Лекции - Взаимозаменяемость
Подождите немного. Документ загружается.
взаимозаменяемость необходимо обеспечивать не только по
размерам, формам и другим геометрическим параметрам, но и по
показателям физико-механических и технических свойств материалов
(величины технологических остаточных напряжений, структуры,
прочности, твердости и т.д.).
11
Поиск
Маркетинг
Расчет
Конструирование
Технологическая
подготовка про изводства
Обработка деталей
Сборка изделия
Контроль, испытание
Использование
Ремонт и обслуживание
Утилизация
Проектирование
Изготовление
Эксплуатация
а
(К
В
)
max
К
В
«Жизненный» путь изделия
б
Рис. 1. Этапы «жизненного» пути изделия (а) и роль в них К
В
(б)
12
2.SВажно обеспечивать однородность исходного сырья,
материалов, заготовок и полуфабрикатов по химическому составу и
структуре.
3.SОбычно функциональную взаимозаменяемость обеспечивают
уже на стадии проектирования изделия. Для этого необходимо
уточнить наименьшее значение эксплуатационного показателя и
определить допустимое отношение его исходя из его назначения, а
также требований надежности и безопасности изделия. Очень часто
для решения этой задачи проводят обобщения опыта эксплуатации
подобных изделий, экспериментальных испытаний моделей или
отдельных элементов конструируемого изделия. При этом важно
установить те составные части изделий, от которых зависит в первую
очередь эксплуатационные показатели, а также составить список
деталей, определяющих долговечность изделий в целом. Для этой
категории деталей выбирают конструктивные формы, материалы,
разрабатывают технологию изготовления и устанавливают
требования к качеству поверхностей, которые должны быть
предъявлены техническим службам предприятия.
4.SПри конструировании необходимо выявить функциональные
параметры, от которых зависят значения и допустимый диапазон
оптимальности эксплуатационных показателей изделия.
Теоретически и экспериментально на макетах следует установить
возможные изменения функциональных параметров во времени в
результате износа (термоциклических воздействий, изменения
структуры, коррозии, старения материала и т.д.), найти связь и
степень влияния этих параметров и их отклонений на
эксплуатационные показатели нового изделия в процессе
эксплуатации. Зная эти связи и допуски на эксплуатационные
показатели изделия, можно определить гарантированный запас
работоспособности изделия. При этом необходимо провести
оптимизацию допусков, устанавливая меньшее их значение для
функциональных параметров, погрешности которых сильно влияют
на эксплуатацию изделия.
Установление связей эксплуатационных показателей с
функциональными параметрами и независимое изготовление изделий
деталей и их частей с точностью, определённой исходя из
допустимых отклонений эксплуатационного изделия в конце срока
13
его службы, являются главным условием обеспечения
функциональной взаимозаменяемости.
5.$При конструировании изделий необходимо шире применять
общие технические нормы, унифицированные и
стандартизированные детали и сборочные единицы, а также
руководствоваться принципами предпочтительности и
агрегатирования, так как в современных условиях без этого
невозможно обеспечить высокое качество изделий и экономичность
производства.
6.SДля обеспечения взаимозаменяемости ответственных деталей
по шероховатости, форме и расположению их поверхностей эти
параметры следует выбирать таким образом, чтобы учитывать
требования технологичности изготовления и предусмотреть
возможность применения таких средств измерения, которые бы не
вносили дополнительных погрешностей в технологический процесс и
позволяли применять простые и надежные средства измерения на
этапах изготовления деталей и сборки из них изделий.
Под технологичностью детали понимают такую конструкцию
детали, которая удовлетворяет не только выполнение ею
эксплуатационных требований в узле или машине, но и обеспечивает
изготовление детали с минимальными затратами ручного, машинного
и иного труда. Технологичность конструкции детали отрабатывается
на этапе ее проектирования по параметрам точности размеров,
удобства расположения поверхностей, возможности обработки их без
дополнительных приспособлений, эффективного использования
материала, качественным показателям и т.д.
Исходные положения, используемые при изготовлении изделий
1. Для соблюдения взаимозаменяемости необходимо при
изготовлении деталей и сборки изделий строго выдерживать
нормированную точность функциональных параметров.
2. Для создания большого запаса работоспособности изделия по
ответственным функциональным параметрам необходимо
обеспечивать условие:
Т
f
>Т
r
,
гдеSТ
f
S– допуск параметра, устанавливаемый из эксплуатационных
требований к изделию.
T
r
– технологический допуск, достигаемый при принятом
технологическом процессе изготовления деталей или сборке изделия.
14
3. Для обеспечения взаимозаменяемости и высокого качества
изделий необходимо использовать оборудование, инструментальную
и технологическую оснастку соответствующей точности, а также
проводить их постоянный технический контроль. При этом точность
оборудования и оснастки должны быть в 2 – 3 раза выше требуемой
точности детали и составных частей, т.е. иметь определенный запас
точности.
