Взаимозаменяемость свойство элементов конструкции изготовленных с определённой

Взаимозаменяемость — свойство элементов конструкции, изготовленных с определённой точностью геометрических, механических, электрических и иных параметров, обеспечивать заданные эксплуатационные показатели вне зависимости от времени и места изготовления при сборке, ремонте и замене этих элементов. Взаимозаменяемостью называется свойство составной части изделия (детали сборочной единицы), обеспечивающее возможность его применения вместо другого с одинаковыми параметрами без дополнительной обработки с сохранением заданного качества изделия, в состав которого оно входит. Взаимозаменяемость является одной из важнейших предпосылок организации серийного и массового производства, способствует широкому кооперированию производств, основанных на изготовлении многочисленных комплектующих элементов изделий на различных предприятиях. Взаимозаменяемость позволяет не только лучше организовать производство изделий, но сократить сроки и повысить качество их ремонта в процессе эксплуатации.

Взаимозаменяемость бывает: § полная взаимозаменяемость (требуемые характеристики у всех элементов)полностью взаимозаменяемыми называются детали и узлы, устанавливаемые при сборке без дополнительных операций по обработке, без регулирования и подбора; § неполная (частичная, ограниченная) взаимозаменяемость (часть элементов с погрешностью (характеристикой) больше чем допуск на сборку, при этом возникает риск не собрать изделие)-при сборке требуется установка детали или узла с размерами определённой группы, т. е. групповой подбор деталей; § групповая (требуемые характеристики достигаются путём включения элементов, принадлежащей общей группе заранее измеренных и рассортированных); § регулировка (требуемые характеристики достигаются регулировкой специального элемента путём изменения места, положения или введения дополнительного элемента); § пригонка (для достижения заданных свойств конструкции изменяют параметры элемента (заранее назначенного) необходимые для успешной сборки). § размерная - подразумевает взаимозаменяемость по присоединённым размерам. § параметрическая - необходимость регулировки различных параметров изделия. § внешняя - взаимозаменяемость по выходным данным узла, которыми могут являться либо присоединительные, либо эксплуатационные параметры. § внутренняя - взаимозаменяемость отдельных узлов или механизмов, входящих в изделие.

Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки (или за мены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы. Полная взаимозаменяемость возможна только, когда раз меры, форма, механические, электрические и другие количественные и качественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собранные изделия удовлетворяют техническим требованиям. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важней шим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости. Кроме этого, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнять и другие условия (устанавливать оптимальные номинальные значе нияпараметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материалу деталей, технологии их изготовления и контроля и т. д. ). Комплекс научно-технических исходных положений, выполнение которых при конструировании, производстве и эксплуатации обес печивает взаимозаменяемость деталей, сборочных единиц и изделий называют принципом взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемыми могут быть детали, сборочные единицы и изделия в целом. В первую очередь такими должны быть детали и сборочные единицы, от которых зависят надежность и другие экс плуатационные показатели изделий. Это требование, естественно, распространяется и на запасные части. Свойство собираемости и возможности равноценной замены лю бого экземпляра взаимозаменяемой детали и сборочной единицы любым другим однотипным экземпляром позволяет изготовлять де тали в одних цехах машиностроительных заводов серийного и массо вого производства, а собирать их — в других. При сборке исполь зуют стандартные крепежные детали, резиновые и пластмассовые изделия. При полной взаимозаменяемости сборку выполняют без доработки деталей и сборочных единиц. Такое производство назы вают взаимозаменяемым. При полной взаимозаменяемости упрощается процесс сборки — он сводится к простому соединению деталей рабочими преимуще ственно невысокой квалификации; упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная деталь или сборочная единица может быть заменена новой (запасной).

Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно приме нять для деталей, состоящих из небольшого числа деталей. Иногда для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо изготовлять детали и сбо рочные единицы с малыми экономически неприемлемыми или тех нологически трудно выполнимыми допусками. В этих случаях для получения требуемой точности сборки применяют групповой подбор детален (селективную сборку), компенсаторы, регулирование поло жения 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 геоме трическим или другим параметрам.

