| 0.2 标准化和互换性生产 |

零件加工时不可能做得绝对精确，总是存在几何参数误差。零件的几何参数误差分为尺寸误差、形状误差、位置误差和表面粗糙度。几何参数误差对零件的使用性能和互换性会有一定影响。实践证明，只要把零件的几何参数误差控制在一定的范围之内，零件的使用性能和互换性就能得到保证。为满足机械制造中零件具有的互换性，要求加工零件的误差应在允许的公差范围之内。

零件几何参数允许的变动量称为几何参数公差，简称公差。它包括尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度等。公差是限制误差的，是误差的最大允许值，用以保证互换性的实现。因此，建立各种几何参数的公差标准，是实现对零件误差的控制和实现零部件互换性的基础。

1．标准化

标准化是指制定标准与贯彻标准的全过程。

标准化领域很广泛，为了保证基层标准与上级标准的统一、协调，我国把标准分为国家标准、部颁标准和企业标准。标准即技术上的法规。标准经主管部门颁布生效后，具有一定的法制性，不得擅自修改或拒不执行。

国家标准由国家质量技术监督局委托有关部门起草，审批后由中国质量技术监督局发布，它对全国经济、技术发展意义重大，必须在全国范围内执行。部颁标准对一个部的经济和技术发展意义重大，必须在部属范围内执行，由主管部门或有关部门联合主持并指定发布。企业标准是指公司企业、行业机构制定的在本企业、本行业内实施的标准，包括地方标准、行业标准。

部颁标准、企业标准的制定和执行应该以国家标准为依据，不得超出国家标准允许的范围，即制定本部、本企业标准时，要运用自己积累的经验和数据，制定出高于国家标准的标准，也可以补充国家标准的不足，生产出高质量的产品。

标准化水平的高低体现了一个国家现代化的程度。在现代化生产中，标准化是一项重要的技术措施，因为一种机械产品的制造过程往往涉及许多部门和企业，甚至还要进行国际间协作。为了适应生产上各部门与企业在技术上相互协调的要求，必须有一个共同的技术标准。公差的标准化有利于机器的设计、制造、使用和维修，有利于保证产品的互换性和质量，有利于刀具、量具、夹具、机床等工艺装备的标准化。

我国自1959年起，陆续制定了各种国家标准。1978年我国正式参加国际标准化组织，由于我国经济建设的快速发展，旧国标已不能适应现代大工业互换性生产的要求。1979年原国家标准局统一布署，有计划、有步骤地对旧的基础标准进行了两次修订。随着改革开放的继续，从1994年开始，国际工作组遵循国家关于积极采用国际标准的方针，于1998年将标准《公差与配合》改为《极限与配合》，在术语上、内容上尽量与国际标准一一对应；2009年国家又颁布了新标准，以尽快适应国际贸易、技术和经济的交流。本课程主要涉及几十个技术标准，它们多属于国家推荐性基础标准。

GB/T 1800.1—2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合 第1部分：公差、偏差和配合的基础》（代替GB/T 1800.1—1997、GB/T 1800.2—1998和GB/T 1800.3—1998）。

GB/T 1800.2—2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合 第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表》（代替GB/T 1800.4—1999）。

GB/T 1801—2009《产品几何技术规范（GPS）极限与配合 公差带和配合的选择》（代替GB/T 1801—1999）。

GB/T 1182—2008《产品几何技术规范（GPS）几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注》新标准宣贯，重点讲解新旧标准间的变化（代替GB/T 1182—1996）。

GB/T 4249—2009《公差原则》新标准宣贯（代替GB/T 4249—1996）。

GB/T 16671—2009《产品几何技术规范（GPS）几何公差 最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》新标准宣贯（代替GB/T 16671—1996）。

