《互换性与技术测量(第2版)》教学课件 第一章

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，是因为这些合格的产品和零部件具有在尺寸、功能上能够 彼此相互替换的性能，即它们具有互换性。
细的特殊场合，其余四种为基本系列。
qr r 10
1.2.2 优先数系和优数
各系列的公比qr如下：
R5：公比q5 = R10：公比q10= R20：公比q20= R40：公比q40= R80：公比q80=
5 10 1.6
10 10Leabharlann 1.2520 10 1.2
40 10 1.06
80 10 1.03
1.3.1 GPS的作用
GPS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。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 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， 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。
1.1.1 互换性的定义
互换性
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。
互换性在零部件的装配（或维修更换）过程中应该同时具备三个条件 :
装配前，不需选择； 装配时，不需修配和调整； 装配后，可以满足预定的功能要求。
1.1.4 互换性生产的实现
3. 现代化生产的实现 现代化生产的特点是规模大、分工细、协作单位多、互换性要求高。

安徽工程科技学院机械工程系
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1
第一章 绪 论
教案 1
任何一台机器的设计，除了运动分析、结构设计、强度、 刚度计算外，还要进行精度设计。研究机器的精度时，要处 理好机器的使用要求与制造工艺的矛盾。解决的方法是规定 合理的公差，并用检测手段保证其贯彻实施。由此可见， “公差”在生产中是非常重要的。
公差是一门专业基础课，要求： （1） 掌握有关公差、测量的基本概念、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。
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4
第一章 绪 论
教案 1
2、怎样才能使零件具有互换性
若制成的一批零件实际尺寸数值等于理论值，即这些零件完全相同， 这当然能够互换，但在生产上不可能，且没有必要。因而实际生产只要 求制成零件的实际参数值在一定范围内变动，保证零件充分近似即可。
要使零件具有互换性，就应按“公差”制造。
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5
第一章 绪 论
3、优先数和优先数系
（1）数值标准化：统一的数值标准是标准化的重要内容。
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：螺母直径数值，影响并决定螺钉直径数值以及
丝锥、螺纹塞规、钻头等系列产品的直径数值。由于参数值间的关联产生
2、“公差与配合”标准
国家标准《极限与配合》中，公差与配合部分的标准主要包括： GB/T1800.1—1997《极限与配合 基础 第1部分：词汇》 GB/T1800.2—1998《极限与配合基础 第2部分：公差、偏差和配合的基本 规定》 GB/T1800.3—1998《极限与配合基础 第3部分：标准公差和基本偏差数值 表》

2)不完全互换 装配时允许挑选、调整和修配的 互换 。
特点 包括采用概率法装配、分组装配或 在装配时采用调整等措施。
3)不互换 单件加工、装配时需要修配的互换 。 特点 要附加修配、辅助加工的，则不具 有互换性。
第一章 绪 论
1.1.3 互换性的分类
3. 对标准件：
外互换：滚动轴承外部零件
D d D d D d H
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互换性与技术测量
医者人之司命，如大将提兵，必谋定而后战。
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第一章 绪 论
1.1 互 换 性
绪 论
1.2 互换性与技术测量
1.3 互换性与标准化
1.4 本课程的研究对象与任务
第一章 绪 论
1.1.1 互换性的概念
1.1
互 换
1.1.2 互换性的作用
1.设计上 遵循互换性生产原则，便于采用三
化(标准化、系列化、通用化)设计和计算机辅 助设计(CAD)，大量采用标准件和通用件，减 少绘图、计算等工作量，缩短设计周期，并有 利于产品多样化开发与更新换代。
2.制造上 遵循互换性生产原则，利于合理进行
分工和组织专业化协作生产，利于采用先进的 生产方式（专业化流水作业等）、先进工艺和 高效专用设备，尤其是计算机辅助制造（CAM ） ，利于实现加工和装配过程的机械化、自动 化，制造过程产品单一，分工精细，可提高产 品质量和生产率，保证产品质量，降低生产成 本，缩短生产周期。
3、现代加工业可以制造精度很高的工件，但仍然 会有误差(误差存在的必然性)。
4、由于误差的存在和制造成本的考虑，要求加工 出绝对准确和完全相同的产品在实际生产中是根本
不可能、也没有必要的(误差大小的需要性) 。