Внешняя взаимозаменяемость — это взаимозаменяемость покуп ных и кооперируемых изделий (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, в также по размерам и форме присоединительных поверхностен. Например, в электродвигателях внешнюю взаимозаменяемость обес печивают по частоте вращения вала и мощности, а также по разме рам присоединительных поверхностей; в подшипниках качения — по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца, а также по точности вращения. 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 характеризо вать коэффициентом взаимозаменяемости, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц к общей трудоемкости изготовления изделия. Значение этого коэффициента может быть различным, однако степень его прибли жения 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. Совместимость свойства взаимозаменяемости указывает на связь ее с другими качественными свойствами — точностью, надежностью, однородностью.

Точностью изготовления называют степень приближения действительных значений геометрических и других параметров де талей и изделий к их заданным значениям, указанным в чертежах или технических требованиях. Необходимо различать нормирован ную точность деталей, узлов и изделий, т. е. совокупность допускае мых отклонений от расчетных значений геометрических и других параметров, и действительную точность, т. е. совокупность дей ствительных отклонений, определенных в результате измерения (с допускаемой погрешностью). Достичь заданной точности — зна чит изготовить детали и собрать механизм так, чтобы погрешности геометрических, электрических и других параметров находились в установленных пределах.

Каждое изделие (материал) характеризуется совокупностью выходных параметров — величинами, определяющими показатели качества данного изделия. Показатели качества могут характеризовать самые разнообразные свойства изделия в зависимости от его назначения и тех требований, которые к нему предъявляются. Среди этих свойств важное значение отводится взаимозаменяемости и сопутствующим ей свойствам: точности, надежности и стабильности. Обычно каждое изделие (материал) характеризуется рядом выходных показателей качества, и их предельные значения контролируются и регламентируются нормативно-технической документацией (НТД). Значение каждого выходного показателя качества изделия зависит от выходных показателей качества составных частей по иерархической глубине строгого порядка состава изделия, в чем проявляется непрерывность обеспечения взаимозаменяемости от изделия до детали.

В стандартизации изделий машиностроения выработана практика, согласно которой в НТД включают технические условия, подлежащие соблюдению при создании изделий. Под техническими условиями понимают систему качественных показателей с установленными для них количественными данными и допусками. Техническими условиями определяют задачу, которую предстоит разрешить как в процессе конструирования, так и во время производства на машиностроительном заводе и в эксплуатации изделия. В технических условиях указывают назначение и требования к изделию, методы контроля, прогрессивные способы производства, транспортировки, методы нанесения клейма. Технические условия (ТУ) являются документом, содержащим требования к качеству продукции. В ТУ на изделия машиностроения вводят два обязательных указания: номинальный размер и требования к точности по величине допуска. Номинальный размер вводится для проведения общей идентификации, допуск ограничивает отклонение состояния изделия от показателя качества. На практике контроль функциональных параметров в основном связан с контролем отклонений, а поэтому значительная часть ТУ отводится допускам, которые обеспечивают в производстве. Назначение допусков сталкивается со следующими трудностями: 1 — противоречивость проблемы допусков; 2 — стимулирование уменьшения величины допуска; 3 — стимулирование увеличения величины допуска; 4 — функционально-технологический синтез регламентации допусков; 5 — экономическая эффективность качества изделия.

1. Каждый допуск предполагает компромисс между функциональными и технологическими требованиями. Функциональные требования предполагают: § обеспечить техническое состояние по заданной работоспособности в безотказный период; § обеспечить качество функционирования изделия по потребительским свойствам (взаимозаменяемость, точность, надежность, стабильность, технологичность); § защитить конструкцию от внешнего эксплуатационного воздействия (среды обитания); § устранить риск во избежании несчастных случаев; § предусмотреть взаимозаменяемость при обслуживании и ремонте; § предусмотреть конкурентоспособность на внешнем и внутреннем рынке; § создать фонд НТД. Технологические требования предполагают: § управление технологической подготовкой производства (ТПП); § управление технологическим процессом; § автоматизацию традиционного жесткого и гибкого производства; § предусмотреть взаимозаменяемое производство; § создать фонд НТД и систему технического контроля (СТК). Меньшие допуски повышают качество продукции и издержки производства; большие допуски, наоборот, снижают качество, но повышают экономичность. Постоянной проблемой остается сокращение издержек при неизменном уровне качества, либо улучшение качества при неизменных затратах.

