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第一章 绪 论,第一节 互换性,第二节 公差与检测,第三节 标准化,第一节 互换性,互换性与测量技术基础是本专业主干技术基础课程,有很 强的综合性和适用性,是从基础课学习过渡到专业课学习的桥 梁。它将互换性原理、标准化生产原理、几何量计量测试等相 关知识结合在一起,涉及机械及其零件的设计、制造、维修、 质量控制和生产管理等多方面技术问题。,一、 互换性及其意义,互换性在日常生活中随处可见。 举例:机器上的螺钉、灯泡,自行车、缝纫机、钟表上 的零部件,损坏后可以更换。,机械示例,机器人,空中客车A380,钟 表,缝纫机,制造业生产中,经常要求产品的零部件具有互换性,零件与装配,一、互换性及其意义,广义上说,互换性是指一种产品、过程或服务能够代替另一种产品、过程或服务,且能满足同样要求的能力。互换性是机器和仪器制造行业中产品设计和制造的重要原则。在现代化生产中,一般应遵守互换性原则。,1.定义:同一规格的一批零部件,任取其一,不需任何挑选或修理就能装在机器上,并能满足其使用功能要求。,2.互换性包括: 几何参数、机械性能和理化性能方面的互换性。本课程仅讨论几何参数的互换。包括尺寸大小、几何形状以及相互位置的关系;几何量误差(尺寸、形状、位置、表面微观形状误差)。,二、 互换性的分类,按互换程度分 完全互换性 简称互换性,厂际协作时采用 特点:不限定互换范围,以零部件装配或更换时不需要 挑选或修配为条件。 不完全互换性 有限互换性, 同厂制造和装配时采 用。 特点:因特殊原因,只允许零件在一定范围内互换。 对标准部件或机构互换性又可分为 内互换性 部件或机构内部组成零件间的互换性 外互换性 部件或机构与其相配合件间的互换性,例:滚动轴承(标准件),内互换性,外互换性,第二节 公差与检测,任何一台机器的设计,除了运动分析、结构设计、强度、刚度计算外,还要进行精度设计。研究机器的精度时,要处理好机器的使用要求与制造工艺的矛盾。解决的方法是规定合理的公差,并用检测手段保证其贯彻实施。用公差来控制误差,保证零件的互换性。 若制成的一批零件实际尺寸数值=理论值,即这些零件完全相同,虽具有互换性,但在生产上不可能,且没有必要。而只要求制成零件的实际参数值变动不大,保证零件充分近似即可。要使零件具有互换性,就应按“公差”制造。,公差:控制几何参数的技术规定就称“公差”,实际参数允许的最大变动量。 设计者要正确地确定公差,并在图样上标注。在满足功能要求的条件下,公差尽量规定得大些,以提高技术经济效益。,加工误差与公差,尺寸误差 宏观几何形状误差 相互位置误差 表面粗糙度,加 工 误 差,问题:加工误差与公差的区别与联系 区别:误差在加工过程中产生,公差由设计人员确定 联系:公差是误差的最大允许值,第二节 公差与检测,几何量的测量 有了先进的公差标准,还必须有相应的技术测量措施。 技术测量研究的问题: (1)统一计量单位:用什么单位计量;量值的传递。 (2)研究测试理论:制定计量标准、设计计量器具、培 训计量人员。,几何量的检测,完工后的零件是否满足公差要求,要通过检测加以判断。检测包含检验与测量。 检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内,并作出合格性判断,而不必得出被测量的具体数值; 测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较,以确定被测量的具体数值的过程。 意义:检测不仅用来评定产品质量,而且用于分析产生不合格品的原因,及时调整生产,监督工艺过程,预防废品产生。检测是机械制造的“眼睛”。产品质量的提高,除设计和加工精度的提高外,往往更有赖于检测精度的提高。,合理地确定公差与正确进行检测,是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。,第三节 标准化,标准化的发展史是与制造业的发展史相对应的,它是社会生产劳动的产物。 