了解互换性与公差：提高产品质量的关键

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：任务导入在日常生活中，有大量的现象涉及互换性。此种仅组内零件可以互换，组与组之间不能互换的特性，称为不完全互换。对标准部件或机构来说，互换性又分为外互换与内互换。显然，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技术经济原则。综上所述，合理确定公差与正确进行检测是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。

任务导入

在日常生活中，有大量的现象涉及互换性。例如：机器或仪器上掉了一个螺钉，按相同的规格更换后机器即可正常使用；灯泡坏了，换一个新的就可以正常照明。小到手表，大到自行车、缝纫机、汽车、拖拉机等，某个机件磨损了，或者损坏了，换一个新的便能满足使用要求。之所以这样方便，是因为这些产品都是按互换性原则组织生产的，产品零件都具有互换性。那么，怎样才能保证它们具有互换性，又如何控制它们加工时的误差呢？

1.互换性的定义

所谓互换性，是指在同一规格的若干个零件或部件中，任取其中一件，不需做任何挑选、调整或辅助加工（如钳工修配），就能进行装配或更换，并能满足其使用性能要求的一种特性。或者说，同一规格的零部件按照规定的要求分别制造，能彼此相互替换并能保证使用要求的特性。

2.互换性的种类

按照零部件互换程度的不同，互换可分为完全互换（绝对互换）和不完全互换（有限互换）。

若零件在装配或更换时，不需选择、调整或辅助加工（修配），就能满足使用要求，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，将零件的制造公差适当放大，使之便于加工，而在零件完工后再用测量器具将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，装配时按相应组进行（如大孔组零件与大轴组零件装配，小孔组零件与小轴组零件装配）。这样，既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，称为不完全互换。

对标准部件或机构来说，互换性又分为外互换与内互换。

外互换是指部件或机构与其装配件间的互换。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。例如，滚动轴承的外圈内滚道、内圈外滚道与滚动体的配合。

为方便使用，滚动轴承的外互换采用完全互换；滚动轴承因其组成零件的精度要求高，加工困难，故采用分组装配，即其内互换为不完全互换。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。

3.互换性的作用

从使用上看，由于零件具有互换性，零件坏了可以换新，因此机器维修方便，这就有利于从而提高机器的利用率和延长机器的使用寿命。

从制造上看，互换性是组织专业化协作生产的重要基础，而专业化生产有利于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，保证产品质量，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，且便于采用计算机辅助设计（CAD），这对发展系列产品十分重要。例如，手表在发展新品种时，采用具有互换性的统一机芯，不同品种只需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。

互换性生产原则和生产方式是随着大批量生产而发展和完善起来的，它不仅在单一品种的大批量生产中广为采用，而且已用于多品种、小批量生产；在传统的生产方式向现代化的数控、计算机辅助制造（CAM）、柔性生产（FM）和计算机集成制造（CIMS）的逐步过渡过程中也起着重要的作用。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动生产线上产品的型号和品种，当生产线上工序变动时，信息送给多品种控制器，控制器接收将要装配哪些零件的指令后，指定机器人（机械手）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，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技术经济原则。

4.互换性生产的实现

任何机械都是由若干最基本的零件构成的。这些具有一定尺寸、形状和相互位置几何参数的零件，可以通过各种不同的连接形式而装配成为一个整体。

任何零件的形成都要经过加工的过程，无论加工设备的精度和操作者的技术水平有多高，要使加工零件的尺寸、形状和位置做得绝对准确，都是不可能，也是没有必要的。只要将零件加工后各几何参数（尺寸、形状、位置和表面粗糙度等）所产生的误差控制在一定范围内，就可以保证零件的使用功能，同时还能实现互换性。

零件几何参数这种允许的变动量称为公差。它包括尺寸公差、形状公差、位置公差等。公差用来控制加工中的误差，以保证互换性的实现。因此，建立各种几何参数的公差标准是实现对零件误差的控制和保证互换性的基础。

完工后的零件是否满足公差要求，要通过检测加以判断。检测包括检验与测量。检验是指确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并判断其是否合格；测量是将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。检测不仅用来评定产品质量，而且用于分析产生废品的原因，以及时调整生产，监督工艺过程，预防废品产生。

综上所述，合理确定公差与正确进行检测是保证产品质量、实现互换性生产的两个必不可少的条件和手段。

了解互换性与公差：提高产品质量的关键

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