互换性是指某一产品、过程或服务能用来代替另一产品、过程或服务并满足同样要求的能力。由此可见，要使产品能够满足互换性的要求，不仅要使产品的几何参数（包括尺寸、宏观几何形状、微观几何形状）充分近似，而且要使产品的机械性能、理化性能以及其他功能参数充分近似。
产品在制造过程中，加工设备、工具等或多或少都存在着误差，要使同种产品的几何参数、功能参数完全相同是不可能的，它们之间或多或少地存在着误差。在此情况下，要使同种产品具有互换性，只能使其几何参数、功能参数充分近似。其近似程度可按产品质量要求的不同而不同。为使产品的几何参数、功能参数充分近似就必须将其变动量限制在某一范围内，即规定一定的公差。
1.2.1.1 机械零件几何参数的互换性
机械零件几何参数的互换性是指同种零件在几何参数方面能够彼此互相替换的性能。机械零件的形体千差万别，仅从一些典型零件来看，就有圆柱形、圆锥形、单键、花键、螺纹、齿轮等。虽然其形体各异，但它们都是由一些点、线、面等几何要素所构成。实际零件在制造中由于“机床—刀具—夹具—工件”工艺系统有误差存在，致使其尺寸、几何要素之间的相互位置、线与面的宏观几何形状以及表面的微观几何形状都或多或少地出现误差，这些误差被称为尺寸误差、位置误差、形状误差和表面粗糙度。为了实现机械零件几何参数的互换性，就必须按照一定的要求把这些几何参数的误差限制在相应的尺寸公差、位置公差、形状公差和表面粗糙度的范围内。
机械零件的用途各式各样，有主要用于连接的，如圆柱连接，圆锥连接、单键连接、花键连接以及螺纹连接等；有主要用于传动的，如螺旋副、齿轮副、蜗轮副等；有主要用于支承的，如床身、箱体、支架等；有主要用于基准的，如长度量块、角度量块、基准棱体等。无论起什么作用，为实现同种零件的互换性，必须对机械零件的几何参数公差提出相应的要求。但是，根据用途的不同，确定几何参数公差的依据也有所不同。用于连接的，主要依据是配合性质；用于传动的，主要依据是传动和接触精度；用于支承的，主要依据是支承的精度和刚度；用于基准的，主要依据是尺寸传递精度。
1.2.1.2 互换性的种类
按照同种零、部件加工好以后是否可以互换的情形，可把互换性分为完全互换性与不完全互换性两类。
完全互换性是指同种零、部件加工好以后，不需经过任何挑选、调整或修配等辅助处理，在功能上便具有彼此互相替换的性能。完全互换性包括概率互换性（大数互换性），这种互换性是以一定置信水平为依据（如置信水平为95%、99%等），使同种的绝大多数零、部件加工好以后不需经任何挑选、调整或修配等辅助处理，在功能上即具有彼此互相替换的性能。
不完全互换性是指同种零、部件加工好以后，在装配前需经过挑选、调整或修配等辅助处理，在功能上才具有彼此互相替换的性能。在不完全互换性中，按实现方法的不同又可分为以下几种：
（1）分组互换。
分组互换是指同种零、部件加工好以后，在装配前要先进行检测分组，然后按组进行装配，仅仅同组的零、部件可以互换，组与组之间的零、部件不能互换。例如，滚动轴承内、外因滚道与滚动体的结合、活塞销与活塞销孔、连杆孔的结合，都是分组互换的。
（2）调整互换。
调整互换是指同种零、部件加工好以后，在装配时要用调整的方法改变它在部件或机构中的尺寸或位置，方能满足功能要求。例如燕尾导轨中的调整攘条，在装配时要沿导轨移动方向调整它的位置，方可满足间隙的要求。(www.xing528.com)
（3）修配互换。
修配互换指同种零、部件加工之后，在装配时要用去除材料的方法改变它的某一实际尺寸的大小，方能满足功能上的要求。例如，普通车床尾座部件中的垫板，在装配时要对其厚度再进行修磨，方可满足普通车床头、尾顶尖中心的等高要求。
从使用要求出发，人们总希望零件都能完全互换，实际上大部分零件也能做到。但有些情形，如受限于加工零件的设备精度、经济效益等因素，要做到完全互换就显得比较困难，或不够经济，这时就只有采用不完全互换方法了。
对于标准化的部件，如滚动轴承，由于其精度要求较高，按完全互换的办法进行生产不尽合适，所以轴承内部零件的结合（内、外因滚道与滚动体的结合）采用分组互换。而轴承内圈与轴，外围与壳体孔等外部零件的结合，采用完全互换。前者通常称为内互换，后者通常称为外互换。所有标准化的部件，当其内部结合不宜采用完全互换时，可以采用不完全互换的办法，但其外部结合应尽可能采用完全互换，以便用户使用。
1.2.1.3 互换性的作用
广义来讲，互换性已经成为国民经济各个部门生产建设中必须遵循的一项原则。现代机械制造中，无论大量生产还是单件生产，都应遵循这一原则。
任何机械的生产，其设计过程都是：整机—部件—零件。无论设计过程还是制造过程，都要把互换性的原则贯彻始终，如图1.2所示。
图1.2 机械生产过程
从设计看，互换性可使其简便，因此可以在设计中选用具有互换性的标准化零、部件，从而使设计简化。另外，设计者在设计机械时，应充分考虑互换性要求，在满足功能要求的前提下，要使机构的组成零件尽可能少，公差尽可能放大，以便于制造和互换。
从制造看，一方面，互换性可方便于制造，以取得更好的技术经济效益；另一方面，制造者在制造机械时，也应充分考虑互换性要求，如尽可能选用标准化的刀具、夹具、量具，工艺尽可能保持稳定。不仅被加工的零件能严格地控制在规定公差之内，而且还能使其误差分布合理。
从使用看，互换性可使用户更换零、部件方便、及时。这不仅对个人、家庭生活用品生产带来极大益处，而且对军事武器、装备的制造其有重要影响。
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