1、互換性與測量技術基礎主講：鄧逍榮 二0一0年九月 白金教程白金教程（1 1）課程的性質課程的性質 本課程是機械、近機械各專業的一門重要技術基礎課，是本課程是機械、近機械各專業的一門重要技術基礎課，是聯系設計課程與工氣課程的紐帶，是從基礎課學習過渡到專業聯系設計課程與工氣課程的紐帶，是從基礎課學習過渡到專業課學習的橋梁。課學習的橋梁。（2 2）課程的目的課程的目的 通過本課程的學習，獲得機械工程技術人員必備的公差配通過本課程的學習，獲得機械工程技術人員必備的公差配合與檢測方面的基本知識、基本技能。合與檢測方面的基本知識、基本技能。（3 3）課程的任務課程的任務 通過講課、作業、實驗等教學環節了解

2、互換性與標準化的通過講課、作業、實驗等教學環節了解互換性與標準化的重要性；熟悉極限與配合的基本概念，掌握某些極限配合標準重要性；熟悉極限與配合的基本概念，掌握某些極限配合標準的主要內容；初步掌握確定公差的原則和方法；一般了解技術的主要內容；初步掌握確定公差的原則和方法；一般了解技術測量的工具和方法；初步建立測量誤差的概念及尺寸鏈的概念測量的工具和方法；初步建立測量誤差的概念及尺寸鏈的概念和它們的計算方法，為正確地理解和繪制設計圖樣及正確地表和它們的計算方法，為正確地理解和繪制設計圖樣及正確地表達設計思想打下基礎。達設計思想打下基礎。一、課程的性質、目的、任務二、課程教學要求（一）理論教學要求（

3、一）理論教學要求1 1、幫助學生建立幾何參數互換性與標準化的基本概念。、幫助學生建立幾何參數互換性與標準化的基本概念。2 2、要求學生認識各種幾體參數有關公差標準的基本內容和主、要求學生認識各種幾體參數有關公差標準的基本內容和主要規定。要規定。3 3、要求學生會初步選用公差與配合；對常見公差要求會正確、要求學生會初步選用公差與配合；對常見公差要求會正確標準，解釋和查用有關表格。標準，解釋和查用有關表格。（二）實踐技能要求（二）實踐技能要求1 1、要求學生會正確選擇，使用生產現場的常用量具和儀器。、要求學生會正確選擇，使用生產現場的常用量具和儀器。2 2、能對一般幾何量進行綜合檢測和數據處理。、

4、能對一般幾何量進行綜合檢測和數據處理。三、與其它課程分工 本課程是學習本課程是學習機械制圖機械制圖之后，學生具有一定的制識圖之后，學生具有一定的制識圖能力，能夠初步的進行尺寸和形狀公差的標準，對測量有一定能力，能夠初步的進行尺寸和形狀公差的標準，對測量有一定的感性認識后開設的，進一步學習幾何參數的互換性與標準化的感性認識后開設的，進一步學習幾何參數的互換性與標準化，含量標準的具體內容和主要規定，掌握極限與配合的應用，含量標準的具體內容和主要規定，掌握極限與配合的應用，進一步學習形位公差及尺寸公差原則。進一步學習形位公差及尺寸公差原則。 為為機械設計機械設計、沖壓工藝與模具設計沖壓工藝與模具設計

5、、塑料成型塑料成型工藝與模具設計工藝與模具設計等專業課程打下堅實的基礎。而后續課程的等專業課程打下堅實的基礎。而后續課程的教學和畢業后的實際工作鍛煉，則將使學生進一步理解和逐漸教學和畢業后的實際工作鍛煉，則將使學生進一步理解和逐漸熟練掌握本課程的內容。熟練掌握本課程的內容。四、教學時數安排 互換性與測量技術互換性與測量技術是模具設計與制造專業的一門重是模具設計與制造專業的一門重要專業基礎課，理論學時需要專業基礎課，理論學時需5252課時，實驗課學時需課時，實驗課學時需1212課時，課時，總共需總共需6464學時。學時。五、教學內容 互換性與測量技術互換性與測量技術是模具設計與制造專業的一門重是