GB/T 17851—2009《产品几何技术规范（GPS）几何公差 基准和基准体系》（代替GB/T 17851—1999）。

这些新国家标准（简称新国标）的颁布，对我国的机械制造业的作用越来越大。

产品几何技术规范（简称GPS）是一套关于产品几何参数的完整技术标准体系，包括尺寸公差、几何（形状、方向、位置、跳动）公差以及表面结构等方面的标准。它是规范产品从宏观几何特征到微观几何特征的一整套几何技术标准，涉及产品设计、制造、验收、使用以及维修、报废等产品生命周期的全过程，应用领域涉及整个工业部门乃至国民经济的各部门。GPS标准体系不仅是为了达到产品功能要求必须遵守的技术依据和产品信息传递与交换的基础标准，而且是进行产品合格评定和技术交流的重要工具，也是签订生产合约、承诺质量保证的重要基础。GPS标准是影响最广、最重要的基础标准之一。GPS标准的水平对一个国家制造业的发展和水平提高有着至关重要的作用。

2．优先数系和优先数

为了保证互换性，必须合理确定零件公差。公差数值标准化的理论基础，即为优先数系和优先数。

在制定公差标准及设计零件的结构参数时，都需要通过数值表示。任一产品的技术参数不仅与自身的技术特性参数有关，而且直接或间接地影响到与其配套的一系列产品的参数。例如，减速器缸盖的紧固螺钉，按受力载荷算出所需的螺钉大径之后，即公称直径一定，则箱体的螺孔数值一定，与之相匹配的螺钉尺寸，加工用的钻头、铰刀、丝锥尺寸，检测用的塞规、螺纹样板尺寸也随之而定，与之有关的配件，如垫圈尺寸、加工安装用的附具等也随之而定。为了避免产品数值杂乱无章、品种规格过于繁多，减少给组织生产、管理与使用等带来的困难，必须把数值限制在较小范围内，并进行优选、协调、简化和统一。

实践证明，优先数系和优先数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。

优先数系是一种十进制几何级数。所谓十进制，即几何级数的各项数值中包括由1，10，102，…，10n和10-1，10-2，10-3，…，10-n组成的级数（n为正整数）。几何级数的特点是任意相邻两项之比为一常数，即公比。优先数系中的任何一个数值为优先数。

国家标准GB 321—2005与ISO推荐了5个系列，其代号为R，分别为R5、R10、R20、R40和R80系列，各系列公比如下所示。

R5系列：公比为q5≈1.60；

R10系列：公比为q10≈1.25；

R20系列：公比为q20≈1.12；

R40系列：公比为q40≈1.06；

R80系列：公比为q80≈1.03。

按公比计算得到优先数的理论值，近似圆整后应用到实际工程技术中（见表0-1）。

3．技术测量

已加工好的零件是否满足公差要求，要通过技术测量及检测来判断。在机械制造中，加工与测量是相互依存的。如果只规定零部件公差，而缺乏相应的检测措施，则互换性生产是不可能实现的。因此，正确选择、使用测量工具是制造和检测的基本要求，也是必须掌握的技能。检测不仅用于评定零件合格与否，也常用于分析零件不合格的原因，以便及时调整生产工艺，预防废品产生。因此，技术测量措施是实现互换性的另一个必备条件。这样，零件的使用功能和互换性才能得到保证。

在计量工作方面，1955年我国成立了国家计量局；1977年我国正式参加国际米制公约组织，同年，国务院颁发《中华人民共和国计量管理条例（试行）》，其中规定我国要逐步采用国际单位制；1981年国务院正式批准《中华人民共和国计量单位名称与符号方案（试行）》；1984年颁布了《中华人民共和国法定计量单位》；1985年颁布了《中华人民共和国计量法》；1988年3月，国务院决定在原国家计量局、国家标准局和国家经委质量局的基础上，组建国家技术监督局。

科学技术的迅猛发展为技术测量的现代化创造了条件，长度计量器具的精度已由0.01mm级提高到0.001mm级，有的甚至提高到0.0001mm级；测量空间已由二维空间发展到三维空间。测量的自动化程度已由人工读数测量发展到计算机数据处理，电子测量从独立的单台手工操作向大规模自动测试系统发展。