Унификация продукции: сущность, значения и направления работ

План: Введение………………………………………………………….. 3 I Сущность и значение унификации прод укции………………… 4 1.1 Унификация пр одукции – основа взаимозаменяемости………. 4 1.2 Промышленная продукция – объект воздействия механизм обесп ечения взаимозаменяемости………………………………. 8 1.3 Технические услови я изделий машиностроения………………. 10 1.4 Эффективность использования промышленной продукции….. 12 II Свойства качества функционирования изд елий……………….. 15 2.1 Взаимозаменяемость…………………………………………….. 15 2.2 Точность………………………………………………………….. 16 2.3 Надёжность………………………………………………………. 17 III Обеспечение взаимозаменяемости при проектировании, на производстве, при эксплуатации……………………………….. 19 3.1 Взаимозаменяемость при проектировании…………………….. 20 3.2 Взаимозаменяемость на про изводстве…………………………. 22 3.3 Взаимозаменяемость при эксплуатации……………………….. 25 Вывод…………………………………………………………… .. 27 Введение Развитие машиностроения в настоящее время характеризуется значи тельным усложнением конструкций машин и механизмов. Оно вызвано возрос шими рабочими параметрами агрегатов (скоростями, давлениями, температу рами, степенями сжатия и др.), автоматизацией процессов выполнения опера ций и управления самими машинами, повышенными требованиями к надёжност и, долговечности, производительности, точности и другим показателям. С д ругой стороны, высокие темпы научно-технического прогресса приводят к б олее быстрому моральному старению техники, к необходимости её более час той смены. Вместе с тем, промышленное производство становится более мас совым или крупносерийным, основанным на глубокой специализации и широк ом кооперировании заводов. Ускорение технического прогресса, повышение производительности труда, повышение качества продукции и экономия материальных и трудовых ресурсов достигаются на пути комплексной автоматизации и механизации производства. Автоматизация даёт большой технико-экономический эффект при крупнейшем производстве. При мелкосерийном производстве автомати зация может иметь не только малую эффективность, но и при определённых у словиях даже может не окупиться. Прогрессивным является в этом отношени и увеличение партий продукции на производстве. Сущность и значение унификации I.1 Унификация продукции – основа взаимозаменяемости Расширение массовости прои зводства достигается с помощью унификации. Унификация – это приведение объектов одинакового ф ункционального назначения к единообразию по установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов на основе данных об их эффе ктивной применяемости. В основе унификации рядов деталей, узлов, агрегатов, машин и при боров лежит их конструктивное подобие, которое определяется общностью рабочего процесса, условий работы изделий, т.е. общностью эксплуатационн ых требований. К ним, например, относятся характер нагрузки и режим её изм енения, температурные условия, силовая и тепловая напряжённость и др. Ун ификация наиболее распространённая и эффективная форма стандартизаци и. Стандартизация – это установле ние и применение правил с целью упорядочения деятельности в определённ ой области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частн ости для достижения всеобщей оптимальности экономии при соблюдении ус ловий эксплуатации (использования) и требований безопасности. Унификац ию можно осуществлять до стандартизации, если её результаты не оформляю тся стандартом. Но стандартизация изделий, их составных частей и деталей обязательно предполагает их унификацию. Отсюда можно дать ещё одно опре деление унификации – это форма стандартизации, заключающаяся в объеди нении одного, двух и более документов в одном, с таким расчётом, чтобы регл аментируемые этим документом изделия можно было взаимозаменять при уп отреблении. Основой унификации является систематизация и классифи кация. Систематизация предметов, явлений или по нятий преследует цель расположить их в определённом порядке и последов ательности. образующей чёткую систему, удобную для пользования. При сист ематизации необходимо учитывать взаимосвязь объектов. Наиболее просто й формой систематизации является алфавитная система расположения объе ктов. Широкое распространение поучила ра зновидность систематизации – классификация . Она преследует цель распол ожить предметы, явления или понятия по классам, подклассам и разрядам в з ависимости от их общих признаков. Чаще всего классификацию проводят по д есятичной системе. На её основе создан общероссийский классификатор пр одукции. Различают следующие виды унификаци и: Ш Внутриразмерная унификация всех модификаций определённого изделия с базовой модель ю или между собой внутри одного типоразмера. Ш Межразмерная униф икация базовых моделей или их модификаций (между раз ными размерами параметрического ряда изделий, но внутри одного типа). Ш Межтиповая унификация изделий, относящихся к различным параметрическим рядам и разл ичным типам. Ш Заводская (в рамках завода) и отраслевая (для ряда заводов отрасли) унификация может охватывать номенклатуру изделий, сборочных едини ц и деталей, которые производят и применяют в различных отраслях народно го