6、模具設計與制造專業的一門重要專業基礎課，理論學時需要專業基礎課，理論學時需5252課時，實驗課學時需課時，實驗課學時需1212課時，課時，總共需總共需6464學時。學時。第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 尺寸公差與圓柱結合的互換性尺寸公差與圓柱結合的互換性第三章第三章 測量技術基礎測量技術基礎第四章第四章 形狀和位置公差及其檢測形狀和位置公差及其檢測第五章第五章 表面粗糙度及其檢測表面粗糙度及其檢測第六章第六章 滾動軸承的互換性滾動軸承的互換性六、參考資料1 1、廖念釗主編，互換性與測量技術基礎，中國計量出版社，廖念釗主編，互換性與測量技術基礎，中國計量出版社，198819882 2、陳于萍

7、主編，互換性與測量技術基礎，機械工業出版社，陳于萍主編，互換性與測量技術基礎，機械工業出版社，20052005第一章 緒論主講：鄧逍榮 二0一0年九月 互換性與測量技術互換性與測量技術白金教程白金教程1-1 互換性概述本章內容1-2 互換性與測量技術1-3 互換性與標準化 1-4 本課程的研究對象與任務 復習與思考 1、了解本課的作用和任務2、介紹互換性的概念、類型及作用。3、什么標準化，了解我國標準的種類。4、計量工作及其意義5、什么是優先數，優先數系教學內容和要求1、互換性、標準化與優先數系的概念。教學重點和難點教學課時：2 在日常生活中，我們經常遇到這樣的情況：家里的燈泡在日常生活中，我

8、們經常遇到這樣的情況：家里的燈泡壞，自行車上的螺釘丟了，買一個相同規格的換上即可正常壞，自行車上的螺釘丟了，買一個相同規格的換上即可正常使用，非常方便、快捷。那么請問：使用，非常方便、快捷。那么請問： 一個一個M10M10的六角頭螺栓與什么樣的螺母相匹配的六角頭螺栓與什么樣的螺母相匹配? ?如何保證如何保證螺母的任意互換？螺母在加工過程中產生的誤差如何控制？螺母的任意互換？螺母在加工過程中產生的誤差如何控制？如何知道螺母具有互換性？如何知道螺母具有互換性？ 案例分析案例分析一、一、 互換性的概念互換性的概念 所謂互換性所謂互換性( (interchangeabilityinterchangea

9、bility) )，是指在同一規格的一，是指在同一規格的一批零件或部件中，不需要任何挑選或附加修配，任取其一，就批零件或部件中，不需要任何挑選或附加修配，任取其一，就能裝到機器上，達到規定的功能要求，這樣的零件或部件就具能裝到機器上，達到規定的功能要求，這樣的零件或部件就具有互換性。有互換性。1-1 1-1 互換性概述互換性概述問題：問題： 如何使工件具有互換性？如何使工件具有互換性？ 二、二、 互換性的互換性的種類種類 可以分為廣義互換性和狹義互換性。可以分為廣義互換性和狹義互換性。（1 1）狹義互換性是指幾何參數互換。幾何參數包括尺寸、形）狹義互換性是指幾何參數互換。幾何參數包括尺寸、形狀

10、、位置和表面粗糙度等。狀、位置和表面粗糙度等。（2 2）廣義互換性是指幾何參數互換和功能互換。）廣義互換性是指幾何參數互換和功能互換。1 1、按照互換的范圍分類、按照互換的范圍分類 1-1 1-1 互換性概述互換性概述 本課程只討論幾何參數的互換性，即狹義互換性。本課程只討論幾何參數的互換性，即狹義互換性。 二、二、 互換性的互換性的種類種類 （1 1）完全互換性是指一批零件、部件在裝配時不需分組、挑選）完全互換性是指一批零件、部件在裝配時不需分組、挑選、調整和修配、裝配后就能滿足預定的要求，也稱為絕對互換、調整和修配、裝配后就能滿足預定的要求，也稱為絕對互換性。例如普通螺紋連接件、滾動軸承等

