Стандартизация и взаимозаменяемость продукции

     При полной взаимозаменяемости:

• Упрощает процесс сборки: он как правило сводится к простому соединению деталей, которое выполняет рабочей не высокой квалификации
• Появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод
• Создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперированию заводов
• Упрощает ремонт изделий, так как любая изношенная или сломанная деталь может быть заменена на новую, запасную.

     Иногда  для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо изготавливать  детали  и сборочные единицы  с малыми  экономически  неприемлемыми  или  технологически трудно  выполнимыми  допусками.  В этих случаях  для  получения  требуемой  точности  сборки применяют  групповой подбор деталей  (селективную сборку), компенсаторы регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие дополнительные  технологические мероприятия при обязательном выполнении требований к качеству сборочных единиц  и изделий . Такую взаимозаменяемость называют неполной (ограниченной). Ее можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.

     Внешняя взаимозаменяемость – это взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (монтируемые в другие более сложные изделия) и сборочных  по эксплуатационным показателям , а также по размерам и форме присоединительных поверхностей. Например в электродвигателях внешнею взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по размерам присоединительных поверхностей.

     Внутренняя  взаимозаменяемость распространяется на детали, сборочные единицы и  механизмы входящие в изделие. Например, в подшипнике качения внутреннюю групповую взаимозаменяемость имеют тела качения и кольца.

     Уровень взаимозаменяемости производства можно  характеризовать коэффициентом  К_в равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц к общей трудоемкости изготовления изделия. Значение этого коэффициента может быть различным, однако степень приближения его к единице является объективным показателем технического уровня производства.

     Совместимость- это свойство объектов занимать свое место в сложном готовом изделии  и выполнять требуемые функции  при совместной или последовательной работе этих объектов и сложного изделия  в заданных эксплуатационных условиях.

     Функциональная  взаимозаменяемость стандартных изделий- это свойство независимо изготовленных деталей занимать свое место в изделии без дополнительной обработки. Функциональная взаимозаменяемость предлагает не только возможность нормальной сборки, но и нормальную работу изделия после установки в нем новой детали или другой составной части взамен вышедшей из  строя.

     Функциональными являются геометрические , электрические , механические , и другие параметры, влияющие на эксплуатационные показатели машин и других изделий. Например, зазор между поршнем и цилиндром(Функциональный параметр) влияет на мощность двигателя(эксплуатационный показатель). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.  Размеры и посадки. 
 

     В России действуют Единая система допусков и посадок (ЕСДП) и Основные нормы  взаимозаменяемости которые базируются на стандартах и рекомендациях ИСО. ЕСДП распространяется на размеры гладких  элементов деталей и на посадки , образуемые при соединение этих деталей. Основные нормы взаимозаменяемости включают систему допусков и посадок на резьбы, зубчатые передачи , конуса и т.д.

     Размеры, предельные отклонения , допуски. При  конструировании определяются линейные и угловые размеры детали , характеризующие  ее величину и форму. Они назначаются исходя из расчетов деталей на прочность и жесткость, а также исходя из обеспечения технологичности конструкции и других показателей в соответствии функциональным назначением детали. На чертеже должны быть проставлены все размеры, необходимые для изготовления детали и ее контроля.

     Размеры, непосредственно или косвенно влияющие на эксплуатационные показатели машины или служебные функции узлов  и деталей, называются функциональными. Они могут быть как у сопрягаемых (например у вала и отверстия) так и у не сопрягаемых поверхностей( например, размер лопатки турбины, размер каналов жиклеров карбюратора и т.п.)

     Параметр- это независимая величина , характеризующая  какое-либо изделие или явление (процесс) в целом или их отдельные свойства. Параметры определяют техническую  характеристику изделия или процесса преимущественно с точки зрения производительности, основных размеров, конструкции.

     Размер-это  числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т.д.) в выбранных  единицах измерения. Размеры подразделяют на номинальные, действительные и предельные.

     Номинальный- это размер, относительно которого определяются предельные размеры и  который служит также началом  отсчета отклонений. Номинальный размер- это основной размер полученный на основе кинематических, динамических и прочностных расчетов или выбранный из конструктивных, технологических, эксплуатационных, эстетических и других соображений и указанный на чертеже.

     Действительный  размер- это размер, установленный  измерением с допустимой погрешностью.

     Предельные  размеры- это два предельно допустимые размера, между которыми должен находиться или которым должен  быть равен действительный размер. Предельные размеры на предписанной длине должны быть истолкованы следующим образом:

     Для отверстий – диаметр наибольшего  правильного воображаемого цилиндра, который может быть вписан в отверстие  так, чтобы плотно контактировать с  наиболее выступающими точками поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной  геометрической формы, прилегающей  к отверстию без зазора), не должен быть меньше, чем проходной предел размера. Дополнительно наибольший размер в любом месте отверстия не должен превышать непроходного предела размера;

     Для валов – диаметр наименьшего  правильного воображаемого цилиндра, который может быть  поверхности (размер сопрягаемой детали идеальной  геометрической формы прилегающих к валу без зазора), не должен быть больше, чем проходной предел размера. Дополнительно минимальный диаметр в любом месте вала  должен быть меньше чем непроходной предел размера.

