Лекции - Взаимозаменяемость
Подождите немного. Документ загружается.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Федерального государственного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
В.И. Бутенко
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО
ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ
Таганрог 2009
УДК 621.753:389.008
Рецензенты:
Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор техн. наук,
профессор, заведующий кафедрой высшей математики Ростовского
государственного университета путей сообщения Ахвердиев К.С.;
доктор техн. наук, профессор, заведующий кафедрой
технологического оборудования Донского государственного
технического университета (г. Ростов – на Дону) Чукарин А.Н.
В.И. Бутенко. Конспект лекций по взаимозаменяемости. –
Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – 99 с.
Приводятся основные сведения о взаимозаменяемости изделий,
ее видах и путях осуществления. Рассмотрена роль стандартизации,
унификации и типизации при обеспечении взаимозаменяемости в
производственных условиях. Даны основные понятия о допусках,
посадках, калибрах и их расчете. Определены место и роль
метрологического обеспечения при решении производственных задач
взаимозаменяемости изделий.
Лекции предназначены для студентов специальности
«Стандартизация и сертификация».
Табл. 3. Ил. 25. Библиог.: 8 назв.
© ТТИ ЮФУ, 2009
© Бутенко В.И., 2009
2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………......4
Лекция № 1. Понятие о взаимозаменяемости и ее роль в
производственных
процессах…………………………………………….5
Лекция № 2. Место взаимозаменяемости в структуре
«жизненного» пути
изделия………………………………………………… …9
Лекция № 3. Роль взаимозаменяемости в стандартизации
параметрических и типоразмерных рядов машин, приборов и
других изделий……………………………………………………….
…14
Лекции № 4, 5. Взаимозаменяемость и точность размеров……...18
Лекция № 6. Расчет и выбор посадок в сопряжениях
деталей………………………………………………………………….
…27
Лекция № 7. Взаимозаменяемость, методы и средства контроля
зубчатых передач и резьбовых соединений……………………..33
Лекция № 8. Понятие о размерных цепях. Расчет размерных
цепей…………………………………………………………………….
37
Лекции № 9, 10. Методы достижения заданной точности
замыкающего звена размерной цепи и пути их
осуществления…………………………………………………………
……….…41
Лекция № 11. Измерительные средства для контроля точности
размеров………………………………………………………...……51
Лекция № 12. Назначение и обозначение параметров
шероховатости, погрешностей формы и расположения
поверхностей деталей
машин………………………………………………………...57
Лекция № 13. Взаимозаменяемость и качество изделий…………66
Лекция № 14. Взаимозаменяемость и надежность изделий……...73
Лекция № 15. Метрологическое обеспечение
взаимозаменяемости…………………………………………………
………………….81
3
Лекция № 16. Стандартизация, сертификация,
взаимозаменяемость…………………………………………………
……………….85
Лекция № 17. Экономическая эффективность от
взаимозаменяемости…………………………………………………
……………….91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………..…95
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ…………………………………….…96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………...…98
4
ВВЕДЕНИЕ
В условиях рыночных отношений во всех отраслях
промышленности, с одной стороны, остро стал вопрос о качестве
выпускаемых изделий, с другой стороны, современное производство
не может существовать без своего постоянного совершенствования и
развития. Базовой основой для этого является взаимозаменяемость на
всех уровнях производства. Поэтому целью курса
«Взаимозаменяемость» является ознакомление студентов с основами
достижения заданной точности качества изделий, а также получение
ими необходимых знаний по методам взаимозаменяемости изделий и
путях их достижения.
В результате изучения курса «Взаимозаменяемость» студент
должен знать:
–Sвиды и методы взаимозаменяемости изделий и пути их
достижения;
–Sобщие представления о допусках и посадках, порядке их
расчета и выбора;
–Sобщие представления о размерных цепях и методах их
расчета;
–Sкачественные показатели изделий и пути их достижения;
–Sроль унификации, агрегатирования и стандартизации во
взаимозаменяемости изделий с целью повышения их качества.
Изучив курс, студент должен уметь:
–Sобоснованно выбирать метод взаимозаменяемости изделий в
зависимости от типа и вида производства;
–Sумело производить расчет размерных цепей по выбранному
методу взаимозаменяемости изделий;
–Sопределять эффективность принятого метода
взаимозаменяемости для конкретного типа и вида производства;
–Sоперативно управлять технологическими процессами в
зависимости от выбранного метода и вида взаимозаменяемости
изделий.
Курс «Взаимозаменяемость» опирается на знания, полученные
студентами при изучении математики, физики, инженерной графики
и технического черчения.