хозяйства. Наиболее простой метод унификации деталей и агрегатов общемашинос троительного назначения заключается в замене группы близких по констр укции и размерам типов одним оптимальным типоразмером, использование к оторого не связано с существенными трудностями в какой-либо сфере приме нения. Этот метод широко используют для деталей и узлов машин с ограниче нным числом параметров, определяющих их конструкцию (шайбы, винты, болты, гайки, муфты). В других случаях требуется более сложный предварительный анализ конструкций и параметров унифицируемых объектов, оценка качест ва их функционирования и проведение расчётно-конструкторских работ. Не правильно осуществлённая унификация может дать отрицательный эффект, в частности, когда приходится использовать ближайшие большие унифицир ованные детали, вызывающие неоправданное эксплуатационными условиями увеличение массы, габаритов и трудоёмкости изготовления машин. Задача унификации конструкций и типоразмеров изделий, составных часте й и деталей является не только технической но и экономической. Её цель – стандартизовать такие конструкции и их размерные ряды, при которых сумм арная эффективность в сфере производства и эксплуатации была бы наибол ьшей. Таким образом при унификации устанавливают минимально необходим ое, но достаточное число типов, видов, типоразмеров, изделий, сборочных ед иниц и деталей, обладающих показателями качества и полной взаимозаменя емостью. Взаимозаменяемостью изделий (машин, приборо в, механизмов), их частей или других видов продукции (сырья, материалов, по луфабрикатов) называют их свойство равноценно заменять при использова нии любой из множества экземпляров изделий, их частей или иной продукции другим однотипным экземпляром. Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемост ь, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки (или замены п ри ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью одноти пных деталей в сборочные единицы, а последних – в изделия при соблюдени и предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических тр ебований по всем параметрам качества. Полная взаимозаменяемость возмо жна только, когда размеры, форма, механические, электрический и другие ко личественные и качественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собранные изделия у довлетворяют техническим требованиям. Выполнение требований к точност и деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным услов ием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме этого, для обеспечения взаим озаменяемости необходимо выполнять и другие условия (устанавливать оп тимальные номинальные значения параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля). Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изде лия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные едини цы, от которых зависят надёжность и другие эксплуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные час ти. При полной взаимозаменяемости сборку выполняют без д оработки деталей и сборочных единиц. Такое производство называют взаимозаменяемым . Иногда необходимо изготовлять детали и сборочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или технологически трудно выполни мыми допусками. В этих случаях для получения требуемой точности сборки п рименяют групповой подбор деталей (селективную сборку), компенсаторы, ре гулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку. Таку ю взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной). Её можно осущест влять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параме трам. Внешняя взаимозаменяемость – это взаимоза меняемость покупных и кооперируемых изделий и сборочных единиц по эксп луатационным показателям, а так же по размерам и форме присоединительны х поверхностей. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемо сть обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а так же по размера м присоединительных поверхностей. Внутренняя взаимозаменяемость ра спространяется на детали, сборочные единицы и механизмы, входящие в изде лие. Например, в подшипнике качения, внутреннюю групповую взаимозаменяе мость имеют тела качения и кольца. Уровень взаимозаменяемости производ ства можно характеризовать коэффициентом взаимозаменяемости К в , равным отношению трудоёмкости изготов ления изделия. Значение этого коэффициента может быть различным, однако степень его приближения к единице является объективным показателем те хнического уровня производства. I.2 Промышленная продукция – объект воздействия механизма обеспечения взаимозаменяемости Под промышленной продукц ий понимается материализованный результат процесса труд овой деятельности, обладающий полезными свойствами и предназначенный для использования потребителями в целях удовлетворения их потребносте й как общественного, так и личного характера. Вся промышленная продук ция (для оценки уровня качества) разделена на два класса: расходуемая при использовании и расходующая свой ресурс. Частным случаем пр омышленной продукции является изделие . Изделие является единицей промышленной продукции, количество которой может исчисляться в штуках или экземплярах. Виды изделий, предст авляющие объекты конструкторской документации, являются изделиями маш иностроения: детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты. Изделия м ашиностроения входят во второй класс промышленной продукции и делятся на неремонтируемые (группа 4) и ремонтируемые (группа 5). Примерами изделий в группах являются: Ш в группе 4 – болты, гайки, подшипники и т.