     Наибольший  предельный размер- это больший среди  двух предельных размеров, наименьший – это меньший среди двух предельных размеров. ГОСТ 25346-89 установленный  связанный с предельными размерами новые термины – «проходной» и «непроходной» пределы.

     Термин  «проходной предел» применяют к  тому из двух предельных размеров, который  соответствует максимальному количеству материале, а именно верхнему пределу для вала, нижнему для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере , проверяемом проходным калибром.

     Термин  «непроходной предел» применяют  к тому из двух предельных размеров, который соответствует минимальному количеству материала, а именно нижнему пределу для вала, верхнему- для отверстия. В случае применения предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом непроходным калибром.

     Отклонение  – это алгебраическая разность между  (действительным, предельным и т.д.) и соответствующим номинальным размером.

     Действительное  отклонение – это алгебраическая разность между действительным и  номинальными размерами.

     Предельное  отклонение – это алгебраическая разность между предельными и  номинальными размерами.

     Классификацию отклонений по геометрическим параметрам целесообразно рассмотреть на примере  соединения вала и отверстия. Термин «вал» применяют для обозначения  наружных (охватываемых) элементов  деталей, термин «отверстие» - для обозначения  внутренних (охватывающих) элементов  деталей. Термин «вал» и «отверстие»  относятся не только к цилиндрическим деталям круглого сечения но и  к элементам деталей другой формы (например, ограниченным двумя параллельными плоскостями шпоночное соединение).

     Предельное  отклонение подразделяют на верхнее  и нижнее. Верхнее – это алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами, нижнее отклонение – это алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами.

     В ГОСТ 25346-89 приняты условные обозначения: верхнее отклонение отверстия – ES, вала - es, нижнее отклонение отверстия – EI, вала – ei. В таблицах стандартов верхнее и нижнее отклонение указанны в микрометрах (мкм), на чертежах – в миллиметрах (мм). Отклонения, равные нулю, не указываются.

     Допуск  – это разность между наибольшими  и наименьшими предельными размерами  или абсолютная величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями. По ГОСТ 25346-89 введено понятие «допуск системы» - это стандартный допуск( любой из допусков), устанавливаемый данной системой допусков и посадок.

     Нулевая линия – это линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются отклонения размеров при графическом изображении допусков и посадок.

     Поле  допуска – это поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями. Поле допуска определяется величиной  допуска и его положением относительно номинального размера.

     Соединения  и посадки. Две или несколько подвижно соединяемых деталей называют сопрягаемыми. Поверхности, по которым происходит соединение деталей, называют сопрягаемыми. Остальные поверхности называются несопрягаемыми (свободными). В соответствии с этим различают размеры сопрягаемых и несопрягаемых (свободных) поверхностей. В соединение деталей, входящих одна в другую, есть охватывающие и охватываемые поверхности.

     Посадкой  называют характер соединения деталей, определяемых величиной получающихся в нем зазоров или натягов. Посадка характеризует свободу относительно перемещения соединяемых деталей или степень сопротивления их взаимному смещению.

     В зависимости от взаимного расположения полей допусков отверстия и вала посадка может быть:

     С зазором

     С натягом или переходной при которой  возможно получение как зазора, так  и натяга.

     Зазор S – разность размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала. Наибольший, наименьший и средние зазоры определяют по формулам

     S_max=D_max-d_min  ;       S_min=D_min-d_max ;     S_m=

     Натяг N – это разность вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. Наибольший , наименьший и средний натяги определяются по формулам

            N_max=d_max-D_min ;   N_min=d_min-D_max;    N_m=

     Посадка с зазором – посадка, при которой  обеспечивается зазор в соединении ( поле допуска отверстия расположено  над полем допуска вала)

     Посадка с натягом – посадка, при которой  обеспечивается натяг в соединении ( поле допуска отверстия расположено  под полем допуска вала)

     Переходная  посадка – посадка, при которой  возможно получение как зазора, так  и натяга поля допусков отверстия  и вала перекрываются частично или  полностью)

     Допуск  посадки – разность между наибольшими  и наименьшим допускаемыми зазорами( допуск зазора TS в посадках с зазором) или наибольшими и наименьшими допускаемыми натягами( допуск натяга TN в посадках с натягом):

     TS=S_max-S_min;   TN=N_max-N_min

     В переходных посадках допуск посадки – сумма наибольшего натяга и наибольшего зазора, взятых по абсолютному значению TSN= S_max+N_max.

     Для всех типов посадок допуск посадки  численно равен сумме допусков отверстия  и вала, то есть TS(TN)=TD+td.

     4. Шероховатость и точность формы. 
 

     Точность  детали определяется точностью размеров, шероховатостью поверхностей, точностью формы поверхностей, точностью расположения и волнистостью поверхностей.