互换性与标准化的基本概念

第9章光滑园柱体结合的极限与配合9.1 互换性与标准化的基本概念9.1.1 互换性的基本概念9.1.2 加工误差和公差9.1.3 公差标准和标准化9.1.4 优先数和优先数系9.1 互换性与标准化的基本概念9.1.1 互换性的基本概念1、互换性的含义互换性：在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需要任何挑选或附加修配(如钳工修配)就能装在机器上，达到规定的功能要求。

这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。

2、互换性的种类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)2)功能互换（保证使用）机械物理化学对性能提出互换性要求。

尺寸形状相对位置对几何要素的提出互换性要求。

9.1 互换性与标准化的基本概念9.1 互换性与标准化的基本概念按程度分：1)完全互换装配或更换时，不挑、不调、不修的互换性。

2)不完全互换因特殊原因，只允许零件在一定范围内互换。

如机器上某部位精度愈高，相配零件精度要求就愈高，加工困难，制造成本高，为此，生产中往往把零件的精度适当降低，以便于制造，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。

9.1 互换性与标准化的基本概念除此分组互换法外，还有修配法、调整法。

主要适用于小批量和单件生产。

完全互换——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，外圈外径与轴承座孔的配合，属于完全互换。

不完全互换——用于制造厂内部实例: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。

9.1 互换性与标准化的基本概念3、互换性的重要性使用和维修方面：1)军用——军工产品易损件：子弹、炮弹都具有互换性。

2)民用给日常生活带来极大方便(举例：灯头、备胎、电子元件等)。

制造和装配方面：零件具有互换性，可以采用分散加工，集中装配，有利于厂际合作；有利于使用现代化设备，提高设备利用率；有利于采用自动线生产方式。

互换性及标准化的基本含义互换性的概念：•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。

•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的互换互换性的分类•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—装配时不需挑选和修配。

不完全互换—装配时允许挑选、调整和修配。

•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和装配时，可采用不完全互换。

•公差：允许零件几何参数的变动量称为公差。

•标准按不同的级别颁发。

我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。

•GB，JB，DB，QB。

优先数和优先数系•GB321—80中规定以十进制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R5、 R10、 R20、 R40和R80表示，其中前四个系列作为基本系列， R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。

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。

•匹配性原则：根据机器或位置中各部分各环节对机械精度影响程度的不同，对各部分各环节提出不同的精度要求和恰当的精度分配，做到恰到好处，这就是精度匹配原则。

•最优化原则：探求并确定各组成零、部件精度处于最佳协调时的集合体。

例如探求并确定先进工艺，优质材料等。

二孔、轴极限与配合有关尺寸的概念•尺寸：用特定单位表示长度值的数字。

•基本尺寸：由设计给定的尺寸，一般要求符合标准的尺寸系列。

•实际尺寸：通过测量所得的尺寸。

包含测量误差，且同一表面不同部位的实际尺寸往往也不相同。

用Da、da表示。

•极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值。

两者中大的称为最大极限尺寸，小的称为最小极限尺寸。

孔和轴的最大、最小极限尺寸分别为Dmax、dmax和Dmin、 dmin表示。

互换性与标准件的关系互换性与标准件是制造业中非常重要的概念。

互换性指的是部件或产品在特定条件下的能够相互替代，而标准件则是一种符合特定规范和标准的产品或部件。

本文将探讨互换性与标准件之间的关系，并分析它们在制造业中的重要性和应用。

1. 互换性的概念与特点互换性是制造业中一种重要的性能要求，它指的是在给定条件下，不同厂家生产的相同部件或产品可以无需调整即可进行互相替换，以达到相同的功能和性能。

例如，电子产品中的电池通常具有标准化的尺寸和接口，因此可以在不同品牌的电子设备中互换使用。

互换性的特点包括：a) 尺寸和几何特征的一致性：互换性要求部件或产品的尺寸和几何特征与其他同类部件或产品一致，以确保互相替换时的匹配性。

b) 功能和性能的一致性：互换性不仅要求部件或产品的外观尺寸一致，还要求其功能和性能在替换后保持一致，以满足用户需求。

c) 工艺和制造的可复制性：互换性要求同类部件或产品的制造工艺和生产方法在不同厂家之间可以实现可复制和可控制。

2. 标准件的定义与分类标准件是指符合特定规范和标准的产品或部件，其设计、制造和使用都符合统一的标准。

标准件的出现和应用对于实现互换性具有重要作用。

根据不同的标准和规范，标准件可以分为以下几类：a) 基础标准件：如螺栓、螺母、螺钉等，是制造产品中常用的连接件，具有统一的尺寸和规格。

b) 电气标准件：如插头、插座、开关等，是电气设备中常用的连接和控制元件，具有统一的电气参数和接口标准。

c) 机械标准件：如轴承、齿轮、联轴器等，是机械设备中常用的传动和支撑元件，具有统一的尺寸和精度要求。

d) 工具标准件：如刀具、量具、工装夹具等，是制造工艺中常用的加工和检测工具，具有统一的尺寸和精度标准。

3. 互换性与标准件的关系互换性和标准件之间存在密切的关系。

标准件的应用可以极大地提高产品的互换性，使得不同厂家生产的产品或部件可以在设计和制造时更加容易进行互换。

标准件的使用可以带来以下几方面的好处：a) 统一设计和制造：标准件的使用可以促使不同企业在设计和制造中遵循统一的规范和标准，降低了产品的设计难度和制造成本。

一、名词解释互换性某一产品（包括零件、部件、构件与另一产品在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。