轴——通常指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆柱形外尺寸要素（由两平行平面或切面 形成的被包容面）。
第二节 基本术语及其定义
四、有关配合的术语定义
2. 配合 是指公称尺寸相同的并且相互结合的孔和轴公差带之间的关系。 3. 间隙或过盈 孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差。
代数差为正——间隙——X 代数差为负——过盈——Y
互换性及技术测量-第1章 极限及配合
第一章 极限与配合
§1-1 概述 §1-2 基本术语及其定义 §1-3 极限与配合国家标准的组成 §1-4 尺寸公差与配合的选择 §1-5 一般公差 线性尺寸的未注公差
第一章 极限与配合
【本章重点内容】
极限与配合相关的基本术语及其定义 标准公差数值的查表取值 优先、常用配合 配合制的选用 公差等级的选用 配合种类的选用
Xmax=Ds-di=ES-ei Ymax=Di-ds=EI-es
最大极限尺寸 最小极限尺寸
最大间隙 最大过盈 最小极限尺寸 最大极限尺寸
第二节 基本术语及其定义 四、有关配合的术语定义
7.配合公差(Tf) 是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量。
对于间隙配合 对于过盈配合 对于过渡配合
习题4：有一过盈配合，基本尺寸为Ф45mm，过盈在-0.045mm至-0.086mm范围内，采用基孔制 ，孔的公差是轴的公差的1.5倍，试确定孔和轴的极限偏差，并画出公差带图和配合公差带图。
第三节 极限与配合国家标准的组成
二、标准公差系列 1. 标准公差系列：国家标准制定出的一系列标准公差数值（表1.4）。
公差带形成各种配合的一种制度。 基轴制配合中的轴称为基准轴，代号为“h”, 其上偏差为
零（es＝0）。

第1章 极限与配合
1.1 概述 1.2 基本术语及其定义 1.3 极限与配合国家标准的组成 1.4 尺寸公差与配合的选择 1.5 一般公差 线性尺寸的未注公差
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1.1 概 述
“极限”用于协调机器零件使用要 求与制造经济性之间的矛盾，“配合” 则是反映零件组合时相互之间的关系。
经标准化的极限与配合制，有利 于机器的设计、制造、使用与维修， 有利于保证产品精度、使用性能和寿 命等，也有利于刀具、量具、夹具和 机床等工艺装备的标准化。
7
1.2.1 有关尺寸的术语定义
5. 最大实体状态（MMC）与最大实体尺寸 (M孔M或轴S)具有允许的材料量为最多时的状态称为最大
实体状态，在最大实体状态下的极限尺寸称为最大实 体尺寸。它是孔的下极限尺寸和轴的上极限尺寸的统 称。孔和轴的最大实体尺寸分别以DM和dM表示。
6. 最小实体状态（LMC）与最小实体尺寸(LMS)
5. 基本偏差
极限与配合制标准中，所规定的确定公 差带相对于零线位置的那个极限偏差。它 可以是上偏差或下偏差,一般为靠近零线的 那个极限偏差。
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1.2.3 有关配合的术语定义
1.孔和轴
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1.2.3 有关配合的术语定义
轴：通常指工件的圆柱形外尺寸要素，也包括非圆 柱形外尺寸要素 （由二平行平面或切面形成的被 包容面）。如图1.3所示零件的各外表面上，d1、 d2、d3 各尺寸都称为轴。 孔：通常指工件的圆柱形内尺寸要素，也包括非圆 柱形内尺寸要素（由二平行平面或切面形成的包 容面）。如图1.3所示零件的各内表面上，D1、 D2、D3、D4各尺寸都称为孔。
孔或轴具有允许的材料量为最少时的状态称为最小 实体状态，在最小实体状态下的极限 尺寸称为最小实 体尺寸。 它是孔的上极限尺寸和轴的下极限尺寸的统 称。孔和轴的最小实体尺寸分别以DL和dL表示。

标注方法 公称尺寸 下 上偏 偏差差
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极限与配合的基本术语及定义论
三、有关偏差与公差的术语定义
4. 尺寸公差：是指尺寸的允许变动量，孔的用Th表示，轴的用Ts表示。 公差、极限尺寸、极限偏差的关系如下： 孔的公差 Th = Dmax ― Dmin = ES―EI； 轴的公差 Ts = dmax ― dmin = es―ei；
轴
最大过盈 Ymax=Dmin -dmax =EI-es；
最小过盈 Ymin =Dmax -dmin =ES-ei；
孔
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四、有关配合的术语定义
极限与配合的基本术语及定义论
1. 配合及其种类 （3）过渡配合 对于一批孔、轴，任取其中之一相配，可能具有间隙也可能具有过盈的 配合，称为过渡配合。孔、轴结合形成过渡配合时，孔的公差带与轴的 公差带相互交叠。
H8 H8 H8 H8 H8 H8 H8 H8 H8 H8 H8 H8 H8
H8
e7 f7 g7 h7 js7 k7 m7 n7 p7 r7 s7 t7 u7
H8 H8 H8
H8
d8 e8 f8
h8
H9
H9 H9 H9 H9
H9
c9 d9 e9 f9
h9
H10
H10 H10 c10 d10
H10 h10
最大间隙 Xmax=Dmax―dmin =ES―ei
孔
最小间隙 Xmin =Dmin―dmax =EI―es
轴
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四、有关配合的术语定义
极限与配合的基本术语及定义论
1. 配合及其种类 （2）过盈配合 孔的公差带完全在轴公差带的下方。实际孔的尺寸一定小于实际轴的尺 寸，孔、轴之间产生过盈，需在外来作用下孔与轴才能结合。

