1、18:41:08,第一講 緒論,主講：周哲波教授,18:41:08,本講主要內(nèi)容 1. 概述 2.實現(xiàn)互換性的條件 3.互換性發(fā)展簡介,18:41:08,第一節(jié) 概述,一、研究內(nèi)容 1.本課程的地位 1）它是高等學(xué)校機械類及機電結(jié)合類各專業(yè)的一門極其重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程； 2）它是從事產(chǎn)品設(shè)計、制造、質(zhì)量控制、維修和使用的工程技術(shù)人員必備的知識； 3）它是機械產(chǎn)品幾何參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制定和貫徹執(zhí)行的理論依據(jù)。,18:41:08,18:41:08,18:41:08,18:41:08,18:41:08,18:41:08,2.研究內(nèi)容 1）機械產(chǎn)品互換性的內(nèi)容：幾何參數(shù)、機械性能（硬度、強度）、物理和化

2、學(xué)性能（成分）等； 2）本課程研究的主要內(nèi)容是：機械產(chǎn)品幾何參數(shù)。 注：幾何參數(shù)：尺寸大小、幾何形狀（宏、微）、形面間的位置關(guān)系、表面特征。 3）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定理論及內(nèi)含。,18:41:08,3. 學(xué)習(xí)目的 1） 保證學(xué)習(xí)者獲得互換性、標(biāo)準(zhǔn)化、測量技術(shù)的基礎(chǔ)基本知識； 2）保證學(xué)習(xí)者為日后從事機電產(chǎn)品的設(shè)計、制造、質(zhì)量控制、維修、研究、開發(fā)與管理打下堅實的理論基礎(chǔ)。,18:41:08,二、定義與分類 1.定義：在同一規(guī)格的一批零部件中，任取其一，不需要任何挑選或附加修配(如鉗工修配)就能裝在產(chǎn)品上，達到規(guī)定的功能要求。這樣的一批零部件就稱為具有互換性的零部件。 注：1）具有互換性的三個條件 同

3、一規(guī)格 任意選取 不需挑選和修配 2）從生產(chǎn)過程來看 裝配前：不需挑選 裝配時：調(diào)整和修配 裝配后：滿足使用要求。,18:41:08,舉例： 燈頭和燈泡，螺釘螺母，滾動軸承 汽車、自行車、縫紉機、手表 日用工業(yè)品、機床、汽車、電子產(chǎn)品、軍工產(chǎn)品,18:41:08,2.分類 1）按確定的參數(shù)或使用要求來分 （1）幾何參數(shù)互換性（裝配互換性、狹義互換性）-本課程主要研究對象 目的：實現(xiàn)可裝配性要求。 研究對象：幾何參數(shù)（尺寸、形狀、相對位置關(guān)系）。 （2）功能互換性-廣義互換性 目的：滿足產(chǎn)品規(guī)定的使用要求。 研究對象：物理、化學(xué)、機械性能。,18:41:08,2）按互換性的程度來分 （1）完全互

4、換 定義：指零部件在裝配或更換時，無需挑選、輔助加工或修配就能順利裝在機器上，并滿足使用的性能要求。 舉例：自來水管接頭、電源插座、大批大量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。 優(yōu)點： 1能實現(xiàn)零、部件的完全互換、通用，為專業(yè)化生產(chǎn)和相互協(xié)作創(chuàng)造了條件 ； 2簡化應(yīng)用工序，從而提高了經(jīng)濟效益。 缺點： 1當(dāng)組成產(chǎn)品的零件數(shù)較多、精度要求高，允許零件的尺寸變動范圍（即制造公差）小，加工難度大、成本增高 ； 2當(dāng)裝配精度要求很高時，制造難度更大，甚至無法加工 。,18:41:08,（2）不完全互換 定義：指零、部件在裝配時，采用概率法、分組法或調(diào)整法等工藝措施，實現(xiàn)順利裝配并在功能上達到使用性能要求 。 優(yōu)點：在保證裝