п.; Ш в группе 5 – технологиче ское оборудование различных отраслей промышленности, сельскохозяйств енные и транспортные машины, измерительные приборы, средства автоматиз ации и систем управления. Действию изделий подверга ется масса, энергия, информация и по их переработке выделяют классы изде лий: Ш металлорежущие станки, в ычислительные машины, шахты, домны, технологическое оборудование (энерг ия, масса, информация); Ш теплообменники, аккумул яторы, электрические двигатели (энергия); Ш массообменные аппараты, выпорные аппараты, паровые котлы, дробилки, насосы, компрессоры (энергия и масса); Ш контрольно-измерительн ые приборы, блоки автоматики, радиоприёмники, телевизоры (энергия, инфор мация); Ш сосуды, резервуары для хр анения газа и жидкости (масса). Каждое изделие характериз уется величинами, определяющими показатели качества данного изделия. П оказатели качества могут характеризовать самые разнообразные свойств а изделия в зависимости от его назначения и тех требований, которые к нем у предъявляются. Среди этих свойств важное значение отводится взаимоза меняемости и сопутствующим ей свойствам: точности, надёжности и стабиль ности. Обычно каждое изделие характеризуется рядом выходных показател ей качества, и их предельные значения контролируются и регламентируютс я нормативно-технической документацией (НТД). В стандартизации изделий м ашиностроения выработана практика, согласно которой в НТД включают тех нические условия, подлежащие соблюдению при создании изделий. I.3 Технические условия изделий машиностр оения Под техничес кими условиями понимают систему качественных показателе й с установленными для них количественными данными и допусками. Техниче скими условиями определяют задачу, которую предстоит разрешить как в пр оцессе конструирования, так и во время производства на машиностроитель ном заводе и в эксплуатации изделия. В технических условиях указывают на значение и требования к изделию, методы контроля, прогрессивные способы производства, транспортировки, методы нанесения клейма. Технические условия (ТУ) явля ются нормативным документом, содержащим требования к качеству продукц ии. В ТУ изделия машиностроения вводят два обязательных у казания: номинальный размер и требования к точности по величине допуска (допуском Т называют разность межд у наибольшим и наименьшем допускаемыми значениями того и иного парамет ра. Допуск Т размера – разность меж ду наибольшим и наименьшем предельными размерами или абсолютное значе ние алгебраической разности между верхним и нижнем отклонениями допус к всегда положителен. Он определяет допускаемое поле рассеяния действи тельных размеров годных деталей в партии, т.е. заданную точность изготов ления. С увеличением допуска качество изделий, как правило, ухудшается, н о стоимость изготовления уменьшается). Номинальный размер вводится для проведения общей идентификации, допуск ограничивает отклонение состо яния изделия от показателя качества. Назначение допусков сталкивается со следующими трудност ями: 1. противоречивость пр облемы допусков; 2. стимулирование умен ьшения величины допуска; 3. стимулирование увел ичения величины допуска; 4. функционально-техно логический синтез регламентации допусков; 5. экономическая эффек тивность качества изделия. Каждый допуск предполагает компромисс между функцио нальными и технологическими требованиями. Функциональные требов ания предполагают: Ш обеспечить техническое состояние по заданной работоспособности в безотказный период; Ш обеспечить качество фун кционирования изделия по потребительским свойствам (взаимозаменяемос ть, точность, стабильность, технологичность); Ш защитить конструкцию от внешнего эксплуатационного воздействия (среды обитания); Ш устранить риск во избежа ние несчастных случаев; Ш предусмотреть взаимоза меняемость при обслуживании и ремонте; Ш предусмотреть конкурен тоспособность на внешнем и внутреннем рынке; Ш создать фонд НТД. Технологические требован ия предполагают: Ш управление технолог ической подготовкой производства (ТПП); Ш управление технолог ическим процессом; Ш автоматизацию тради ционного жёсткого и гибкого производства; Ш предусмотреть взаим озаменяемое производство; Ш создать фонд НТД и си стему технического контроля (СТК). Меньшие допуски повыш ают качество продукции и издержки производства, большие допуски, наобор от, снижают качество, но повышают экономичность. Постоянной проблемой ос таётся сокращение издержек при неизменном уровне качества, либо улучше ние качества при неизменных затратах. Данный фактор точности стим улирует уменьшение величины допуска, вызванное: повышением требований и надёжности изделия, ресурсу, внешнему виду, сокращением затрат на подг онку и регулировку изделия в процессе