第一章 互换性与标准化 学院：工程学院 姓名：农机化教研室 电话：13897908498 88492629 邮箱：qjw98@163.com

主要内容 序言 第一节 互换性及其应用 第二节 标准化与优先数系 第三节 检测技术

序 言 一 课程研究对象 二 课程性质 三 课程任务 四 课程学习方法 五 课程考试

第一节 互换性及其应用 一 互换性定义 二 互换性分类 三 互换性作用

第二节 标准化与优先数系 一 标准和标准化定义 二 优先数系和优先数

第三节 检测技术

一 课程研究对象 主要研究对象是机械零件的互换性、公差及检测。 机械设计内容：运动设计、结构设计和精度设计，其中精度设计是本课程研究重点。 精度设计的任务是根据机械的功能要求，正确地选择机械零件的尺寸公差、形状和位置公差以及表面精度要求；并按要求标注在零件图、装配图上。

二 课程性质 《互换性与技术测量》是工科院校各专业的一门重要的专业基础课，是学生进行生产实践所必须用到的技术知识。在教学计划中，本课程是联系机械设计类课程和机械制造工艺课程的纽带，是专业基础课向专业课过渡的桥梁。 它是农机化、农工和机制专业的必修课。

三 课程任务 通过本课程的学习，使学生获得互换性、标准化、公差及技术检测方面的基本知识，初步掌握精度设计的基本技能，为从事机电产品的设计、制造和科研工作打下坚实的基础。 ⑴掌握常用的术语、定义。 ⑵熟悉尺寸、形位、表面等几何精度标准。 ⑶根据给定条件，能在装配图上标注公差与配合；在零件图上标注尺寸、形位、表面精度等技术要求。 ⑷了解测量的基本知识，会选择和使用常用的量具和量仪。 ⑸掌握几种典型零件的公差与配合标准及应用。

四 课程学习方法 ⑴术语定义、符号代号多，规定多，应用实例多。要求事先对本课程的内容、特点和要求有明确的了解，在心理上作好充分的准备。 ⑵在学习过程中，应注意每个术语、定义的实质，切忌死记硬背。同时及时归纳总结、分析比较，掌握众多术语、定义之间的区别与联系。 ⑶独立完成作业，巩固对内容的认识与理解，学习选择公差、配合的原则，掌握公差、配合的正确标注。

五 考试 1 成绩构成 成绩将由三部分构成，实验占总成绩的10%，考勤占总成绩的20%，期末考试成绩占总成绩的70%。 2 期末考试 采用闭卷考试，题型一般包括：填空题、选择题、分析题、判断题、计算题。 如果考试作弊，将以零分计算课程成绩。

一 互换性定义 1 实例 2 互换性

二 互换性分类 1 完全互换和不完全互换 2 内互换和外互换

三 互换性作用 1 设计方面 2 制造方面 3 使用与维修方面

一 标准和标准化定义 1 标准 2 标准分类 3 标准化

二 优先数系和优先数 1 为何施行优先数系？ 2 优先数系 3 优先数 4 优先数系选用原则

1 实例 (1)灯泡坏了，购买与灯头规格一致的灯泡，替换即可。 (2)汽车、拖拉机的零部件会因磨损而导致性能降低或失效，通过更换相关的零部件即可很好地满足使用要求。 (3)现代化的汽车、拖拉机制造厂，每隔几分钟便可装配一台，而其数以千计零件和几十种部件，分别由近百家工厂各按照图纸规定的标准进行生产，最后集中到汽车、拖拉机厂进行部装和总装。 之所以这样方便，是因为这些合格的零部件具有在尺寸、功能上能够彼此互相替换的性能。

2 互换性 互换性是指一种产品、过程或服务代替另一种产品、过程或服务，并能满足相同要求的能力。 对于机械行业,通常指同一规格的一批零部件,按规定的技术要求制造或装配，彼此能够相互替代使用,而且效果相同。 注意：零件具有互换性，不仅取决于几何参数的一致性，还取决于物理、化学和机械性能等参数的一致性。 所谓互换性，就是指在同一规格的一批零部件中任取其一，不需任何挑选和修配就能安装在机器上， 并能满足其使用功能的要求，这种特性就是互换性。

1 完全互换和不完全互换 1.1 完全互换 1.2 不完全互换

2 内互换和外互换 对于标准件，互换性分为内互换和外互换。 2.1 内互换 2.2 外互换

1 设计方面 采用具有互换性的零部件，采用标准件，使许多零部件不必重新设计，简化绘图和计算过程，缩短设计周期，有利于计算机辅助设计，对发展系列产品和促进产品结构、性能的改善，都有很大作用。

2 制造方面 互换性有利于组织专业化生产、采用先进工艺和高效专用设备； 互换性有利于采用成组技术、计算机辅助制造、柔性制造系统等现代制造技术； 互换性有利于实现加工过程自动化、柔性自动化、集成化和智能化。从而提高劳动生产率，提高产品质量，降低成本。

