第1章 緒論

1.1 互換性的基本概念

1.1.1 互換性的含義

日常生活中，經常遇到這樣的事情，燈泡壞了，去商店里買一個同樣規格的燈泡安裝上，電燈就又亮了；手表上的某一零件壞了，去修表店換上一個同樣規格的零件，手表就又能正常工作了。之所以這樣方便，是因為燈泡、手表中的某一零件等具有互換性。

互換性的含義是為達到產品設計、制造的最佳經濟效益，對產品零件、部件及構件的幾何參數、物理參數，規定公差，使同類零部件在幾何量的形狀和位置上、尺寸和功能上具有相互替換的性能。

燈泡或手表中的某一零件以舊換新，是按照相同規格來替換的。事實上，相同規格的產品，其實際尺寸不一定完全相同。這是因為在加工過程中不可避免地存在著加工誤差和測量誤差，絕對準確的尺寸是無法達到的，即使高精度的加工設備和加工方法，仍然會存在著加工誤差。所以，具有互換性的零件，其實際尺寸允許有一定的變動范圍（公差）。公差就是允許尺寸的變動量。公差的數值越大，加工越容易，成本越低，但精度較差。反之，數值越小，加工越難，成本越高，但精度較高。因此，在選擇公差上，應從產品質量和加工經濟性方面綜合考慮。

綜上所述，互換性的定義是：當按照規定的幾何尺寸要求加工后的一批零件，在裝配或更換時，不需要輔助加工和挑選，便能裝配得上，并且達到預定的功能作用，則稱這批零件具有互換性。

1.1.2 互換性的分類

互換性按其程度不同，分為完全互換和不完全互換。

完全互換：零部件不需任何輔助加工與修配，可不加挑選地進行裝配或更換，就可以滿足使用要求的性質。一般的，標準件采用完全互換，便于專業化生產和裝配。

不完全互換：在裝配前，將零件按尺寸分組，按組裝配，或采用更換零件或調整位置的辦法來達到裝配的精度要求，前者又稱分組互換，后者又稱為調整互換。對部件和機構而言，互換性又稱為內互換與外互換。

內互換：指部件或機構內部組成零件間的互換性。如滾動軸承內部組成零件之間配合為內互換，在使用過程中不再更換內部零件，所以可采用不完全互換。

外互換：指部件或機構與其外部配件之間的互換性。如上述滾動軸承中的內圈與軸，外圈與殼體孔之間的配合為外互換。其特點是常用于廠與廠之間，部門與部門之間協作件的配合和在使用過程中需要更換的零件以及與標準件相配合的零件，所以采用完全互換。

1.1.3 互換性指導生產的意義

互換性可以從設計、制造、裝配、使用等方面進行分析。

（1）設計。設計時，盡量采用具有互換性的通用件、標準件，以簡化計算、繪圖等工作，縮短設計時間，有利于設計工程師抽出更多時間從事新產品的研究與開發，有利于計算機輔助設計。

（2）制造。制造時，遵循互換性原則，將同一機器上的不同零部件分散制造，由于產品單一，分工精細，可以采用專用設備乃至采用計算機輔助制造（CAM）。這不僅大大提高了勞動生產率，而且產品的產量、質量也會顯著提高。

（3）裝配。裝配時，將各專業廠分散制造的零部件集中組裝，可以不加挑選、隨機裝配，就能滿足使用要求。這樣，顯著減輕了裝配勞動量，節省了裝配工時，并且可以實現裝配流水自動線，使裝配生產率大大提高。

（4）使用。使用時，具有互換性的零件，在損壞或磨損后，可用同規格的備件取代，這樣減少了維修時間與費用，保證了機器生產的連續性和設備的完好率。