сборки, соблюдением взаимозаменя емости при эксплуатации, расширением использования технологической ос настки. Данный фактор точности стимулирует увеличение допуска к условиям, обус ловленным производственной необходимостью. К ним относятся: производс твенное планирование, разработку и изготовление, отладку технологичес кого оборудования, перезаточку и установку инструмента, ремонт и замену оснастки, инструмента, объём выпуска изделий. Проводится функциональное нормирование от допуска п оказателя качества до допуска геометрической точности детали. По резул ьтатам нормирования вводят допуск на текущий размер. Допуск на изделие с огласуется с точностью измерения, как его составной части. Назначение функциональной и технологической точности си нтезом допуском согласуется между собой и обуславливается экономическ ой величиной прибыли от продажи изделия. I.4 Эффективность использования промышле нной продукции Под эффектом принято поним ать результат определённого действия, а под эффективностью – свойство создавать эффект, результативность (рис.1.2) Эффектом назы вается, желательные с позиции данной цели, результаты от создания (проек тирование, производство) до применения (эксплуатация) объектов машиност роения. Эффектом может быть удовлетворение любых потребностей населен ия и народного хозяйства, достижение определённых технических характе ристик машин, достижение любых экономических, социальных и других целей . Эффект бывает полезным и вред ным . Под полезным эффектом понимается выполняемая изделие м работа или отдача за определённый период времени, которая может выража ться в натуральных или стоимостных величинах. Полные затраты на создани е и эксплуатацию (потребление) изделий можно рассматривать как отрицате льный экономический эффект. Достижение полезных результатов при испол ьзовании изделий в конкретной эксплуатационной ситуации с учётом эксп луатационных затрат называют эффективностью использова ние изделий . Меру, как показатель эффективности, классифицируют в двух направлениях: по принципу определения эффекта и по принципу вида отношения между эффе ктом Э и затратами С : Ц=Э/С , где эффекты Э и затраты С могут быть выражены в те хнических, денежных или условных единицах. В ряде случаев приходится учи тывать наличие двух видов эффектов: полезных (повышение коэффициента по лезного действия) и побочных или вредных. Общей функциональной характеристикой эффективности использования из делий является техническое состояние, определяемое двумя ключевыми по нятиями – работоспособность и отказ. Работоспособность – это состояние изделия , при котором оно способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией (НТД). Отказ – это событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Отказ возникает через не6которы й период, которой является случайной величиной. В целом характер взаимод ействия работоспособности и отказа отражает закон единства борьбы и пр отивоположностей. В процессе эксплуатации эта «борьба противоположнос тей» постоянно сопутствует процессу функционирования изделия. Работос пособность переходит в нарушение (отказ), а нарушение в работоспособност ь. Эти взаимопротивоположные возможности реализуются не одновременно. Эксплуатационная ситуация либо уменьшает, либо восстанавливает работо способность машины, продлевая доотказное состояние. Она характеризует ся условиями, в которых эксплуатируется изделие, поддержанием техничес кого состояния и режимами работы. Рассеивание нагрузок, скоростей, темпе ратур, влажности, запылённости и других показателей среды, в которой раб отает машина, является основной причиной случайного характера процесс а изменения выходных параметров изделия. Окружающая среда оказывает существенное влияние на работ у тех машин, которые функционируют вне заводских помещений и имеют непос редственный контакт с атмосферой или иной средой. Изделия, эксплуатация которых в стационарных заводских условиях, тем не менее, часто восприним ают разнообразные нагрузки, имеют непостоянные циклы работы, испытываю т воздействия от соседних машин и агрегатов. Поэтому выявление спектра э ксплуатационных нагрузок, действующих на изделие, является необходимы м условием для анализа и прогнозирования технического состояния, подде ржания взаимозаменяемости при эксплуатации. В задачу определения спек тра эксплуатационных нагрузок входит также оценка условий работы изде лия. Факторы эксплуатационной ситуации должны устанавливаться и учиты ваться в проектировании конструкции. II . С войства качества функционирования изделий 2 .1 Взаимо заменяемость Взаимозаменяемость имеет ог ромное народнохозяйственное значение и обеспечивается единством науч но-технических, экономических и организационных мероприятий. Она являе тся одной из важнейших предпосылок организации серийного и массового п роизводства, способствует широкому кооперированию производств, основа нных на изготовлении многочисленных комплектующих элементов изделий м ашиностроения на различных специализированных предприятиях. Взаимоза меняемость позволяет не только лучше организовать производство издели й, но и сократить сроки и повысить