现代大规模生产
互换性与技术测量培训课件-第1章 绪论
1.2.1互换性标准的发展
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自1902年英国Newall公司出版了极限表以来，公差与配合标准经历了一百多年 的发展历史。 1959年，我国正式颁布了GB159～174公差与配合国家标准。随后又发布了各种 结合件、传动件、表面光洁度以及表面形状和位置公差标准。 我国的公差标准也在随着国际标准的变化不断地更新。
互换性与技术测量培训课件-第1章 绪论
1.3长度测量技术发展简介
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在古代，最初是以人的手、足等作为长度的单位
亨利一世规定，他的手臂向前平伸，从鼻尖到指尖的距离定 为“1码”。
1791年，法国议会批准以通过巴黎的地球子午线的1/4000万 为1m的定义。
历时多年，法国测量了西班牙巴塞罗那到法国敦克尔刻的地 球子午线长度，并按测量结果制作了3.5×20mm矩形截面 的铂杆，以此杆两端之间的距离为1m，此杆保存在巴黎 档案局，成为档案米尺（metre archives）。
1979年，我国将原有的1959年版标准修订为GB1800~1804-1979。
1996年，又将该公差与配合标准改名《极限与配合》，并不断修订有关标准。
互换性与技术测量培训课件-第1章 绪论
1.2.2产品几何量技术规范(GPS)标准体系简介 12
产品几何技术规范（Geometrical Prodห้องสมุดไป่ตู้ct Specification ,GPS）
互换性与技术测量培训课件-第1章 绪论
1.3长度测量技术发展简介
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互换性与技术测量培训课件-第1章 绪论
1.3 本课程的任务
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学生在学完本课程后应达到下列要求： ① 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； ② 基本掌握本课程中几何量公差标准的主要内容、特点和应用原则； ③ 初步学会根据机器和零件的功能要求，选择几何量公差与配合； ④ 能够查用本课程介绍的公差表格，正确标注图样； ⑤ 熟悉各种典型几何量的检测方法和初步学会使用常用的计量器具。

间隙配合
+ 0 +0.039 -0.025 -0.050
+0.039 -0.025
过盈配合
+ 0 +0.039
+0.079 +0.054
+ 0 -
过渡配合
+0.039 +0.034 +0.009
ø 50
Ø50
ø 50
计算
解:（1）最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.039-(-0.050) = +0.089mm 最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.025)= +0.025 mm 配合公差 T f =︱Xmax—Xmin︱=︱+0.089-(+0.025)︱ = 0.064 mm (2) 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.079)= -0.079mm 最小过盈 Ymin=ES-ei=+0.039-(+0.054) = -0.015mm 配合公差 T f =︱Ymin—Ymax︱=︱-0.015-(-0.079)︱ = 0.064 mm (3) 最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.039-(+0.009) = +0.030mm 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.034)= -0.034 mm 配合公差 Tf =︱Xmax—Ymax︱=︱+0.030-(-0.034)︱ = 0.064 mm
Dmin Dmax
孔、轴的极限尺寸
dmin
dmax
2 极限与配合的基本词汇
三．偏差(deviation)与公差(tolerance)
1.尺寸偏差 某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差 (简称偏差) 2.实际偏差（ Ea、ea ） 实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差 Ea=Da-D ea=da-d 3.极限偏差 极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差 上偏差（ES、es）ES=Dmax-D es=dmax-d 下偏差（EI、ei） EI=Dmin-D ei=dmin-d

第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
5.提取组成要素的局部尺寸： 一切提取组成要素上两对应点距离的统称。 6 .极限尺寸： 指允许的尺寸变化的两个极限值，它包括上极限尺寸和下极 限尺寸。 上极限尺寸（或最大极限尺寸）：尺寸要素允许的最大尺寸。 下极限尺寸（或最小极限尺寸）：尺寸要素允许的最小尺寸。
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
Dmax 、Dmin 、d max 、d min
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
Dmin Da Dmax
d min d a d max
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
三、有关偏差和公差的术语和定义（续）
X max Ymax 2
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
四、有关配合的术语和定义（续）
4．配合公差 间隙配合 T f X max X min Th Ts
过盈配合 T f Ymax Ymin Th Ts
过渡配合 T f X max Ymax Th Ts 它反映配合性质， 即配合松紧变化程度。
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
三、有关偏差和公差的术语和定义（续）
4. 极限制
公差带有两个基本参数： 位置ES(es）或EI(ei) 用标准化的公差与极限偏差组成标准化的孔、轴公差带的制 度称为极限制。 大小（Th
、Ts
）
第一章 孔与轴的极限与配合
§2 极限与配合的基本词汇
第一章 孔与轴的极限与配合
§3 极限与配合国家标准
一、孔、轴标准公差系列（公差带大小的标准化） 2. 标准公差等级与代号