Знания, полученные студентами при изучении курса
«Взаимозаменяемость», будут необходимы для успешного освоения
5
ими таких дисциплин, как «Методы и средства измерений и
контроля», «Метрология», «Стандартизация», «Сертификация»,
«Теоретические основы измерительных и информационных
технологий» и др., определяющих профессиональную подготовку
специалиста в области стандартизации и сертификации.
Лекция №1.KПонятия о взаимозаменяемости изделий и ее роль в
производственных процессах
Взаимозаменяемостью изделий (машин, приборов, механизмов и
др.), их частей или других видов продукции (сырья, материалов)
называется их свойство равноценно заменять при использовании
любого множества изделий, их частей или иной продукции другим
однотипным экземпляром. В общем случае различают
взаимозаменяемость:
–Sполную;
– частичную (не полную).
Наиболее часто применяют полную взаимозаменяемость,
которая обеспечивает совместимость беспригонной сборки или
замены при ремонте любых независимо изготовленных с заданной
точностью деталей или изделий. Полная взаимозаменяемость
возможна только тогда, когда размеры, форма, элементные и другие
качественные и количественные параметры деталей и изделий
находятся в заданных пределах и удовлетворяют установленным
техническим требованиям. Уровень взаимозаменяемости
производства обычно характеризуется коэффициентом
взаимозаменяемости К
В
, равным отношению трудоемкости
изготовления и сборки взаимозаменяемых деталей узлов,
конструкций или их частей Q
В
к общей трудоемкости изготовления
сборочной единицы Q
Σ
. Величина К
В
изменяется в пределах
10
B
K
.
При этом выполнение установленных требований к точности
деталей, узлов, сборных единиц или их элементов является
важнейшим и определяющим условием обеспечения
взаимозаменяемости.
Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборные единицы и
изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и
сборные единицы, от которых зависит надежность и другие
6
эксплуатационные свойства изделия. В обязательном порядке это
требование распространяется на запасные части изделия (ЗИП).
Свойства собираемости и возможности равноценной замены
любого экземпляра взаимозаменяемой и сборочной единицы любым
другим сборочным экземпляром позволяет изготовлять детали в
одних цехах предприятия, а собирать из них изделия в других цехах
этого предприятия или даже других профильных предприятиях. При
полной взаимозаменяемости процесс сборки сводиться к соединению
деталей преимущественно рабочими не высокой квалификации.
Поэтому появляется возможность точно нормировать процесс сборки
по времени, устанавливать необходимый темп работы, применять
поточный метод сборки и создавать условия для автоматизации,
специализирования и кооперирования производственных процессов.
Частичная (неполная) взаимозаменяемость применяется в тех
случаях, когда не возможна сборка изделия при пригонки или
регулировки входящих в него деталей, узлов или сборочных единиц.
Такая взаимозаменяемость широко используется в мелкосерийном и
серийном производствах. Например, при сборке металлорежущего
станка осуществляется пригонка и регулировка устанавливаемых на
станине суппорта или задней бабки. Коэффициент
взаимозаменяемости К
В
в этом случае ниже, чем при полной
взаимозаменяемости.
С коэффициентом взаимозаменяемости К
В
тесно связан
коэффициент унификации (стандартизации) производства К
у
,
определяемый как отношение трудоемкости сборки
унифицированных (стандартных) деталей Q
cт
к трудоемкости сборки
оригинальных деталей Q
орг
:
0;
у
орг
ст
y
К
Q
Q
K
. (1)
Применение той или иной взаимозаменяемости на производстве
обусловлено многими факторами, основными из которых являются:
тип производства, вид выпускаемой продукции, степень развитости
производственных отношений, культура производства.
В общем случае с повышением К
В
эксплуатационные
характеристики изделия улучшаются, так как создаются условия для
быстрой и эффективной замены или восстановления деталей, узлов
7
или сборочных единиц изделия в период проведения ремонтов,
технического обслуживания и регламентных работ по системе
планово-предупредительного ремонта (ППР). Однако в
индивидуальном и мелкосерийном производствах эта связь
проявляется слабо в связи с ограниченным количеством выпускаемых
изделий. Наибольшее влияние К
В
на эксплуатационные свойства
оказывает в массовом и крупносерийном производстве. Влияние К
В
на эксплуатационные свойства изделий в большой степени зависит от
вида изделия: наибольшее – в радиоэлектронной промышленности,
несколько меньше – в приборостроении, еще меньше – в
машиностроении.
Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно
применять для деталей, изготовленных в массовом и серийном
производствах и имеющих точность не выше шестого квалитета, а
также для сборочных единиц и изделий, состоящих из небольшого
числа деталей, для которых несоблюдение заданных зазоров или
натягов при сборке изделий в машино- и приборостроении
недопустимо даже у части деталей.