качество их ремонта в процессе эксплуа тации. Обеспечение взаимозаменяемости в заводском изготовлении дешевл е, чем при монтаже в полевых условиях, в эксплуатации бывает дешевле заме нить, чем ремонтировать. Взаимозаменяемость – одно из средств достижения окончательного резул ьтата в повышении качества изделий. Она предполагает с большей стоимост ью изготовления деталей достичь наименьшей стоимости сборки и монтажа, снижая общие затраты на производство изделия. Взаимозаменяемость к ак свойство совокупности изделий. Взаимозаменяемость – это свойство элемента (детали сборочной единицы), обеспечивающее возможнос ть его применения вместо другого с одинаковыми параметрами без дополни тельной обработки с сохранением заданного качества изделия, в состав ко торого оно входит. Взаимозаменяемость являетс я основным свойством совокупности изделий, определяющим качество прод укции, и характеризуется интенсивностью, наличием отношений между элем ентами изделий с учётом общности и специфичности, внешним и внутренним п роявлениями. Совместимость свойства взаимозаменяемости указывает на с вязь её с другими качественными свойствами – точностью, надёжностью, од нородностью. 2.2 Точность Свойством основной функции изделий, достижение и обеспечение которой вызывает наибольшие труднос ти и затраты в процессе производства, является точностью. Точностью изготовления называют степень пр иближения действительных значений геометрических и других параметров деталей и изделий к их заданным значениям, указанным в чертежах или техн ических требованиях. Точность – понятие сложное и включает три её разнови дности: конструкторскую, технологическую и эксплуатационную. Конструкторскую точность рассматривают в период про ектных работ и определяют погрешности, заложенные в рабочем принципе с у чётом влияния на функционирование и стоимость изделий. Основной принци п конструирования не должен иметь погрешности. Технологическую точность рассматривают в производстве и зделий. Применяют три вида воздействия на технологическую точность: уст ранение, компенсацию и учёт. Самыми действенными мерами воздействия на т ехнологическую точность являются меры устранения, которые сводятся к у странению причин образования погрешностей. Это сопровождается большим и издержками на производстве. Средствами компенсации воздействуют на т очность ужесточением точности, введением конструкции с кратчайшей раз мерной цепью, введением компенсаторов. Учёт погрешности рекомендован, к огда устранение погрешностей регламентируется затратами. Эксплуатационная точность зависит от време ни вследствие износа: механического, коррозионного, эрозионного. Необходимо также различать нормир ованную точность деталей, узлов и изделий , т.е. совокупн ость допускаемых отклонений от расчётных значений геометрических и др угих параметров, и действительную точность, т.е. совокупность действите льных отклонений, определённых в результате измерения (с допускаемой по грешностью). Достичь заданной точности – значит изготовить детали и соб рать механизм так, чтобы погрешности геометрических, электрических и др угих параметров находились в установленных пределах. 2.3 Надёжность Развитие техники по важнейш им направлениям ограничивается требованиями надёжности. Современные т ехнические средства состоят из множества взаимодействующих изделий и их составных частей. Отказ в работе хотя бы одного ответственного элемен та сложной системы без резервирования может привести к нарушению работ ы всей системы, к браку изделий, простою оборудования, иногда к аварии, свя занной с опасностью для человеческой жизни. Повышение надёжности издел ий является одной из важнейших народнохозяйственных задач: это огромны й резерв повышения эффективности использования продукции и производит ельности общественного труда. При недостаточной надёжности машины изг отовляют в большем, чем нужно количестве, что ведёт к перерасходу металл а, излишкам производственных мощностей, завышению расходов на ремонт и э ксплуатацию. Надёжность в проблеме качества имеет свою собственную меру характерис тики изделия. Надёжность является одним из аспектов качества, отражает с войства изделия сохранять требуемые качественные показатели в течение всего периода эксплуатации, представляет качество во времени. Надёжность – вероятность того, что изделие будет выполнять свои функции в соответствии с заданными требованиями в намеченный период времени при определённых условиях. Когда детали или системы, построенные из деталей, нахо дятся в работе, могут наблюдаться три типа отказов: ранний, случайный, и от каз, связанный с износом. При определении надёжности характер распредел ения находится с помощью эксперимента, а затем выборочные данные испыта ний используются для подтверждения правильности предполагаемого расп ределения данных, характеризующих срок службы. Роль обеспечения качест ва в управлении надёжностью продукции зависит от вида продукции и орган изации производства. Изделие не будет иметь надёжность большую, чем заложе на конструктором, отклонения могут быть только по чистой случайности. Ко нструктор несёт главную ответственность за надёжность