1、 概概 論論第第1 1章章中南林業科技大學精品課程中南林業科技大學精品課程機械精度設計與檢測課程組 制作 互換性的概念、實質及其與公差的關系。互換性的概念、實質及其與公差的關系。 1.1 機械產品與質量機械產品與質量 1.2 機械精度設計機械精度設計 1.3 互換性概述互換性概述 1.4 產品幾何技術規范產品幾何技術規范(GPS)概述概述 1.5 標準與標準化標準與標準化 1.6 優先數系與標準尺寸優先數系與標準尺寸 1.7 檢測技術及其發展概述檢測技術及其發展概述 1.8 本課程的性質和任務本課程的性質和任務 1.9 本課程的特點及學習方法本課程的特點及學習方法1.1機械產品與質量n機械產品

2、機械產品是指：通過機械加工或以機械加工為主要方法生產出來的產品。n機械產品質量機械產品質量是指：機械產品這一實體滿足明確和隱含要求的能力和特性的總和。 1.1機械產品與質量機械產品質量總的包括三個方面：機械產品質量總的包括三個方面：n(1) 最終產品質量，即成品質量。是實體質量狀態與產品設計技術性能指標的符合程度以及是否滿足設計要求的具體表現。n(2) 過程質量，即半成品質量。它反映了生產系統的技術狀態水平與生產圖樣、技術文件等的一致性。n(3) 質量體系運行質量。它是一項保證最終產品質量和過程質量的重要質量活動，是改善和提高最終產品質量和過程質量的有效手段。1.2 機械精度設計n大致分三個階

3、段n1、總體設計:它主要是根據產品的功能和性能要求，并應用人機工程學原理、空氣動力學理論、美學原理等進行產品的方案、布局和造型設計。n2、結構設計:它主要是應用運動學、力學（理論力學、材料力學、彈性力學等）、機械制造理論和技術、數控原理和技術、以及三維設計分析與動態仿真優化技術等，對總體設計進行細化，確定產品的系統、結構及其參數。n3、精度設計:主要為產品的系統和結構的各種技術參數確定合理的精度，并考慮一定的精度儲備。 n機械精度設計機械精度設計就是依據產品的技術要求，遵循新一代GPS（產品幾何技術規范與認證)等國家標準，運用計算機技術、尺寸鏈理論、概率論與統計學、材料學、摩擦學、計算幾何學、

4、最優化原理與算法、以及模糊數學等技術和理論，并考慮產品的工程實際狀態， 科學合理地設計該產品及其零部件幾何參數幾何參數的精度，以獲得技術與經濟的最佳綜合效應。 n1、互換性原則n2、經濟性原則n3、標準化原則n4、最優化原則n5、符合工程實際原則n1、類比法n2、試驗法n3、計算法1.3 1.3 互換性概述互換性概述互互 換換幾何參數（尺寸參數，形狀參數，位置參數，表面粗糙度參數等）幾何參數（尺寸參數，形狀參數，位置參數，表面粗糙度參數等）物理參數（硬度，強度，剛度等）物理參數（硬度，強度，剛度等）化學參數（構成材料的成分）化學參數（構成材料的成分） “機器制造中的互換性，是指按規定的幾何、物

5、理化學及其他機器制造中的互換性，是指按規定的幾何、物理化學及其他質量參數的公差，分別制造合格的零部件，在其裝配與更換時隨質量參數的公差，分別制造合格的零部件，在其裝配與更換時隨機任取其一，無需再經輔助加工或裝配，便能達到設計時規定的機任取其一，無需再經輔助加工或裝配，便能達到設計時規定的使用要求。使用要求?！?裝裝 配配設計時規定公差設計時規定公差產品存在誤差產品存在誤差 零件間參數的誤差在公差零件間參數的誤差在公差范圍內，我們就認為它們近似范圍內，我們就認為它們近似相等，在實際中就不會影響使相等，在實際中就不會影響使用性能，為此，該規格零件就用性能，為此，該規格零件就具備了互換性的這一條件。

