互換性與測(cè)量技術(shù)---緒論(1).ppt

1、,互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ),石家莊工程職業(yè)學(xué)院航空工程系 張艷星,2,互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ),本課特點(diǎn)：是高職院校機(jī)械類各專業(yè)的一門極其重要的核心專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，它涉及互換性與技術(shù)測(cè)量兩個(gè)范疇，是從基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)過渡到專業(yè)課學(xué)習(xí)的橋梁。概念多、標(biāo)準(zhǔn)多、動(dòng)手能力強(qiáng)。 課時(shí)安排：本課程共72學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)36學(xué)時(shí)，實(shí)訓(xùn) 36學(xué)時(shí)。 考試考核（理論+技能）： 1.平時(shí)考核（30%）：出勤情況、課內(nèi)外作用、課堂表現(xiàn)。 2.理論考核（40%）：期末考試。 3.技能考核（30%）：完成任務(wù)、答辯。,緒 論,本章內(nèi)容: 01、互換性概述 02、標(biāo)準(zhǔn)化概論 03、產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS) 04、本課程的研究對(duì)

2、象及任務(wù),3,1.了解互換性的概念、作用及分類方法 2. 了解互換性的實(shí)現(xiàn)手段標(biāo)準(zhǔn)化。 3.掌握優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系的基本常識(shí)。,學(xué)習(xí)要求：,4,01、互換性概述,在工業(yè)及日常生活中到處都能遇到互換性。例如，機(jī)器上丟了一個(gè)螺釘，可以按相同的規(guī)格裝上一個(gè)；燈泡壞了，可以換個(gè)新的； 自行車、縫紉機(jī)、鐘表的零部件磨損了，也可以換個(gè)相同規(guī)格的新的零部件，便能滿足使用要求。零件的更換之所以這樣方便，是因?yàn)檫@些產(chǎn)品都是按互換性原則組織生產(chǎn)的，產(chǎn)品零件都具有互換性。 互換性是機(jī)器和儀器制造行業(yè)中產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的重要原則。,01、互換性概述,0.1. 1. 定義： 互換性是指機(jī)械產(chǎn)品中同一規(guī)格的一批零件或部件，任

3、取其一，不需要任何挑選、調(diào)整或輔助加工(如鉗工修配)就能進(jìn)行裝配，并能保證滿足機(jī)械產(chǎn)品的使用性能要求的一種特性。,6,0.1.2. 互換性的種類 1）按互換程度分： （1）完全互換性 ：完全互換是指零件在裝配或更換時(shí)，不需選擇、調(diào)整或輔助加工（修配）就能順利裝在機(jī)器上并滿足使用的特性。,、互換性概述,特點(diǎn)：零件無需選擇修整，即達(dá)裝配要求。裝配過程簡單，生產(chǎn)率高，對(duì)工人要求不高，便于組織自動(dòng)化裝配；在各種生產(chǎn)類型中都應(yīng)優(yōu)先采用。,7,（2）不完全互換性： 僅組內(nèi)零件可能互換、組與組之間不能互換的特性。,01、互換性概述,優(yōu)點(diǎn)：在保證裝配、配合功能要求的前提下，能適當(dāng)放寬制造公差，使得加工容易，降

4、低制造成本。 缺點(diǎn)：降低了互換水平，不利于部件、機(jī)器的裝配和維修。,8,01、互換性概述,2）按標(biāo)準(zhǔn)件或機(jī)構(gòu)來分： （1）外互換：是指部件或機(jī)構(gòu)內(nèi)部組成零件間的互換性。例如:滾動(dòng)軸承內(nèi)圈內(nèi)經(jīng)與軸的配合、外圈外徑與軸承的配合。 （2）內(nèi)互換：部件或機(jī)構(gòu)內(nèi)部組成零件間的互換性。例如：滾動(dòng)軸承的外圈內(nèi)滾道、內(nèi)圈外滾道與滾動(dòng)體的配合。,10,01、互換性概述,內(nèi)互換與外互換,例：滾動(dòng)軸承（標(biāo)準(zhǔn)件）,內(nèi)互換性,外互換性,01、互換性概述,手工單件生產(chǎn)方式,3S,標(biāo)準(zhǔn)化-Standardization 簡單化-Simplification 專門化-Specialization,0.1.3.互換性的作用,1