изделия, отсюда следует, что обеспечение надёжности является частью конструирования. Н еобходимым условием повышения надёжности является информативность, по лучаемая от потребителя, и профессионализм персонала, занятого обеспеч ением надёжности на всех стадиях жизненного цикла. На дёжность обуславливается точност ью и взаимозаменяемостью . III. Обеспечение взаимозаменяемости при проектировании, на производстве, при эксплуатации Проведенные исследов ания и опыт промышленности показывают, что изготовление деталей и сборо чных единиц с точно установленными геометрическими, механическими, эле ктрическими и другими функциональными параметрами, создание гарантиро ванного запаса работоспособности машин и приборов позволяет обеспечит ь взаимозаменяемость всех однотипных изделий, выпускаемых заводом, по их эксплуатационным показателям, т. е. по показателям качества функцио нирования. Обеспечение взаимозаменяемости машин и других изделий по опт имальным эксплуатационным показателям (ЭКП) является основным принцип ом, взаимозаменяемости в машиностроении. Взаимозаменяемость, при котор ой обеспечивается работоспособность изделий с оптимальными и стабильн ыми (в заданных пределах) во времени ЭКП или с оптимальными показателями качества функционирования для сборочных единиц и взаимозаменяемость и х по этим показателям, называют функциональной. Функциональными являются геометрические, электр ические, механические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин и других изделий или служебные функции сборочных един иц. Например, от зазора между поршнем и цилиндром (функционального парам етра) зависит, .мощность двигателей (эксплуатационный показатель), а в пор шневых компрессорах — массовая и объемная производительности. Чтобы получить наибольш ую эффективность взаимозаменяемости, т.е. добиться функциональной взаи мозаменяемости, необходимо при проектировании, производстве и эксплуа тации машин и других изделий учитывать следующий комплекс научно-техни ческих исходных положений, объединяемых понятием пр инцип функциональной взаимозаменяемости. 3.1 Взаимозаменяемость при п роектировании 1. Эксплуатационные показ атели машин и других изделий определяются уровнем и стабильностью хара ктеристик рабочего процесса; размерами, формой и другими геометрически ми параметрами деталей и сборочных единиц; уровнем механических, физиче ских и химических свойств материалов, из которых изготовлены детали, и д ругими факторами. 2. О чень важно обеспечивать однородность исходного сырья, материалов, заго товок и полуфабрикатов по химическому составу и структуре, равный уров ень и стабильность механических, физических и химических свойств, а такж е точность и стабильность их размеров и форм. 3. Функциональную взаимозаменяемость обеспечивают на стадии про ектирования изделий. Для этого в первую очередь необходимо уточнить ном инальные значения их эксплуатационных показателей и определить исходя из назначения, требований к надежности и безопасности, допускаемые откл онения эксплуатационных показателей изделий, которые они будут иметь в конце установленного срока работы. Разность между этими показателями у новых изделий и в конце срока эксплуатации составляет их допуск. Есть и д ругой путь решения этой задачи — обобщение опыта эксплуатации и провед ение экспериментальных испытаний моделей, макетов или образцов. 4. При конструировании нео бходимо выявить функциональные параметры, от которых главным образом з ависят значения и допускаемый диапазон отклонений эксплуатационных по казателей машины. Теоретически и экспериментально на макетах, моделях и опытных образцах следует установить возможные изменения функциональн ых параметров во времени, найти связь и степень влияния этих параметров и их отклонений на эксплуатационные показатели нового изделия и в проце ссе его длительной эксплуатации. Зная эти связи и допуски на эксплуатаци онные показатели изделий, можно определить допускаемые отклонения фу нкциональных параметров и рассчитать посадки для ответственных соедин ений (посадкой называют характер соединений деталей, определяемые вели чиной получающихся в нём зазоров или натягов. Посадка характеризует сво боду относительного перемещения соединяемых деталей или степень сопро тивления их взаимному смещению. В зависимости от взаимного расположени я полей допусков отверстия и вала посадка может быть: с зазором, с натягом или переходной, при которой возможно получение как зазора, так и натяга). Применяют и другой метод: используя установленные связи, определяют отк лонения эксплуатационных показателей при выбранных допусках функцион альных параметров. При расчете точности функциональных параметров нео бходимо создавать гарантированный запас работоспособно сти изделий, который обеспечит сохранение эксплуатационн ых показателей к концу срока их эксплуатации в заданных пределах. Устано вление связей эксплуатационных показателей с функциональными парамет рами и независимое изготовление деталей и составных частей по этим пара метрам с точностью, определенной исходя из допускаемых отклонений эксп луатационных показателей изделий в конце срока их службы, — одно из главных условий обеспечения функциональной взаимозаменя емости. 