1.2　标准化与优先数系

要想在制造业实现互换性，就要严格按照统一的标准进行设计、制造、装配、检验等。现代制造业分工细，生产规模大，协作工厂多，互换性要求高，因此必须严格按标准协调各个生产环节，才能使分散、局部生产部门和生产环节保持技术统一，使之成为一个有机的生产系统，以实现互换性生产。

1.2.1　标准化

1.标准化

标准化是为了在既定范围内获得最佳秩序，促进共同效益，对现实问题或潜在问题确立共同使用和重复使用的条款以及编制、发布和应用文件的活动。标准化是社会化生产的重要手段，是联系设计、生产和使用方面的纽带，是科学管理的重要组成部分。标准化对于改进产品、过程和服务的适用性，防止贸易壁垒，促进技术合作方面具有特别重要的意义。通过对标准化的实施，以获得最佳的社会经济效益。

标准化工作包括制定标准、发布标准、组织实施标准和对标准的实施进行监督的全部活动过程。这个过程是从探索标准化对象开始，经调查、实验和分析，进而起草、制定和贯彻标准，而后修订标准。因此，标准化是一个不断循环又不断提高其水平的过程。

随着科技和经济的发展，我国的标准化水平日益提高，在发展产品种类，组织现代化生产，确保互换性，提高产品质量，实现专业化协作生产，加强企业科学管理和产品售后服务等方面发挥了积极的作用，推动了技术、经济和社会的发展。现代工业都是建立在互换性原则基础上的。为了保证机器零件几何参数的互换性，就必须制定和执行统一的互换性公差标准，其中包括公差与配合、几何公差、表面粗糙度，以及各种典型连接件和传动件的公差与配合标准等。这类标准是以保证一定的制造公差办法来保证零件的互换性和使用性能的，所以公差标准是机械制造中最重要的基础技术标准。

2.标准

标准是指通过标准化活动，按照规定的程序经协商一致制定，为各种活动或其结果提供规则、指南或特性，供共同使用和重复使用的文件。标准对于改进产品质量，缩短产品生产制造周期，开发新产品和协作配套，提高社会经济效益，发展社会主义市场经济和对外贸易等有很重要的意义。

标准也可以说是对重复性事物或概念所做的统一规定。例如，对纸而言，有8开、16开、32开；对图纸而言，有A0、A1、A2、A3、A4、A5。这都是大家公认的标准。

3.标准的管理体制

标准可按不同的级别颁布。从世界范围看，有国际标准与区域性标准。我国的技术标准分为国家标准、部标准（行业标准）、地方标准和企业标准四个层次。

（1）国际标准

为了便于国际间的物流，扩大文化、科学技术和经济上的合作、在世界范围内促进标准化工作的发展，1947年2月23日，国际上成立了国际标准化组织（International Organization for Stand-ardization，ISO），其主要职责是负责制定国际标准，协调世界范围内的标准化工作并传播交流信息，与其他国际组织合作，共同研究相关问题。国际标准的制定工作由ISO各技术委员会进行。每个成员组织对某一主题的技术委员会感兴趣，就有权参加该委员会的工作，其他与ISO协作的政府间或者非政府间的国际组织也可以参加工作。由于国际标准集中反映了众多国家或地区的现代科技水平，因此考虑到国际技术交流和贸易的需要，我国于1979年恢复参加了ISO组织，并提出坚持与国际标准统一协调，坚持结合国情，坚持高标准、严要求、促进技术进步的三大原则，在国际标准的基础上修订或制定了各项国家标准。

目前我国已加入世界贸易组织（World Trade Organization，WTO），因此在技术、经济上采用国际标准会有明显的发展，其结果必将有力地促进我国科学技术的进步，进一步扩大改革开放，开拓国际市场，增强国际市场的竞争力。

（2）区域性标准

区域性标准主要是指欧洲及北美标准。例如，美国和加拿大两国制定的统一螺纹标准为北美标准。

（3）国家标准（GB）

GB表示国家强制标准，GB/T 表示国家推荐标准。国家标准是对全国技术、经济发展有重大意义又必须制定的全国范围内统一的标准。例如，在全国范围内统一的名词术语，基础标准，基本原材料，重要产品标准，基础互换性标准，通用零、部件和通用产品的标准等。