2. Данный фактор точности стимулирует уменьшение величины допуска, вызванное: повышением требований и надежности изделия, ресурсу, внешнему виду; сокращением затрат на подгонку и регулировку изделия в процессе сборки; соблюдением взаимозаменяемости при эксплуатации; расширением использования технологической оснастки. 3. Данный фактор точности стимулирует увеличение допуска к условиям, обусловленным производственной необходимостью. К ним относят: производственное планирование; разработку и изготовление; отладку технологического оборудования; перезаточку и установку инструмента; ремонт и замену оснастки, инструмента; объем выпуска изделий. 4. Проводится функциональное нормирование от допуска показателя качества до допуска геометрической точности детали. По результатам нормирования вводят допуск на текущий размер, как синтез отклонений размера и рельефа поверхности. Допуск на текущий размер назначается на параметр жесткой детали, которая сохраняет размеры и форму под действием собственной массы. Предусматривается технологическое обеспечение допусков по эталону. Допуск на изделие согласуется с точностью измерения, как его составной части. 5. Назначение функциональной и технологической точности синтезом допусков согласуется между собой и обусловливается экономически величиной прибыли от продажи изделия.

Взаимозаменяемость — это свойство элемента (детали сборочной единицы), обеспечивающее возможность его применения вместо другого с одинаковыми параметрами без дополнительной обработки с сохранением заданного качества изделия, в состав которого оно входит. Взаимозаменяемость является основным свойством совокупности изделий, определяющим качество продукции, и характеризуется интенсивностью, наличием отношений между элементами изделий с учетом общности и специфичности, внешним и внутренним проявлениями. Свойство взаимозаменяемости является интенсивным, и его связывают с количественной оценкой свойства с помощью номинальных величин N, предельных отклонений и допусков Т параметров элементов. Допустимое распределение параметра Р формально может быть записано: P=N T. Изменение параметров является признаком проявления и позволяет судить о наличии свойства. Допуск выступает как мера перехода изделия в другое качественное состояние. Общность и специфичность проявляется в делении взаимозаменяемости на полную и неполную, определяемые методом ее обеспечения. Полная взаимозаменяемость достигается системой аддитивных допусков с арифметическим их сложением, неполная — допущением перекрывающихся допусков с применением компенсаторов, теоретиковероятностного расчета, группового подбора, пригонки.

Членение изделия на элементы по ступеням иерархической структуры изделия обнаружило внутреннее и внешнее проявление свойства и привело к делению взаимозаменяемости на внутреннюю и внешнюю. Внешняя взаимозаменяемость относится к изделию, внутренняя — к элементам изделия с учетом ступени расположения объекта взаимозаменяемости. Иерархическая структура организует связи и отношения взаимозаменяемых элементов в рамках всего изделия от допуска технических требований до допуска исходного параметра первичного элемента, что позволяет выбирать оптимальные сочетания между допусками показателя качества и допусками входящих параметров.

Единая система нормирования и стандартизации показателей точности (допусков и посадок) Единая система допусков и посадок (ЕСДП) - это совокуп ность рядов допусков и посадок, построенных на основе теорети ческих и экспериментальных исследований и оформленных в виде стандартов. В промышленности разработаны и действуют системы допус ков и посадок на гладкие цилиндрические, конические, шпоноч ные, шлицевые, резьбовые, зубчатые и другие типовые соединения. Данная система предназначена для выбора минимального не обходимого, но достаточного для практического применения коли чества вариантов допусков и посадок. Назначение стандартных допусков и посадок требует от спе циалиста меньше времени, обоснований, расчетов, а их условное обозначение упрощает оформление технической документации и маркировку инструмента. ЕСДП введена в действие в 1980 г. как переходная модель ме жду общесоюзной системой стандартов (ОСТ), которая применя лась только в СССР, Болгарии, Монголии, и международными стандартами ИСО, используемыми во всех остальных странах ми ра. Основными понятиями этой системы являются следующие. Термин «отверстие» применяется для обозначения внут ренних поверхностей деталей. Отверстие во втулке или на валу, шпоночный паз, канавку, фаску и т. д. можно только увеличить. Вал - это символ, характеризующий внешние элементы де тали. Размеры вала (длину, диаметр, ширину шпонки и др. ) можно только уменьшить. Если диаметр отверстия D больше диаметра вала d, то по ложительная разность между ними называется зазором: S = D - d. Натяг N - положительная разность между их диаметрами, когда вал больше отверстия, т. е. N = d - D.

