第1章 绪论

1.1 互换性的基本概念

1.1.1 互换性的含义

日常生活中，经常遇到这样的事情，灯泡坏了，去商店里买一个同样规格的灯泡安装上，电灯就又亮了；手表上的某一零件坏了，去修表店换上一个同样规格的零件，手表就又能正常工作了。之所以这样方便，是因为灯泡、手表中的某一零件等具有互换性。

互换性的含义是为达到产品设计、制造的最佳经济效益，对产品零件、部件及构件的几何参数、物理参数，规定公差，使同类零部件在几何量的形状和位置上、尺寸和功能上具有相互替换的性能。

灯泡或手表中的某一零件以旧换新，是按照相同规格来替换的。事实上，相同规格的产品，其实际尺寸不一定完全相同。这是因为在加工过程中不可避免地存在着加工误差和测量误差，绝对准确的尺寸是无法达到的，即使高精度的加工设备和加工方法，仍然会存在着加工误差。所以，具有互换性的零件，其实际尺寸允许有一定的变动范围（公差）。公差就是允许尺寸的变动量。公差的数值越大，加工越容易，成本越低，但精度较差。反之，数值越小，加工越难，成本越高，但精度较高。因此，在选择公差上，应从产品质量和加工经济性方面综合考虑。

综上所述，互换性的定义是：当按照规定的几何尺寸要求加工后的一批零件，在装配或更换时，不需要辅助加工和挑选，便能装配得上，并且达到预定的功能作用，则称这批零件具有互换性。

1.1.2 互换性的分类

互换性按其程度不同，分为完全互换和不完全互换。

完全互换：零部件不需任何辅助加工与修配，可不加挑选地进行装配或更换，就可以满足使用要求的性质。一般的，标准件采用完全互换，便于专业化生产和装配。

不完全互换：在装配前，将零件按尺寸分组，按组装配，或采用更换零件或调整位置的办法来达到装配的精度要求，前者又称分组互换，后者又称为调整互换。对部件和机构而言，互换性又称为内互换与外互换。

内互换：指部件或机构内部组成零件间的互换性。如滚动轴承内部组成零件之间配合为内互换，在使用过程中不再更换内部零件，所以可采用不完全互换。

外互换：指部件或机构与其外部配件之间的互换性。如上述滚动轴承中的内圈与轴，外圈与壳体孔之间的配合为外互换。其特点是常用于厂与厂之间，部门与部门之间协作件的配合和在使用过程中需要更换的零件以及与标准件相配合的零件，所以采用完全互换。

1.1.3 互换性指导生产的意义

互换性可以从设计、制造、装配、使用等方面进行分析。

（1）设计。设计时，尽量采用具有互换性的通用件、标准件，以简化计算、绘图等工作，缩短设计时间，有利于设计工程师抽出更多时间从事新产品的研究与开发，有利于计算机辅助设计。

（2）制造。制造时，遵循互换性原则，将同一机器上的不同零部件分散制造，由于产品单一，分工精细，可以采用专用设备乃至采用计算机辅助制造（CAM）。这不仅大大提高了劳动生产率，而且产品的产量、质量也会显著提高。

（3）装配。装配时，将各专业厂分散制造的零部件集中组装，可以不加挑选、随机装配，就能满足使用要求。这样，显著减轻了装配劳动量，节省了装配工时，并且可以实现装配流水自动线，使装配生产率大大提高。

（4）使用。使用时，具有互换性的零件，在损坏或磨损后，可用同规格的备件取代，这样减少了维修时间与费用，保证了机器生产的连续性和设备的完好率。