5、2,01、互換性概述,0.1.3.互換性的作用 1）使用上：以舊換新，方便維修，提高機(jī)器利 用率，延長機(jī)器使用壽命。 2）制造上：提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。 3）設(shè)計(jì)上：可以簡化制圖、計(jì)算工作，縮短設(shè)計(jì)周期，便于采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，從而使設(shè)計(jì)與生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大大縮短。 互換性原則是組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的極為重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則。,13,01、互換性概述,0.1.4.互換性生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn) 任何機(jī)械都由若干最基本的零件構(gòu)成。零件都要經(jīng)過加工的過程，無論設(shè)備的精度和操作工人的技術(shù)水平多高，要使加工的零件絕對(duì)準(zhǔn)確，不但不可能，也沒必要。只要將零件加工后各幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）所產(chǎn)生的誤差控制在一

6、定的范圍內(nèi)，就可保證零件的使用功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)互換性。,14,01、互換性概述,任何一臺(tái)機(jī)器的設(shè)計(jì)，除了運(yùn)動(dòng)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度、剛度計(jì)算外，還要進(jìn)行精度設(shè)計(jì)。研究機(jī)器的精度時(shí)，要處理好機(jī)器的使用要求與制造工藝的矛盾。解決的方法是規(guī)定合理的公差，并用檢測(cè)手段保證其貫徹實(shí)施。用公差來控制誤差，保證零件的互換性。 若制成的一批零件實(shí)際尺寸數(shù)值=理論值，即這些零件完全相同，雖具有互換性，但在生產(chǎn)上不可能，且沒有必要。而只要求制成零件的實(shí)際參數(shù)值變動(dòng)不大，保證零件充分近似即可。要使零件具有互換性，就應(yīng)按“公差”制造。,15,01、互換性概述,公差：控制幾何參數(shù)的技術(shù)規(guī)定就稱“公差”，實(shí)際參數(shù)允許的最大變

7、動(dòng)量。 設(shè)計(jì)者要正確地確定公差，并在圖樣上標(biāo)注。在滿足功能要求的條件下，公差盡量規(guī)定得大些，以提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。,16,01、互換性概述,完工后的零件是否滿足公差要求，要通過檢測(cè)加以判斷。檢測(cè)包含檢驗(yàn)與測(cè)量。 檢驗(yàn)是確定零件的幾何參數(shù)是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，并作出合格性判斷，而不必得出被測(cè)量的具體數(shù)值； 測(cè)量是將被測(cè)量與作為計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，以確定被測(cè)量的具體數(shù)值的過程。 意義：檢測(cè)不僅用來評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量，而且用于分析產(chǎn)生不合格品的原因，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)，監(jiān)督工藝過程，預(yù)防廢品產(chǎn)生。檢測(cè)是機(jī)械制造的“眼睛”。,17,01、互換性概述,產(chǎn)品質(zhì)量的提高，除設(shè)計(jì)和加工精度的提高外，往往更有賴于檢測(cè)

8、精度的提高。 合理地確定公差與正確進(jìn)行檢測(cè)，是保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的兩個(gè)必不可少的條件和手段。,18,加工誤差與公差,尺寸誤差 宏觀幾何形狀誤差 相互位置誤差 表面粗糙度,加 工 誤 差,問題：加工誤差與公差的區(qū)別與聯(lián)系 區(qū)別：誤差在加工過程中產(chǎn)生，公差由設(shè)計(jì)人員確定 聯(lián)系：公差是誤差的最大允許值,19,1. 制定和貫徹統(tǒng)一的公差與配合標(biāo)準(zhǔn) 誤差不可避免； (尺寸、形狀、位置、微觀幾何形狀誤差） 必須用標(biāo)準(zhǔn)來控制； 2. 統(tǒng)一計(jì)量單位并采取相應(yīng)的計(jì)量措施 加工后的零件必須檢測(cè)是否合格； 檢測(cè) (檢驗(yàn)與測(cè)量) 必須統(tǒng)一單位；,01、互換性概述,20,01、互換性概述,總結(jié)：合理確定公差與

