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摘 要：互换性在机械制造中有很重要的作用，从保证互换性角度出发，机械零件几何精度设计的基本内容就是根据机器的使用要求，合理确定零件的精度，即尺寸精度·形状精度·位置精度和表面粗糙度。用误差理论和数理统计方法研究零件几何参数的互换性。规定公差，用计量测试手段保证机械零件互换性的贯彻实施。
关键词：机械零件；几何参数互换性；研究；应用
互换性是指在同一规格的一批零件或部件中，任取一件，不需经过任何选择·修配或调整，就能装配在机器上，并能满足使用性能要求的特性。互换性是许多工业部门产品设计和制造中应遵循的重要原则。它不仅涉及产品制造中零·部件的可装配性，而且还涉及机械设计·生产及其使用的重大技术和经济问题。
1、零件几何参数的互换性的研究
1.1互换性的分类
在生产中，按互换性的程度可分为完全互换（绝对互换）与不完全互换（有限互换）。若零件在装配或更换时，不需选择·辅助加工与修配，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，这时可以采用其他技术手段来满足装配要求。例如分组装配法，就是将零件的制造公差适当地放大，使之便于加工，而在零件加工后装配前，用测量器具将这些零件按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，按相应组进行装配（即大孔与大轴相配，小孔与小轴相配）。这样既可保证装配精度和使用要求，又能减少加工难度，降低成本。此时仅组内零件可以互换，组与组之间不可互换，故这种互换性称为不完全互换性。
1.2标准部件互换性的分类
标准化水平是衡量一个国家科学·生产技术水平和管理水平的重要尺度，是现代化程度的一个重要标志。对标准部件或机构来说，互换性又可以分为外互换与内互换。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，外圈外径与机座孔的配合。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·外圈滚道直径的装配。
1.3零件几何参数的互换性的应用
为使用方便起见，滚动轴承的外互换采用安全互换，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。至于厂外协作，即使产量不大，往往也要求完全互换。究竟是采用完全互换，还是不完全互换，或者部分采用修配调整，要由产品精度要求与复杂程度·产量大小（生产规模）·生产设备·技术水平等一系列因素决定。
2、零件几何参数的互换性的基本理论的应用
2.1公差
设计者根据整台机器的功能和使用要求确定零·部件几何参数允许的变动范围。这种允许的几何参数变动量称为公差。设计时应确定尺寸公差·形状公差·位置公差及表面粗糙度。加工时，应根据规定的公差，选择加工方法，以保证零件符合使用要求，即保证一批零件的加工误差分布在公差范围之内。通过检测，当零件的误差在公差范围之内，零件才算合格，才具有互换性；当零件的误差超出公差范围，该零件就不合格，就不具有互换性。
2.2误差
零件各简单形体部分是通过不同加工方法而获得的。由于加工过程中的诸因素，及检测过程中诸因素的影响，所加工出的各个零件的实际几何参数（实际值）与理想的几何参数（理想值）之间总是存在差别。实际几何参数相对于理想的几何参数的变动量称为误差。误差包括尺寸误差·几何形状误差·相互位置误差和不同的表面粗糙度。
机器都是由零·部件组装成的，零件能否装配，装配后的性能是否满足使用性能的要求，取决于零件的几何参数是否控制在产品性能所允许的变动范围内。
3、零件几何参数的互换性在机械制造中的作用
从使用方面来看，如果一台机器的某零件具有互换性，则当该零件损坏后，可以很快地用另一备件来代替，从而使机器维修方便，保证了机器工作的连续性和持久性，延长了机器使用的寿命，提高了机器的使用价值。在某些情况下互换性所起的作用是难以用价值来衡量的。例如，发电厂要及时排除发电设备的故障，保证继续供电；在战场上要及时排除武器装备的故障，保证继续战斗。在这些场合，实现零件的互换，显然是极为重要的。
从制造方面看，互换性是提高生产水平和进行文明生产的有力手段。装配时，由于零部件具有互换性，不需要辅助加工和修配，可以减轻装配工的劳动量，因而缩短了装配周期。而且还可使装配工作按流水作业方式进行，以至实现自动化装配，这就使装配生产效率显著提高。加工时，由于按标准规定公差加工，同一部机器上的各个零件可以分别由各专业厂同时制造。各专业厂产品单一，产品数量多，分工细，所以有条件采用高效率的专用设备，乃至采用计算机进行辅助加工，从而使产品的数量和质量明显提高，成本也必然显著降低。
从设计方面看，产品采用了具有互换性的零部件，尤其是采用了较多的标准零件和部件（螺钉·销钉·滚动轴承等），这就使许多零部件不必重新设计，从而大大减轻了计算与绘图的工作量，简化了设计程序，缩短了设计周期。尤其是还可以用计算机进行辅助设计，这对发展系列产品和促进产品结构·性能的不断改善，都有很大作用。例如。目前我国手表生产采用具有互换性的同一机芯，许多新建手表厂就不用重新设计手表机芯，因而缩短了生产准备周期，产品质量也得到不断改进和提高。