5、配、使用要求的前提下，可適當(dāng)放寬加工幾何參數(shù)的變動量，降低制造成本 。 缺點：互換水平低，不利于裝配和維修 。,18:41:08,注：兩者的比較 前者不需挑選和輔助加工，后者需采 用一定的工藝措施； 前者加工難度增大，后者放寬加工難度； 前者互換性高，后者互換性水平降低； 前者制造成本高，后者較低； 前者應(yīng)用于大批大量生產(chǎn)，后者適應(yīng)于單件、小批生產(chǎn)。,18:41:08,3）對標(biāo)準(zhǔn)件或構(gòu)件來講，可分為： （1）內(nèi)互換 ：指部件或機構(gòu)內(nèi)部組成零件間的互換性。 例如：滾動軸承內(nèi)、外圈滾道與滾動體（滾柱）的配合。 （2）外互換：指部件或機構(gòu)與其他相配件的互換性。 例如：滾動軸承與軸、滾動軸承與孔。,注

6、： 決定互換性的條件：產(chǎn)品精度、批量、工藝，在產(chǎn)品設(shè)計時就應(yīng)考慮； 優(yōu)先選用完全互換； 當(dāng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配精度高時，局部采用不完全互換。 3.重要性：從使用、制造、設(shè)計來研究的。,18:41:08,18:41:08,1）使用方面 ： 提供備件，維修方便（保證了機器工作的連續(xù)性和持久性，延長了機器的使用壽命，提高了機器的使用價值）。 2）制造方面： 提高生產(chǎn)水平，進行文明生產(chǎn) （1）為生產(chǎn)的專業(yè)化、協(xié)作化、自動化創(chuàng)造了條件 。 （2）裝配方便，組織裝配流水線。 3）設(shè)計方面 ： 縮短了機器設(shè)計周期（采用公差標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)零、部件，CAD） 注： 互換性是重要的生產(chǎn)原則和有效技術(shù)措施。 不僅能夠顯著

7、提高勞動生產(chǎn)率，也有利于降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性。,18:41:09,第二節(jié) 實現(xiàn)互換性的條件 一、公差與檢測 1.公差定義：允許零件幾何參數(shù)的變動范圍。 1）制定公差的原因 （1）理論上的幾何參數(shù)是不可能制造出來的。從滿足互換性角度來看，人們最理想的是同一規(guī)格零件加工的幾何參數(shù)是一致的。 （2）加工條件的限制。設(shè)備精度的波動、人的因素的影響等。如：機床、刀具、溫度等的影響，零件的尺寸、形狀和表面粗糙度等幾何量難以達到理想狀態(tài)，總是有或大或小的誤差。,18:41:09,（3）從經(jīng)濟角度來講是沒有必要的。使用時不須要零件幾何量絕對準(zhǔn)確，只要達到要求零件幾何量在某一規(guī)定的范圍內(nèi)變動，即保

8、證同一規(guī)格零部件(特別是幾何量)彼此接近即可行。 2）規(guī)定公差的目的： （1）確定零件幾何參數(shù)允許變動標(biāo)準(zhǔn)； （2）保證社會團體間技術(shù)合作和協(xié)作。,18:41:09,注： 公差不能隨意制定，應(yīng)遵循一定的規(guī)范； 公差標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)零件檢驗合格的依據(jù)和實現(xiàn)互換的基礎(chǔ)。 2.檢測 1）檢驗定義：指確定零件的幾何參數(shù)是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，并作出合格與否的判定，而不必給出具體數(shù)值 ，既可評定產(chǎn)品的質(zhì)量，也可分析不合格品的原因。 2）測量：被測量與標(biāo)準(zhǔn)單位進行比較，確定具體數(shù)值。,18:41:09,注： 測量是用數(shù)值來表示，是將被測的量值與計量單位量相比較得出的； 產(chǎn)品質(zhì)量除受設(shè)計與制造精度的影響外，還受

9、檢測精度的影響； 保證檢測的精度條件：制定標(biāo)準(zhǔn)的測量單位和計量系統(tǒng)（統(tǒng)一性）。 實現(xiàn)互換性生產(chǎn)的兩個必不可少的條件和手段是合理確定公差與正確進行檢測 。 二、標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化 現(xiàn)代生產(chǎn)的特點是：品種多、規(guī)模大、分工細(xì)。 組成產(chǎn)品的零件都可以在不同車間、不同工廠、不同地區(qū)以至不同國家生產(chǎn)和協(xié)作完成 。,18:41:09,1.標(biāo)準(zhǔn)：重復(fù)性事物和概念所做的統(tǒng)一規(guī)定 。依據(jù)于科學(xué)技術(shù)、實踐經(jīng)驗及綜合成果。 1）制定的方法：經(jīng)主管機構(gòu)或具有權(quán)威部門領(lǐng)導(dǎo)和統(tǒng)籌行業(yè)協(xié)商制定的，由主管部門批準(zhǔn)和頒布，作為共同遵循的準(zhǔn)則和依據(jù)。 2）標(biāo)準(zhǔn)的分類：國標(biāo)（GB ）、行標(biāo)（JB、MB等）、企標(biāo)（QB）、國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）