Современная промышленность не может развиваться без
широкой кооперации, для которой основой является
взаимозаменяемость. Разработка эффективных технологических
процессов и их практическое осуществление также невозможно без
учета взаимозаменяемости деталей, узлов и конструкций. Качество
изделий и его контроль осуществляется на основе приемов,
выработанных практикой использования различных видов
взаимозаменяемости. Таким образом, взаимозаменяемость
выделилась в самостоятельное научно-производ-ственное
направление во многих отраслях промышленности, играющее
определяющую роль в достижении высокого качества выпускаемой
продукции и обеспечения ее конкурентоспособности на мировом
рынке.
Помимо полной и неполной взаимозаменяемости существуют
следующие виды взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц:
1. Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость
покупных кооперируемых изделий (монтируемых в другие изделия) и
сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по
размерам и форме присоединительных плоскостей. Например, в
электродвигателе внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по
8
частоте вращения приводящего вала, а также по размерам
присоединительных плоскостей. В подшипниках качения внешняя
взаимозаменяемость обеспечивается по наружному диаметру
наружного кольца, устанавливаемого в корпусе изделия, и
внутреннему диаметру внутреннего кольца, устанавливаемого на
валу, а также по точности вращения и восприятию нагрузок.
2. Внутренняя взаимозаменяемость – распространяется на
детали, сборочные единицы, изделия, изготавливаемые на
конкретном предприятии или его подразделении. Например: при
селективной сборке подшипников качения внутреннюю групповую
взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.
При рассмотрении вопроса о взаимозаменяемости изделий
вводится понятие совместимости – свойство объектов занимать свое
место в сложном готовом изделии и выполнять требуемые функции
при совместной или последовательной работе этих объектов в
заданных эксплуатационных условиях. При этом под объектом
понимают автономные блоки, приборы или другие изделия, входящие
в более сложные изделия.
3. Функциональная взаимозаменяемость – обеспечение
взаимозаменяемости машин и других изделий по оптимальным
эксплуатационным показателям, что является основным принципом
взаимозаменяемости изделий и машин в целом. Поэтому в более
обобщенном представлении взаимозаменяемость, при которой
обеспечивается работоспособность изделий или их потребительские
свойства с оптимальными и стабильными (в заданных пределах) во
времени эксплуатационными показателями или оптимальными
показателями качества функционирования, называют
функциональной.
При этом функциональными являются геометрические,
электрические, механические и другие параметры, влияющие на
надежность или экономические показатели машин и других изделий,
или служебные функции сборочных единиц. Например: от зазора
между поршнем и цилиндром (функциональный показатель,
определяемый допуском на размер деталей) зависит мощность
двигателей (эксплуатационный показатель). Эти параметры названы
функциональными, так как существует их связь со служебными
функциями сборочных единиц и эксплуатации заданного изделия.
9
Такая связь может быть как закономерной (см. выше), так и
случайной. Чтобы получить наибольшую эффективность
взаимозаменяемости, т.е. добиться функциональной
взаимозаменяемости, необходимо при конструировании,
производстве и эксплуатации машин и изделий учитывать комплекс
научно-технических исходных положений, которые объединяются
общим понятием – принципиальная взаимозаменяемость – и
которые обусловлены «жизненным» путем изделия.
ЛекцияK№2.KМесто взаимозаменяемости в структуре
«жизненного» пути изделия
Современное производство в машино- и приборостроении
характеризуется выпуском огромного количества изделий,
используемых как непосредственно человеком для удовлетворения
своих нужд, так и в качестве машин (оборудования),
изготавливающих эти изделия. Объединяющим фактором для всех
изделий является их «жизненный» путь, включающий
проектирование, изготовление, эксплуатацию и утилизацию изделия
(рис. 1, а). Структурно «жизненный» путь изделия делится на
несколько этапов, в каждом из которых значимость коэффициента
взаимозаменяемости К
В
может быть различна (рис. 1, б). Его роль
определяется теми исходными положениями, которые вкладываются
в этапы «жизненного» пути изделия и которые необходимо
учитывать при конструировании, изготовлении и эксплуатации
каждого конкретного изделия.
Исходные положения, используемые при конструировании изделий
1.SЭксплуатационные показатели машин и других изделий,
которые определяются:
–Sуровнем и стабильностью характеристик рабочего процесса
при эксплуатации;
–Sразмерами, формами и другими геометрическими параметрами
или сборочными единицами;
–Sуровнем механических, физических и химических свойств
материалов, из которых изготовлены детали или сборочные единицы.
Неизбежные погрешности параметров и изменения свойств
материалов в процессе эксплуатации влияют на параметры рабочего
процесса, поэтому для ответственных деталей и составных частей
10