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论互换性与技术测量的关系

一、前言

学习本课程已经半个学期了，虽然掌握的不是很好，但受益

匪浅。互换性与技术测量基础课程是我们机械工程相关专业的一

门重要的技术基础课，它包含了几何量的精度设计和误差检测两

方面内容，涉及到机械产品和其零件设计、制造、维修等多方面

的内容。而我们的主要任务是掌握互换性与测量技术的基础知识

和测量方法，掌握公差与配合的基本内容、结构、特征及选用，

熟悉与了解公差检测的概念和基本方法，为学习后续课程打好基

础。随着现代生产技术、管理技术的进步和生产力的发展，产品

的复杂程度及其质量要求日益提高。为适应这种社会化大生产的

需要，提高生产效率，降低成本，保证产品质量，必须按照专业

化协作的原则进行生产。在这种大背景下，机械设计人员需要在

精度设计方面力求优化，所以《互换性与测量技术基础》课程的

学习日益重要。

二、互换性历史

互换性由来已久，其原理始于兵器制造。在中国，早在战国

时期（公元前476～前222）生产的兵器便能符合互换性要求。

西安秦始皇陵兵马俑坑出土的大量弩机（当时的一种远射程的弓

箭）的组成零件都具有互换性。这些零件是青铜制品，其中方头

圆柱销和销孔已能保证一定的间隙配合。18世纪初，美国批量

生产的火枪实现了零件互换。随着织布机、缝纫机和自行车等新

的机械产品的大批量生产的需要,又出现了高精度工具和机床,促

使互换性生产由军火工业迅速扩大到一般机械制造业。20世纪

初，汽车工业迅速发展，形成了现代化大工业生产，由于批量大

和零部件品种多，要求组织专业化集中生产和广泛的协作。工业

标准是实现生产专业化与协作的基础。机械工业中最重要的基础

标准之一是公差与配合标准。1902年英国纽瓦尔公司编制出版

的“极限表”，是世界上最早的公差与配合标准。30年代前后，

各工业国家都颁布了公差与配合国家标准。1926年国际标准化

协会(ISA)成立，1935年公布了国际公差制ISA草案。第二次世

界大战后，重建国际标准化组织(ISO),1962年颁布

ISO/R286-1926极限与配合制。中国于1959年颁布公差与配合

国家标准GB159～174-59,1979年颁布公差与配合新标准

GB1800-1804-79，已有尺寸、形状和位置、表面粗糙度等基本要

素的公差和轴承、螺纹、齿轮等通用零件的公差与配合等整套标

准。

三、互换性定义

现代化生产的分工协作要求遵循互换性原则。互换性是指在

同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不需经过任何挑选或

附加修配（如钳工修理），就能装在机器上，到达规定的要求。

这样的一批零件或部件就称为具有互换性的零、部件。例如，日

常生活中，电灯、台灯的灯管就是按互换性原则生产的。当灯管

损坏时，我们只要去商店买到相同型号的灯管，回到家换上就可

以再次使用了，这是因为相同规格的灯管具有互相替换的性能。

再比如生活中常用的电风扇，某个零部件损坏了。维修人员只要

用同样规格的零部件换上，电风扇就可再次使用。非常方便。现

代化的机械工业中，机械零件具有互换性，就有可能将一台机器

中的成千上万个零、部件，分散进行高效率的专业化生产，然后

又集中起来进行装配。比如丰田汽车的生产。丰田汽车单是日本

的供货商就有日本阿尔派、日本爱信、日本电装、日本恩梯恩、

日本歌乐、日本普林斯通等。丰田汽车由成千上万个零部件组成，

丰田总公司并不生产全部的零件，而是生产关键的发动机和车

身。至于零部件，这些供货商只要按照丰田公司的设计图生产合

格的零部件，并提供给丰田总公司，把这些零部件组合起来，一

辆合格的丰田汽车便诞生了。

四、互换性分类

互换性分为外互换和内互换。对于标准部件来说，标准部件

与其相配件间的互换性称为外互换；标准部件内部各零件间的互

换性称为内互换。互换性按互换程度又可分为完全互换和不完全

(或有限)互换。零件在装配时不需选配或辅助加工即可装成具有

规定功能的