综上所述，在机械制造中组织互换性生产，大量地应用具有互换性的零部件，不仅能够显著提高劳动生产率，而且还能够有效地保证产品质量和降低成本。所以，使零部件具有互换性是机械制造中重要的原则和有效的技术措施。
关键词：机械零件；几何参数互换性；研究；应用
互换性是指在同一规格的一批零件或部件中，任取一件，不需经过任何选择·修配或调整，就能装配在机器上，并能满足使用性能要求的特性。互换性是许多工业部门产品设计和制造中应遵循的重要原则。它不仅涉及产品制造中零·部件的可装配性，而且还涉及机械设计·生产及其使用的重大技术和经济问题。
1、零件几何参数的互换性的研究
1.1互换性的分类
在生产中，按互换性的程度可分为完全互换（绝对互换）与不完全互换（有限互换）。若零件在装配或更换时，不需选择·辅助加工与修配，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，这时可以采用其他技术手段来满足装配要求。例如分组装配法，就是将零件的制造公差适当地放大，使之便于加工，而在零件加工后装配前，用测量器具将这些零件按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，按相应组进行装配（即大孔与大轴相配，小孔与小轴相配）。这样既可保证装配精度和使用要求，又能减少加工难度，降低成本。此时仅组内零件可以互换，组与组之间不可互换，故这种互换性称为不完全互换性。
1.2标准部件互换性的分类
标准化水平是衡量一个国家科学·生产技术水平和管理水平的重要尺度，是现代化程度的一个重要标志。对标准部件或机构来说，互换性又可以分为外互换与内互换。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，外圈外径与机座孔的配合。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·外圈滚道直径的装配。
1.3零件几何参数的互换性的应用
为使用方便起见，滚动轴承的外互换采用安全互换，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。至于厂外协作，即使产量不大，往往也要求完全互换。究竟是采用完全互换，还是不完全互换，或者部分采用修配调整，要由产品精度要求与复杂程度·产量大小（生产规模）·生产设备·技术水平等一系列因素决定。
2、零件几何参数的互换性的基本理论的应用
2.1公差
设计者根据整台机器的功能和使用要求确定零·部件几何参数允许的变动范围。这种允许的几何参数变动量称为公差。设计时应确定尺寸公差·形状公差·位置公差及表面粗糙度。加工时，应根据规定的公差，选择加工方法，以保证零件符合使用要求，即保证一批零件的加工误差分布在公差范围之内。通过检测，当零件的误差在公差范围之内，零件才算合格，才具有互换性；当零件的误差超出公差范围，该零件就不合格，就不具有互换性。
2.2误差
零件各简单形体部分是通过不同加工方法而获得的。由于加工过程中的诸因素，及检测过程中诸因素的影响，所加工出的各个零件的实际几何参数（实际值）与理想的几何参数（理想值）之间总是存在差别。实际几何参数相对于理想的几何参数的变动量称为误差。误差包括尺寸误差·几何形状误差·相互位置误差和不同的表面粗糙度。
机器都是由零·部件组装成的，零件能否装配，装配后的性能是否满足使用性能的要求，取决于零件的几何参数是否控制在产品性能所允许的变动范围内。
3、零件几何参数的互换性在机械制造中的作用
从使用方面来看，如果一台机器的某零件具有互换性，则当该零件损坏后，可以很快地用另一备件来代替，从而使机器维修方便，保证了机器工作的连续性和持久性，延长了机器使用的寿命，提高了机器的使用价值。在某些情况下互换性所起的作用是难以用价值来衡量的。例如，发电厂要及时排除发电设备的故障，保证继续供电；在战场上要及时排除武器装备的故障，保证继续战斗。在这些场合，实现零件的互换，显然是极为重要的。
从制造方面看，互换性是提高生产水平和进行文明生产的有力手段。装配时，由于零部件具有互换性，不需要辅助加工和修配，可以减轻装配工的劳动量，因而缩短了装配周期。而且还可使装配工作按流水作业方式进行，以至实现自动化装配，这就使装配生产效率显著提高。加工时，由于按标准规定公差加工，同一部机器上的各个零件可以分别由各专业厂同时制造。各专业厂产品单一，产品数量多，分工细，所以有条件采用高效率的专用设备，乃至采用计算机进行辅助加工，从而使产品的数量和质量明显提高，成本也必然显著降低。
从设计方面看，产品采用了具有互换性的零部件，尤其是采用了较多的标准零件和部件（螺钉·销钉·滚动轴承等），这就使许多零部件不必重新设计，从而大大减轻了计算与绘图的工作量，简化了设计程序，缩短了设计周期。尤其是还可以用计算机进行辅助设计，这对发展系列产品和促进产品结构·性能的不断改善，都有很大作用。例如。目前我国手表生产采用具有互换性的同一机芯，许多新建手表厂就不用重新设计手表机芯，因而缩短了生产准备周期，产品质量也得到不断改进和提高。
综上所述，在机械制造中组织互换性生产，大量地应用具有互换性的零部件，不仅能够显著提高劳动生产率，而且还能够有效地保证产品质量和降低成本。所以，使零部件具有互换性是机械制造中重要的原则和有效的技术措施。