Допуском JT на изготовление детали называется положи тельная разность между ее предельными размерами. Для отверстия = Dmax - Dmn, для вала JTd = dmax - dmn. Для нормирования величин допусков на изготовление гладких цилиндрических деталей установлены 19 квалитетов (в ОСТ - 20 классов точности), которым присвоены номера от 01 до 17 в поряд ке понижения точности: 01, 0 - резерв; 1. . . 4 - калибры; 5. . . 11 - детали в машиностроении; 12. 17 - размеры деталей с неуказан ными допусками. Допуск для любого квалитета определяется по формуле JT = a ■ i, где а - число единиц допуска, зависящее от квалитета и не завися щее от номинального размера (для квалитетов 6. 17 образует гео метрическую прогрессию с множителем ф = 1, 6); i - единица до пуска. Величина i отражает зависимость допуска от номинального размера и рассчитывается следующим образом: i = 0, 45 ■ VD + 0, 001 ■ D JTD ? где D - среднее геометрическое значение крайних размеров каждо го интервала: D = V Dm. In ■ Dmax. Две детали, соединяемые между собой, называются сопря жением. Поверхности, по которым проходит их соединение, назы ваются сопрягаемыми, а все остальные - несопрягаемыми или сво бодными. Сопряжения могут быть разборными и неразъемными, а также подвижными (когда втулка и вал вращаются или перемещаются относительно друга) и неподвижными. Детали, входящие в соединение, изготавливают в системе от верстия или в системе вала - в зависимости от того, какая из них является основной и выполняется в первую очередь. Посадка - это характер соединения двух деталей, опреде ляемый величиной получаемых зазоров или натягов. Посадки бывают с зазором, с натягом и переходные - послед ние обеспечивают небольшой натяг илизазор. Размером называется числовое значение физической вели чины в принятых единицах измерения. Он может быть номиналь ным, предельным и действительным. Номинальный размер рассчитывается конструктором на осно вании требований прочности, жесткости, технологичности изго товления детали и совершенства ее геометрических форм. Вычисленные значения округляются затем до нормальных ли нейных размеров, которые сгруппированы в четырех диапазонах: до 1 мм; 1. 500; 500. 3150; 3150. 10000 мм.

При конструировании механизмов, машин, приборов и других изделий, проектировании технологических процессов, выборе средств и методов измерений возникает необходимость в проведении размерного анализа, с помощью которого достигается правильное соотношение взаимосвязанных размеров и определяются допустимые ошибки (допуски). Подобные геометрические расчеты выполняются с использованием теории размерных цепей. Размерная цепь – совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующая в решении поставленной задачи. На чертежах размерная цепь оформляется незамкнутой, без обозначения размеров и отклонений одного из звеньев. В реальном объекте правильно составленная размерная цепь всегда замкнута. Последний (замыкающий) размер и поле допуска этого размера являются функцией остальных размеров. Все размеры цепи функционально взаимосвязаны и изменение любого из звеньев влечет за собой необходимость изменения как минимум еще одного звена.

В соответствии с определением целевое назначение размерной цепи зависит от решаемой задачи: обеспечение работоспособности конструкции (конструкторские цепи), обеспечение точности изготовления (технологические цепи), обеспечение точности измерения (измерительные цепи). В одном объекте могут быть разные размерные цепи, причем некоторые из них могут включать одни и те же звенья. Звенья размерной цепи – размеры (элементы), образующие размерную цепь. Все звенья, входящие в цепь, называют составляющими звеньями размерной цепи. Звено, которое технологически получается последним в размерной цепи (при изготовлении или при сборке), называют замыкающим звеном. По виду задач, в решении которых участвуют размерные цепи, они разделяются на: конструкторские, технологические и измерительные.

