Взаимозаменяемость изделий и контроль качества их изготовления

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В.В. Шафиков 
Р.В. Черкасов 

 
 

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ИЗДЕЛИЙ 

И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 

 
 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 

 
 
 
 
 

 

 
 
 
 

 

Липецк 

2020 

 

 

МИНИСТЕРСТВО ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ 

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ 

ИМЕНИ П.П. СЕМЕНОВА-ТЯН-ШАНСКОГО» 

Институт естественных, математических и технических наук 

Кафедра технологии и технического творчества 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

В.В. Шафиков 
Р.В. Черкасов 

 
 

ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ИЗДЕЛИЙ 

И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 

 
 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Липецк – 2020 

 
УДК 658.56
ББК 30.4-02
Ш 30

Печатается по решению кафедры 
технологии и технического 
творчества ФГБОУ ВО «ЛГПУ имени 
П.П. Семенова-Тян-Шанского» .
Протокол №2 от 19 октября 2020 г.

 
 
 
 

Шафиков, В.В. Взаимозаменяемость изделий и контроль качества их изготовления: учебное пособие / В.В. Шафиков, Р.В. Черкасов. – Липецк: ЛГПУ 
имени П.П. Семенова-Тян-Шанского, 2020. – 68 с. 

 

ISBN  978-5-907335-20-2 

 

В представленном учебном пособии изложен материал по курсу дисци
плины «Основы взаимозаменяемости и технические измерения». Пособие 
предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки: 
44.03.04 – «Профессиональное обучение», квалификация бакалавр. 

 

УДК 658.56 
ББК 30.4-02 
Ш 30 

 
 

Рецензенты:  
Ю.Н. Федоров, канд. пед. наук, генеральный директор  ООО 
«Профоборудование - Л»; 
В.П. Тигров, д-р пед. наук, профессор ЛГПУ имени П.П. Семенова-ТянШанского 

 
 
 

ISBN 978-5-907335-20-2
© ФГБОУ ВО «ЛГПУ имени 

П.П. Семенова-Тян-Шанского», 2020

© В.В. Шафиков, 2020
© Р.В. Черкасов, 2020

 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие………………………………………………………………………
4

Глава 1. Основы взаимозаменяемости…………………………...………….
5

1.1. Виды изделий и их взаимозаменяемость……………………………..........
5

1.2. Размеры деталей и требования к точности размеров……………………..
7

1.3. Виды размеров и допуск размера …………………………….....................
8
11
14

1.4. Единая система допусков – основные положения......................................   
1.5. Точность геометрической формы деталей..................................................     
1.6. Точность по шероховатости поверхности...................................................
18

1.7. Сопряжения (посадки) деталей  гладкой цилиндрической формы…….
23

1.7.1. Основные типы посадок………………….…………………………..…...
23

1.7.2. Системы посадок…………………………………………………………..
27

1.7.3.Примеры применения посадок различного типа………………………...
29

1.7.4. Посадки шпоночных и шлицевых соединений………………………….
31

Глава 2. Технические измерения и контроль геометрических величин 
деталей……………………………………………………………………………

35

2.1. Общие сведения об измерениях и техническом контроле………………..
35

2.1.1. Технический контроль при производстве деталей……………………
35

2.1.2. Измерения как один из важнейших элементов контроля……………….
37

2.1.2.1.Элементы процесса измерений………………………………………….
37

2.1.2.2. Классификация измерений………………………………………….......
40

2.1.2.3. Основные характеристики измерений…………………………………
42

2.1.2.4 Методы измерений……………………………………………………….
42

2.1.2.5. Погрешности измерений………………………………………………..
44

2.2. Средства измерений и их характеристики…………………………………
47

2.2.1. Классификация средств измерения  ……………………………………..
47

2.2.2. Метрологические характеристики средств измерения………………
49

2.3. Универсальные и специальные средства измерения и контроля геометрических параметров деталей……………………………………….......

51

2.3.1. Универсальные механические средства измерений ……………………
52

2.3.2. Специальные средства контроля…………………………………………
60

Список используемой литературы ……………………………………………..
64

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Данное учебное пособие предназначено для углубления знаний об осно
вах технических измерений и контроля качества изделий и деталей при изучении дисциплины «Основы взаимозаменяемости и технические измерения».  