6、具備了互換性的這一條件。 在我們的日常生活中，很多機電產品都具備這種性質，只要是同在我們的日常生活中，很多機電產品都具備這種性質，只要是同規格的合格產品，無論哪個廠家生產的均可互換。規格的合格產品，無論哪個廠家生產的均可互換。 本教材討論的互換性概念主要是幾何尺寸參數的互換性本教材討論的互換性概念主要是幾何尺寸參數的互換性。完全互換完全互換大數互換大數互換分組互換分組互換調整互換調整互換修配互換修配互換不完全互換不完全互換 機械制造中的互換性按互換的程度分機械制造中的互換性按互換的程度分 指同一規格的一批零件或部件，在裝配或更換時，不需經過任何挑選、指同一規格的一批零件或部件，在裝配或更換時，

7、不需經過任何挑選、輔助加工或附加修配（如鉗工修配）及調整，就能裝配到機器上，并能輔助加工或附加修配（如鉗工修配）及調整，就能裝配到機器上，并能達到設計時規定的功能要求。達到設計時規定的功能要求。 這種互換適合于機器中大量的通用件和標準件。這種互換適合于機器中大量的通用件和標準件。 互換性概率控制互換性概率控制P=1-在范圍內的互換我們就稱其為大數互換。在范圍內的互換我們就稱其為大數互換。 為了降低零件的加工成本，可增大零件的加工誤差，然后將相關的零為了降低零件的加工成本，可增大零件的加工誤差，然后將相關的零件尺寸一一測量出來，根據零件的實際尺寸分成若干組（裝配精度要求越件尺寸一一測量出來，根據

8、零件的實際尺寸分成若干組（裝配精度要求越高，分組數就越多），按組進行裝配，僅組內零件可互換，組與組之間不高，分組數就越多），按組進行裝配，僅組內零件可互換，組與組之間不可互換。這種方法就稱其為分組互換法?？苫Q。這種方法就稱其為分組互換法。 采用更換零件或改變零件位置（如增減或更換墊片、墊圈等）來改變采用更換零件或改變零件位置（如增減或更換墊片、墊圈等）來改變補償環尺寸大小的方法則稱調整互換。補償環尺寸大小的方法則稱調整互換。 將補償環的零件用鉗工或其他方法精確的修配（通常是去除多余的材將補償環的零件用鉗工或其他方法精確的修配（通常是去除多余的材料），以期達到裝配精度的要求。料），以期達到裝配

9、精度的要求。 1.3.3 1.3.3 互換性在機械工程互換性在機械工程 中的意義中的意義節省很多設計工作（如計算、繪圖等）節省很多設計工作（如計算、繪圖等）縮短新產品的設計周期縮短新產品的設計周期有利于增加產品規格的多樣性有利于增加產品規格的多樣性有利于結構性能的改進有利于結構性能的改進有利于成組技術的應用有利于成組技術的應用有利于專業化制造有利于專業化制造提高經濟效益和市場競爭力提高經濟效益和市場競爭力提高產品的加工質量提高產品的加工質量加工過程中的管理水平加工過程中的管理水平縮短機器的裝配周期縮短機器的裝配周期大大減輕工人的勞動強度大大減輕工人的勞動強度有利于實現文明生產有利于實現文明生產

10、1.4 產品幾何技術規范產品幾何技術規范（GPS）概述概述 GPS體系的形成大概分為三個階段：n1、第一階段：GPS概念的提出 n2、第二階段：第一代GPS語言的形成 n3、第三階段：新一代GPS體系的形成1.5 1.5 標準與標準化標準與標準化 標準是指在一定的范圍內為了獲得最佳秩序，經有關方面協商標準是指在一定的范圍內為了獲得最佳秩序，經有關方面協商一致，對重復性事物和概念通過科學的簡化、優選后做出的統一規一致，對重復性事物和概念通過科學的簡化、優選后做出的統一規定。並將其制成規范性文件，通過主管機構批準發布，作為共同遵定。並將其制成規范性文件，通過主管機構批準發布，作為共同遵守的準則和依

11、據。守的準則和依據。標準的展示形式：標準的展示形式： 標準一般以文字、圖表的形式出現，也以實物形式出現。標準一般以文字、圖表的形式出現，也以實物形式出現。2、標準的種類：、標準的種類： 按標準化工作對象按標準化工作對象技術標準技術標準管理標準管理標準工作標準工作標準 按標準的性質按標準的性質基礎標準基礎標準產品標準產品標準方法標準方法標準安全標準安全標準衛生標準衛生標準環保標準環保標準 3、標準的等級：、標準的等級：4.標準的性質：標準的性質：推薦性標準推薦性標準強制性標準強制性標準 標準化（標準化（Standardization）是指在一定范圍內的經濟、技）是指在一定范圍內的經濟、技術、科學