9、正確進(jìn)行檢測(cè)，是保證產(chǎn)品質(zhì) 量、實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的兩個(gè)必不可少的條件和手段。,問題：公差和誤差有什么區(qū)別和聯(lián)系？,區(qū)別：誤差在加工過程中產(chǎn)生， 公差由設(shè)計(jì)人員確定,聯(lián)系：公差是誤差的最大允許值,21,02、標(biāo)準(zhǔn)化概述,0.2.1標(biāo)準(zhǔn)化及其作用 1）標(biāo)準(zhǔn) 一般指技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，它是指對(duì)產(chǎn)品和工程的技術(shù)質(zhì)量、規(guī)格及其檢驗(yàn)方法等方面所作的技術(shù)規(guī)定，是從事生產(chǎn)、建設(shè)工作的一種共同技術(shù)依據(jù)。 以科學(xué)、技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ)。 以促進(jìn)最佳社會(huì)效益為目的。,22,02、標(biāo)準(zhǔn)化概述,在國際上，為了促進(jìn)世界各國在技術(shù)上的統(tǒng)一，成立了國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（簡稱ISO）和國際電工委員會(huì)（簡稱IEC），由這兩個(gè)組織負(fù)責(zé)制定和頒

10、發(fā)國際標(biāo)準(zhǔn)。 ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)的頒發(fā)，使世界各國的質(zhì)量管理和質(zhì)量保證的原則、方法和程序，都統(tǒng)一在國際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)之上。 我國于1978年恢復(fù)參加ISO組織后。陸續(xù)修訂了自己的標(biāo)準(zhǔn)。修訂的原則是，在立足我國生產(chǎn)實(shí)際的基礎(chǔ)上向ISO靠攏，以利于加強(qiáng)我國在國際上的技術(shù)交流和產(chǎn)品互換。,23,02、標(biāo)準(zhǔn)化概述,現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是規(guī)模大，協(xié)作單位多，互換性 要求高，為了正確協(xié)調(diào)各生產(chǎn)部門和準(zhǔn)確銜接各生產(chǎn)環(huán)節(jié)， 必須有一種協(xié)調(diào)手段，使分散的局部的生產(chǎn)部門和生產(chǎn)環(huán)節(jié) 保持必要的技術(shù)統(tǒng)一，成為一個(gè)有機(jī)的整體，以實(shí)現(xiàn)互換性 生產(chǎn)。 標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化正是聯(lián)系這種關(guān)系的主要途徑和手段，對(duì) 零件的加工誤差及其控制

11、范圍所制訂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)稱“極限與 配合”標(biāo)準(zhǔn)，它是實(shí)現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)。,24,0.2 標(biāo)準(zhǔn)化概述,標(biāo)準(zhǔn)定義：標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)重復(fù)性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定，也就是一種規(guī)矩。它以科學(xué)、技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的綜合成果為基礎(chǔ)，經(jīng)有關(guān)方面協(xié)商一致，由主管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，以特定形式發(fā)布，作為共同遵守的準(zhǔn)則和依據(jù)。(GB3935.183)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵： （1）是一種為大家共同遵守的“技術(shù)依據(jù)”或“技術(shù)規(guī)范”、“規(guī)定”。 （2） 也可以是一種實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)樣品。 （3） 研究對(duì)象必須是具有可重復(fù)性特征的事物及概念。 （4）是協(xié)商的產(chǎn)物，涉及到不同部門不同階層的利益。,25,0.2 標(biāo)準(zhǔn)化概述,2）標(biāo)準(zhǔn)化：是指標(biāo)準(zhǔn)的制定、發(fā)布