标准及标准化：标准：对重复性事物和概念所做理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和基本尺寸：是设计给定的尺寸，用D 和d （L 或l ）表示（大写字母表示孔，小写字母表示轴）。

配合公差：组成配合的孔、轴公差之和叫配合公差，它是允许间隙或过盈的变动量，以Tf 表示。

配合：基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。

极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差 的区域。

基孔制：是基本偏差固定不变的孔公差带，与不基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度 几何公差带的4要素：公差带的大小、形状、方向、位置 表面粗糙度：在零件加工表面存在的一种由较小间距和微小峰、谷形成的微观几何形状误差。

评定轮廓的算术平均偏差Ra ：评定轮廓的算术平均偏差（Pa Wa Ra ） 在一个取样长度内，轮廓所有纵坐标值Z （x）绝对值的算术平均值。

0，6，5，4，2五级，圆锥滚子轴承则分为0，6X ，5，4四级，推力轴承分为0，6，5，4四级，按其顺序公差等级依次由低到高，即0级精度最低，2级精度最高。

用P0、P6表示。

螺纹标记：由螺纹代号、螺纹公差带代号和旋合长度代号组成。

金属切削加工：是用切削工具将坯料或工件上的位置精度和表面质量的加工方法。

刀具材料应具备的基本性能：1.高的硬度2.高的5.良好的工艺性6、良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具材料的选用：工具钢、高速钢、硬质合金钢、陶瓷、人造金刚石车刀的切削部分的五个几何角度：前角γ0、后λs ；前角γ0：前角越大，刀刃越锋利，主切削刃强度越低、易崩刃，已加工表面质量越好，在-50~250积屑瘤：在一定的切削速度范围内切削钢料、球墨铸铁或铝合金等塑性金属时，有时在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附着一小块很硬的金属，这就是切削过程中所产生的积屑瘤，也称刀瘤。

1. 互换性：指在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配就能装在机器上，达到规定的功能要求2.标准：是对需要协调同一的具有重复特征的物品和概念，在总结科学实验和生产实践的基础上，经有关方面协调制定，由主管部门批准，以特定形式发布，在一定范围内共同遵守的准则和依据3.标准化：是指标准的制定、发布和贯彻实施，以获得最佳秩序和社会效益的全部活动过程4.优先数：优先数系中的每一个项值均为科学数值分级制度中被确定的数值，称为优先数5.优先数系：是一种十进制等比级数特点：同一优先数系中任意相邻两相的相对差近似不变，同一系列的优先数的积、商、乘方或开方仍为优先数6.派生系列：为了使优先数有更大的适应性来满足生产所需，可以从基本系列中，每逢p项选取一个优先数，生成新的系列，即派生系列。

7.量块：按“级”使用时，以刻在量块上的标称长度为工作尺寸，忽略了量块的制造误差；按“等”使用时，以量块检定证书上列出的实际尺寸为依据，忽略了检定量块实际尺寸时的测量误差；因此按“等”使用要比按“级”使用的精度高8.量块的选择：量块组合时，为减少量块组合的累积误差，块数最多不超过4块。

选用量块时，从所需的组合尺寸的最末一位开始，每选一块至少消去一位尾数9.测量误差：①绝对误差δ：指测得值x与其真值x0之差②相对误差εo：指绝对误差δ与被测量的真值x0之比10.测量误差产生原因：计量器具误差、测量方法误差、环境误差、人员误差11.误差的分类：系统误差、随机误差、粗大误差12.测量精度：指测得值与其真值的一致程度描述方式：①正确度：测量结果与真值的符合程度。

它是测量结果中系统误差大小的标志，正确度高，说明系统误差小②精密度：在一定条件下进行多次测量时，各测得值彼此之间的一致程度。

它是测量结果中随机误差大小的标志，精密度越高，说明随机误差越小③精确度：测量结果与真值的一致程度。

它是测量结果中系统误差和随机误差的综合影响程度，精确度高，说明测量结果中的系统误差和随机误差都小13.随机误差的分布规律：随机曲线误差的理论正态分布14.测量列中各类误差的处理：①系统误差处理：误差根除法、修正法、抵消法、对称测量法、半周期法②随机误差处理：随机误差的出现不可避免，也无法消除，只能用数理统计方法对测量列进行统计处理，进而估计和评定测量结果③粗大误差处理：使用拉依达准则、肖维勒准则、格拉布准则、逖克逊准则与T检验准则等进行判别处15.偏差与公差概念上的不同：①偏差表示实际尺寸（或极限尺寸）偏离公称尺寸的数值，而公差是表示允许尺寸的变动量②偏差可以为正值、负值或零，而公差是绝对值，且不能为零③极限偏差用于限制实际偏差，与零件尺寸精度无关，而公差用于限制尺寸误差，零件尺寸精度有关④基本偏差反映公差带的位置，影响配合的松紧程度，而公差反映公差带的大小，影响配合的松紧变动，即配合精度⑤偏差取决于加工时机床的调整（如刀具的位置），不反映加工难易程度（制造精度），而公差反映加工难易程度16.配合的种类：①间隙配合：具有间隙（包括X min =0）的配合称为间隙配合②过盈配合：具有过盈（包括Y min=0）的配合称为过盈配合③过渡配合：可能具有间隙或过盈的配合称为过渡配合17.公差因子i：也称公差单位，它是计算标准公差的基本单位，是制定标准公差系列的基础18.公差带位置的标准化————基本偏差系列19.孔基本偏差的确定：通用规则、特殊规则20.极限与配合的选择:公称尺寸确定之后的尺寸精度设计，包括选择配合制、公差等级和配合种类三方面。

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。