《互换性与测量技术》教学教案(第一部分)第一章：互换性概念与重要性1.1 教学目标让学生理解互换性的基本概念。

使学生认识到互换性在工程和制造领域的重要性。

引导学生了解互换性对产品质量和性能的影响。

1.2 教学内容互换性的定义和特点互换性在制造业中的应用互换性对产品性能的影响案例分析1.3 教学方法采用讲授法，讲解互换性的基本概念和特点。

利用案例分析法，分析互换性在实际工程中的应用和影响。

1.4 教学准备教学PPT和相关案例材料投影仪和音响设备1.5 教学过程导入新课，介绍互换性的概念（10分钟）讲解互换性的特点和重要性（15分钟）分析互换性在制造业中的应用案例（15分钟）学生互动讨论，提问和解答（10分钟）总结本节课的主要内容（5分钟）第二章：测量技术基础2.1 教学目标让学生掌握测量技术的基本原理和方法。

使学生了解测量工具和设备的使用。

培养学生进行实际测量的能力和技巧。

2.2 教学内容测量的基本原理和方法常见测量工具和设备的使用方法实际测量操作技巧和注意事项2.3 教学方法采用讲授法，讲解测量技术的基本原理和方法。

利用示范法，演示测量工具和设备的使用。

采用实践法，进行实际测量操作练习。

2.4 教学准备教学PPT和相关理论知识材料测量工具和设备（如卡尺、千分尺、量具等）实际测量操作的材料和场地2.5 教学过程导入新课，介绍测量技术的重要性（10分钟）讲解测量的基本原理和方法（15分钟）演示测量工具和设备的使用方法（15分钟）学生实践操作，进行实际测量练习（15分钟）总结本节课的主要内容（5分钟）第三章：公差与配合3.1 教学目标让学生理解公差和配合的概念及其在工程中的应用。

使学生掌握公差和配合的计算方法。

培养学生根据设计要求选择合适的公差和配合的能力。

3.2 教学内容公差和配合的定义和分类公差和配合的计算方法公差和配合在工程中的应用案例分析3.3 教学方法采用讲授法，讲解公差和配合的基本概念和计算方法。

3. 装配过程 因为零部件具有互换性， 可以提高装配质量， 缩短装配 时间， 所以便于实现现代化的大工业自动化， 提高装配效率。
4. 由于工件具有互换性, 因而在它磨损到极限或损坏后, 可 以很方便地用备件来替换, 缩短维修时间和节约费用, 提高修 理质量, 延长产品的使用寿命, 从而提高了机器的使用价值。 综上所述, 在机械制造中, 遵循互换性原则, 不仅能保证又 多又快地生产, 而且能 保证产品质量和降低生产成本。 所以, 互换性是在机械制造中 贯彻“多快好省”方针的技术措施。
1.2 互换性与技术测量
1. 2. 1 零件在机械加工时，由于“机床—工具—辅具”工艺系
统的误差、刀具的磨损、机床的振动等因素的影响， 使得工 件在加工后总会产生一些误差。 加工误差就几何量来讲，可 分为尺寸误差、几何形状误差、相互位置误差和表面粗糙度。
１. 尺寸误差：零件在加工后实际尺寸与理想尺寸之间的 差值。零件的尺寸要求如图1-1(a)所示，但经过加工， 它的da1、 da2、da3、da4、da5的实际尺寸各有不同， 有的在极限尺寸范围 内，个别的则超出了极限尺寸，即为尺寸误差。
由于电视机或汽车要在生产线上装配， 要求各个 企业在制造零部件时必须符合国家的统一技术标准。 这种跨地区、 跨行业， 大型国有企业和民营企业不同 的设备条件， 工人的技术水平也不尽相同， 但加工出 来的零件可以不经选择、 修配或调整， 就能装配成合 格的产品， 说明了零件的加工是按规定的精度要求制 造的。
图 1-1 （a）零件的尺寸要求；（b）零件的轴剖面；
（c）零件的横剖面
(2) 相互位置误差：如图1-2所示， 在车削台阶轴 时， 由于其结构的特点， 作者调整轴线不仔 细， 加工后该零件会产生台阶轴的轴线错位， 从而会 出现同轴度误差， 造成零件的实际位置与理想位置的 偏离。