11、。性。例如普通螺紋連接件、滾動軸承等。 2 2、按照互換的程度分類、按照互換的程度分類 可以分為完全互換性和不完全互換性?？梢苑譃橥耆Q性和不完全互換性。 優點：優點：生產效率高，有利于各生產單位和部門之間的協作。生產效率高，有利于各生產單位和部門之間的協作。 1-1 1-1 互換性概述互換性概述二、二、 互換性的互換性的種類種類 2 2、按照互換的程度分類、按照互換的程度分類 （2 2）不完全互換性是指機器的零、部件在在裝配或更換前，允）不完全互換性是指機器的零、部件在在裝配或更換前，允許有附加的選擇，裝配或更換時，允許有附加的調整但不允許許有附加的選擇，裝配或更換時，允許有附加的調整但不

12、允許修配，裝配或更換后，能滿足預定使用要求，也稱為有限互換修配，裝配或更換后，能滿足預定使用要求，也稱為有限互換性。性。 優點：優點：降低生產成本，便于加工。降低生產成本，便于加工。 1-1 1-1 互換性概述互換性概述三、三、 互換性的作用互換性的作用 1-1 1-1 互換性概述互換性概述方便替換方便替換 縮短維修時間和節約費用縮短維修時間和節約費用 專業化協調生產專業化協調生產 提高產品質量和生產效率提高產品質量和生產效率縮短裝配時間縮短裝配時間提高效率提高效率簡化繪圖、計算簡化繪圖、計算 加速產品更新換代加速產品更新換代四、四、 公差的概念公差的概念 從零件的使用功能來看，要求零件的幾何

13、參數完全準確也是沒有必要從零件的使用功能來看，要求零件的幾何參數完全準確也是沒有必要 的，只要將零件的幾何參數限制在某一規定的范圍內變動，就能保證零件的，只要將零件的幾何參數限制在某一規定的范圍內變動，就能保證零件 的使用功能，同時這樣的零件也就具有了互換性。的使用功能，同時這樣的零件也就具有了互換性。零件幾何參數的允許變零件幾何參數的允許變 動范圍稱為公差。動范圍稱為公差。 為了使零、部件具有互換性，首先必須對幾何要素提出公差要求，只為了使零、部件具有互換性，首先必須對幾何要素提出公差要求，只 有在公差要求范圍內的合格零、部件才具有互換性。為了實現互換性生有在公差要求范圍內的合格零、部件才具

14、有互換性。為了實現互換性生 產，還必須對各種各樣的公差要求制定統一的規范，使設計人員和加工人產，還必須對各種各樣的公差要求制定統一的規范，使設計人員和加工人 員遵循共同的技術依據，因此指定了公差標準，公差標準是對零件的公差員遵循共同的技術依據，因此指定了公差標準，公差標準是對零件的公差 和配合所指定的技術標準。和配合所指定的技術標準。 1-1 1-1 互換性概述互換性概述五、五、 標準和標準化的概念標準和標準化的概念 標準是指對重復性事物和概念所做的統一規定。標準是指對重復性事物和概念所做的統一規定。 標準化是指為了在一定的范圍內獲得最佳秩序，對實際或潛在的問題標準化是指為了在一定的范圍內獲得

15、最佳秩序，對實際或潛在的問題 制定共同的和重復使用的規則的活動，它包含了標準制定、標準貫徹和標制定共同的和重復使用的規則的活動，它包含了標準制定、標準貫徹和標 準修訂的全部過程。標準化是實現互換性的前提。準修訂的全部過程。標準化是實現互換性的前提。 標準按性質可以分為技術標準、生產組織標準和經濟管理標準三大標準按性質可以分為技術標準、生產組織標準和經濟管理標準三大 類。技術標準是指為產品和工程的技術質量、規格及其檢驗方法等方面所類。技術標準是指為產品和工程的技術質量、規格及其檢驗方法等方面所 作的技術規定，是從事生產、建設工作的一種共同技術依據。作的技術規定，是從事生產、建設工作的一種共同技術