Изучение данной дисциплины является частью профессиональной подго
товки будущих учителей технологии и педагогов профессионального обучения 
и направлено:  

во-первых, на изучение, осмысливание, обобщение и использование на 

практике положений стандартизации, теории допусков и посадок, теории воспроизведения единиц физических величин, обработки результатов измерений и 
метрологического обеспечения измерений в сфере техники;  

во-вторых, на привитие студентам навыков применения указанных мето
дов и знаний при проектировании изделий и решения других задач, относящихся к областям как технической, так и педагогической деятельности. 

В представленном учебном пособии изложены теоретические основы 

взаимозаменяемости, приведены основные сведения о допусках различных деталей и посадках их соединений, нормирование точности предельных размеров, 
отклонений формы и расположения поверхностей, рассмотрены вопросы построения размерных цепей, шероховатости поверхности. Пособие знакомит 
студентов с наиболее распространенными измерительными приборами, прививает навыки обращения с ними. 

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки:  

44.03.04 – «Профессиональное обучение». 

Использование данного пособия в учебном процессе должно содейство
вать развитию технического мышления учащихся, стимулировать их активность и самостоятельную работу на аудиторных занятиях, облегчать выполнение домашних заданий. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Глава 1. ОСНОВЫ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ 

 

1.1. Виды изделий и их взаимозаменяемость 

Любой предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению на 

предприятии, называют изделием. В соответствии с ГОСТ 2.101-68 в машино- и 
приборостроении различают следующие виды изделий: детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты [6, с. 3]. 

Деталь – это отдельная и неделимая, т.е. неразбираемая часть техниче
ского устройства, изготовленная из однородного материала без каких либо сборочных операций и имеющая в данном устройстве самостоятельное назначение. 

В технике различают два основных вида деталей: 
типовые – используемые в технических устройствах различного типа; 
специальные (оригинальные) – разработанные для конкретного техниче
ского устройства. 

Типовые детали подразделяют на две группы: типовые конструкционные 

и типовые крепежные. К первой группе относят валы, оси, шкивы, зубчатые 
колеса, ходовые винты и гайки, рычаги, стойки и другие детали, которые образуют конструкцию технического устройства. Ко второй группе относят болты, 
гайки, шпильки, шпонки, штифты, шайбы и т.д.  Назначение крепежных деталей - соединять (скреплять) конструкционные детали в единое целое. 

Сборочной единицей (узлом) принято считать часть объекта, в котором 

составные детали соединены посредством сборочных операций. Как правило, 
сборочная единица (узел) является частью технического устройства, выполняет 
в нем определенные функции. 

Классифицируются сборочные единицы по следующим видам изделий: 
а) изделия, обеспечивающие удобство транспортировки. В этом случае 

предприятие-изготовитель разделяет целое устройство на составные части с 
учетом габаритов транспорта, весовых характеристик транспортной грузоподъемности и т.д.; 

б) изделия, предназначение которых заключается в выполнении функций 

внутри другой сборочной единицы. Например, комплект деталей в газораспределительном механизме двигателя внутреннего сгорания; 

в) изделия, которые уложены предприятием-изготовителем в футляры, 

короба, специальные кейсы, которые применяются для выполнения специальных работ вместе с упакованными в них изделиями. Например, готовальня. 

Под комплексом в машиностроении понимают набор двух и более изде
лий, имеющих специфическое назначение, не соединенных на предприятииизготовителе, но имеющих взаимосвязанные эксплуатационные функции (поточная линия станка, станок с ЧПУ и т.д.). 

Комплект. Под комплектом в машиностроении понимают набор двух и 

более изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение, выполняющих 
функции вспомогательного характера, при этом данные изделия не соединяются между собой посредством сборочных операций. 

Машиностроительная промышленность выпускает сотни тысяч наимено
ваний технических изделий для различных отраслей экономики. Изготовление 
такого количества изделий в срок с заданным уровнем качества и экономичное 
использование их с минимальными простоями при ремонтах возможно только 
при условии их массового выпуска, обусловленного взаимозаменяемостью деталей и узлов, из которых состоят технические конструкции.  