10、。 3）我國標(biāo)準(zhǔn)的主管部門：國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 。 注： 標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)化的根基，標(biāo)準(zhǔn)化使標(biāo)準(zhǔn)制定才具有現(xiàn)實意義； 標(biāo)準(zhǔn)化水平是國家的技術(shù)水平和管理水平的標(biāo)志。,18:41:09,3.貫徹國際標(biāo)準(zhǔn)的意義 1）科學(xué)技術(shù)進步是產(chǎn)品質(zhì)量與數(shù)量的提高依據(jù)，國際標(biāo)準(zhǔn)是先進技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，我們從中受益； 2）國際市場的競爭，產(chǎn)品的質(zhì)量高低和生產(chǎn)成本決定企業(yè)的競爭能力。 3）全球化的發(fā)展。 三、優(yōu)先數(shù)和優(yōu)先數(shù)系（GB/T3211980） 1.優(yōu)先數(shù)：十進制等比數(shù)列構(gòu)成。 1）代號：Rr ( r=5、10、20、40、80等)。R5、R10、R20、R40四個常用系列稱為基本系列 。,18:41:09,2）公比：

11、q5 1.60； 1, 1.6, 2.5, 4, 6.3,10. q10 1.25； 1, 1.25, 1.6, 2.0, 2.5, 3.15, 4.0, 5.0, 6.3, 8.0, 10. q20 1.12； q40 1.06； q 80 1.03。 3）常用值：圓整后取三位有效數(shù)字，計算值取五位有效數(shù)字 。 注： 產(chǎn)品在設(shè)計時，應(yīng)優(yōu)先選用優(yōu)先數(shù)系； 選用優(yōu)先數(shù)系應(yīng)遵循“先疏后密”的原則 ； 派生系和復(fù)合系（自學(xué)）,18:41:09,第三節(jié) 互換性生產(chǎn)的發(fā)展簡介 一、國外 國力的競爭與發(fā)展而產(chǎn)生和壯大，最早應(yīng)用于軍工業(yè)。 1.起源于工業(yè)革命的發(fā)源國-英國。19021906 Newall 剪

12、羊毛機 制定相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)注（公差）； 2.英聯(lián)邦國的仿效，1925，美國等； 3.國際標(biāo)準(zhǔn)組織的誕生（ISA）1926，德國為秘書國； 4.標(biāo)準(zhǔn)化對經(jīng)濟發(fā)展促進國際的認(rèn)同，1929，前蘇聯(lián)制定公差與配合； 5.國際標(biāo)準(zhǔn)化的出爐，1932，在德國、法國、英國、瑞士等實施，1940正式發(fā)布； 6.秘書國的更替，戰(zhàn)爭的影響，1947，法國； 7.國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）的完善和系統(tǒng)化，19621975； 8.新的發(fā)展，計算機輔助公差設(shè)計。,18:41:09,二、國內(nèi) 1.古代青銅制品的批量產(chǎn)品的互換性之謎，秦朝就已經(jīng)統(tǒng)一了度量衡制度，西漢已有了銅制卡尺； 2.落后民族的標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)受的凌辱，多國標(biāo)準(zhǔn)的混存，八國

13、聯(lián)軍的凌辱； 3.對標(biāo)準(zhǔn)的呼喚，1944年 國民黨制定工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（CIS）完全借用ISO； 4.新中國的更新，1955年 成立計量局，一機部發(fā)布公差與配合標(biāo)準(zhǔn)； 5. 國家標(biāo)準(zhǔn)的真正誕生，1959年，光滑圓柱體的公差與配合； 6.上世紀(jì)60年代，齒輪、表面粗糙度、形位公差、聯(lián)接件標(biāo)準(zhǔn)； 7.文革后的新生，1979年，GB1800-1804-1979，新公差與配合標(biāo)準(zhǔn)； 8.國家再次修訂新標(biāo)，1989年； 9.與 國際標(biāo)準(zhǔn)化接軌，全版新標(biāo)，19922005年。,18:41:09,第四節(jié) 質(zhì)量工程（Quality Engineering縮寫為QE）簡介 一、質(zhì)量工程發(fā)展史 1.質(zhì)量檢驗階段 20世紀(jì)