16、依據。 1-1 1-1 互換性概述互換性概述五、五、 標準和標準化的概念標準和標準化的概念 1-1 1-1 互換性概述互換性概述GB/T1800.1GB/T1800.119971997極限與配合極限與配合 基礎基礎 第第1 1部分：部分：詞匯詞匯GB/T1800.2GB/T1800.219981998極限與配合極限與配合 基礎基礎 第第2 2部分：公差、偏差和配合的基本規定部分：公差、偏差和配合的基本規定GB/T1800.3GB/T1800.319981998極限與配合極限與配合 基礎基礎 第第3 3部分：標準公差和基本偏差數值表部分：標準公差和基本偏差數值表GB/T1800.4GB/T180

17、0.419991999極限與配合極限與配合 標準公差等級和孔、軸的極限偏差表標準公差等級和孔、軸的極限偏差表GB/T1801GB/T18011999 1999 極限與配合極限與配合 公差帶和配合的選擇公差帶和配合的選擇GB/T1804GB/T18042000 2000 一般公差一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差未注公差的線性和角度尺寸的公差 尺寸的公差與配合國家標準主要包括：尺寸的公差與配合國家標準主要包括： 1. 1. 加工誤差與公差加工誤差與公差 加 工 誤 差1-1-2 2 互換性與測量技術互換性與測量技術（1 1）加工誤差：零件在加工過程中，不可避免地會產生各種誤）加工誤差：零件

18、在加工過程中，不可避免地會產生各種誤差。差。 要想把同一規格的一批零件的幾何參數做得完全一致是不要想把同一規格的一批零件的幾何參數做得完全一致是不可能的，實際上也沒有必要?？赡艿模瑢嶋H上也沒有必要。 1-1-2 2 互換性與測量技術互換性與測量技術 問題：加工誤差與公差的區別與聯系問題：加工誤差與公差的區別與聯系區別：誤差在加工過程中產生，公差由設計人員確定。區別：誤差在加工過程中產生，公差由設計人員確定。聯系：公差是誤差的最大允許值。聯系：公差是誤差的最大允許值。（2 2）公差：控制幾何參數的技術規定就稱）公差：控制幾何參數的技術規定就稱“公差公差”，即為實，即為實際參數值所允許的際參數值所

19、允許的最大變動量最大變動量。 1. 1. 加工誤差與公差加工誤差與公差尺寸、形狀誤差尺寸、形狀誤差位置誤差位置誤差表面粗糙度表面粗糙度綜合實例綜合實例1-1-2 2 互換性與測量技術互換性與測量技術 2. 2. 技術測量技術測量 完工后的零件是否滿足公差要求，要通過檢測加以判斷。完工后的零件是否滿足公差要求，要通過檢測加以判斷。檢測包括檢驗和測量。檢測包括檢驗和測量。 （1 1）檢驗：幾何量的檢驗是指確定零件的幾何參數是否在規定）檢驗：幾何量的檢驗是指確定零件的幾何參數是否在規定的極限范圍內，并作出合格性判斷，而不必得出被測量的具體的極限范圍內，并作出合格性判斷，而不必得出被測量的具體數值。數

20、值。 1-1-2 2 互換性與測量技術互換性與測量技術 2. 2. 技術測量技術測量（2 2）測量：將被測量與計量單位的標準量進行比較，以確定被）測量：將被測量與計量單位的標準量進行比較，以確定被測量的具體數個的過程。測量的具體數個的過程。1-1-2 2 互換性與測量技術互換性與測量技術 2. 2. 技術測量技術測量技術測量是實現互換性的技術保證 統一計量單位計量器具的發展 檢測不僅用來評定產品質量，而且用于分析產生不合格品檢測不僅用來評定產品質量，而且用于分析產生不合格品的原因，及時調整生產，監督工藝過程，預防廢品產生。的原因，及時調整生產，監督工藝過程，預防廢品產生。 檢測是機械制造的檢測

