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、调整或附加加工(如钳工修配)就能装到机器(或部件)上,.并且达到预定使用性能要求的一种特性。

组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件,如电灯泡、自行车、手表、缝纫机上的零件,一批规格为M10-6H的螺母与M10-6g螺栓的自由旋合。在现代化生产中,一般应遵守互换性原则。


按互换性的程度,可分为完全互换性(绝对互换)与不完全互换性(有限互换)两类。

(1)完全互换性

零件在装配或更换时,不限定互换范围,以零部件装配或更换时不需要任何挑选或修配为条件,则其互换性为完全互换性。例如,规格相同的任何一个灯头和灯泡,不论产自哪个厂家,都能装在一起。不用选配,零件有这种规格尺寸和功能上的一致性和替代性,就被认为这些零件具有完全互换性。

(2)不完全互换性

只允许零件在一定范围内互换。如果机器上某部位的精度愈高,那么要求相配零件的精度也就愈高,致使加工困难、制造成本高。为此,生产中往往把零件的精度适当降低,以便于制造,然后再根据实测尺寸的大小,将制成的相配零件分成若干组,使每组内的尺寸差别比较小,再把相应的零件进行装配。这种仅组内零件可以互换,组与组之间不能互换的互换性,则称之为不完全互换性。除此分组互换法外,还有修配法、调整法,主要适用于小批量和单件生产。


公差是互换性的保证。在生产中由于机床精度、刀具磨损、测量误差、技术水平等因素的影响,即使同一个工人加工同一批零件,也难以要求都准确地制成相同的大小,尺寸之间总是存在着误差,为了保证互换性,就必须控制这种误差。也就是,在零件图上对某些重要尺寸给予一个允许的变动范围,就能保证加工后的零件具有互换性。这种允许尺寸的变动范围称为尺寸公差。

公差是指允许尺寸、几何形状和相互位置误差变动的范围,用以限制加工误差。它是由设计人员根据产品使用性能要求给定的,反映了一批工件对制造精度、经济性的要求,并体现加工难易程度。公差越小,加工越困难,生产成本越高。


随着制造技术水平的提高,可以减小加工误差,但永远不能消除加工误差。加工误差分为以下几种。

(1)尺寸误差

指一批工件的尺寸变动量,即加工后零件的实际尺寸和理想尺寸之差,如直径误差、孔距误差等。

(2)形状误差

指加工后零件的实际表面形状对于其理想形状的差异或偏离程度,如圆度、直线度等。

(3)位置误差

指加工后零件的表面、轴线或对称平面之间的相互位置对其理想位置的差异或偏离程度,如同轴度、位置度等。

(4)表面粗糙度

指零件加工表面上具有的较小间距和峰谷所形成的微观几何形状误差。



误差是在加工过程中产生的,公差是由设计人员确定的,公差是误差的最大允许值。


按互换性原则组织生产,是现代生产的重要技术经济原则之一。

从设计方面看,有利于最大限度采用标准件和通用件,可以大大简化绘图和计算工作,缩短设计周期,并便于计算机辅助设计CAD,这对发展系列产品十分重要。例如,手表在发展新品种时,采用了具有互换性的机芯,不同品种只需要进行外观的造型设计,使设计与生产周期大大缩短。从制造方面看,有利于组织专业化生产,采用先进工艺和高效率的专用设备,提高生产效率,提高产品质量,降低生产成本。从使用、维修方面看,可以减少机器的维修时间和费用,保证机器能连续持久地运转,提高了机器的使用寿命。



知识点词条:互换性与公差


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互换性与公差
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