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1、绪言,1.互换性的基本概念2.极限与配合标准发展简介3.计量技术发展简介4.优先数和优先数系,学习要求,了解互换性的基本概念了解计量技术的发展简况掌握优先数和优先数系的基本常识,互换性与技术测量课程的要求：课程性质：专业基础课，将标准化与计量学的有关部分有机地结合在一起，而且涉及机械设计、机械制造、质量控制、生产组织等多方面。特点：概念多，涉及标准多。学习要求：（1）掌握有关公差、测量的基本概念、基本理论、术语、定义；（2）培养公差设计及精度检测的基本能力；（3）学会查工具书，如手册、标准等。,目的：1、掌握互换性概念及其应具备的两个条件；2、有关标准化、优先数、技术 测量的术语及定义；3、了
2、解机械、仪器精度设计的基本理论及方法 参考资料：1、李柱等编，互换性与测量技术几何产品技术规范与认证GPS，高等教育出版社，20042、王伯平，互换性与技术测量，高等教育出版社，20053、万书亭，互换性与技术测量基础，电子工业出版社，20074机械工程基础与通用标准实用丛书编委会 编，形状和位置公差机械工程基础与通用标准实用丛书，中国计划出版社,1、互换性的定义 在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配（如钳工修理）或再调整就能装在机器（或部件）上，达到规定的功能要求。特点：装配前：不需挑选 装配中：不需加工或调整 装配后：满足要求 GB/T20000.1-2002:某
3、一产品、过程或服务代替另一产品、过程或服务并满足同样要求的能力。,一、互换性概述,2、互换性分类,机械和仪器制造业中的互换性，通常包括几何参数的互换性和机械性能的互换性。几何参数：包括尺寸、几何形状（宏观、微观）及相互位置关系。几何参数的互换并不是要求几何参数做得完全一致，实际上只要几何参数保持在一定的变动范围，就能达到互换的目的。零部件在几何参数方面的互换性体现为公差标准。机械性能：包括很多方面，例如：刚度、强度、硬度、传热性、导电性、热稳定性还有其它物理化学参数等。本课程只讨论几何参数的互换。,1）按互换的程度分类 完全互换与不完全互换。A、完全互换性 特点：不限定互换范围，以零部件装配或
4、更换时不需要挑选或修配为条件，100的互换 B、不完全互换性 特点：因特殊原因，只允许零件在一定范围内互换。例如：分组互换、调整互换、修配互换、概率互换（大数互换）等。,大数互换：大批量生产中，为了放宽零件尺寸的制造公差，有时用概率法来计算装配尺寸链。装配后的零件合格率达不到100，保证99.73。（正态分布）,2）按互换的部位分内互换：部件或机构内部组成零件间的互换性。外互换：部件或机构与其相配件间的互换性。,例如：滚动轴承的滚动体和内圈、外圈、保持架(隔离架）之间的互换性为内互换，轴承内圈和轴颈的配合及外圈和机座孔的配合为外互换。,内互换：零件配合的准确度很高，制造工艺达不到要求，采取分组
5、装配，即组内零件可以互换，滚动轴承生产厂内的这种互换称为内互换。外互换：滚动轴承内圈内径和轴颈的配合，滚动轴承外圈外径与机壳孔之间的配合。,3、互换性生产简史,互换性生产是随着生产的发展而产生发展的。对于有配合要求的零件，最初是按照“配制”方式制造。以孔配轴、以轴配孔，装配时必须对号入座，生产效率低。互换性生产是从出现了第一个标准量规开始的按一个标准的轴或孔来制造孔或轴，不久这种标准的孔或轴做成卡规或环规。标准量规是单个使用，对零件要求过高(要求恰好紧密地通过零件），其使用受到限制。,极限量规的产生 事实上，使用要求不是绝对的，间隙略有变动只要不超过一定范围，也能满足使用要求，也就允许孔、轴实
6、际尺寸在一定范围内变动。故按孔、轴的允许最大尺寸和最小尺寸，分别做成两套量规，即极限量规。应用 首先应用于兵器工业，接着用于各种机械制造行业。,塞规,环规,卡规,在设计方面：有利于最大限度采用标准件、通用件和标准件，发展系列产品，改进产品性能，简化绘图和计算工作，缩短设计周期，便于计算机辅助设计CAD。在制造方面：有利于组织专业化生产，采用先进工艺和高效率的专用设备，提高生产效率，降低成本。在使用、维修方面：可以减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续持久的运转,提高了机器的使用寿命。,4、互换性在机械制造的作用,二、公差与配合标准发展简介,1902年，英国Newall公司出版了极限表，最早的
7、公差制。1906年，英国颁布BS27，1924年颁布BS164，1925年美国颁布ASAB4a，初期的公差标准。DIN标准：基孔制、基轴制，公差单位，将公差等级和配合分开，规定标准温度。1926年成立国际标准化协会（ISA），ISA/TC3负责公差与配合标准制定。1940年颁布国际公差标准。1947年，ISA更名为国际标准化组织（ISO）。1962年，颁布ISO/R286:1962极限与配合制。1959年，颁布GB159174公差与配合国家标准。1979年公差与配合标准修订为GB180018041996年公差与配合标准修订后更名为极限与配合全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会,三、计量技