14、初，美國工程師泰勒（F.W.Taylor）在總結(jié)工業(yè)革命以來生產(chǎn)制造經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合大工業(yè)管理的實踐，提出 “科學(xué)管理思想”，主張實現(xiàn)計劃與執(zhí)行分離，將質(zhì)量檢驗為一種管理職能，建立專職質(zhì)量檢驗制度。 “三權(quán)分立”制，即有人專職制定標(biāo)準(zhǔn)，有人負(fù)責(zé)實施標(biāo)準(zhǔn)，有人負(fù)責(zé)按標(biāo)準(zhǔn)檢驗。為此在企業(yè)管理中誕生了一支專職檢驗隊伍，出現(xiàn)了專職檢驗部門。對保證產(chǎn)品質(zhì)量有著極其重要的意義，但屬于事后把關(guān)，只能分離不合格品。致命的缺陷是實行全數(shù)檢查，成本和損失巨大。,18:41:09,2.統(tǒng)計質(zhì)量控制階段 隨著大批量生產(chǎn)的發(fā)展，如何才能用更經(jīng)濟的方法來解決質(zhì)量檢驗問題顯得更加突出，事先能防止成批廢品的產(chǎn)生變得更為重要

15、。 1924年，美國貝爾實驗室的工程師休哈特（W.A.Sheuhart）提出 “事先控制，預(yù)防廢品”的質(zhì)量管理思路，運用概率論和數(shù)量統(tǒng)計理論，發(fā)明 “質(zhì)量控制圖”，積極主動地預(yù)防廢品的發(fā)生，實現(xiàn)將質(zhì)量工程學(xué)從檢驗階段推進到統(tǒng)計質(zhì)量控制階段（Statistucal Quality Control-SQC）。,產(chǎn)品質(zhì)量不是檢驗出來的，應(yīng)是生產(chǎn)制造出來的，應(yīng)將質(zhì)量控制的重點放在制造階段。應(yīng)用實踐證明：統(tǒng)計質(zhì)量控制方法是制造過程中保證產(chǎn)品質(zhì)量、預(yù)防不合格品的一種有效工具。,18:41:09,18:41:09,3.全面質(zhì)量管理階段 （Total Quality Management-TQM） 起源上世紀(jì)

16、60年代，美國通用電器公司的費根堡姆（Feigenbaum）和朱蘭（Juran）最早提出。 二戰(zhàn)以后，日本豐田汽車制造公司掌門人豐田英二就是在企業(yè)內(nèi)部推行全面質(zhì)量管理最忠誠的倡導(dǎo)者和受益者，使豐田汽車制造公司一躍發(fā)展成為世界汽車制造業(yè)巨頭，一度因產(chǎn)品質(zhì)量高度穩(wěn)定，享譽全球。 1961年，美國通用電氣公司質(zhì)量總經(jīng)理費根堡姆（A.V.Feigenbaum）正式出版全面質(zhì)量管理，全面質(zhì)量管理概念包括以下含義：,18:41:09,1）產(chǎn)品質(zhì)量單純依靠數(shù)理統(tǒng)計方法控制生產(chǎn)過程和事后檢驗是不夠的。強調(diào)解決質(zhì)量問題的方法和手段是多種多樣的，應(yīng)綜合運用。除此以外，還需要做好一系列的組織工作。 2）將質(zhì)量控制向管理領(lǐng)域擴展，要管理好全過程，要實現(xiàn)整體性的質(zhì)量管理。 3）產(chǎn)品質(zhì)量是與成本相關(guān)，離開成本談質(zhì)量是沒有意義，應(yīng)強調(diào)質(zhì)量成本的重要性。 4）提高產(chǎn)品質(zhì)量是公司全體成員的責(zé)任，應(yīng)使全體人員都具有質(zhì)量意識和承擔(dān)質(zhì)量責(zé)任的精神。,18:41:09,4.計算機輔助質(zhì)量管理階段 上世紀(jì)80年代以來，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及其在企業(yè)管理和生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，人們開