Конструкторские размерные цепи решают задачу по обеспечению точности при конструировании, устанавливают связь размеров детали в изделии. Технологические размерные цепи решают задачу по обеспечению точности при изготовлении деталей машин, устанавливают связь размеров деталей на разных этапах технологического процесса. Измерительные размерные цепи решают задачу обеспечения точности при измерении, устанавливают связь между звеньями, которые влияют на точность измерения. Звеном называется каждый из размеров, образующих размерную цепь. Звеном размерной цепи может быть линейный или угловой размер машины, узла, детали, определяющий размер поверхности (например, диаметр) или относительное расстояние (например, координирующий размер), либо относительный поворот поверхностей или их осей. Каждая размерная цепь содержит одно (и только одно) исходное или замыкающее звено и несколько составляющих звеньев.

В зависимости от расположения звеньев, цепи делятся на плоские и пространственные. В зависимости от вида звеньев различают линейные размерные цепи (звеньями являются линейные размеры) и угловые. Линейной размерной цепью называют цепь, все звенья цепи сварной конструкции, состоящей из трех элементов которой параллельны между собой и лежат в одной плоскости или могут быть без изменений спроектированы на эту плоскость. Если все размеры этой цепи угловые, то такую цепь называют угловой размерной цепью. Плоскостной размерной цепью называют цепь, звенья которой не параллельны между собой, но лежат в одной плоскости или могут быть без изменений спроектированы на эту плоскость. Пространственной размерной цепью называют цепь, одно или несколько звеньев которой лежит в других плоскостях и не могут быть без изменений спроектированы на плоскость остальных звеньев. Размерные цепи судовых корпусных конструкций по длине судна чаще являются линейными. Для расчета прежде всего устанавливают схему линейной размерной цепи данной корпусной конструкции, намечают все ее составляющие звенья, определяют замыкающее звено и составляют уравнение размерной цепи. Исходным материалом для линейной или угловой размерной цепи является чертеж, но для решения могут применяться специально составленные схемы.

Расчет размерных цепей и их анализ – обязательный этап конструирования машин, способствующий повышению качества, обеспечению взаимозаменяемости и снижению трудоемкости их изготовления. Сущность расчета размерной цепи заключается в установлении допусков и предельных отклонений всех ее звеньев исходя из требований конструкции и технологии. При этом различают две задачи: прямая и обратная. Прямая задача заключается в определении номинальных размеров, допусков и предельных отклонений всех составляющих звеньев размерной цепи по заданным номинальному размеру и допуску (отклонениям) исходного звена. Такая задача относится к проектному расчету размерной цепи. Обратная задача заключается в определении номинального размера, допуска и предельных отклонений замыкающего звена по установленным номинальным размерам, допускам и предельным отклонениям составляющих звеньев. Такая задача относится к поверочному расчету размерной цепи. Размерная цепь строится, начиная с замыкающего (исходного) звена. Затем по чертежу находят примыкающую к нему слева деталь, размер которой непосредственно влияет на размер замыкающего звена. Далее находят размер второй детали, сопряженной с размером первой. И так последовательно выявляют детали сборочного соединения, сопряженные Друг с другом, размеры которых непосредственно влияют на размер замыкающего звена. Последний из этих размеров должен примкнуть к размеру замыкающего звена, замкнув цепь. В состав размерной цепи от каждой детали входит только один размер.

