互换性.docx

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互换性

绪言

一、互换性的含义

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就能装在机器上，达到规定的功能要求

2、公差

允许零件尺寸和几何参数的变动量

3、互换性的作用

使用方面提供备件，维修方便（保证了机器工作的连续性和持久性，延长了机器的使用寿命，提高了机器的使用价值）

制造方面提高生产水平，进行文明生产（1.为生产的专业化、协作化、自动化创造了条件2.装配方便，组织装配流水线）

设计方面缩短了机器设计周期（采用公差标准，标准零、部件，CAD）

4、互换性的种类

5、优先数和优先数系

优先数和优先数系就是对各种技术参数的数值进行协调、简化和统一的一种科学的数值标准

R5系列的项值包含在R10系列之中，R10系列的项值包含在R20系列之中，R20系列的项值包含在R40系列之中，R40系列的项值包含在R80系列之中

Rr系列中的项值可按十进法向两端无限延伸，也适用于比值r/p等于整数的派生系列Rr/p

同一系列中任意相邻两优先数常用值的相对差近似不变。

其中R5系列约为60%，R10系列约为25%，R20系列约为12%，R40系列约为6%，R80系列约为3%

R10/3，R20/6，R40/12的理论等比数列十分接近于公比为2的倍数系列

标注派生系列时，除含有项值1的可用简化符号Rr/p外，其它的均需表明系列中含有的一个项值如R10/3（…2.5…）

第一章孔、轴的极限与配合

1、“尺寸”方面

尺寸用特定单位表示长度值的数字

工程上规定，图样上的尺寸数字的特定单位为mm

基本尺寸设计给定的尺寸

计算偏差的起始尺寸孔、轴的基本尺寸代号分别为D和d

实际尺寸零件加工后通过测量获得的尺寸

并非被测尺寸的真值孔、轴的实际尺寸代号分别为Da和da

极限尺寸允许尺寸变化的两个极限值，设计时给定

孔、轴的最大、最小极限尺寸代号分别为Dmax、Dmin和dmax、dmin

孔通常指圆柱形内表面，也包括非圆柱形内表面（由二平行平面或切面形成的包容面）

轴通常指圆柱形外表面，也包括非圆柱形外表面（由二平行平面或切面形成的被包容面）

最大实体状态（MMC）具有材料量最多时的状态

最大实体尺寸（MMS）孔的最小极限尺寸和轴的最大极限尺寸

最小实体状态（LMC）具有材料量最少时的状态

最小实体尺寸（MMS）孔的最大极限尺寸和轴的最小极限尺寸

作用尺寸实际孔、轴都有形位误差，当两者结合时，实际起作用的孔显得小了，轴显得大了

2、“公差与配合”方面

尺寸偏差（偏差）某一尺寸减其基本尺寸所得的代数差

上偏差最大极限尺寸减其基本尺寸的代数差孔ES,轴es

下偏差最小极限尺寸减其基本尺寸的代数差孔EI,轴ei

极限偏差上偏差和下偏差统称

实际偏差实际尺寸减其基本尺寸的代数差

尺寸公差（公差）允许尺寸的变动量

最大极限尺寸与最小极限尺寸的代数差的绝对值

上偏差与下偏差的代数差的绝对值

尺寸公差带图由零线和公差带两部分组成

公差及偏差的数值与基本尺寸数值相比差别甚大，不便用同一比例表示

零线零偏差线表示基本尺寸

公差带由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域

在国标中，公差带包括了“公差带大小”与“公差带位置”两个参数。

基本偏差靠近零线的那个偏差

标准公差用以确定公差带大小的任一公差

3、有关“配合”的术语与定义

配合基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系

基本条件：

孔和轴的基本尺寸必须相同

具有包容和被包容的特性，即孔和轴的结合

配合是指一批孔和轴的装配关系，用公差带相互位置关系反映配合比较确切

配合的两种基准制：

基孔制是基本偏差为一定的孔公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度基本偏差即下偏差=0基准孔代号：