5. При конструировании изд елий необходимо шире применять общетехнические нормы, унифицированные и стандартизированные детали и сборочные единицы, а также руководствов аться принципами предподчительности и агрегатирования, так как в совре менных условиях без этого невозможно обеспечить высокое качество изде лий и экономичность производства. 6. Д ля обеспечения взаимозаменяемости ответственных деталей по шероховат ости, форме и расположению их поверхностей эти параметры следует выбира ть так, чтобы износ деталей был минимальным, а эксплуатационные качеств а — оптимальными. 7. При конструировании необходим о учитывать требования технологичности и предусматривать возможность выбора для проверки точностных параметров деталей, сборочных единиц и и зделия такой схемы измерения, которая не вносила бы дополнительных погр ешностей и позволяла применять простые и надежные универсальные или су ществующие специальные измерительные средства. Таким образом, разработка чертежей и технических требований с у казанием точности размеров и других параметров деталей, сборочных един иц и изделий, обеспечивающей их высокое качество, является первой состав ной частью принципа взаимозаменяемости, выполняемой в процессе констр уирования изделий. Рабочий чертеж, в котором указаны точностные требова ния, является исходным и директивным документом, по которому проектирую т и контролируют технологические процессы, а также проверяют точность д еталей, составных частей и готовой продукции. 3.2 Взаимозаменяемость на производстве 1. Д ля соблюдения взаимозаменяемости необходимо при изготовлении деталей и сборке изделий строго выдерживать нормированную точность функционал ьных параметров. 2. Для создания большего запаса р аботоспособности машин для ответственных функциональных параметров ц елесообразно обеспечить выполнение условия Т F >Т r , где Т F — допуск параметра, уста навливаемый исходя из эксплуатационных требований; T r — технологический допус к, обеспечиваемый при принятом технологическом процессе. 3. Большое значение для осуществл ения взаимозаменяемости и достижения высокого качества изделий имеют точность оборудования, инструмента и технологической оснастки, а также их профилактический контроль. Точность оборудования и оснастки должна быть несколько выше требуемой точности изготовляемых деталей и состав ных частей, т.е. необходимо иметь запас точности. 4. Для ответственных деталей необходимо создавать оптимальное качество поверхности. 5. Для обеспечения взаимозаменяемости и высокого качест ва машин и других изделий необходимо, чтобы технологические и измерител ьные базы совпадали с конструктивными, т. е. нужно соблюдать принцип един ства баз. Кроме того, схема измерения должна соответствовать схеме рабоч их движений детали в механизме. Это требование удовлетворяется, наприме р, при однопрофильном контроле зубчатых колес. Рассмотрим обеспечен ие взаимозаменяемости на производстве на примере Барышского редукторн ого завода – АО «Редуктор», основной продукцией которого являются черв ячные и цилиндрическо-червячные редукторы одно- и двухступенчатые (см. п риложение 2). Краткая история АО «Р едуктор» 27 сентября 1935 года прика зом треста «Средлес» г.Куйбышева на территории завода был образован Бар ышский Автотранс с небольшими мастерскими по ремонту автомобилей. В 1944 го ду предприятие было преобразовано в Авторемонтные механический завод, а в 1952 году был открыт литейный цех и завод был переименован в Барышский ме ханический завод, специализирующийся на выпуске продукции для цементн ой и стекольной промышленности. С 1958 года началась подгот овка к выпуску серийной продукции – червячных редукторов. В 1966 году заво д переименован в Барышский редукторный завод. С выпуском редукторов был о полностью заменено устаревшее оборудование на специальные агрегатны е станки, в результате стал резко увеличиваться выпуск товарной продукц ии: Ш в 1959 году выпущено 2000 шт ук редукторов Ш в 1965 году – 20000 штук Ш в 1988 году – 142000 штук. После резкого падения производства, начавшегося в связи с кризисом нашей экономики в 90-х годах п рошлого века в настоящий момент снова наблюдается некоторый рост произ водства продукции завода в связи с её большой потребностью. Редукторы используются во всех отраслях народного хо зяйства в приводах машин и механизмов для изменения крутящего момента и частоты вращения (буровые вышки, лифты, подъёмники, транспортёры и т.