萌芽期:公元前200年青铜弩机 。 初期:开始于兵器制造业 ,前苏联1760年至1770年的土里斯基兵工厂;1902英国纽瓦尔公司(极限表);英国标准B.S.27(1906);1931年的沈阳兵工厂和1937年的金陵兵工厂。 现代期: ISA标准(1926),ISO标准(1947),超出了机械工业的范畴,扩大到了其他行业(如微电子行业)。,青铜弩机,弩机主要由弩弓和弩臂两部分组成的。弓上 装弦,臂上装弩机,两者配合而发矢。一般弩机 是装置在木弩的后部,四周有“郭”,“郭”中有 “牙”,可以钩住弓弦;“郭”上有“望山”作为瞄准 器,“牙”下连结有“悬刀”,作为扳机;发射时把 “悬刀”一扳,“牙”就缩下,“牙”所钩住的弦就弹 击,有力地把矢射出。 在当时社会条件较差的情况下,能制造这种 弩机,是中国古代科技史上的一个伟大发明创造。,远程射击武器,国际标准化组织(ISO),在国际上,为了促进世界各国在技术上的统一,成立了国际标准化组织(简称ISO)和国际电工委员会(简称IEC),由这两个组织负责制定和颁发国际标准。 ISO9000系列标准的颁发,使世界各国的质量管理和质量保证的原则、方法和程序,都统一在国际标准的基础之上。 我国于1978年恢复参加ISO组织后。陆续修订了自己的标准。修订的原则是,在立足我国生产实际的基础上向ISO靠拢,以利于加强我国在国际上的技术交流和产品互换。,一、标准,现代化工业生产的特点是规模大,协作单位多,互换性 要求高,为了正确协调各生产部门和准确衔接各生产环节, 必须有一种协调手段,使分散的局部的生产部门和生产环节 保持必要的技术统一,成为一个有机的整体,以实现互换性 生产。 标准与标准化正是联系这种关系的主要途径和手段,对 零件的加工误差及其控制范围所制订的技术标准称“极限与 配合”标准,它是实现互换性的基础。,一、标准,标准定义:标准是对重复性事物和概念所做的统一规定,也就是一种规矩。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础,经有关方面协商一致,由主管机构批准,以特定形式发布,作为共同遵守的准则和依据(GB3935.183) 标准内涵: (1)是一种为大家共同遵守的“技术依据”或“技术规范”、“规定”。 (2) 也可以是一种实物标准、计量标准、标准样品。 (3) 研究对象必须是具有可重复性特征的事物及概念。 (4)是协商的产物,涉及到不同部门不同阶层的利益。,标准分类 按标准的使用范围分: 国家标准GB 、行业标准HB(如JB ) 、地方DB标准和企业标准QB。 按标准的作用范围分: 国际标准、区域标准、国家标准、地方标准和试行标准。 按标准化对象的特征分: 基础标准、产品标准、方法标准和安全与环境保护标准、卫生标准。 按标准的性质分: 技术标准、工作标准和管理标准。,一、标准,对需要在全国范围内统一的技术要求,应当制定国家标准; 对没有国家标准而又需要在全国某个行业范围内统一的技术要求,可制定行业标准 ; 对没有国家标准和行业标准而又需要在某个范围内统一的技术要求,可制定地方标准或企业标准 。,一、标准,技术标准:对产品和工程建设质量、规格及检验方面所作的技术规定。 我国的技术标准分三级 国家标准(GB) 部门标准(专业标准,如JB) 企业标准。 公差标准:对零件的公差和相互配合所制订的标准。 加工误差和公差 (1)加工误差:加工过程中产生的尺寸、几何形状和相互位置误差。 (2)公差:由设计人员给定的允许零件的最大误差,并标注在零件图上作为技术要求。,一、标准,完整产品标准,标准术语,试验和检验标准,性能标准,减少规格,尺寸标准,基础标准,标 准 的 技 术 范 围,一、标准,标准的分级,国际标准,区域标准,国家标准,专业标准,地方标准,企业标准,一、标准,二、标准化,标准化:是指标准的制定、发布贯彻实施的全部过程。 标准化是以标准的形式体现的,也是一个不断循环、 不断提高的过程。 标准化是社会化生产的重要手段,是联系设计、生产和 使用方面的纽带,是科学管理的重要组成部分。