互换性与测量技术.pptxVIP

第1章绪论;1.1互?换?性?概?述

1.1.1互换性的概念及定义

在日常生活中，互换性给我们带来的便利随处可见。如灯管坏了，只要换上一根同规格的新灯管，通电以后就可以正常照明了；电子手表的电池没电了，只要换装一粒同规格的新电池，手表便会继续运行。在工业生产过程中，互换性对提高生产效率和保证经济性也起着重要的作用。如在繁忙的装配流水线的某一工位上，若装配同规格的螺栓需经过挑选或修锉才能完成，则会影响整个流水线的运行。现代工业生产对零(部)件的互换性提出了要求；同时，零(部)件的互换性也保证了工业生产的正常运行。;同一规格的零(部)件，不经过任何附加修配或挑选就能装配在机器上，并能达到规定的功能要求，这一特性被称为互换性。互换性包括几何性和可靠性，本书只讲述几何性互换性的保证。

互换性在制造业中的作用可以从以下几方面加以概括：

(1)在设计方面，零(部)件具有了互换性就可以最大限度地采用标准件、通用件和标准部件，极大地简化绘图、计算等工作，最终缩短设计周期，而且有利于计算机辅助设计和产品品种的多样化。;(2)在制造方面，互换性有利于组织专业化生产；有利于采用先进工艺和高效率的专用设备，甚至采用计算机辅助制造；有利于实现加工过程和装配过程的机械化、自动化，从而提高劳动生产率，保证产品质量，降低生产成本。

(3)在使用和维修方面，零(部)件具有了互换性就可以及时更换已磨损或损坏了的零(部)件(如机器中的滚动轴承)，以减少机器的维修时间和费用，保证机器能连续而持久地运行，从而提高机器的使用价值。;1.1.2零(部)件互换性的保证

机器零(部)件在加工或装配过程中均存在加工误差，包括尺寸误差、形状误差、位置误差及表面质量缺陷。这些误差均会与零(部)件的互换性要求发生冲突。但实践表明，只要将同规格零(部)件的误差控制在一定的范围内，它们就具备了互换性，该控制范围称为公差(Tolerance)。

公差包括尺寸公差、几何公差(控制零件的形状和位置误差)等，统称为几何量公差。表征几何特性的量称为几何量，包括长度、角度、几何形状、相互位置、表面粗糙度等。;对几何量误差的控制由来已久，如考古人员在对秦始皇兵马俑的发掘过程中，共发现了四万多个金属制造的三棱箭头，它们都制作得极其规整，箭头底边宽度的平均误差只有

±?0.83mm。且对这些青铜箭头的三个面做20倍的放大投影后发现，其轮廓误差不大于0.15mm，甚至箭头的各金属含量的配比也基本一致，这说明数以万计的箭头都是按照相同的技术标准制造的。另外，在俑坑中还发掘出了弩机，弩机的所有零件均为青铜制造，其中的几处孔、轴结合都具有互换性。这也说明了在两千多年前，我们的祖先已掌握了控制几何量误差、遵循互换性生产的技术。;有文献可查的基于互换性的生产，可追溯到美国的独立战争时期。那时的枪支都是先由工匠手工制好一个零件后，再按照已制好的零件用手工配做另一个零件，因此制造一支枪的周期很长，且同名称的枪械零件之间也不能相互替换；但是战争需要大量的枪支，所以如何能在短时期内赶制大量的枪支以满足战争的需要，就成为了一个急需解决的问题。一位名叫惠特尼(WhitneyEli)的青年人开始思考这个问题并付诸行动。他先将工匠分为不同的制作小组，每个小组按照一定的尺寸要求制作相同的零件；然后再将合格的零件进行组装，这样一支合格的枪便做好了，且同名称的零件可以相互替换。按照这种制造方法，在很短的时间内就赶制出了四万支合格的枪。在整个制造过程中，虽然惠特尼没有发明任何有形的东西，但他发明了一个新的思想，即基于互换性制造的思想。互换性制造又称为标准化制造。后来美国的福特(Ford)汽车公司发明的流水线生产汽车的方法，也遵循了互换性、并行生产的理念，此方法奠基了现代机器制造业的基础。;1.1.3互换性的分类

互换性按照其互换程度可分为完全互换与非完全互换。

(1)完全互换。完全互换是指零(部)件在配合前不需要进行选择，装配时也不需要修配和调整，装配后即可满足预定的使用要求的互换性。

(2)非完全互换。当装配精度要求很高时，若采用完全互换将会要求零件的尺寸公差很小，从而导致加工困难和成本高，甚至无法加工。这时可以采用非完全互换法进行生产，即将其制造公差适当放大，以便于加工；在完工后，再对零件进行测量并按实际尺寸的大小分组；最后按组进行装配。这种仅是组内零件可以互换，组与组之间不可互换的方法，叫做分组互换法。分组互换既可保证装配精度与使用要求，又降低了生产成本。;机器装配时，允许使用补充机械加工或钳工修刮的方法来获得所需精度的方法，称为修配法。如普通车床尾架部件中的垫板，其厚度需在装配时再进行修磨，以满足头尾架顶尖等高的要求。在