У покупных изделий в размерную цепь включают конечный размер. У изделия, как правило, несколько размерных цепей. Каждой цепи присваивается определенная буква. Звеньям линейной цепи обычно присваивают букву русского алфавита, угловым греческого. Каждому составляющему звену присваивают индекс в виде порядкового номера, отсчет которого производится, от левой границы замыкающего звена. Замыкающему звену присваивают индекс. Увеличивающие звенья обозначают стрелками, проставленными над буквенным обозначением звена и направленными вправо, а также знаком «+» уменьшающие стрелками влево и знаком « » . Расчет и анализ размерной цепи позволяет: 1. установить количественную связь между размерами деталей изделия 2. установить номинальные значения 3. допуски взаимосвязанных размеров, исходя из эксплуатационных требований и экономической точности обработки деталей и сборки изделия 4. определить, какой вид взаимозаменяемости (полный, неполный) будет наиболее экономичен 5. добиться наиболее правильной простановки размеров на рабочих чертежах 6. определить операционные допуски и сделать пересчет размеров при несовпадении технологических, конструкторских, измерительных баз.

Методы расчёта размерных цепей. При расчете размерных цепей применяют методы: а) полной взаимозаменяемости (по ГОСТу метод расчета на максимум-минимум); б) теоретико-вероятностный; в) групповой взаимозаменяемости; г) регулирования; д) пригонки.

Выбор метода сборки зависит от точности звеньев цепи; реальной возможности технологического оборудования по обеспечению точности составляющих звеньев в механическом цехе; уровня организации сборочных работ. Метод взаимозаменяемости применяют в том случае, когда на оборудовании механического цеха безусловно можно выдержать допуски составляющих звеньев, назначенных конструктором. Если это невыполнимо, пытаются применить метод неполной взаимозаменяемости. При этом значительно расширяются производственные допуски по сравнению с конструкторскими (в 1, 5 ~ 2 раза), но у 0, 27 размерных цепей (у трех из тысячи) предельные значения замыкающего звена (при нормальном законе распределения) могут быть не выдержаны. Если эти расширенные допуски трудновыполнимы, прибегают к использованию методов регулировки или пригонки (последний - в единичном или мелкосерийном производстве В редких случаях, когда точность звеньев исключительно высока, применяют метод групповой взаимозаменяемости (зазоры в плунжерных парах, подшипниках).

Метод полной взаимозаменяемости метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается у всех объектов путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбора или изменения их значений. Технологический процесс сборки при этом сводится к присоединению деталей в соответствии с установленным характером сопряжения без выполнения какой либо пригонки, подбора деталей или регулирования их взаимного положения. Основными достоинствами метода полной взаимозаменяемости являются простота и экономичность сборки, применение поточных организационных форм сборочных процессов, высокий уровень механизации и автоматизации сборочных процессов, возможность широкого кооперирования заводов, развитие специализированных предприятий с высоким уровнем автоматизации, возможность организации легкого, быстрого и дешевого ремонта изделий, упрощение системы изготовления запасных частей и др.

Метод групповой взаимозаменяемости - метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается добавлением в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно рассортированы. Достоинством метода является достижение высокой точности замыкающего звена при экономически целесообразных допусках составляющих звеньев размерной цепи. Метод находит применение в массовом и крупносерийном производстве для короткозвенных размерных цепей (3 - 4 звена). К недостаткам метода относят увеличение незавершенного производства ввиду количественных несоответствий в группах деталей, соединяемых при сборке; дополнительные затраты на сортировку деталей по группам; усложнение снабжения запасными частями.

*Метод пригонки, или технологической компенсации, — метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена удалением с компенсатора определенного слоя материала. Для этого компенсирующее звено детали компенсатора поступает на сборку с заранее установленным припуском, удаляемым по мере надобности, методами механической обработки в процессе пригонки для достижения требуемого значения замыкающего звена. На все другие составляющие звенья размерной цепи, в том числе компенсирующие, устанавливают экономически целесообразные допуски. Метод применяется в индивидуальном и мелкосерийном производстве.

Метод регулирования. Метод, при котором требуемая точность замыкающего звена размерной цепи достигается изменением размера компенсирующего звена без удаления материала с компенсатора. Изменение компенсирующего звена при сборке изделия достигается или применением специальных конструктивных устройств (компенсаторов) с помощью непрерывных либо периодических перемещений: деталей по резьбе, клиньям, коническим поверхностям, эксцентрикам и т. д. , или подбором сменных деталей типа прокладок, колец и втулок. В качестве неподвижных конденсаторов обычно применяют комплекты из деталей изделия, например сменных колец, втулок, шайб и т. д. , подбираемых при сборке по месту до достижения требуемой точности замыкающего звена, или наборы прокладок одинаковой или разной толщины, подбираемых по месту с той же целью. Подвижные компенсаторы это устройства или отдельные детали, за счет регулировки которых, достигаемой перемещением или поворотом, обеспечивается требуемый размер замыкающего звена. К недостаткам метода регулирования относят некоторое усложнение конструкции введением конструктивного компенсатора и усложнение сборки из за необходимости проводить регулировку. Метод нашел широкое применение для многозвенных цепей с высокими требованиями к точности замыкающих звеньев.