12、及管理等社會實踐活動中，對存在的重復性事物（如產術、科學及管理等社會實踐活動中，對存在的重復性事物（如產品）和概念（如術語、量值等），通過制訂、發布和實施標準，品）和概念（如術語、量值等），通過制訂、發布和實施標準，達到統一，以獲得最佳秩序和社會效益的活動過程。達到統一，以獲得最佳秩序和社會效益的活動過程。 標準化是一個標準化是一個“活動過程活動過程”，而且是一個循序漸進的過程。顯，而且是一個循序漸進的過程。顯然，制訂標準和實施標準是這個過程的核心內容。然，制訂標準和實施標準是這個過程的核心內容。1 1、標準化的原則、標準化的原則 規范原則規范原則 簡化原則簡化原則 協調原則協調原則 優化原則

13、優化原則 2 2、標準化的方法、標準化的方法統一化統一化 通用化通用化 系列化系列化 制定產品參數系列制定產品參數系列 編制系列型譜編制系列型譜 系列設計系列設計 1.6 1.6 優先數系優先數系數系的傳播數系的傳播紙張的尺寸紙張的尺寸書本的尺寸書本的尺寸打印機的尺寸打印機的尺寸復印機的尺寸復印機的尺寸書架的尺寸書架的尺寸包裝箱的尺寸包裝箱的尺寸打印機零件的尺寸打印機零件的尺寸硒鼓的尺寸硒鼓的尺寸包裝箱的尺寸包裝箱的尺寸模具的尺寸模具的尺寸. 顯然，對于這種傳播，如果沒有一定的規則和標準加以協調和引導，顯然，對于這種傳播，如果沒有一定的規則和標準加以協調和引導，就會造成產品尺寸規格的雜亂。所以

14、數系的傳播也存在有優化問題，這就會造成產品尺寸規格的雜亂。所以數系的傳播也存在有優化問題，這就是所謂就是所謂“優先數系優先數系”。 GB321-80規定采用規定采用ISO所推薦的以所推薦的以m=5、10、20、40、80為公比的雷諾數系。為公比的雷諾數系。55101.6q 1010101.25q2020101.12q4040101.06q8080101.03q公差等級公差等級IT5IT5IT18,IT18,采用采用5RIT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12；7i 10i 16i 25i 40i 6

15、4i 100i 160i7i 10i 16i 25i 40i 64i 100i 160i；系列：系列：應用實例：應用實例： 表面粗糙度表面粗糙度Ra值（第一系列）采用值（第一系列）采用R10/3派生系列：派生系列：0.012，0.025，0.050，0.10，0.20，50；1010, 12.5, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 250, 320,R 系列1444444444444444444444444444444 42444444444444444444444444444444 4 310400 450710 900 1120

16、1400R20R 系列系列，500，560，144444444 42444444444 314444444442444444444 3 CA6140 CA6140普通車床（沈陽第一機床廠產品）主軸轉速采用普通車床（沈陽第一機床廠產品）主軸轉速采用R10和和R20組合的復合系列組合的復合系列1.7 檢測技術及其發展概述檢測技術及其發展概述n測量是為確定被測對象特征尺寸或變動量的量值而進行的一組操作。n檢驗是將被檢對象與規定的極限尺寸相比較，從而確定被檢對象是否超出極限的一個判斷過程。n檢測是檢驗和測量的統稱。1.8 本課程的性質和任務本課程的性質和任務本課程的性質：n本課程是高等學校機械類、金屬

17、材料類、儀器儀表類、機電工程類各專業的一門重要的技術基礎課。本課程的任務:n1、了解新一代GPS體系，建立互換性與標準化的概念；學會選用優先數。 1.8 本課程的性質和任務本課程的性質和任務n2、學會初步選用尺寸公差與配合、形位公差、表面粗糙度；對常用的公差要求會正確標注、解釋和查用有關表格。 n3、初步掌握誤差理論和計量檢測技術的基礎知識，能對一般幾何量進行綜合檢測,并能正確地進行誤差數據的分析、處理和評定。 1.8 本課程的性質和任務本課程的性質和任務n4、掌握機械精度設計的原理與方法，學會公差設計和公差分配，以及尺寸鏈的計算。1.9 本課程的特點及學習方本課程的特點及學習方法法特點n1、內容多、知識面廣。 n2、概念、術語、定義多，透徹理解困難