21、是機械制造的“眼睛眼睛”，事實證明，產品質量的提高，事實證明，產品質量的提高，除設計和加工精度的提高外，還有賴于精度的提高。，除設計和加工精度的提高外，還有賴于精度的提高。 綜上所述，合理確定公差與正確進行檢測，是保證產品質綜上所述，合理確定公差與正確進行檢測，是保證產品質量、實現互換性生產的兩個必不可少的條件和手段。量、實現互換性生產的兩個必不可少的條件和手段。1-1-3 3 互換性與標準化互換性與標準化 公差標準在工業革命中起過非常重要的作用。公差標準在工業革命中起過非常重要的作用。 國際國際l19021902年頒布了全世界第一個公差與配合標準（極限表）年頒布了全世界第一個公差與配合標準（

22、極限表） l19241924年英國在全世界頒布了最早的國家標準年英國在全世界頒布了最早的國家標準B.S 164B.S 16419241924，緊隨其后的是美國、德國、法國緊隨其后的是美國、德國、法國l19291929年俄羅斯（前蘇聯）也頒布了年俄羅斯（前蘇聯）也頒布了“公差與配合公差與配合”標準標準l19261926年成立了國際標準化協會（年成立了國際標準化協會（ISAISA），），19401940年正式頒布了年正式頒布了國際國際“公差與配合公差與配合”標準，標準，19471947年將年將ISAISA更名為更名為ISOISO（國際標準國際標準化組織）?；M織）。 1. 1. 標準標準1-1-3

23、 3 互換性與標準化互換性與標準化 1. 1. 標準標準 我國我國l19591959年我國正式頒布了第一個年我國正式頒布了第一個公差與配合公差與配合國家標準國家標準（GB159GB1591741745959） l19791979年以來對舊的基礎標準進行了兩次修訂：一次是上世年以來對舊的基礎標準進行了兩次修訂：一次是上世紀八十年代初期，（紀八十年代初期，（GB1800GB1800180418047979、GB1182GB1182118411848080、GB1031GB10318383）；）；另一次是九十年代中期（另一次是九十年代中期（GB/T1800.1GB/T1800.11997GB/T11

24、821997GB/T11821996GB/T10311996GB/T103119951995）1-1-3 3 互換性與標準化互換性與標準化 l為了實現互換性，必須對公差值進行標準化，不能各行其是，為了實現互換性，必須對公差值進行標準化，不能各行其是，標準化是實現互換性生產的重要技術措施。標準化是實現互換性生產的重要技術措施。l對零件的加工誤差及其控制范圍所制訂的技術標準稱對零件的加工誤差及其控制范圍所制訂的技術標準稱“極限極限與配合與配合”標準，它是實現互換性的基礎。標準，它是實現互換性的基礎。 2. 2. 標準化標準化 標準化是指在經濟、技術、科學及管理等社會實踐中，對標準化是指在經濟、技術

25、、科學及管理等社會實踐中，對重復性事物和概念通過制定、發布和實施標準，達到統一，以重復性事物和概念通過制定、發布和實施標準，達到統一，以獲得最佳秩序和社會效益的全部活動過程。獲得最佳秩序和社會效益的全部活動過程。 標準化是組織現代化生產的重要手段，是實現互換性的必標準化是組織現代化生產的重要手段，是實現互換性的必要前提，是國家現代化水平的重要標志之一。它對人類進步和要前提，是國家現代化水平的重要標志之一。它對人類進步和科學技術發展起著巨大的推動作用?？茖W技術發展起著巨大的推動作用。1-1-3 3 互換性與標準化互換性與標準化 3. 3. 標準分級標準分級 標準按不同的級別頒發，我國標準分為國家