В истории развития техники не зафиксирован точный момент применения принципа взаимозаменяемости на практике. Можно полагать, что около 5000 лет тому назад, когда строились египетские пирамиды, они составлялись из блоков, размеры которых близки друг к другу, и что специально старались изготовить блоки одинаковыми по размерам. Известно, что около 4000 лет назад в Индии существовали нормы на размеры строительного кирпича, меры веса, параметры дренажных систем и т. д. 500 600 лет назад в Венеции было организовано поточное производство военных и торговых кораблей, которое не могло обойтись без использования принципов взаимозаменяемости, хотя сам термин и понятие о взаимозаменяемости появились значительно позже в XX в. Наибольшее развитие взаимозаменяемость получила с развитием металлообработки и, особенно, в области производства вооружения. Требования повышения производительности и точности вызвали к жизни принципы взаимозаменяемости. В России ружья Тульского и Ижевского оружейных заводов при проведении инспекций подвергались такой проверке: брали 25 ружей того и другого заводов, разбирали их, перемешивали все составные части и затем вновь собирали, и получали при этом опять 25 полностью работающих ружей. И это было в XVIII в. , при Петре I. Взаимозаменяемое производство в России способствовало оснащению русской армии оружием в войне 1812 г. в необходимом объеме. Ремонт оружия выполнялся в походных условиях с использованием запасных частей. К слову сказать, в том же 1812 г. , в английских арсеналах ждало ремонта не менее 200000 ружей. В XIX в. принцип взаимозаменяемости в России распространился не только на военную, но и на гражданскую продукцию. В 1914 1915 гг. в России стали появляться документы по единой системе нормирования требований к размерам и точности деталей для обеспечения взаимозаменяемого производства. Наивысший уровень взаимозаменяемости характерен

Взаимозаменяемость нельзя свести только к способу облегчения сборки независимо изготовленных деталей и узлов, взаимозаменяемость это идеология современного производства, охватывающая все вопросы производства, включая проектирование, изготовление и эксплуатацию изделий с учетом требований экономики. Основное назначение взаимозаменяемости заключается в обеспечении производства изделий необходимого качества с минимальными затратами. Перечислим достоинства взаимозаменяемого производства. 1. Упрощается процесс проектирования. Многие конструкторские решения прошли практическую проверку в успешно и реально работающих устройствах и механизмах. Такие решения стандартизованы и не следует их вновь изобретать, а необходимо их просто использовать. Поэтому не следует заново разрабатывать точностные требования к деталям и узлам, а надо лишь выбрать нужные из соответствующих нормативных документов. 2. Обеспечивается широкая специализация и кооперирование. Унификация требований к деталям и узлам позволяет изготавливать их на базе специализированных цехов и заводов, которые могут быть расположены в разных городах и странах. Например, подшипники качения выпускают на специализированных заводах и поставляют продукцию каждому желающему по техническим требованиям на продукцию, заранее оговоренным в стандартах. Так, многие измерительные приборы на 50% собираются из деталей, поступающих с других заводов.