12、貫徹實(shí)施的全部過程。 標(biāo)準(zhǔn)化是以標(biāo)準(zhǔn)的形式體現(xiàn)的，也是一個(gè)不斷循環(huán)、不斷提高的過程。 標(biāo)準(zhǔn)化是社會(huì)化生產(chǎn)的重要手段，是聯(lián)系設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用方面的紐帶，是科學(xué)管理的重要組成部分。標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于改進(jìn)產(chǎn)品、過程和使用的適用性，防止貿(mào)易壁壘，促進(jìn)技術(shù)合作方面具有特別重要的意義。,26,0.2 標(biāo)準(zhǔn)化概述,標(biāo)準(zhǔn)的分級(jí),國際標(biāo)準(zhǔn),區(qū)域標(biāo)準(zhǔn),國家標(biāo)準(zhǔn),專業(yè)標(biāo)準(zhǔn),地方標(biāo)準(zhǔn),企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),27,0.2 標(biāo)準(zhǔn)化概述,標(biāo)準(zhǔn)分類 按標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍分： 國家標(biāo)準(zhǔn)GB 、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HB（如JB ） 、地方標(biāo)準(zhǔn)DB和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB。 按標(biāo)準(zhǔn)的作用范圍分： 國際標(biāo)準(zhǔn)、區(qū)域標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)和試行標(biāo)準(zhǔn)。 按標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)象的特征分： 基礎(chǔ)

13、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、方法標(biāo)準(zhǔn)和安全與環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。 按標(biāo)準(zhǔn)的性質(zhì)分： 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)。 28,0.2 標(biāo)準(zhǔn)化概述,對(duì)需要在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求，應(yīng)當(dāng)制定國家標(biāo)準(zhǔn)； 對(duì)沒有國家標(biāo)準(zhǔn)而又需要在全國某個(gè)行業(yè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求，可制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ； 對(duì)沒有國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而又需要在某個(gè)范圍內(nèi)統(tǒng)一的技術(shù)要求，可制定地方標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 。,29,0.2 標(biāo)準(zhǔn)化概述,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)產(chǎn)品和工程建設(shè)質(zhì)量、規(guī)格及檢驗(yàn)方面所作的技術(shù)規(guī)定。 我國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分三級(jí) 國家標(biāo)準(zhǔn)（GB） 部門標(biāo)準(zhǔn)（專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如JB） 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 公差標(biāo)準(zhǔn)：對(duì)零件的公差和相互配合所制訂的標(biāo)準(zhǔn)。 加工誤差和公差 （1）加

14、工誤差：加工過程中產(chǎn)生的尺寸、幾何形狀和相互位置誤差。 （2）公差：由設(shè)計(jì)人員給定的允許零件的最大誤差，并標(biāo)注在零件圖上作為技術(shù)要求。,30,0.2 標(biāo)準(zhǔn)化概述,完整產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語,試驗(yàn)和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),性能標(biāo)準(zhǔn),減少規(guī)格,尺寸標(biāo)準(zhǔn),基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo) 準(zhǔn) 的 技 術(shù) 范 圍,31,0.2.2優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系,1.數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化 工程上各種技術(shù)參數(shù)的簡化、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一是標(biāo)準(zhǔn)化的一項(xiàng)重要內(nèi)容。 制定公差標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，都需要通過數(shù)值表示。任何產(chǎn)品的參數(shù)值不僅與自身的技術(shù)特性有關(guān)，還直接、間接地影響與其配套系列產(chǎn)品的參數(shù)值。,為滿足不同的需求，產(chǎn)品必然出現(xiàn)不同的規(guī)格，形成系列產(chǎn)品。產(chǎn)品數(shù)值的雜亂無