（4）行业标准（原部颁标准或专业标准）

行业标准主要指全国性的各专业范围内统一的标准，如原石油工业部的石油标准（SY）、原机械工业部的机械标准（JB）、原轻工业部的轻工标准（QB）等。

（5）地方标准

地方标准指省、直辖市、自治区、特别行政区制定的各种技术经济规定。例如，“沪Q”代表上海，“京Q”代表北京的地方标准。

（6）企业标准

通常未制定国标、部标的产品应制定企业标准。通常鼓励企业标准严于国家标准或行业标准，以提高企业的产品质量。

1.2.2　优先数系和优先数

为了保证互换性，必须合理确定零件的公差，而公差数值标准化的理论基础即为优先数系和优先数。优先数系是一种无量纲的分级数值，它是十进制等比数列，适用于各种量值的分级。数系中的每个数都为优先数。

任何产品的参数数值不仅与自身的技术特性有关，而且还直接、间接地影响到与其有配套关系的一系列产品的参数值。例如，螺栓的尺寸一旦确定，将会影响螺母的尺寸、丝锥板牙的尺寸、螺栓孔的尺寸以及加工螺栓孔钻头的尺寸等。不仅如此，为了满足多样化的要求，产品必然会出现不同规格。如螺栓的参数还要从大到小取不同的值，从而形成不同规格的螺栓系列。这个系列确定合理与否，与所取数值如何分级有关，并直接影响经济效益，而且每种产品所涉及的不止一种参数，而每种参数又具有一系列数值，这样形成的数值更加繁多，牵动着很多部门和领域。在现代工业生产中，专业化程度高，国民经济各部门需要协调和密切配合，技术参数的选择非常重要，因此，必须建立一种共同遵守而又能满足各种需要的科学数值分级制度，作为数值的统一标准。

实践证明，优先数系是一种科学的数值制度，适用于各种量值分级，不仅对数值的协调、简化起重要作用，而且是制定其他标准的依据。

工程技术上的主要参数，若按几何级数分级，经过数值传播后，与其相关的其他量值也有可能按同样的数学规律分级，因此，几何级数变化规律是建立优先数系的依据。而优先数系就是一种十进几何级数，所谓十进，即级数的各项数值中，包括1，10，100，…，10n和0.1，0.01，…，1/10n这些数，其中指数n是整数。按1～10，10～100，…和1～0.1，…划分区间，即为十进段。几何级数的特点是任意相邻两项之比为一常数（公比），所以，该数列为等比数列。十进等比数系是一种较理想的数系，故可以作为优先数。

国家标准GB/T 321—2005《优先数和优先数系》规定十进等比数列为优先数系，并规定了5个系列。分别用系列符号R5、R10、R20、R40和R80表示，称为Rr系列，优先数系的公比为其中前4个系列是常用的基本系列，而R80则作为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。所有小于1和大于10的任意优先数。各系列的公比如下：

R5的公比：

R10的公比：

R20的公比：

R40的公比：

R80的公比：

优先数系的基本系列（优先数的常用值）见表1-1。

优先数系主要有以下特点：

（1）任意相邻两项间的相对差近似不变（按理论值则相对差为恒定值）。如R5系列约为60 ，R10系列约为25％，R20系列约为12％，R40系列约为6％，R80系列约为3％。由表1-1可以明显地看出这一点。

（2）任意两项的理论值经计算后仍为一个优先数的理论值。计算包括任意两项理论值的积或商，任意一项理论值的正、负整数乘方等。

（3）优先数系具有相关性。优先数系的相关性表现为：

在上一级优先数系中隔项取值，就得到下一系列的优先数系；反之，在下一系列中插入比例中项，就得到上一系列。如在R40系列中隔项取值，就得到R20系列，在R10系列中隔项取值，就得到R5系列；又如在R5系列中插入比例中项，就得到R10系列，在R20系列中插入比例中项，就得到R40系列。这种相关性也可以说成R5系列中的项值包含在R10系列中，R10系列中的项值包含在R20系列中，R20系列中的项值包含在R40系列中，R40系列中的项值包含在R80系列中。

优先数相邻两项的相对差均匀，疏密适中，而且运算方便、简单、易记，在同一系列中，优先数（理论值）的积、商、整数的乘方等仍为优先数。因此，优先数系成为国际上统一的数值制，得到广泛应用。例如，GB/T 1800.1—2009《几何产品技术规范（GPS）极限与配合》中的标准公差值主要是按R5系列确定的。