д.), (см . приложение 4). Свойство собираемости и возможности равноценной зам ены любого экземпляра взаимозаменяемой детали и составной части издел ия любым другим однотипным экземпляром позволило на АО «Редуктор» изго товлять детали в одних цехах, а собирать их в изделия – в других, независи мо друг от друга. При сборке используют стандартные крепёжные детали (бо лты, гайки, шайбы), подшипники качения, резиновые изделия (манжеты). При пол ной взаимозаменяемости сборка редукторов, удовлетворяющих предъявляе мым требованиям, производится без доработки деталей и составных частей. На базе редуктора 1Ч-160 (см. приложение 2, сертификат соотв етствия, см. приложение 1) приведём несколько примеров, где обеспечиваетс я полная взаимозаменяемость. Описание конструкции см. стр. 10 паспорта 1Ч-160- приложение 3. Входной и выходной вал (позиция 4 и 5 на рис. 1 и 2 приложения 3) с подшипниками (см. таблица 3 стр.12 паспорта - приложения 3) обладают свойст вами взаимозаменяемости, так как любой экземпляр подшипника данной сер ии можно соединить, причем достаточно плотно и без пригонки с любым экзе мпляром вала данного типоразмера. Крышка червячного вала (позиция 2 и 9 рис. 1 стр.8 паспорта – приложения 3) также обладает свойством взаимозаменяемости. Конкретно , крышки 2 и 9, имеющие посадочную поверхность определённого диаметра могу т быть собраны и заменены без дополнительных доработок и пригонок. Автоматические линии по расточке корпусов редукторо в (позиция 1 рис.1 стр.8 паспорта – приложения 3) позволяют корпуса тоже изго товлять взаимозаменяемыми, т.е. в любом корпусе данного типоразмера мог ут собираться любой узел червячного вала (позиция 4 рис.1 стр.8 паспорта – п риложения 3) и узел вала червячного колеса (позиция 5 рис.1 стр.8 паспорта – п риложения 3) этого же типоразмера. Любой узел червячного колеса и червячного вала, а такж е другие детали могут быть заменены при ремонте редуктора рабочим, не им еющим высокой квалификации. Таким образом, на данном примере видно, что производст во на АО «Редуктор» является взаимозаменяемым. 3.3 Взаимозаменяемость при эксплуатации Взаимозаменяемость и меет существенное значение для эксплуатации машин. Надёжность машины в экс плуатации определяется непрерывностью и продолжительностью её работы без капремонта при возможности простой и быстрой замены детали. При этом не требуется высококвалифицированных специалистов и специального обо рудования. Комплект запасных частей, имеющийся при машине и изготовленн ый на основе полной взаимозаменяемости, обеспечивает повышение эффект ивности использования продукции. Комплект запасных частей определяют из условия, что различные составные части имеют различные технический и межремонтные ресурсы. Под техническим ресурсом обычно понимается срок его с лужбы, в течении которого обеспечивается надёжная работа при соблюдени и правил эксплуатации и проведении необходимых ремонтов. Под межремонт ным ресурсом – срок службы изделий между капремонтами. За период, соответствующий техническому ресурсу изде лия, отдельные его составные части могут заменяться в широком диапазоне времени. Кроме того, в процессе эксплуатации возможно неплановое повреж дение составных частей, вследствие чего их необходимо заменить раньше, ч ем это предусмотрено техническим и межремонтным ресурсом. В проектных расчётов из условия сохранения работоспо собности изделия в течение определённого времени эксплуатации вводитс я коэффициент гарантированного запаса прочности К Э . Этот коэффициент определяется отношением допускаем ой погрешности деталей в конце срока их эксплуатации Д Ф к допускаемой погрешн ости в начальной стадии: Нап ример , если радиальн ое биение шпинделя нового шлифовального станка 0,005 мм ., а допуска емое биение в конце срока эксплуатации ст анка 0,01 мм ., то 0,01/0,005=2. Ремонт износившихся частей машин и других изделий целесообраз но производить на специальных ремонтных заводах путем их замены годны ми частями. Итак, для практического осуществления принципа функциональ ной взаимозаменяемости изделий необходима четкая система конструктор ской, технологической, метрологической и эксплуатационной документаци и. Вывод Таким образом, на осно ве всего вышесказанного, можно заключить, что унификация, особенно в маш иностроении и приборостроении позволяет обеспечить возрастание серий ности производства продукции при одновременном снижении её себестоимо сти за счёт типизации и оптимального разукрупнения технологических пр оцессов, сокращения сроков разработки и постановки изделий на производ ство, а, следовательно, существенное снижение удельной трудоёмкости и за трат на изготовление и эксплуатацию продукции при значительном повыше нии её надёжности и качества. В настоящее время унифи кацию деталей, узлов и агрегатов проводят во всех отраслях машиностроен ия. Организация специализированных производств унифицированных детал ей и составных частей даёт значительный технический и экономический эф фект, поэтому необходимо шире применять в разрабатываемых конструкция х унифицированные детали, узлы и агрегаты. Приложения Список используемой ли тературы 1. А.И.Якушев, Л.Н.Воронцо в, Н.М.Федотов, «Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измере ния» М: Машиностроение 1987 г. 2. И.В.Дунин-Барковский, « Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения» М: Издате льство стандартов 1987 г. 3. А.И.Якушев, «Взаимозам еняемость, стандартизация и технические измерения» М: Машиностроение 1975 г. 4. А.А.Кохтев, «Основы ста ндартизации в машиностроении» М: Машиностроение 1973 г. 5. И.И.Орлов, «Основы конс труирования. Справочно-методическое пособие» М: Машиностроение 1988 г. 6. А.Д.Никифоров, «Взаимо заменяемость, стандартизация и технические измерения» М: Высшая школа , 2000 г.