《互换性与测量技术》课件第一章-绪论

Wang,chenggang,互换性,可以相互替换的性质,与,测量技术,测量的基本概念、原理及方法,课程性质：,机械类、近机械类专业的一门主要技术基础课。,课程设计,工艺课程,互换性与测量技术基础,基础课,专业课,学习目的,：,掌握互换性、标准化、测量的基本概念及有关的基本术语和定义，了解其内容和特点；,学会合理选用公差与配合的原则和方法；,能查用公差手册和公差国家标准，能读懂及正确标注图样。,掌握常用标准件,滚动轴承、螺纹、键、花键和齿轮传动的公差与配合标准。,了解典型的测量方法，学会使用常用计量器具及数据处理。,第一章,绪 论,误差 公差 精度,标准化,优先数系,课程要求,互换性,互换性的概念,什么叫互换性,?,我们通常说的互换性是指在制成同一规格的零件中,不需要作任何的挑选或附加加工,(,如选配和钳工加工,),就可以组装成部件和整机,并能达到设计要求,.,举例,:,1.,比如自己的自行车掉了一个螺母,无论你去哪个五金商店,只要买一个同样型号的螺母旋上即可,.,2.,汽车轮胎坏了,有一个同样型号的换上即可,.,学生举例,:,灯泡坏了,买一同样的灯泡。,机器上的螺钉、灯泡、自行车、缝纫机、钟表上的零部件等等。,一 互换性,1,定义：在机械制造中按规定的,几何,、,物理,及其它,质量参数,的公差，来分别制造机械的各个组成部分,使其在装配与更换时，不需辅助加工及修配便能很好地满足使用和生产上的要求，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互换性的互换，本课程仅讨论几何参数的互换性。,2,分类,完全互换与不完全互换的特点,完全互换通用性强、装配方便，可减少修理时间和费用，利于专业化生产。,不完全互换既能降低加工难度，又能保证装配精度,3.,互换性在机械制造中的作用,设计方面：,最大限度采用通用件和标准件，大大简化绘图和计算工作，缩短设计周期。,制造方面：,可分散到不同专业生产单位同时进行制造，采用先进工艺和高效率专用设备，提高生产、装配效率。,使用、维修方面：,及时方便的更换已损零部件，减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转。延长了机器的使用寿命，提高了机器的使用价值。,既然互换性有这么多好处，我们怎么才能使零,件具有互换性呢？,我们引入“,公差,”这一概念。,要使零件具有互换性，就要求将其实际值的变,动限制在一定范围内，以保证零件充分近似，即应,按“,公差,”来制造。,公差,就是允许实际参数值的最大变动量。,二 误差 公差 精度,加工误差,：零件的实际尺寸和理论上绝对准确尺寸之差。,要点：,1,实际尺寸和理论尺寸,2,之差,产生原因,因为零件的尺寸需要加工以后才能获得，但是由于加工过程中有诸如设备、人员、环境等因素的影响，这些影响又不可能绝对完全避免，所以就会产生误差,1,误差,:,实际量不等于理想量。,(1),加工误差,:,尺寸误差,:,实际量不等于理想,量,形状误差,:,实际要素对理想要素的变动量,位置误差,:,零件上点 线 面间的位置关系,表面粗糙度,:,零件表面上的微观几何形状误差,(2),测量误差,:,由仪器、方法、环境等因素带来的误差,2,公差,：,指允许参数值的变动量,3,精度：,指实际量偏离理想量的程度,误差和公差及精度三者之间的关系,精度低,公差大,误差大,工序少,加工易,成本低,精度高,公差小,误差小,工序多,加工难,成本高,公差,允许零件几何参数的变动量称为“公差”,尺寸允许变动量称为“尺寸公差”,有国家标准,形状允许变动量称为“形状公差”,有国家标准,位置允许变动量称为“位置公差”,有国家标准,如：图中标注,20,尺寸变动范围,20,19.987,公差,20,19.987,0.013,0,（,0,.,013,）,0.013,35,尺寸变动范围,34.975,34.959,公差,34.975,34.959,0.016,0.025,（,0.041,）,0.016,长度尺寸,40,和,48,没有注公差不等于没有公差，根据,GB,T1804,2000,未注公差的规定，公差为,0.3,。,形状,圆柱度,0.052,位置,对,A,同轴度,0.030,对,A,垂直度,0.040,零件在制造过程中，尺寸参数在一定的,公差内,就能保证互换性的要求。但零件尺寸公差如何确定，如果谁设计谁制定，那么，加工出来的零件还是没有互换性。这就需要一个公差标准。大家都统一执行,“,标准,”。,三 标准化,1.,必要性：为了适应各部门的协调和各生产环节的衔 接，必须有一个统一的标准,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，以实现互换性生产。,2.,定义：,（,GB/T3935.1-1996),标准,由一定的权威组织对重复性的事物或概念所作的统一规定。,标准化,是指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以后还要修订标准等等。