H

基轴制是基本偏差为一定的轴公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度基本偏差即上偏差=0基准轴代号：

h

配合公差允许间隙或过盈的变动量，表示装配后的配合精度Tf

间隙孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得差值为正

最大间隙孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差Xmax

最小间隙孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差Xmin

间隙公差允许间隙的变动量，最大间隙与最小间隙的代数差

间隙配合孔的公差带完全在轴的公差带之上，即具有间隙的配合（包括Xmin=0）

过盈孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得差值为负

最大过盈孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差Ymax

最小过盈孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差Ymin

过盈公差允许过盈的变动量，最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值

过盈配合孔的公差带完全在轴的公差带之下，即具有过盈的配合（包括Ymin=0）

过渡配合孔的公差带与轴的公差带相互交迭

配合公差最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值

极限情况XmaxYmax

4、标准差系列

公差等级

基本尺寸一定，公差等级系数唯一决定公差大小

公差等级分为20级IT01,IT0,IT1,…,IT18依次降低，系数依次增大

5、基本偏差系列

基本偏差系列用拉丁字母表示，按顺序排列，除i,l,o,q,w外的21字母加上cd,ef,fg,za,zb,zc,js共有28个代号

孔用大写字母表示，轴用小写字母表示

H和h的基本偏差为0，H为基准孔，h为基准轴

JS和js是对称分布，基本偏差为+IT/2或-IT/2，逐渐取代近似对称偏差J和j

另一极限偏差由公差等级决定

基本偏差字母与公差等级数字并列，且大小相同，如H7不能写成H7，因为基本偏差和公差等级是组成公差带的两个独立要素，二者地位等同

a~h用于间隙配合，基本偏差的绝对值等于最小间隙

j~n主要用于过渡配合，保证孔轴配合时对中，拆卸不困难

p~zc过盈配合，基本偏差为下偏差，保证足够连接强度，正常传递扭矩

6、常用公差带及配合

一般情况下，应优先选用基孔制减少孔加工用的定尺寸刀、量具

基轴制仅用于

有明显经济效果的情况

用冷拉钢材作轴，外圆不经加工

在同一基本尺寸的轴上，需装上不同配合的零件

与标准件配合时，依标准件而选

允许采用任一孔、轴公差带组成配合

尺寸≤500mm，公差标准高于IT8的，孔比轴低一级

保证产品质量条件下，尽可能选择较低的精度等级

配合的选用

计算法根据一定的理论公式计算出所需的间隙和过盈

试验法可靠但成本较高

类比法广泛应用

一般公差线性尺寸的未注公差

一般公差车间一般加工条件下可以保证的公差

不单独注出极限偏差

当允许公差更为经济时，应在尺寸后直接注出极限偏差

第二章几何量测量技术基础

1、测量与检验的概念

测量为确定被测对象的量值而进行的实验过程q=L/E

被测量值L等于计量单位E与测量值q的乘积

测量过程四要素

测量对象主要指几何量，包括长度、角度、表面粗糙度以及形位误差等

计量单位我国基本计量制度是米制（即公制）

长度m,mm,μm,nm角度弧度（rad）,度（°）,分（′）,秒（″）

测量方法测量时所采用的计量器具和测量条件的综合

测量准确度测量结果与真值的一致程度

2、

测量误差

测量误差测量结果与被测量的真值之差

误差分类

系统误差在同一条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持恒定或按一定规律变化的误差

随机误差在同一条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化着的误差

粗大误差超出在规定条件下预计的误差

测量精度

精密度表示测量结果中随机误差的影响程度

正确度表示测量结果中系统误差的影响程度

精确度（准确度）表示测量结果中随机误差和系统误差综合的影响程度

随机误差特点

对称性绝对值相等的正误差和负误差出现的次数大致相等

单峰性绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多

有界性在一定的条件下，误差的绝对值不会超过一定的限度

抵偿性当测量次数n增大时，算术平均值愈趋近于真值

评定随机误差的尺度——标准偏差

概率论原理正态分布曲线

理论标准差公式：

不存在系统误差时，测量方法精密度的高低可用标准偏差σ的大小来表示

实际应用标准差公式：

由残余误差求标准偏差

判断粗大误差拉依达准则（3σ准则，服从正态分布的误差且重复测量次数较多）

算术平均值的标准偏差

计量器具的选择（见笔记与课本）

第三章形状和位置公差及检测

1、形位误差的产生及其影响

机床—夹具—刀具间几何误差+受力变形+热变形+振动+磨损等

零件在加工过程中产生的误差包括尺寸偏差、形状偏差、位置偏差

二、形位误差符号

3、几何要素分类

几何要素构成零件几何特征的点、线、面

按存在的状态分：

理想要素具有几何意义的要素

实际要素零件上存在的要素，在测量时，由测得的要素代替实际要素