标准化对于 改进产品、过程和使用的适用性,防止贸易壁垒,促进技术 合作方面具有特别重要的意义。,三、优先数和优先数系标准,1.数值标准化 工程上各种技术参数的简化、协调和统一是标准化的一项重要内容。 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。,为满足不同的需求,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。,优先数和优先数系的引入,在机械设计中,常常需要确定很多参数,而这些参数往往不是孤立的,一旦选定,这个数值就会按照一定规律,向一切有关的参数传播。例如,螺栓的尺寸一旦确定,将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔的钻头的尺寸等。由于数值如此不断关联、不断传播,所以,机械产品中的各种技术参数不能随意确定。 为使产品的参数选择能遵守统一的规律,使参数选择一开始就纳入标准化轨道,必须对各种技术参数的数值作出统一规定。优先数和优先数系国家标准(GB32180)就是其中最重要的一个标准,要求工业产品技术参数尽可能采用它。,三、优先数和优先数系标准,2.优先数系 工程技术上通常采用的优先数系是一种十进制的几何 级数。优先数系列是一种科学的数值分级制度,适用于尺 寸、参数和各种质量标准的分级。,三、优先数和优先数系标准,凡是在数系项值上含有10的整数幂,并且有公比为如下值的等比级数,称之为优先数系,用字母 Rr 表示 。,R5系列,R10系列,R20系列,R40系列,R80包含R40的项值; R40包含R20的项值; R20包含R10的项值; R10包含R5的项值;,三、优先数和优先数系标准,2.优先数系 我国标准GBT321-80与国际标准ISO推荐R5、R10、R20、R40、R80系列,前四项为基本系列(见表1-1),R80为补充系列。,派生系列,派生系列(Rr/p) :从基本系列中每隔几项选取一个优先数,组成一个新的系列。使优先数系具有更宽广的适应性。 还可分段选用最合适的系列,以复合系列的形式来组成最佳系列。 选用原则:先疏后密;优先选用公比较大的基本系列;优先选用公比较大和延伸项含有项值1的派生系列。,派生系列 R10/3系列,0.80 1.00 1.25 1.60 2.00 2.50 3.15 4.00 5.00 6.30 8.00 10.00 12.5,优先数和优先数系的特点,优先数系的五个系列中任一个项值均为优先数。按公比计算得到的优先数的理论值,除10的整数幂外,都是无理数,工程技术上不能直接应用。实际应用的都是经过圆整后的近似值。根据圆整的精确程度,可分为:(1)计算值:取五位有效数字,供精确计算用。(2)常用值:即经常使用的通常所称的优先数,取三位有效数字。 国家标准规定的优先数系分档合理,疏密均匀,有广泛的适用性,简单易记。常见的量值,如长度、直径、转速及功率等分级,基本上都是按一定的优先数系进行的。本课程所涉及的有关标准里,诸如尺寸分段、公差分级及表面粗糙度的参数系列等,基本上采用优先数系。,空中客车A380效果图,南方航空明年2月份即将交付首架空客A380,世界最大宽体客机A380,A380 2005年4月27日16:30首飞 A380轻易取代了波音747占领长达25年之久的世界最大客机地位。当时的法国总统希拉克、德国总理施罗德、英国首相布莱尔、西班牙首相萨帕特罗出席了A380的建成典礼。配置头等舱、商务舱和经济舱的A380客机可载客555人。该机配备了包括健身房、酒吧在内的奢侈设施。如果全机都设定为经济舱A380的最多载客数可达到840人,另外还可携带150吨物品。每架飞机的定价大约在2.63亿美元至2.86亿美元之间。空中客车公司设计了一套全新的总装体系,将整架飞机在一地而非分散在几地进行组装,以赢得时间和提高生产效率。将总装地设在图卢兹,将飞机的内饰等
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