《互换性原理》PPT课件.ppt

第一章互换性原理,史成坤,加工工艺学,主要内容,4,互换性与优先数,1,2,3,极限与配合,形状和位置公差,表面粗糙度,1.互换性与优先数,什么是互换性,互换性分类,按决定参数,几何参数互换性：尺寸、形状、相互位置及表面质量功能互换性：物理、化学、电学、力学性能,按互换程度,完全互换（绝对互换）：不挑选、不分组、不修配不完全互换（有限互换）：需选择、分组或调整,按应用场合,内部互换：部件内部零件之间的互换外部互换：部件与其相配件之间的互换,互换性的作用,设计方面：简化设计工作量、缩短周期、利于信息化、产品多样化。制造方面：便于实现专业化、自动化生产；采用先进工艺和设备，提高生产率和产品质量，降低成本；缩短装配周期。使用和修理方面：简单而迅速的替换，节约时间和费用，保证工作连续性。生产管理方面：便于科学管理。经济方面:缩小规模，降低生产成本。,如何实现互换性,A工厂生产螺钉,B工厂生产螺母,C工厂组装自行车,标准化,标准的类别,基础标准：以标准化共性要求为对象，例如计量单位、术语、符号、优先数系、极限与配合、制图标准等。GB/T14791-1993螺纹术语,产品标准：以产品及其构成部分为对象，例如机电设备、工艺装备、半成品等产品。GB/T5783-2000六角头螺栓GB/T21118-2007小麦粉馒头方法标准：以生产活动中的重要程序、规划及方法为对象，例如测试方法、工艺规程、验收规则等。GB/T9253.2-1999石油天然气工业套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验安全与环境保护标准：为安全与环境保护目的制定。GB19058-2003销毁日本遗弃在华化学武器全过程环境保护技术规定(试行),标准的等级、级别中华人民共和国标准化法,国家标准：GB（国标）、GJB（国军标），具法律性质，强制执行。GB33142006内燃机车通用技术条件,专业标准（行业标准）：JB（机械）、HB（航空）等。HB5363-86航空焊接质量控制标准(航空工业部)地方标准：DB+地区代号。DB61/XXX-2008陕西省地方标准企业标准：Q。Q/JD13892006SC7132C轿车（重庆长安企业）,国际标准化组织（ISO）ISO9000质量管理体系族标准,互换性,标准化,前提,大量数据,一种科学的、国际上统一的数值分级制度，也是一组无量纲的分级数系，用于各种量值的分级。,1877年，法国人查尔斯.雷诺(CharlesRenard)将425种载人气球绳索尺寸，减少到17种,本课程中提出优先数的概念，主要是用于公差等级的分级。,优先数系十进制等比数列,Rr,每隔r项，后项与前项比值为10,0,国标规定r值有5，10，20，40，80五种，分别表示为R5，R10，R20，R40，R80，称为R5系列R80系列等。各系列的公比如下：,补充系列,R10：1.0，1.25，1.6，2.0，2.5，3.15，4.0，5，6.3，8.0，10.0,R10/3：1.0，2.0，4.0，8.0，10.0,派生系列,R5,1.5848931924.,国标,规律、优点？,优先数的选用规则,基本系列，先疏后密；R5R80派生系列，优先公比较大和含有1的；考虑经济性和需要量，可选复合系列。,优先数的应用举例,一般机械的主要参数采用R5或R10系列，如显微镜放大倍数选用R5，公差标准选用R5，尺寸分段选用R10；专用工具的主要尺寸采用R10系列；通用型材、零件及工具的尺寸和铸件的壁厚采用R20系列。,习题2（3）,主要内容,4,互换性与优先数,1,2,3,极限与配合,形状和位置公差,表面粗糙度,2.极限与配合,“极限”是用于协调机器零件的使用要求与制造经济性之间的矛盾；机床的精度等级“配合”是反映机器零件之间有关功能要求的相互关系；配合件道具“极限与配合”的标准化，有利于机器的设计、制造、使用和维修，直接影响产品的精度、性能和使用寿命，是评定产品质量的重要技术指标。,概述,2.极限与配合,极限与配合,基本术语及定义,有关“尺寸”的术语及定义,有关“偏差、公差”的术语及定义,有关“配合”的术语及定义,极限与配合的国家标准,标准公差系列,基本偏差系列,公差带与配合的代号,公差与配合的选择,线性尺寸的未注公差,概述,内容,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,一、有关“尺寸”的术语和定义,二、有关“公差与偏差”的术语和定义,三、有关“配合”的常用术语及定义,学习要求：1.掌握理解相关概念的含义2.能通过相关术语之间的关系进行必要的计算,主要内容：,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（一）有关“尺寸”的术语和定义,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（一）有关“尺寸”的术语和定义,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（一）有关“尺寸”的术语和定义,提取尺寸,通过测量获得的尺寸,非尺寸真值,孔D0,轴d0,新标准废除此定义,（实际尺寸）,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（一）有关“尺寸”的术语和定义,极限尺寸,尺寸允许变动的两个界限值,上极限尺寸Dmax、dmax,下极限尺寸Dmin、dmin（最大/小极限尺寸）,合格零件的实际尺寸应该是：,实体尺寸,孔、轴具有允许的材料量时的尺寸,最大实体状态（MMC）和最大实体尺寸(MMS)最大实体状态指孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态。