Взаимозаменяемостью изделий (машин, оборудования, приборов, аппа
ратов, их агрегатов, сборочных единиц и деталей) принято называть свойство 
этих изделий, обеспечивающее возможность их равноценной замены однотипным экземпляром без дополнительной обработки, с сохранением заданного качества того объекта, в состав которого они входят [18, 25]. 

Таким образом, взаимозаменяемость характеризует не только монтажные, 

но и функциональные свойства, т.е. работоспособность изделия, сохранение 
эксплуатационных показателей в установленных пределах в течение заданного 
срока службы и т.п. 

Для эффективности массового и серийного производства изделий взаимо
заменяемость является необходимым условием. Она позволяет разделить производственный процесс и  вести независимое изготовление деталей, сборочных 
единиц и других изделий. Только при обеспечении взаимозаменяемости возможны широкое кооперирование и специализация производства, механизация и 
в особенности автоматизация производственных процессов, в том числе и сборочных [18, c. 4]. 

Благодаря взаимозаменяемости более легким и простым становится ре
монт машин, приборов, оборудования. В большинстве случаев он сводится к 
простой замене изношенных частей. 

Взаимозаменяемость может быть полной, неполной, внешней и внутрен
ней. При полной взаимозаменяемости любая независимо изготовленная деталь может быть установлена на предусмотренное для нее в узле или машине 
место без подгонки или подбора.  

При неполной взаимозаменяемости независимо изготовленные одно
именные детали сначала сортируются на группы по размерным признакам, а затем сборка узла или машины производится из деталей только определенной 
размерной группы (метод селективной сборки). 

Под внешней взаимозаменяемостью понимают взаимозаменяемость из
делий, которые монтируются в более сложные устройства по эксплуатационным параметрам, а также по форме и размерам присоединительных поверхностей. Например, в устройствах с использованием электродвигателей замена последних может быть осуществлена по таким параметрам как мощность, число 
оборотов, присоединительные размеры. Внутренней взаимозаменяемостью, 
как правило, обладают детали, составляющие отдельные узлы. Так, например, 
тела качения и кольца в подшипниках конкретного типа и серии обладают 
внутренней взаимозаменяемостью. 

Для обеспечения взаимозаменяемости изделий необходимо, чтобы в ре
зультате изготовления их геометрические, физические, химические и другие 

параметры укладывались в заранее заданные пределы. Достигается это с помощью целого комплекса организационно-технических мероприятий, важнейшим 
из которых является стандартизация. Такая обеспечивающая взаимозаменяемость стандартизация, согласно выводам специалистов, осуществляется по 
двум направлениям: первое – разработка основных (общих) норм взаимозаменяемости и второе – установление в нормативно-технической документации на 
конкретные виды продукции требований к внешней взаимозаменяемости (основные и присоединительные размеры, выходные эксплуатационные характеристики и т.п.) [18, c. 4]. 

Основные нормы выступают в качестве базы взаимозаменяемости вклю
чающие в себя: 

 ряды нормальных линейных размеров и ряды предпочтительных чисел; 
 системы допусков и посадок; 
 геометрические параметры типовых соединений и зубчатых передач; 
 нормативы на допуск формы, допуски расположения поверхностей, а 

также на шероховатость поверхностей. 

 

1.2. Размеры деталей и требования к точности размеров 

Для правильного функционирования изделий большое значение имеет 

соблюдение точностных требований к геометрическим параметрам деталей, 
входящих в сборочные единицы. В технике понятие «точность» определяют как 
степень приближения значения конкретного параметра изделия или процесса к 
его заданному значению [27, 29, 33]. 

В машиностроении чаще всего устанавливают требования к точности эле
ментов детали. При этом нормировать точность для элементов деталей принято 
по параметрам (показателям), которые характеризуют геометрическую точность элементов деталей. Таких параметров четыре: точность размера (0-вой 
порядок), точность формы поверхности (1-й порядок), точность относительного расположения элементов деталей (2-й порядок) и точность по 
шероховатости поверхности (3-й порядок). 

Основную долю применяемых в технике числовых характеристик изде
лий составляют линейные размеры, которые выражают числовые значения геометрических параметров деталей (диаметров, длин и т.д.). Из-за большого 
удельного веса линейных размеров и их роли в обеспечении взаимозаменяемости было признано целесообразным регламентировать ряды линейных размеров, приняв в качестве базы для них предпочтительные числа. 