4. Для ответственных деталей необходимо создавать
оптимальное качество как по составу материала, так и по состоянию
обрабатываемой поверхности. Для обеспечения взаимозаменяемости
и высокого качества изделий необходимо, чтобы технологические
измерения и конструкторские базы сохранялись, т.е. чтобы
выдерживался принцип единства и постоянства баз. На рис. 2 размер
1,0100
задан конструктором от торца детали (конструкторская база).
Одновременно торец детали является технологической
(установочной) базой для токарной обработки детали (деталь
устанавливается и закрепляется в трехкулачковом патроне). Контроль
размера детали также осуществляется от торца с помощью, например,
штангенциркуля. Таким образом, торец детали одновременно
является конструкторской, технологической и измерительной базами
(принцип единства базы). В общем случае деталь может
устанавливаться при сборке изделия по торцевой поверхности, что и
определяет принцип постоянства базы.
п
1,0100
База
конструкторская ,
технологическая,
измерительная
Базы
15
Рис. 2. Пример применения принципа
единства и постоянства базы
Исходные положения, используемые при эксплуатации изделия
1. Важной составной частью осуществления принципа
взаимозаменяемости, обусловливающего долговечную и
экономическую работу изделия, является определение необходимого
комплекта запасных частей (деталей, сборочных единиц, т.е. ЗИП),
которые обеспечивали бы быструю замену в процессе эксплуатации
износившихся или поломавшихся деталей, сохраняя требуемую
работоспособность изделия в течение длительного времени. Для
этого должен быть проведён анализ и выявлены слабые места
изделия, т.е. определены детали и сборочные единицы, в наибольшей
мере подверженные износу и другим эксплуатационным факторам.
2. В процессе эксплуатации необходимо тщательно
контролировать эксплуатационные параметры изделия, обращая
особое внимание на его слабые элементы. Для практического
осуществления функциональной взаимозаменяемости изделий
необходима четкая система подготовки и обращения между
структурными подразделениями предприятия конструкторской,
метрологической, технологической и эксплуатационной
документации. Особенно важно обеспечивать функциональную
взаимозаменяемость деталей и изделий, получаемых безотходной
технологией, при которой механическая обработка деталей сведена к
минимуму. Следует иметь в виду, что безотходная технология
увеличивает эффективность производства не только в отношении
экономии материалов, но и способствует повышению
производительности труда и культуре производства.
Лекция №3.KРоль взаимозаменяемости в стандартизации
параметрических и типоразмерных рядов машин, приборов
и других изделий
Взаимозаменяемость выступает определяющим фактором не
только на этапах «жизненного» пути изделия. Важнейшая роль
принадлежит ей при разработке принципов стандартизации,
унификации и агрегатирования конкретного изделия. В конечном
16
итоге, от использования тех или иных методов взаимозаменяемости в
целом зависит культура производства и конкурентоспособность
выпускаемой им продукции.
В нашей стране выпускают свыше 180 тыс. наименований
различных машин, механизмов, приборов и других изделий. В связи с
развитием новых отраслей промышленности и все большим
внедрением механизации и автоматизации в стране ежегодно
создаются или обновляются около 10 тыс. новых машин, приборов и
других изделий. Однако в ряде случаев имеет место выпуск излишне
большой номенклатуры изделий, сходных по назначению и
незначительно отличающихся по конструкции и размерам. Для
рационального сокращения номенклатуры изготовляемых изделий и с
целью повышения серийности и развития специализации их
производства разрабатывают стандарты на параметрические ряды
изделий.
Каждую машину обычно характеризуют несколько параметров:
мощность, габаритные размеры, производительность, надежность,
точность, экономичность и т.д. При этом номенклатура
стандартизируемых параметров должна быть минимальной, но
достаточной для оценки эксплуатационных характеристик данного
типа машин или их модификации. Поэтому из всех параметров
изделия выделяют следующие:
– главный параметр;
– основные параметры.
Главным называют машинный параметр, который определяет
важнейший эксплуатационный показатель изделия и не зависит от
технических усовершенствований его и технологий изготовления.
Например, главным параметром мостового крана является
грузоподъемность, а главным параметром токарного станка –
габаритные размеры обрабатываемых заготовок: высота центров и
расстояние между центрами в крайнем положении передней и задней
бабок (или шпинделя и пиноли).
По главному параметру строится параметрический ряд изделий.
Например, токарно-винторезные металлорежущие стали мод. 1К62 и
1А620 имеют один и тот же главный параметр – расстояние между
центрами в крайнем положении передней и задней бабок – 620 мм.
Выбор главного параметра и определение диапазона значений
должны быть технически и экономически обоснованы. Крайние
17
числовые значения ряда следует выбирать с учетом текущих и
перспективных потребностей конкретного производства, отрасли или
промышленности в данных изделиях.
Основными параметрами называют закономерно построенную
в определенном диапазоне совокупность численных значений
главного параметра изделия одного функционального назначения,
аналогичных по кинематике или рабочему процессу главному
параметру. Известен, например, параметрический ряд токарных
станков: 200, 250, 400, 620, 800, 1000, I500 мм.
С другой стороны, главный параметр служит базой при
определении числовых значений основных параметров. Например:
для металлорежущего оборудования – токарных станков – точность
обработки, мощность, пределы скоростей резания,
производительность являются основными параметрами; для
измерительных приборов – это погрешность измерения, цена деления
шкалы, сила измерения и другие метрологические показатели.