3 使用与维修方面 零件具有互换性，损坏后可以快速地用同型号零件来代替，从而使机器维修方便，保证机器工作的连续性和持久性，延长机器的使用寿命，提高使用价值。

3 标准化 指标准的制订、发布和贯彻实施的全部活动过程，包括从调查标准化对象开始，经试验、分析和综合归纳，进而制订和贯彻标准，以及后续的标准修订等。 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。 标准化是组织现代化生产的重要手段之一，是实现专业化协作生产的必要前提，是科学管理的重要组成部分。

1 标准 指为了取得国民经济的最佳效果，对需要协调统一的具有重复特征的物品（如产品、零部件等）和概念（如术语、规则、方法、代号、量值等），在总结科学试验和生产实践的基础上，由有关方面协调制订，经主管部门批准后，在一定范围内作为活动的共同准则和依据。

2 标准分类 机械行业主要采用的标准有国际标准、国家标准、地方标准、行业标准、企业标准等。 国际标准用符号ISO表示，ISO是国际标准化组织的英文缩写。 国家标准用符号GB表示，GB是国家标准的汉语拼音字头，按英文字母读。国家标准分为两类，必须执行的标准（记为GB）和推荐执行的标准（记为GB/T）。

2 优先数系 1.1 优先数系 1.2 优先数系分类

3 优先数 优先数系的五个系列（R5，R10，R20，R40和R80）中的每一个项值均称为优先数。 根据其取值的精确程度，数值可分为： （1）优先数的理论值 （2）优先数的计算值 （3）优先数的常用值 （4）优先数的化整值

4 优先数系选用原则 （1）机械设计中应尽可能采用优先数系 （2）按重要性程度采用优先数系:基本参数、重要参数及在数值传播中最原始或涉及面最广的参数，应尽可能采用优先数。对其他参数，原则上都宜于采用优先数。 （3）按一定要求选用优先数系: 选用基本系列时，应遵循先疏后密的原则，即按照R5、R10、R20、R40的顺序选取，以免规格过多。当基本系列不能满足分级要求时，可选用补充系列或派生系列。选用时应优先采用公比较大和延伸项含有项值1的派生系列。

1 为什么施行优先数系？ 产品设计和技术标准制定时涉及很多技术参数，它们在生产各环节中互相联系。当选定某数值作为参数指标后，该数值就会按一定的规律向相关的制品、材料等的有关参数指标传播扩散。 螺栓直径确定后，不仅会传播到螺母内径上，也会传播到螺纹的加工刀具和检测量具及装配工具上。 但技术参数值即使只有很小的差别，经过多次传播以后，也会造成尺寸规格的繁多杂乱，如果随意取值，就会给组织生产、协作配套和设备维修带来很大的不便。因此，在生产中，为了满足用户不同的需求，同一种产品的同一参数就要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的产品系列。 优先数和优先数系正是对技术参数进行简化和统一的数值制度。

1.1 完全互换 指零部件在更换或装配时，无需任何的挑选和辅助加工，任取其一装到机器上，即能满足规定要求。 设计时，对于易耗件、通用件、标准件以及批量生产、外协生产的产品应遵循完全互换原则。比如，汽车、拖拉机的变速箱零件、齿轮、轴承、螺钉、螺母等。

1.2 不完全互换 对加工后的零件，通过测量，按照其实际尺寸的大小划分成若干组，使某组内零件之间实际尺寸的差别变小，然后再按对应组进行装配或更换。但是组与组之间的零件不能互换。 比如，汽车、拖拉机发动机上的缸套、活塞 。 当零部件结构复杂、装配要求高，经过综合评定其技术经济指标后（如产品精度、生产规模、设备条件、技术水平），再决定采用完全互换还是不完全互换。

2.1 内互换 指标准部件或机构内部组成零件之间的互换性。 滚动轴承的外圈内滚道、内圈外滚道与滚动体（滚珠或滚柱）的互换。

2.2 外互换 指标准部件或机构与其相配件间的互换性 。 滚动轴承内圈内径与其相配合的轴的互换、滚动轴承外圈外径与其相配合的轴承座的互换。

1.1 优先数系 GB321-2005《优先数和优先数系》规定，采用十进制等比数列作为优先数系。优先数系的公比为 R5系列： ≈1.5849 ≈1.60 R10系列： ≈1.2589 ≈1.25 R20系列： ≈1.1220 ≈1.12 R40系列： ≈1.0593 ≈1.06 R80系列： ≈1.0292 ≈1.03

1.2 优先数系分类 （1）基本系列和补充系列 （2）派生系列

（1）基本系列和补充系列 R5、R10、R20、R40为基本系列，R80为补充系列 ② 包容性与插入性：包容性是指R5、R10、R20、R40数列分别包容在R10、R20、R40、R80数列中。插入性是指R10、R20、R40、R80数列分别由R5、R10、R20、R40数列中相邻两项之间插入一项形成的。 ③ 相对差比值不变性：指同一优先数列中，相邻两项的后项减前项与前项的比值不变。这样有利于产品的分级、分档。

（2）派生系列 为了使优先数系有更大的适应性，可以从Rr数列中，每逢p项取一个优先数组成新的数列，称之为派生数列，记为Rr/p。 1.00，2.00， 4.00，8.00 …… 1.25，2.50， 5.00，10.00 …… 1.60，3.15， 6.30 ……

表1 优先数系的基本系列