蒸汽機

[拼音]：huhuanxing

[英文]：interchangeability

機械製造中按規定的幾何和機械物理效能等引數的允許變動量來製造零件和部件，使其在裝配或維修更換時不需要選配或輔助加工便能裝配成機器並滿足技術要求的效能。幾何引數包括尺寸大小、幾何形狀、相互位置、表面粗糙度、角度和錐度等；機械物理效能引數通常指硬度、強度和剛度等。機器的零件和部件的各種引數不可能也不必要達到絕對的準確值，只要實際值保持在規定的變動範圍之內就能滿足技術要求。引數值規定的允許變動量稱為公差。

簡史

互換性原理始於兵器製造。在中國，早在戰國時期（公元前476～前222）生產的兵器便能符合互換性要求。西安秦始皇陵兵馬俑坑出土的大量弩機（當時的一種遠射程的弓箭）的組成零件都具有互換性。這些零件是青銅製品，其中方頭圓柱銷和銷孔已能保證一定的間隙配合。18世紀初，美國批量生產的火槍實現了零件互換。隨著織布機、縫紉機和自行車等新的機械產品的大批量生產的需要，又出現了高精度工具和機床，促使互換性生產由軍火工業迅速擴大到一般機械製造業。20世紀初，汽車工業迅速發展，形成了現代化大工業生產，由於批量大和零部件品種多，要求組織專業化集中生產和廣泛的協作。工業標準是實現生產專業化與協作的基礎。機械工業中最重要的基礎標準之一是公差與配合標準。1902年英國紐瓦爾公司編制出版的“極限表”，是世界上最早的公差與配合標準。30年代前後，各工業國家都頒佈了公差與配合國家標準。1926年國際標準化協會(ISA)成立，1935年公佈了國際公差制ISA草案。第二次世界大戰後，重建國際標準化組織(ISO)，1962年頒佈ISO/R286-1926 極限與配合制。中國於1959年頒佈公差與配合國家標準GB159～174-59，1979年頒佈公差與配合新標準GB1800-1804-79，已有尺寸、形狀和位置、表面粗糙度等基本要素的公差和軸承、螺紋、齒輪等通用零件的公差與配合等整套標準。

分類

互換性分為外互換和內互換。對於標準部件來說，標準部件與其相配件間的互換性稱為外互換；標準部件內部各零件間的互換性稱為內互換。例如滾動軸承，其外環外徑與機座孔、內環內徑與軸頸的配合為外互換；外環、內環滾道直徑與滾動體間的配合為內互換。互換性按互換程度又可分為完全互換和不完全(或有限)互換。零件在裝配時不需選配或輔助加工即可裝成具有規定功能的機器的稱為完全互換；需要選配或輔助加工才能裝成具有規定功能的機器的稱為不完全互換。在機械裝配時，當機器裝配精度要求很高時，如採用完全互換會使零件公差太小，造成加工困難，成本很高。這時應採用不完全互換，將零件的製造公差放大，並利用選擇裝配的方法將相配件按尺寸大小分為若干組，然後按組相配，即大孔和大軸相配，小孔和小軸相配。同組內的各零件能實現完全互換，組際間則不能互換。例如滾動軸承，為了使用者方便，外互換零件應實現完全互換。為了製造方便和降低成本，內互換零件應採用不完全互換。互換性按互換目的又有裝配互換和功能互換之分。規定幾何引數公差達到裝配要求的互換稱為裝配互換；既規定幾何引數公差，又規定機械物理效能引數公差達到使用要求的互換稱為功能互換。上述的外互換和內互換、完全互換和不完全互換皆屬裝配互換。裝配互換目的在於保證產品精度，功能互換目的在於保證產品質量。

基本內容

就裝配互換性而言，研究的物件主要是零件基本要素（構成零件的點、線、面）和通用零部件（軸承、鍵和花鍵、螺紋、齒輪等）的幾何引數公差及其檢驗方法的標準化問題。基本內容有：尺寸公差和圓柱結合的互換性、形狀和位置公差(見形位公差)、表面粗糙度、表面濃度、角度公差和圓錐結合的互換性、量規公差和光滑工件尺寸的檢驗、鍵與花鍵結合的互換性、螺紋結合的互換性、齒輪和蝸輪傳動的互換性、尺寸鏈等。隨著對機械產品質量和效能要求的不斷提高，除裝配互換性外，還要求零件和部件有一定的工作穩定性和可靠性。例如對齒輪傳動，既要規定影響傳動準確性、工作平穩性和負載均勻性的幾何引數誤差，又要規定材料、硬度、熱處理形式、噪聲大小等機械物理效能引數的允許值及其範圍。功能互換性的研究有助於提高產品質量和生產水平。

參考書目

十四院校聯合編寫組編著：《互換性與技術測量基礎》，計量出版社，北京，1984。

H.G.Conway，Engineering Tolerances，Isaac Pitman& Sons Ltd，London，1962.