8、术发展简介,1791年：法国议会批准了达特兰提出的以通过巴黎的地球子午线的1/4000万为1m的定义。历时6年，测量了西班牙巴塞罗那到法国敦克尔刻的地球子午线长度。1795年，法国国民议会颁布新的度量衡制度，米的长度以“自北极到赤道段经过巴黎的子午线的一千万分之一”为标准。1799年测绘学家的大地测量工作最终完成，按测量结果制作了3.520mm矩形截面的铂杆，以此杆两端之间的距离为1m，此杆保存在巴黎档案局，成为档案米尺（metre archives）。,1、米的定义,1）第一个米定义,1872年：在法国召开的讨论米制的第二次国际会议上，决定放弃档案尺的米定义，以铂铱合金制造的米原器来代替。瑞
9、士日内瓦物理公司：制作了31根铂铱合金尺。,1875年5月20日,17个国家签署了米制公约签订，决定成立国际计量局（BIPM）。这是计量学走向国际统一的里程碑。这一天称为“国际计量日”。1889年，第1届国际计量大会（GCGPM）召开。遴选了与保存在巴黎档案局的档案尺数值最为接近的第6号尺，批准为国际米原器，并宣布“该米原器以后在冰融点温度时代表长度的米单位”。保存在巴黎国际权度局（现称国际计量局）。精度：一般认为0.3 m。1927年：第七届国际计量大会进一步明确：“长度的单位是米，规定为国际计量局（BIPM）所保存的铂铱尺上所刻的两条中间刻线的轴线在0C时的距离”。,1960 年：第十一届
10、国际计量大会上正式批准废除铂铱米原器。米定义：“米等于86Kr原子的2P10和5d5能级间的跃迁所对应的辐射在真空中波长的1650763.73 个波长的长度。”86Kr谱线宽度为5104nm，干涉能力约为750mm，波长不确定度为1108，它比米原器或镉红线的准确度高约一个数量级。CIPM(国际计量委员会）还通过建议，规定了产生86Kr基准辐射的放电管形式、参数和使用条件。并认为在满足使用条件时，其辐射波长在1108范围内等于未受扰动原子所发射的波长。,2）第二个米定义,1960年激光诞生。20 世纪70年代初，激光稳频技术的进展，使激光的复现性和易于应用方面已大大优于86Kr基准，且由激光频
11、率测量及给定的光速值所导出的激光波长的准确度比86Kr基准辐射更好。同时，对于天文和大地测量领域，保持光速值不变具有重要意义，因此，米定义咨询委员会(CCDM）认为用光速定义米的时机已经成熟。1983年国际计量大会通过新的米定义：“米等于光在真空中299792458 分之一秒时间间隔内所经路径的长度”。,）第三个米定义,制定公差标准以及设计零件的结构参数时，都需要通过数值表示。任何产品的参数值不仅与自身的技术特性有关，还直接、间接地影响与其配套系列产品的参数值。如：螺母直径数值，影响并决定螺钉直径数值以及丝锥、螺纹塞规、钻头等系列产品的直径数值。由于参数值间的关联产生的扩散称为“数值扩散”。为
12、满足不同的需求，产品必然出现不同的规格，形成系列产品。产品数值的杂乱无章会给组织生产、协作配套、使用维修带来困难,故需对数值进行标准化。,四、优先数和优先数系,1、数值标准化,优先数系由一些十进制的等比数列构成。且项值中含有10的整数幂的几何级数的常用圆整值。代号为Rr，其公比为，含义是在每个十进制的区间（如110、10100、0.10.01、）各有r个优先数，也就是说在数列中，每隔r个数时其末位数与首位数之比增大10倍，,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。,2、优先数系,如R5，第一个数为a，公比为q5时，其数列依次为a,aq5,1.00,1.60,2.50,4.00,
13、6.30,R5 系列 首项为1，构成的数系（110区间）：,1.00,1.25,1.60,2.00,2.50,3.15,4.00,5.00,6.30,8.00,10.00,R10系列 第一个数为a，公比为q10时,系列首项为1，构成的数系（110区间）：,我国标准GB321-2005，ISO推荐R5、R10、R20、R40、R80系列，前四项为基本系列，R80为补充系列。其公比为：,R5系列R10系列R20系列R40系列R80系列,1）基本系列与补充系列,R5 R10 R20 R40,密,疏,A、派生系列；从基本（或补充）系列中每隔p项导出的系列。如Rr/p=R20/3（1.0,），公比即是：
14、1.0,1.40,2.0,2.8,。B、复合系列；指几个公比不同的系列组合而成的变形系列。10，16，25，35.5,50,71,100,125,160就是由R5、R20/3、R10三个系列构成的。,2）变形系列,下面两组数据分别属于哪种系列？公比为多少？（1）电动机转速有（单位为r/min）：375、750、1500、3000、(2)摇臂钻床的主参数（最大钻孔直径，单位为mm）：25、40、63、80、100、125、,3）应用原则,制订参数分级方案时，系列的选择取决于对制造、使用综合考虑的技术与经济的合理性。对于参数系列化尚无明确要求的单个参数值，也应采用优先数，随着生产的发展逐步形成有规律的系列。当基本系列的公比不能满足分级要求时，可选用派生系列。受到现有配套产品限制的尺寸参数系列，如因涉及到很广泛的协作范围和已有的大量物质基础，不宜轻易改变时，可采用化整值系列，例如，标准直径和标准长度系列。,