在此状态下的尺寸称为最大实体尺寸。轴：dM=dmax孔：DM=Dmin,最小实体状态（LMC）和最大实体尺寸(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。轴：dL=dmin孔：DL=Dmax,2.极限与配合,轴,孔,（一）有关“尺寸”的术语和定义,2.极限与配合,（一）有关“尺寸”的总结,公称尺寸,提取尺寸,返回,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,偏差,某一尺寸减其公称尺寸所得的代数差,注：偏差可以为正值、负值或零值,（1）提取偏差：提取尺寸基本尺寸（孔E0，轴e0）E0=D0-De0=d0-d零件上实际存在，能测出大小，一批零件而言，是一随机变量（2）极限偏差：极限尺寸基本尺寸上极限偏差：上极限尺寸公称尺寸(孔轴)下极限偏差：下极限尺寸公称尺寸(孔轴)上下偏差由设计者给定当EIE0ES，eie0es时，零件才是合格的。,比较极限偏差大小绝对值大小？,2.极限与配合,轴,孔,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,尺寸公差(公差),允许尺寸的变动量，TD，Td,注：公差恒为正值,尺寸精度的度量公差越小，精度越高；公差越大，精度越低,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,轴,孔,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,零线,表示公称尺寸的直线，以其为基准确定公差和偏差。,公差带,由代表上极限偏差和下极限偏差，或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所限定的一个区域,公差带特性：,两个要素：,公差带大小,标准公差,公差带位置,基本偏差,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,公差带图,2.极限与配合,孔1,轴2,基本尺寸,+,0,_,孔2,轴1,EI,ES,ei,es,基本偏差为下极限偏差,基本偏差为上极限偏差,基本偏差,基本偏差一般为靠近零线的偏差。,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,练习1：已知孔和轴的基本尺寸为30mm，孔的最大极限尺寸Dmax=30.021mm,最小极限尺寸Dmin=30mm;轴的最大极限尺寸dmax=29.993mm,轴的最小极限尺寸dmin=29.980mm，（1）孔和轴的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别是什么？（2）求孔和轴的极限偏差、基本偏差和公差，并画出孔和轴的公差带图解。,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,练习2：已知孔和轴的基本尺寸均为50，请完成下表。,（二）有关“公差、偏差”的术语和定义,2.极限与配合,偏差,极限偏差,（二）有关“公差、偏差”的总结,返回,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合,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,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合公差,组成配合的孔、轴公差之和，允许间隙或过盈的变动量，是反映装配精度的特征值。无单位的绝对值,配合公差由孔、轴公差的大小决定，要提高配合精度，就要提高孔、轴公差等级。加工零件时，要使实际尺寸位于公差带的中间，以便松紧适当，方便装配，提高产品质量。,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,O,X,Y,Xmax,Xmin,O,X,Y,Ymin,Ymax,O,X,Y,Xmax,Ymax,间隙配合公差带图,过盈配合公差带图,过渡配合公差带图,配合公差带,配合公差带的大小，取决于配合公差的大小，配合公差带的位置取决于极限间隙或过盈的大小，前者表示配合精度，后者表示配合的松紧。,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合的分类,（1）间隙配合孔的公差带在轴公差带上方，即具有间隙的配合（包括最小间隙为零的配合）。对一批零件而言，所有孔的尺寸轴的尺寸,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合公差：Tf=|Xmax-Xmin|=孔公差+轴公差,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合的分类,（2）过盈配合（拆装困难）孔的公差带在轴公差带之下，即具有过盈的配合（包括最小过盈为零的配合）。