按检测关系分：

被测要素图样上给出了形状或位置公差要求需要研究和测量的要素

基准要素图样上规定用来确定被测要素的方向或位置的要素理想的基准要素成为基准

按功能要求分：

单一要素对要素本身提出形状公差要求的被测要素

关联要素相对基准要素有方向或

（和）位置功能要求而给出位置公差要求的被测要素

按结构特征分：

轮廓要素构成零件轮廓的点、线或面的要素

中心要素轮廓要素对称中心点、线、面或轴线的要素

4、形位误差的标注——形状公差——位置公差（p77-p87）

5、公差原则

公差原则确定形位公差与尺寸公差之间相互关系所遵循的原则

独立原则图样上给定的形位公差与尺寸公差相互无关，分别满足要求

相关要求图样上给定的形位公差与尺寸公差相互有关的要求

包容要求要求实际要素遵循最大实体边界，加注符号E

最大实体要求要求其实际轮廓处处不得超越最大实体实效边界，加注符号M

最小实体要求要求其实际轮廓处处不得超越最小实体实效边界，加注符号L

可逆要求可逆要求是一种反补偿要求，在符号（M,L）后加注符号R

其余见课本

6、形位公差的选择

总的原则在满足零件功能要求的前提下选取最经济的公差值

各种形位公差的值分为1～12级，其中圆度、圆柱度公差值，为了适应精密零件的需要，增加了一个0级。

公差原则和公差要求的选用：

独立原则是处理形位公差和尺寸公差关系的基本原则，应用较为普遍

对重要的配合常采用包容要求

对于仅需保证零件的可装配性，而为了便于零件的加工制造时，可以采用最大实体要求和可逆要求等

为保证最小壁厚可选用最小实体要求

形位公差的选用：

未注公差值的规定

在同一要素上给出的形状公差值应小于位置公差值

圆柱形零件的形状公差值（轴线的直线度除外）一般情况下应小于其尺寸公差值

平行度公差值应小于其相应的距离公差值

考虑到加工的难易程度和除主参数外其他参数的影响，在满足零件功能的要求下，可适当降低1到2级选用，如孔相对于轴、细长比较大的轴或孔、距离较大的轴或孔、宽度较大的零件表面等

7、形位误差的检测

形位误差检测原则

与理想要素比较原则

测量坐标值原则

测量特征参数原则

测量跳动原则

控制实效边界原则

第四章表面粗糙度及检测

一、表面粗糙度

表面粗糙度加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度

波距<1mm，即微观几何形状误差

1≤波距≤10属于表面波度，即中间几何形状误差

波距>10属于形状误差，即宏观几何形状误差

对零件的使用有重要影响

配合影响测量的准确性，使配合性质不稳定

摩擦和磨损增大摩擦系数，越容易磨损

接触刚度降低疲劳抗腐蚀性结合密封性、美观

二、表面粗糙度的评定

取样长度lr是用于判别被评定轮廓的不规则特征的X轴方向上的长度，是测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，至少包含5个以上轮廓峰和谷

为了限制和削弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响

评定长度ln是用于判别被评定轮廓的X轴方向上的长度，在测量或评定时所规定的一段最小长度，可包含一个或几个取样长度。

一般情况下，取ln=5lr

中线具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线

评定参数

评定参数由幅度（高度）参数、间距参数和混合（形状）参数组成。

幅度（高度）参数:

轮廓算术平均偏差Ra在取样长度l内，轮廓偏距绝对值的算术平均值

微观不平度十点高度Rz在取样长度l内5个最大的轮廓峰高的平均值和5个最大的轮廓谷深的平均值之和。

由于测量点不多，故在反映微观几何形状高度方面的特性不如Ra参数充分

轮廓最大高度Ry在取样长度内，轮廓峰顶线和轮廓谷底线之间的距离

间距参数共两个：

轮廓单峰平均间距S

轮廓微观不平度的平均间距SmP113

三、表面粗糙度的符号GB/T131--93

4、表面粗糙度标注

当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过固定值的个数少于总数的16％时，应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值

当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时，应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值

表面粗糙度基本参数的标注GB/T131--93

5、零件表面粗糙度参数值的选择

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幅度参数的选用

一般情况下可从Ra和Rz中任选一个

在常用值范围内（Ra为0.025~6.3μm），优先选用Ra

粗糙度要求特别高或低时，选用Rz，用于测量部位小或有疲劳强度要求的零件表面的评定

少数零件的重要表面，有特殊要求时才附加选用

间距参数的选用

Sm主要在对涂漆性能，冲压成形时抗裂纹、抗振、抗腐蚀、减小流体流动摩擦阻力等有要求时选用

形状参数的选用

主要在耐磨性、接触刚度要求较高等场合附加选用

一般选择原则如下:

在满足表面功能要求的情况下，尽可能选用较大的零件表面粗糙度参数值

同一零件上，工作表面的零件表面粗糙度参数值小于非工作表面的

摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度零件表面粗糙度参数值要小；滚动表面比滑动表面零件表面粗糙度参数值要小；高速运动，单位压力大的摩擦表面粗糙度参数值较小