Разновидностью параметрического ряда является
типоразмерный или размерный ряд. Его главный параметр –
размеры изделий. На базе параметрических и типоразмерных рядов
создают конструктивные ряды конкретных типов моделей
одинаковых конструкций и одного функционального назначения. При
построении параметрических, типоразмерных и конструктивных
рядов изделий желательно соблюдать подобие рабочего процесса,
которое обеспечивает равенство главных и основных параметров.
На параметрические ряды разработаны стандарты, в которых
предусматривается внедрение в промышленность технически более
совершенных и производительных машин, приборов и других видов
изделий, соответствующих достигнутому техническому прогрессу. В
стандартизированных рядах не допускается установление типовых
параметров для систем машин различных модификаций, созданных
на основе агрегатированния, так как это снижает возможности
внутритиповой и межтиповой унификации изделий.
При установлении рядов и их главных параметров обычно
учитывают плотность распределения применяемости различных
значений параметров стандартизированных изделий, увеличивая
число членов ряда в диапазоне наибольшей частоты применения. В
этом случае обычно применяют смешанные ряды. Например: в общем
машиностроении и приборостроении около 90%, т.е. подавляющее
18
число всех используемых модулей зубчатых колес находятся в
пределах от 1-6 мм (в общем случае модуль зубчатого колеса
представляет отношение шага зубьев колеса р к числу π:
p
m
, мм).
При этом максимум применимости зубчатых колес приходится на
диапазон модулей т от 2 до 4 мм. Поэтому в стандарте
параметрического ряда модулей зубчатых колес наибольшее число
градаций предусмотрено именно для этих модулей.
Наименьшее и наибольшее значение главного параметра при
установлении параметрического ряда, а также частоту ряда
устанавливают не только на основе тенденций потребности
рассматриваемого изделия, но и с учетом перспективы развития
производства, достижения науки и техники, тенденции развития
конкретного производства.
Унификация, агрегатирование и стандартизация регулируют
номенклатуру изготовления типов и размеров изделий. Например,
серийное и массовое производство организовывается, как правило,
для изделий, у которых стандартными являются размеры, показатели
качества или конструкции всего изделия. Однако метод комплексной
стандартизации позволяет применять принцип агрегатирования и
устанавливать взаимосвязанные требования к сырью, материалам,
комплектующим элементам и изделию в целом в других типах
производства (например, мелкосерийном и даже индивидуальном).
Повышению качества выпускаемых предприятием изделий
соответствует внедрение единой системы технологической
подготовки производства (ЕСТПП), предусматривающей разработку
и использование системы управления качества и аттестацию
продукции на всем его «жизненном» пути.
В соответствии с ЕСТПП выпуск деталей должен быть четко
оговорен предъявленными функциональными параметрами, включая
расчетные параметры точности и качества поверхностей деталей.
Создание гарантированного запаса деталей и узлов, повышение
работоспособности выпускаемых изделий позволяют обеспечить
взаимозаменяемость их в процессе эксплуатации. При этом расчет
гарантированного запаса прочности и работоспособности в условиях
производства осуществляется в зависимости от закона распределения
принятого показателя надежности согласно методикам,
разработанным Госстандартом Российской федерации.
19
Сокращение номенклатуры изделий в результате
стандартизации и взаимозаменяемости отдельных сборных единиц и
агрегатов создает условия для развития специализации производства
как в рамках отдельных отраслей, так и в межотраслевом
кооперировании. При этом унификация деталей, сборочных единиц и
агрегатов позволяет изготавливать их на специализированном
предприятии с использованием высокотехнологического
оборудования, точных и стабильных приборов, средств
автоматизации и механизации.
Взаимозаменяемость, построенная на унификации, типизации и
стандартизации, повышает экономичность производства, так как она
в значительной степени упрощает сборку изделия, сводя ее к
простому соединению деталей без пригонки и регулирования.
Лекции №4, 5. Взаимозаменяемость и точность размеров
Взаимозаменяемость изделий во многом обеспечивается
точностью их параметров, в частности размеров. Однако в процессе
изготовления неизбежно возникают погрешности размеров ΔХ,
численные значения которых находят по формуле
XXX
ii
, (2)
где Х – заданное значение размера (параметра): Х
i
– действительное
значение того же параметра.
Погрешности подразделяют на систематические, случайные и
грубые (промахи). Систематическими называют погрешности,
постоянные по величине и направлению или изменяющиеся по
определенному закону. Они могут быть вызваны упрощениями
кинематических схем передаточных механизмов, ошибками
настройки станков или приборов, износом инструмента,
температурными деформациями и пр. Влияние этих ошибок на
результаты обработки и измерения можно учесть и даже устранить.
Случайные погрешности – это погрешности, величину и
направление которых заранее нельзя предусмотреть. Их появление
обусловлено примерно одинаковым воздействием большого числа
независимых друг от друга случайных факторов. Случайные
погрешности могут быть вызваны нестабильностью химических,
20