对一批零件而言，所有轴的尺寸孔的尺寸,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合公差：Tf=|Ymin-Ymax|=孔公差+轴公差,特征参数：YminDmaxdminESei，最小过盈YmaxDmindmaxEIes，最大过盈,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合的分类,（3）过渡配合（拆装方便）孔的公差带与轴的公差带相互交叠，可能具有间隙或过盈的配合。,过渡配合是相对于待装配件的公差带而言的，对于具体的一对装配结合件，则仅具有间隙或过盈二者状态之一。,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,轴,孔,轴,孔,轴,孔,特征参数：XmaxDmaxdminESeiYmaxDmindmaxEIes,配合公差：Tf=|Xmax-Ymax|=孔公差+轴公差,2.极限与配合,练习3：孔分别与轴、轴、轴形成配合，试画出配合的孔和轴公差带图解，说明配合类别，并求出特征参数及配合公差。,（三）有关“配合”的术语和定义,2.极限与配合,（三）有关“配合”的总结,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,（三）有关“配合”的术语和定义,配合制,同一极限制的孔和轴组成的一种配合制度。,国标：基准孔EI=0，基本偏差代号H,国标：基准轴es=0，基本偏差代号h,2.极限与配合,基孔制配合,基轴制配合,（三）有关“配合”的术语和定义,2.极限与配合,练习4：有一过盈配合，基本尺寸为45mm，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。,（三）有关“配合”的术语和定义,返回,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,极限与配合的国家标准,一、标准公差系列,二、基本偏差系列,学习要求：1.掌握标准公差的等级，了解各等级数值的确定方法2.掌握轴的基本偏差和孔的基本偏差的确定方法3.会查标准公差表和基本偏差表,主要内容：,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,极限与配合的国家标准,（一）标准公差系列,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，国家标准制定出一系列标准公差,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,极限与配合的国家标准,（一）标准公差系列,GB/T1800.1-2009在基本尺寸至3150mm内规定了IT01至IT18共20个标准公差等级。,高精度级,精度级,中、低级,共20级,公差等级精度最高-精度最低IT01IT0IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9.IT18,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,极限与配合的国家标准,（一）标准公差系列,注：此表适用于尺寸小于等于500mm,标准公差数值,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,极限与配合的国家标准,（一）标准公差系列,(1)标准公差因子（单位m),其中：,补偿与直径成正比的误差。,第一项反映加工误差；,标准公差数值,练习5：某轴基本尺寸90mm，求IT6的标准公差值。,2.极限与配合,概述,内容,基本术语及定义,极限与配合的国家标准,（一）标准公差系列,标准公差数值,(2)基本尺寸分段,基本尺寸至500mm的尺寸范围分成13个尺寸段主段落；把主段落中的一段又分成23段中间段落。,2.极限与配合,1.判断题（1）同一基本尺寸范围，公差等级越高，公差数值越小；同一公差等级，基本尺寸越大，公差数值越大。Y（2）尺寸公差是零件尺寸允许的最大偏差。N（3）公差通常为正，在个别情况下也可以为负。N（4）配合公差总是大于孔或轴的尺寸公差。Y（5）零件加工的难易程度取决于公差等级的高低，与基本偏差无关。Y（6）孔和轴的加工精度越高，则其配合精度也越高。Y,练习题,（7）实际尺寸越接近基本尺寸，则其精度也就越高。N（8）从制造角度讲，基孔制的特点就是先加工孔，基轴制的特点就是先加工轴。N（9）过渡配合可能有间隙，也可能有过盈，因此，过渡配合可以算间隙配合，也可以算过盈配合。N（10）孔的基本偏差即下偏差，轴的基本偏差即上偏差。N2.选择题（1）比较两尺寸精度高低的依据是（C）A.基本偏差B.公差数值C.公差等级（2）国家标准规定的尺寸公差等级为（D）A.112共12级B.118共18级C.120共20级D.0118共20级,（3）零件尺寸的极限偏差是（B）A.测量得到的B.设计给定的C.加工后形成的（4）下述论述中正确的有（）。A基本尺寸不同的零件，只要它们的公差值相同，就说它们的精度要求相同。B一批零件的实际尺寸最大为20.0lmm，最小为19.98mm，则可知该零件的上偏差是十0.01mm，下偏差是0.02mm。C对零部件规定的公差值越小，则其配合公差也必定越小。,3.某一配合的配合公差Tf=0.050mm，最大间隙Xmax=+0.030mm，问该配合属于什么配合类别？,