浅谈互换性及其作用

【摘 要】在机械和仪器制造中，遵循互换性原则，不仅能显著提高劳动生产率，而且能有效保证产品质量和降低成本。互换性是机械和仪器制造中的重要生产原则与有效技术措施。

【关键词】互换性；现代化生产；专业化；协作化；通用标准

不论如何复杂的机械产品，都是由大量的通用与标准零部件所组成，这些零部件可以由不同的专业化厂家来制造，这样，产品生产厂只生产少量的零部件，其它零部件将由其他厂家制造及提供。产品生产厂家不仅可以大大减少生产费用还可以缩短生产周期，及时满足市场用户的需求。

一、互换性的概念

现代化生产是按专业化、协作化组织生产的，这就提出了一个如何保证互换性的问题。在人们的日常生活中，有大量的现象涉及到互换性，例如机器上掉了一个螺钉，按相同的规格换一个就行了；灯泡坏了，同样换一个就行了；汽车、拖拉机乃至自行车、缝纫机、手表中某个机件磨损了，也可以换上一个新的，便能满足使用要求。

所谓互换性是指机械产品中同一规格的一批零件或部件，任取其中一件，不需要作任何挑选、调整或辅助加工（如钳工修配），就能进行装配，并能保证满足机械产品的使用性能要求的一种特性。

若零件在装配或更换时，不需要选择、不需要调整或辅助加工，则其互换性为完全互换性。

当装配精度要求较高时，采用完全互换性将使零件制造公差很小，加工困难，成本很高，甚至无法加工。这时，可将零件的制造公差适当地放大，使之便于加工，而在零件完工后，再用测量器具将零件实际尺寸的大小分为若干组，使每组零件间实际尺寸的差别减小，装配时按相应组进行，例如，大孔组零件与大轴组零件相配，小孔组零件与小轴组零件相配，这样，即可保证装配精度和使用要求，又能解决加工困难，降低成本。此种仅组内零件可以互换，组与组之间不能互换的特性，称之为不完全互换性。

外互换是指部件或机构与其相配件间的互换性，例如，滚动轴承内圈内径与轴的配合，外圈外径与轴承孔的配合。

内互换是指部件或机构内部组成零件间的互换性，例如，滚动轴承内、外圈滚道直径与滚珠（滚柱）直径的装配。

为使用方便起见，滚动轴承的外互换采用完全互换；而其内互换则因其组成零件的精度要求高，加工困难，故采用分组装配，为不完全互换。一般地说，不完全互换只用于部件或机构的制造厂内部的装配，至于厂外的协作，即使产量不大，往往也要求完全互换。

二、互换性的作用

从使用上看，由于零件具有互换性，零件坏了，可以以新换旧，方便维修，从而延长了机器的使用寿命。

从制造上看，互换性是组织专业化协作生产的重要基础，而专业化大生产才有可能采用高科技和高生产率的先进工艺和装备。从而提高生产率，提高产品质量，降低生产成本。

从设计上看，可以简化制图、计算工作，缩短设计周期，便于用计算机辅助设计，这对发展系列产品十分重要。例如，手表在发展新品种时，采用了使用具有互换性的统一机芯，不同品种只需要进行外观的造型设计，这就使设计与生产准备的周期大大缩短。

互换性生产是随着大批量生产而发展和完善起来的，它不仅在大批量生产中广为采用，而且在生产由单一品种的大批量生产，逐步向多品种、小批量生产的发展中，以及由传统的生产方式向现代化的数字控制（NC），计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）及柔性生产系统（FMC）和更先进的计算机综合自动化生产系统（CIMS）的逐步过渡中也仍然起着重要的作用。

科学技术越发展，对互换性的要求越高、越严格。例如柔性生产系统的主要特点，是可以根据市场需求改变生产线上产品的型号和品种。当生产线上工序变动时，信息送给多种控制器，控制器接受将要装配哪些零件的指令后，制定机器人（机器手）选择零件，进行装配，并经校核送到下一工序。库存零件提取后，由计算机通知加工站补充零件。显然按这种生产系统对互换性的要求更加严格。

因此，互换性原则是组织现代化生产的极为重要的经济原则。

【参考文献】

[1] 甘水立.几何量公差与检测[M].上海：上海科学技术出版社，2003.

[2] 何镜民.互换性与测量技术基础[M].北京：国防工业出版社，2001.