩是在靶心，最坏的成绩是脱靶。

按松、紧配合程度，分为三种配合形式：间隙配合、过盈配合、过渡配合间隙配合时，孔尺寸大于基本尺寸采用上偏差，轴尺寸小于基本尺寸采用下偏差。

（非标设备中为方便配合常用这种配合形式）过盈配合时，孔尺寸小于基本尺寸采用下偏差，轴尺寸大于基本尺寸采用上偏差。

为保证精度，会采用过盈和过渡配合方式。

三、加工精度等级加工精度是指生产产品的精细程度，用于评价加工表面的机械术语。

加工精度一般用IT表示，IT是指确定尺寸精确程度的等级，简称公差。

公差等级越小，代表产品的工件精度越高，而加工难度也越大。

零件精度等级及其相应的加工方法下面理解几个公差代号的含义φ25f6,φ50H8/s7φ25f6,轴基本尺寸25，基本偏差代号为f,公差等级IT6。

φ50H8/s7，基本尺寸φ50，孔公差代号H8，轴公差代号s7。

通过查表能够得出，在基本尺寸所属范围内的加工精度值。

已知加工方法得出加工精度值，结合公差代号和配合方式就能求出零件尺寸的上、下偏差。

间隙、过渡、过盈三种配合最基本的区别：孔、轴公差带的相对位置不同，即孔、轴公差带位置相对移动，即可获得不同的配合。

但为简化起见，无需将孔、轴公差带同时变动，只要固定一个，变动另一个，便可满足不同使用性能要求的配合，且可获得良好的经济效益。

第一章绪论思考题1-1 广义互换性的定义是什么？机械产品零部件互换的含义是什么？1-2 互换性与公差的关系是什么？进行零件精度设计时，确定公差大小的原则是什么？1-3 互换性在机器制造业中有什么作用和优越性？1-4 互换性原则是否在任何生产情况下都适用？试加以说明。

1-5 互换性可以分成哪两类，试述它们各自的特点和如何实现？1-6 何谓标准？何谓标准化？互换性生产与标准化的关系是什么？1-7 按标准的使用范围，我国如何制定标准，并进行划分？试述不同使用范围的标准各自的特点？1-8 为什么说当选定一个数值作为某种产品的参数指标时，这个数值就会“牵一发而动全身”？1-9 GB-T321-1980规定什么数列作为优先数系，试述这个数列的特点和优点？1-10 GB-T321-1980规定的优先数系分哪五个系列，试述这五个系列的特点和优点？1-11 何谓几何量公差包括的内容和几何量检测工作的作用？习题1 试按《几何量公差与检测》基本教材附表1-1写出基本系列R5中优先数从0.1到100的常用值。

2 试写出派生系列R5/3、R10/2、R20/3中自1以后的5个优先数（常用值）。

3 自IT6级以后，孔、轴标准公差等级系数为10,16,25,40,64,100,160,…。

试判断它们属于哪个优先数系列。

4 自3级开始至9级止，普通螺纹公差等系数为0.50,0.63,0.80,1.00,1.25,1.60,2.00。

试判断它们属于哪个优先数系列。

5 试写出家用灯泡15~100W中的各种瓦数，并指出它们属于优先数系中的哪个系列。

第二章几何量测量基础思考题2-1 我国法定计量单位中长度的基本单位是什么？试述第十七届国际计量大会通过的长度基本单位的定义？2-2 测量的实质是什么？一个完整的测量过程应包括哪四个要素？2-3 以量块作为传递长度基准量值的媒介有何优点，并说明量块的用途？2-4 量块的制造精度分哪几级，量块的检定精度分哪几等，分“级”和分“等”的主要依据是什么？2-5 量块按“级”和按“等”使用时的工作尺寸有何不同？何者测量精度更高？2-6 何谓量具、量规、量仪？2-7 计量器具的基本技术性能指标中，标尺示值范围与计量器具测量范围有何区别？标尺刻度间距、标尺分度值和灵敏度三者不何区别？示值误差与测量重复性有何区别？并举例说明。

互换性互换性：同一规格的一批零件，任取其一，不需任何挑选和修理就能装在机器上，并能满足其使用功能要求的性能。

//零部件所具有的不经任何挑选或修配便能在同规格范围内互相替换的特性叫做互换性。

互换性分类：完全互换、不完全互换。

内互换、外互换。

标准分类：基础标准、产品标准、方法标准、卫生标准。

尺寸偏差（偏差）：某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差即为尺寸偏差。

孔ES/EI 、轴es/ei 公差：允许尺寸的变动量称为尺寸公差。

主要是反映机器零件使用要求与制造要求的矛盾。

孔Th=|Dmax —Dmin|=|ES —EI| 轴Ts=|dmax —dmin|=|es —ei|配合：基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴公差带之间的关系。

反映组成机器的零件之间的关系。

Tf=Th+Ts配合种类：间隙配合，过盈配合，过渡配合。

最大间隙Xmax=Dmax —dmin=ES —ei 最小间隙Xmin=Dmin —dmax=EI —es配合制分类：基孔制（代号为H 基本偏差即下偏差为0）一般情况设计时应优先选用基孔制、基轴制（代号为h 基本偏差即上偏差为0）基本偏差：是确定零件公差带相对零线位置的上偏差或者是下偏差。

D=3n 1D D i=0.453D 代入公式可求出公差等级IT线性尺寸四个公差等级：精密级、中等、粗糙、最粗准确度（测量精度）：表示测量结果中随机误差和系统误差综合影响的程度。

说明测量结果与真值的一致程度。

正确度：测量结果中系统误差大小的程度。

评定系统误差的精确程度。

精密度：表示测量结果中随机误差大小的程度。

一个量块只有一个尺寸。

量块可以利用粘性组合使用。

量块的作用：1）生产中被用来检定和校准测量工具或量仪。

2）相对测量时用来调整量具或量仪的零位。

3）有时量块还可以直接用于精密测量、精密划线和精密机床的调整。

度量指标：指选择和使用计量器具、研究和判断测量方法正确性的依据，是表征计量器具的性能和功能的指标。

测量分类：接触测量、非接触测量。