3. Удешевляется производство. Это достигается также за счет специализации. Если производство настраивают на изготовление одних и тех же деталей или узлов в течение ряда лет, то возникает возможность создать специальное оборудование, обладающее высокой производительностью. Чем больше серийность выпуска, тем дешевле стоимость одного изделия. Например, в 1970 г. для советских самолетов были разработаны и запущены в производство кресла однотипной конструкции для всех самолетов и с учетом класса. Годовой экономический эффект от такого внедрения тогда составил 2 млн. рублей. 4. Обеспечивается организация поточного производства. При взаимозаменяемом производстве сравнительно легко организовать сборку изделий на конвейере, при этом можно нормировать время сборочных операций, которые будут заключаться, в основном, лишь в закреплении деталей и узлов и не потребуется их дополнительная обработка или подгонка. 5. Упрощается процесс сборки. Сборка взаимозаменяемых изделий заключается, в основном, в их присоединении друг к другу, т. е. в относительном закреплении. Такая операция может быть легко автоматизирована и при этом возможно использование труда малоквалифицированных операторов. 6. Упрощается ремонт. Если продукция создана с соблюдением принципа взаимозаменяемости, то это предусматривает возможность использования запасных деталей. Тогда ремонт будет заключаться в простой замене детали или узла, что приводит к уменьшению времени простоя машины и к увеличению надежности и экономичности ее эксплуатации.

Система нормирования шероховатости поверхности, установленная в международных и национальных стандартах, распространяется на поверхности любых изделий независимо от материала и способа изготовления, кроме ворсистых поверхностей. Исследованиями установлено, что шероховатость оказывает большое влияние на качество работы сопрягаемых поверхностей. Шероховатость в подвижных соединениях вызывает неравномерность зазоров, уменьшение фактической площади контакта и, следовательно, увеличение удельного давления, «схватывание» отдельных неровностей и вырывание частиц металла. Они, попадая в смазку, оказывают абразивное действие и вызывают усиленное изнашивание в начальный период работы. Чем больше исходная шероховатость отличается от оптимальной, тем интенсивнее изнашивание в период приработки. Меньший первоначальный износ приводит к увеличению периода нормальной эксплуатации. Шероховатость поверхности влияет также на усталостную прочность деталей и герметичность соединений. В неподвижных соединениях от величины шероховатости поверхностей деталей зависит их прочность. При запрессовке вала в отверстие микронеровности поверхности частично срезаются, в результате чего уменьшается действительный натяг по сравнению с расчетным натягом. Микронеровности поверхности являются концентраторами напряжений и способствуют развитию коррозии металла. Обоснованное назначение параметров шероховатости важный фактор повышения надежности и долговечности машин.

Шероховатость поверхностей. Шероховатость поверхности является одной из основных геометрических характеристик качества поверхности деталей и оказывает влияние на эксплуатационные показатели. В условиях эксплуатации машины или прибора, внешним воздействиям, в пер вую очередь, подвергаются поверхности их деталей. Износ трущихся поверхностей, зарождение трещин усталости, смятие, коррозионное и эрозионное разрушения, разрушение в результате кавитации и др. — это процессы, протекающие на поверх ности деталей и в некотором прилегающем к поверхности слое. Естественно, что придание поверхностям деталей специальных свойств, способствует существенному повышению показателей качества машин в целом и в первую очередь показателей надежности. Качество поверхности является одним из важнейших факторов, обеспечивающих высокие эксплуатационные свойства деталей машин и приборов и обусловливается свойствами металла и методами обработки: механической, электрофизической, электрохимической, термической и т. д. В процессе механической обработки(резание лезвийным инстру ментом, шлифование, полирование и др. )поверхностный слой деформируется под действием нагрузок и температуры, а также загрязняется примесями (частицы абразива, кислород) и другими инородными включениями.

Шероховатость поверхности оценивают двумя основными методами: качественным и количественным. Качественный метод оценки основан на визуальном сопоставлении обработанной поверхности с эталоном невооруженным глазом или под микроскопом, а также по ощущениям при ощупывании рукой (пальцем, ладонью, ногтем). Визуальным способом можно достаточно определять шероховатость поверхности, за исключением весьма тонко обработанных поверхностей. Эталоны, применяемые для оценки шероховатости поверхности визуальным способом, должны быть изготовлены из тех же материалов, с такой же формой поверхности и тем же методом, что и деталь. Качественную оценку весьма тонко обработанных поверхностей следует производить с помощью микроскопа или лупы с пятикратным и большим увеличением. Количественный метод оценки заключается в измерении микронеровностей поверхности с помощью приборов: профилографов и профилометров.