标准化是以标准的形式体现的，也是一个不断循环、不断提高的过程。,标准,技术标准,产品标准,方法标准,安全、卫生及环境保护标准,3,标准的种类,以标准化共性要求和前提条件为对象的标准。如计量单位、术语、符号、优先数系、机械制图、极限与配合、零件结构要素等标准。,以产品及其构成部分为对象的标准。如机电设备、仪器仪表、工艺装备、零部件、毛坯、半成品及原材料等基本产品或辅助产品的标准。产品标准包括产品品种系列标准和产品质量标准,以生产技术活动中的重要程序、规划、方法为对象的标准。如设计计算方法、工艺规程、测试方法、验收规则及包装运输方法等标准。,专门为了安全与环境保护目的而制订的标准。,2,标准的级别（,分三级,）,按级别和作用的范围,标准,国家标准,专业标准,地方标准,行业标准,企业标准,3,强制性标准和推荐性标准,4,国际标准,国际标准是指由国际化标准团体通过的标准。,国际标准化组织,ISO,国际电工技术委员会,IEC,国际电信联盟,ITU,国际标准：,ISO,、,IEC,（,国际标准化组织和国际电工委员会制定的标准）,国家标准：,GB,（,我国标准）、,EN,（,欧共体）,、,ANST,（,美国）,行业标准：,JB,（,机械标准）,、,YB,（,冶金标准）,地方标准,企业标准,GB,（,强制性标准）,、,GB/T,（,推荐性标准）,标准很重要。在标准制定中，数值的确定是一,个难点，自然数有无数个。如何选取，怎么确定，,才能使数值选的少，而包含的面宽。并且能够考虑,到各方面的情况。当所选取的数值达不到你的要求,时，可以有补救措施。这就引出了“,优先数及优先,数系,”。,四 优先数系,在机械设计中，常常需要确定很多参数，而这些参数,往往不是孤立的，一旦选定，这个数值就会按照一定规,律，向一切有关的参数进行传播。,例如，螺栓的尺寸一,旦确定，将会影响螺栓孔的尺寸、垫圈尺寸、以及加工螺,栓孔的钻头尺寸、加工垫圈冲头尺寸和螺栓扳手尺寸等。,由于数值如此不断关联、不断传播，所以，机械产品中的,各种技术参数不能随意确定。必须从全局出发加以协调，,并进行适当的简化和统一。,优先数系和优先数就是对各种技术参数进行协调、简化和统一的一种科学的数值制度。,GB32180,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。,1),优先数系的构成,优先数系是一种十进制（几何级数）等比数列。包含,1,，,10,，,100,，,和,0.1,，,0.01,，,0.001,这些数。且按,1,10,，,10,100,，,和,1,0.1,，,0.1,0.01,划分区间，称为十进区间。,设每个十进段内，,a,为起始项，且每进,r,项就使项值增大,10,倍，则公比,q,应满足,aq,r,=10a,，,即公比,q=,，,相应的理论数列为,a, a ,a( ),2,a( ),r-1, 10a,国家标准,GB321,80,与国际标准,ISO3,73,采用的优先数系相同。规定的,r,值有,5,，,10,，,20,，,40,，,80,五种，它们是每个十进区间内项值的分级数。优先数系符号为,Rr,。,各系列分别用符号,R5,，,R10,，,R20,，,R40,，,R80,表示，称为,R5,系列、,R10,系列、,R80,系列。,R5,系列,:,q,5,=,=,1.6,R10,系列,:,q,10,=,=,1.25,R20,系列,:,q,20,=,=,1.12,R40,系列,:,q,40,=,=,1.06,R80,系列,:,q,80,=,=,1.03,2),由许多前、后按一定数学规律排列起来的数列在十进制数段内按等比分档,并可延伸,.,代号,Rr,公比,: q,r,= (r,取,5,、,10,、,20,、,40,、,80),表,11,优先数系的基本系列,其它系列,当优先数系基本系列无一能满足分级要求时，还会用到派生系列。派生系列是从基本系列或补充系列,R,r,中，每,p,项取值导出的系列，以,R,r,/,p,表示，比值,r,/,p,是,110,、,10100,等各个十进制数内项值的分级数。,派生系列的公比为：,移位系列也是一种派生系列，它的公比与某一基本系列相同，但项值与该基本系列不同。例如，项值从,25.0,开始的,R80/8,系列，是项值从,25.0,开始的,R10,系列的移位系列。,当参数系列的延伸范围很大，从制造和使用的经济性考虑，在不同的参数区间需要采用公比不同的系列时，可分段选用最适宜的基本系列或派生系列，以构成复合系列。,派生系列,从,Rr,系列中，,每,P,项取值所构成的系列，,如,Rr,/P,R10/3,，,则公比,qr/3= =1.9531252,。,就是在,R10,系列中从某一项开始，每后数,3,项取一项。其数值为,1,、,2,、,4,、,8,、,；,1.25,、,2.5,、,5,、,10,等均属于该系列。,表面粗糙度,Ra,、,Rz,、,Ry,规定系列就是这样的，见,P116,表,51,复合系列,由若干个等公比系数混合构成的多公比系列,如,10,、,16,、,25,、,35.5,、,50,、,71,、,100,、,125,、,160,R5 R20/3 R10,相邻两项的相对差均匀，疏密适中。