26、標準、行業標標準按不同的級別頒發，我國標準分為國家標準、行業標準、地方標準和企業標準。準、地方標準和企業標準。GBGB國家標準國家標準JBJB機械標準機械標準ISOISO國際標準化組織國際標準化組織1-1-3 3 互換性與標準化互換性與標準化 4. 4. 標準分類標準分類 1-1-3 3 互換性與標準化互換性與標準化 5. 5. 常用標準代號及含義常用標準代號及含義GB/T1800.1GB/T1800.119971997極限與配合極限與配合 基礎基礎 第第1 1部分：部分：詞匯詞匯GB/T1800.2GB/T1800.21998 1998 極限與配合極限與配合 基礎基礎 第第2 2部分：公差、

27、偏差和配合的基本規定部分：公差、偏差和配合的基本規定GB/T1800.3GB/T1800.31998 1998 極限與配合極限與配合 基礎基礎 第第3 3部分：標準公差和基本偏差數值表部分：標準公差和基本偏差數值表GB/T1800.4GB/T1800.41999 1999 極限與配合極限與配合 標準公差等級和孔、軸的極限偏差表標準公差等級和孔、軸的極限偏差表GB/T1801GB/T18011999 1999 極限與配合極限與配合 公差帶和配合的選擇公差帶和配合的選擇GB/T1804GB/T18042000 2000 一般公差一般公差 未注公差的線性和角度尺寸的公差未注公差的線性和角度尺寸的公差

28、GB70-85GB70-85提出問題：提出問題：為什么電燈泡的功率為：為什么電燈泡的功率為：15W15W、25W25W、40W40W、60W60W等？等？ 為了使產品的參數選擇能遵守統一的規律，人們在生產實為了使產品的參數選擇能遵守統一的規律，人們在生產實踐中總結出了一種科學的統一數值標準，這就是優先數和優先踐中總結出了一種科學的統一數值標準，這就是優先數和優先數系。數系。 優先數和優先數系是一種無量鋼的分級數值，它是十進制優先數和優先數系是一種無量鋼的分級數值，它是十進制幾何級數，適合于各種量值的分級，數系中的每一個數都是優幾何級數，適合于各種量值的分級，數系中的每一個數都是優先數。先數。

29、1-1-4 4 優先優先數和優先數系數和優先數系 在商品生產中，為了滿足不同用戶的需求，同一品種同一在商品生產中，為了滿足不同用戶的需求，同一品種同一個參數還要從大到小取不同的值，從而形成不同規格的產品系個參數還要從大到小取不同的值，從而形成不同規格的產品系列。這個系列確定得是否合理，與所取的數個如何分檔、分級列。這個系列確定得是否合理，與所取的數個如何分檔、分級直接有關。直接有關。提出問題：提出問題：為什么電燈泡的功率為：為什么電燈泡的功率為：15W15W、25W25W、40W40W、60W60W等？等？1-1-4 4 優先優先數和優先數系數和優先數系 各系列的公比為：各系列的公比為： 為了

30、滿足生產的需要。有時需要采用派生系列，派生系列用為了滿足生產的需要。有時需要采用派生系列，派生系列用Rr/pRr/p表表 示，示，r r代表代表5 5、1010、2020、4040、8080。例如在。例如在R10/3R10/3系列中，系列中，r r為為1010，p p為為3 3，表示從，表示從R10R10系列中的某一項開始，每隔系列中的某一項開始，每隔3 3項取一數值項取一數值，如從，如從1.251.25開始，就可以得到開始，就可以得到1.251.25，2.52.5，5 5，1010，數系。數系。 R20系列：q20 101.1220R5系列：q5 101.605R10系列：q10 101.2510R40系列：q40 101.0640R80系列：q80 101.03801-1-4 4 優先優先數和優先數系數和優先數系 國家標準國家標準GB321GB32119801980優先數和優先數系優先數和優先數系規定了五個規定了五個等比數列，它們分別用等比數列，它們分別用R5R5、R10R10、R20R20、R40R40、R80R80表示，其中表示，其中前四個系列為基本系列，前四個系列為基本系列，R80R80系列為補充系列，當參數要求分系列為補充系列，當參數要求分級很細或基本系列不能滿足需要時才采用補充系列。級很細或基本系列不能滿足需要時