受循环载荷的表面积及易引起应力集中的部分，零件表面粗糙度参数值较小

配合性质要求高的结合表面，间隙小的配合表面以及要求连接可靠、受重载荷的过盈配合表面等都应取较小的粗糙度参数值

配合性质相同，零件尺寸越小，则零件表面粗糙度参数值越小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸，轴比孔零件表面粗糙度参数值要小

6、表面粗糙度的检测

比较法：

一般只用于粗糙度参数值较大的近似评定

光切法：

光切原理，对大零件的内表面可以采用

干涉法：

通常用于测定0.8～0.025μm的Rz值

针描法：

利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度

第五章光滑工件尺寸检验和光滑极限量规

光滑极限量规一种无刻度的专用检验工具，只能确定工件是否在允许的极限尺寸范围内，不能测量工件的实际尺寸

塞规检验孔径的光滑极限量规

通规按被测孔的最大实体尺寸制造

使用时通过被检验孔，表示被测孔径大于最小极限尺寸

止规按被测孔的最小实体尺寸制造

使用时塞不进被检验孔，表示被测孔径小于最大极限尺寸

检验轴径的光滑极限量规叫环规或卡规

通规按被测轴的最大实体尺寸制造

使用时能顺利滑过被检验轴，表示被测轴径小于最大极限尺寸

止规按被测轴的最小实体尺寸制造

使用时滑不过去，表示被测轴径大于最小极限尺寸

塞规和卡规一样，把通规和止规联合起来使用（成对使用），就能判断被测孔径和轴径是否在规定的极限尺寸范围内

根据量规不同用途，分为：

工作量规工人在制造过程中，用来检验工件时使用的量规

通T止Z

验收量规检验部门和用户代表验收产品时使用的量规

通T止Z

校对量规用来检验轴用量规在制造中是否符合制造公差，在使用中是否已达到磨损极限时所用的量规

校通—通TT检验轴用量规通规的校对量规

校止—通ZT检验轴用量规止规的校对量规

校通—损TS检验轴用量规通规磨损极限的校对量规

校对量规的公差带分布规定如下：

TT防止通规尺寸过小应通过被校对的轴用量规

公差带是从通规的下偏差起，向轴用量规

通规公差带内分布

TS防止通规超出磨损极限尺寸校对量规

若通过了应予废弃

公差带是从通规的磨损极限起，向轴用

量规通规公差带内分布

ZT防止止规尺寸过小应通过被校对的轴用量规

公差带是从止规的下偏差起，向轴用量规

止规公差带内分布

量规的技术要求

量规测量面的材料淬火钢和硬质合金

在测量面上镀以厚度大于磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料

量规测量面的硬度淬火钢硬度应为58~65HRC

量规测量面的粗糙度

第六章滚动轴承的公差与配合

1、标准件

2、公差等级

3、特点内全过盈（很小）、基孔制

4、标注

第九章螺纹公差及检测

螺纹结合按用途分为3类：

紧固螺纹用于紧固或连接零件，如公制普通螺纹等

主要要求可旋合性和连接的可靠性，

传动螺纹用于传递动力或精确的位移，如丝杆等

主要要求传递动力的可靠性，或传动比的稳定性

紧密螺纹用于密封的螺纹结合

螺纹部分术语及定义：

基本牙型确定螺纹设计的基础

螺距相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离

导程同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离

原始三角形高度牙型高度大径小径中径单一中径牙型角和牙型半角

螺纹旋合长度螺纹最大实体牙型螺纹最小实体牙型

螺纹的互换性和配合性质主要取决于中径：

螺纹公差

中径公差综合地控制中径、螺距、半角等几何要素的误差

实际上包括3部分

只须规定大径、中径和小径公差d、d2、D2、D1

螺纹基本偏差

螺纹的基本牙型是计算螺纹偏差的基准

外螺纹基本偏差是上偏差efgh，其下偏差ei=es–T

内螺纹基本偏差是下偏差GH，其上偏差ES=EI+T

螺纹标记

外螺纹M10—5g6g5g：

中径公差带代号6g：

顶径公差带代号

内螺纹M10×1—6H—406H：

中径和顶径公差带代号（相同）40：

旋合长度

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梯形螺纹的标记

Tr40x7–7H--L7H：

内螺纹中径公差带代号L：

旋合长度组别代号

梯形螺纹副的标记

Tr40x14（P7）–7H/8e8e：

外螺纹中径公差带代号导程14、螺距7

综合测量

螺纹环规通规检验外螺纹的作用中径及小径最大尺寸

止规检验外螺纹的实际中径尺寸

螺纹塞规通规检验内螺纹的作用中径及大径最小尺寸

止规检验内螺纹的实际中径尺寸

单项测量

三针量法检验螺纹的单一中径尺寸

工具显微镜测量