Предпочтительные числа и их ряды являются основанием для упорядоче
ния выбора величин и градаций параметров всех видов продукции, позволяющих наилучшим образом согласовывать и увязывать между собой изделия, 
транспортные средства, технологическое, контрольно-измерительное и другое 
оборудование. 

Обозначаются эти ряды  R5, R10, R20, R40. Члены этих рядов в интервале 

от 1 до 10 приведены в таблице 1. 

 

Таблица 1 – Основные ряды предпочтительных чисел 
R5
R10
R20
R40

1,0
1,0
1,00
1,00
3,15

1,6
1,25
1,12
1,06
3,35

2,5
1,6
1,25
1,12
3,55

4,0
2,0
1,40
1,18
3,75

6,3
2,5
1,60
1,25
4,00

10,0
3,15
1,80
1,32
4,25

4,00
2,00
1,40
4,50

5,00
2,24
1,50
4,75

6,30
2,50
1,60
5,00

8,00
2,80
1,70
5,30

10,0
3,15
1,80
5,60

3,55
1,90
6,00

4,00
2,00
6,30

4,50
2,12
6,70

5,00
2,24
7,10

5,60
2,36
7,50

6,30
2,50
8,00

7,10
2,65
8,50

8,00
2,80
9,00

9,00
3,00
9,50

10,0
10,0

 
Числа в других десятичных интервалах можно получить путем умноже
ния приведенных в таблице чисел на положительные или отрицательные степени, кратные десяти. Таким образом, числа более 10 получают умножением 
на10; 100; 1000 и т.д., а числа менее 1 – умножением на 0,1; 0,01; 0,001 и т.д. 

 

1.3. Виды размеров и допуск размера 

В машиностроении принята классификация деталей по трем основным 

группам в зависимости от размеров: 

1. Охватывающие – это размеры, которыми характеризуются внутренние 

элементы деталей (канавки, отверстия и т.д.) Поверхности, от которых производится измерение, обращены друг к другу и независимы от формы элемента 
детали (треугольная, прямоугольная, круглая и др.), получили название «отверстие». Они обозначаются латинской буквой «D».  

2. Охватываемые  наружные размеры элементов детали. Их измеряе
мые поверхности  смотрят наружу, в противоположные стороны. Эти размеры 
объединены общим названием «вал» и в расчетных зависимостях обозначаются 
строчной латинской буквой «d».  

3. Ступенчатые (прочие)  это размеры, измеряемые поверхности кото
рых направлены в одну сторону. 

Кроме этого, все размеры элементов детали делятся на номинальные, 

действительные и предельные.  

Номинальным (Dном, dном) называют размер конструктивного элемента 

детали, полученный расчетным путем или назначенный при проектировании 
детали из конструктивных соображений.  

Для типизации технологических процессов, ограничения количества ин
струментов, типоразмеров деталей полученное расчетным или иным путем значение номинального размера округляют до значений, регламентированных государственным стандартом ГОСТ 6636-69 "Нормальные линейные размеры".  

Так, в частности, в диапазоне от 0,001 до 0,009 мм ГОСТом 6636-69 уста
новлен следующий ряд нормальных линейных размеров: 0,001; 0,002; 0,003; 
0,004; 0,005; 0,006; 0,007; 0,008 и 0,009 мм.  

Остальные линейные размеры в диапазоне от 0,01 до 10000 мм этим же 

нормативным документом сведены в четыре основных ряда, каждый из которых обозначен соответственно Rа5, Rа10, Rа20 и Rа40. Чем меньше номер ряда, 
тем более крупная градация размеров в нем используется. При выборе значений: номинальных размеров предпочтение отдается ряду с большим числом 
значений (ряд Ra10 предпочтительней ряду Ra5; ряд Ra20 предпочтительней 
ряду Ra10 и т.д.) [7]. 

Действительный (реальный) размер (Dr, dr) – размер элемента детали, 

установленный путем измерения после ее изготовления. Действительные размеры элементов изготовленной детали всегда отклоняются от номинальных 
(расчетных). Это связано с целым рядом причин технологического характера, 
точностью применяемых средств измерения и контроля, квалификацией рабочего.  