15、章會(huì)給組織生產(chǎn)、協(xié)作配套、使用維修帶來困難。故需對(duì)數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。,32,0.2.2優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系（GB/T3212005 ）,優(yōu)先數(shù)系：由一些十進(jìn)制等比數(shù)構(gòu)成的數(shù)系.,2. 優(yōu)先數(shù)系的構(gòu)成,代號(hào)：Rr（r取5、10、20、40、80）,R5系列 q51.6 R10系列 q101.25 R20系列 q201.12 R40系列 q401.06 R80系列 q801.03,公比：,基本系列,補(bǔ)充系列,33,個(gè)數(shù)：優(yōu)先數(shù)系中，項(xiàng)數(shù)從1開始，可向大于1和小于1兩邊無限延伸，每個(gè)十進(jìn)區(qū)間有r個(gè)優(yōu)先數(shù)。 優(yōu)先數(shù)多為無理數(shù)，應(yīng)用時(shí)要圓整。,3. 優(yōu)先數(shù)系的派生系列和復(fù)合系列 （1）派生系列：從Rr的系列中

16、按一定的項(xiàng)差p取值所構(gòu)成的系列。 （2）復(fù)合系列：若干個(gè)等公比系列混合構(gòu)成的多公比系列。,0.2.2優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系（GB/T3212005 ),34,0.3 產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）,0.3.1GPS的含義 產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS)是一套有關(guān)工件幾何特性的技術(shù)規(guī)范，覆蓋產(chǎn)品尺寸、幾何公差和表面特征的標(biāo)準(zhǔn)，貫穿于幾何產(chǎn)品的研究、開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、銷售、使用和維修等整個(gè)過程。 0.3.2 GPS的作用 1.功能性 2.安全性 3.獨(dú)立性 4.互換性,35,0.3 產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）,0.3.3 新一代GPS體系簡介 以數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)語言結(jié)構(gòu)，用計(jì)量數(shù)學(xué)為根基，給出產(chǎn)品功能、

17、技術(shù)規(guī)范、制造與檢驗(yàn)之間的量值傳遞的數(shù)學(xué)方法。 優(yōu)點(diǎn):1.節(jié)約設(shè)計(jì)中幾何規(guī)范10%的修訂成本； 2.減少制造中材料20%的浪費(fèi)； 3.節(jié)約檢測(cè)中儀器、測(cè)量與評(píng)估20%的成本; 4.縮短產(chǎn)品開發(fā)30%的周期。,36,0.4 本課程的研究對(duì)象及任務(wù),1.本課程是必修的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程； 2.對(duì)象：幾何參數(shù)的互換性。 3.任務(wù)： (1)建立互換性的基本概念，掌握各有關(guān)公差標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容、特點(diǎn)和表格的使用，能根據(jù)零件的使用要求，初步選用其公差等級(jí)、配合種類、幾何公差及表面質(zhì)量參數(shù)值等，并能在圖樣上進(jìn)行正確標(biāo)注。 (2)建立技術(shù)測(cè)量的基本概念，了解常用測(cè)量方法與測(cè)量器具的工作原理，通過測(cè)量，初步掌握測(cè)量操作技能，并分析測(cè)量誤差與處理測(cè)量結(jié)果。會(huì)設(shè)計(jì)光滑極限量規(guī)。,37,38,通識(shí)教育,飛機(jī)起降為何選擇逆風(fēng)而行,1. 互換性的概述 互換性簡單的說就是同一規(guī)格的零件或部件具有能夠彼此互相替換的性能。 互換性原則是機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的基本技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則，是我們?cè)谠O(shè)計(jì)、制造中必須遵循的。既便是采用修配法保證裝配精度的單件或小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品（此時(shí)零、部件沒有互換性）也必須遵循互換性原則。,小 結(jié),39,2. 實(shí)現(xiàn)互換性的前提 標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性的前提。只有按一定的公差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，并按一定的