为了以最少的级数满足最多的需要，对一般技术参数数值的分级，应考虑各级之间的“相对差”，而不是“绝对差”。任意相邻两项间的相对差近似不变，优先数满足了这一要求。如,R5,系列约,60,，,R10,系列约,25,，,R20,系列约,12,，,R40,系列约,6,，,R80,系列约,3,。,计算方便，容易记忆。优先数系中的数值可方便的向两端延伸，将表,1,1,中的数值乘以,10,，,100,，,1000,，,或,0.1,，,0.01,，,0.001,，,，即可得到所有大于,10,和小于,1,的任意优先数。,3,）优先数的特点,在上一级优先数系中隔项取值，可得下一系列的优先数。如在,R40,系列中隔项取值，可得,R20,系列，在,R10,系列中隔项取值，可得,R5,系列。反之，在下一系列中插入比例中项，可得上一系列。如在,R5,系列中插入比例中项，既得,R10,系列，在,R20,系列中插入比例中项，可得,R40,系列。,在同一系列中优先数的积、商、整数（正或负）次乘方仍为优先数。优先数还可以在分母中应用，即任何优先数系的倒数所组成的数列仍为优先数系，只是增大的方向相反。如,R10,系列的倒数系列：,1,1,，,1,1.25,，,1,1.6,，,1,2,，,1,2.5,，,1,3.15,，,1,4,，,1,5,，,1,6.3,，,1,8,等，即：,1,、,0.8,、,0.63,、,0.5,、,0.4,、,0.315,、,0.25,、,0.2,、,0.16,、,0.125,等。,使用方便，具有广泛的实用性：优先数系是十进等比系列，其中包含了,10,的所有整数幂（如,0.01,，,0.1,，,1,，,10,，,100,，,）。只要记住一个十进区间内的数值，其它十进区间的数值可由小数点的前后移位得到。又由于优先数系中包含有各种不同公比的系列，因而可以满足各种较密和较蔬的分级要求。由于较蔬系列的项值包含在较密系列之中，故随着生产的发展，必要时可通过插入中间值使较蔬系列变为较密系列，而原来的项值保留不变。在参数范围很宽时，根据经济性和需要量等不同条件，还可分段选用最合适的系列，以派生系列的形式来组成最佳系列。,4,）,优先数系的选用顺序,在确定自变量参数,(,即项值的选择不受已有标准或配套产品等因素限制的参数,),的系列方案时，只要能满足技术与经济上的要求，应当按照,R5,，,R10,，,R20,，,R40,的顺序，优先选用公比较大的基本系列。以后如有必要，可插入中间值变成公比较小的系列。,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和延伸项中含有项值,1,的派生系列。移位系列只宜用于因变量参数的系列。,当参数系列的延伸范围很大，从制造和使用的经济性考虑，在不同的参数区间需要采用公比不同的系列时，可分段选用最适宜的基本系列或派生系列，以构成复合系列。,5,） 应用实例：,工程技术采用的各项参数指标（如铣刀直径分级、砂轮磨粒直径分级、机床转述、进给速度分级、标准公差确定等参数指标）采用优先数系，可防止数值传播的紊乱。,渐开线圆拄齿轮模数第一系列采用,R10,在公差标准中尺寸分段（,250mm,以后），形位公差、粗糙度参数均采用优先数系,照相机的光圈采用,R20/3,；,而爆光时间采用,R10/3,的倒数系列：,1,、,1/2,、,1/4,、,1/8,、,1/16,、,端铣刀直径由,63,、,80,、,100,、,125,、,160,、,200,、,250,、,315,（或,320,）、,400,、,500,、,630,（,公比取,1.25,）,。,磨料磨粒的直径也是,1.25,的公比：（,8,）,3150,2500,；（,10,）,2500,2000,；（,12,）,2000,1600; (14)1600,1250; (16)1250,10000;(20)1000,800; (24)800,630; (30)630,500; (36)500,400; (46)400,315; (60)315,250; (70)250,200; (80)200,160; (100)160,125; (120)125,100; (150)100,80; (180)80,63; (240)63,50; (280)50,40m,1.,为使零件的几何参数具有互换性，必须把零件的加工误差控制在给定的范围内。,2.,不完全互换性是指一批零件中，一部分零件具有互换性，而另一部分零件必须经过修配才有互换性。,3.,只要零件不经挑选或修配，便能装配到机器上去，则该零件具有互换性。,课堂练习,作业：,1,.,什么叫互换性？按互换性组织生产活动有哪些优越性？,2.,写出,R5,，,R20/3,优先数系列第一,项,为,10,的后五项。,2,.,下列数据属于哪种系列？公比为多少？,(1),电动机转速：,375r/min,，,750 r/min,，,1500 r/min,，,3000 r/min,机械设计过程的三个阶段：,原理设计,零件设计,精度设计,精度设计,精度设计,