С другой стороны, по условиям эксплуатации действительные размеры 

деталей, входящих с соединение с другими деталями, должны оказаться несколько больше заданных номинальных, другие – несколько меньше.  

Таким образом, для обеспечения правильной сборки и нормальной рабо
ты изделия при проектировании детали помимо установленных номинальных 
размеров должны задаваться их предельные значения – предельные размеры, 
учитывающие условия изготовления детали, ее контроль и эксплуатацию.  

Предельные размеры  это два предельно допустимых размера, выход за 

значения которых действительного размера переводит готовую деталь в группу 
бракованных. Одно из этих значений называют наибольшим предельным размером (обозначают Dmax, dmax), а другое – наименьшим предельным размером 
(обозначают Dmin , dmin). 

Исходя из этого, готовая деталь будет считаться годной (не бракованной), 

если ее действительные размеры не выходят за указанные конструктором допустимые предельные значения. Условие годности детали можно выразить следующей зависимостью: 

Dmax(dmax)≤  Dr( dr) Dmin(dmin)                   (1) 

Предельные размеры объектов в черчении изображаются в виде предель
ных отклонений от номинального размера 

Предельное отклонение –  алгебраическая разность между номинальным 

и предельным размерами. 

Предельное отклонение от номинального размера бывает нижнее (EI, ei) 

и верхнее (ES, es). Его изображают на чертеже в виде конкретного числа, записанного в долях миллиметра, рядом со значением номинального размера указывается при этом соответствующий знак (–), (+) или (). Верхний предел больше 
номинального размера, а нижний – меньше. Если одно из отклонений равняется 
нолю, то его место рядом с номинальным размером остается свободным. Если 
значения верхнего и нижнего предельных отклонений равны, то после номинального размера ставится знак () и указывается значение отклонения. Ниже 
приведены примеры предельных отклонений при разных вариантах значений 
этих отклонений: 

 42
,0 065
025
,0



;   42
,0 015
040
,0



;  42
,0 009
022
,0



;   42
 ,0 105
;  42
_ ,0 036
;  420,012 

При заданных (указанных) значениях предельных отклонений предель
ные размеры элемента детали можно определить по следующим зависимостям:          

Dmax (dmax) = Dном (dном) + ES(es)    (2) 

Dmin (dmin) = Dном (dном) +EI(ei) (3) 

В формулы (2) и (3) значения предельных отклонений подставляются со 

своими знаками.  

В таблице 2 приведены примеры определения предельных отклонений и 

предельных размеров элемента детали при различных вариантах задания размера на чертеже. 

Таблица 2 –Примеры задания и определения предельных размеров 

Размер 
элемента
на чертеже

Номинальный размер 

элемента 

(мм)

Верхнее 

предельное
отклонение

(мм)

Нижнее 

предельное 
отклонение

(мм)

Наибольший предельный 
размер 

(мм)

Наименьший предельный 
размер

(мм)



,0 065
,0 025
10


dном = 10 
+ 0,065
+ 0,025
dmax= 10,065
dmin = 10,025 



10 ,0 350
dном = 10 
+0,350
0
dmax=10,350
dmin = 10,000 

100,012
dном = 10 
+ 0,012
- 0,012
dmax= 10,012 
dmin = 9,988


10 ,0 032
dном = 10 
0
- 0,032
dmax= 10,00 
dmin = 9,968 



,0 015
,0 063
10


dном = 10 
- 0,015
- 0,063
dmax= 9,985 
dmin = 9,937 

Допуск размера – это разница между наибольшим и наименьшим пре
дельными размерами или алгебраическая разница между верхним и нижним 
предельными отклонениями [1, 18, 26]. Допуск размера обозначается двумя заглавными латинскими буквами IT. 

IT = Dmax (dmax) - Dmin(dmin) или IT= ES(es) - EI(ei)           (4) 
Допуск на размер определяет точность изготовления элемента детали. 

Величина допуска на размер конструктивного элемента задается конструктором 
и зависит от величины самого номинального размера, требований к точности 
изготовления детали, а также от возможностей технологического оборудования 
и других условий.  

Поле допуска – размерная зона (поле) между значениями верхнего и 

нижнего предельных отклонений.