Основы взаимозаменяемости

Взаимозаменяемостью называется свойство одних и тех же деталей, узлов или агрегатов машин и т. д., позволяющее устанавливать детали (узлы, агрегаты) в процессе сборки или заменять их без предварительной подгонки при сохранении всех требований, предъявляемых к работе узла, агрегата и конструкции в целом. Указанные свойства изделий возникают в результате осуществления научно-тех­нических мероприятий, объединяемых понятием «принцип взаимозаменяемости».

Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечива­ет возможность беспригонной сборки (или замены при ремонте) любых неза­висимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних — в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем пара­метрам качества. Выполнение требований к точности деталей и сборочных еди­ниц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимоза­меняемости. Кроме этого, для обеспечения взаимозаменяемости необходимо выполнять и другие условия: устанавливать оптимальные номинальные значе­ния параметров деталей и сборочных единиц, выполнять требования к материа­лу деталей, технологии их изготовления и контроля и т. д. 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 эксплуатационные показатели изделий. Это требование, естест­венно, распространяется и на запасные части.

При полной взаимозаменяемости:

1. Упрощается процесс сборки — он сводится к простому соединению деталей рабочими преимущественно невысокой квалификации;

2. Появляется возможность точно нормировать процесс сборки во времени, устанавливать необходимый темп работы и применять поточный метод;

3. Создаются условия для автоматизации процессов изготовления и сборки изделий, а также широкой специализации и кооперирования заводов (при которых завод-поставщик изготовляет унифицированные изделия, сбороч­ные единицы и детали ограниченной номенклатуры и поставляет их заводу, выпускающему основные изделия);

4. Упрощается ремонт изделий, так как любая изношенная или поломанная де­таль или сборочная единица может быть заменена новой (запасной).

Иногда для удовлетворения эксплуатационных требований необходимо изготов­лять 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 (монтируемых в другие более сложные изделия) и сборочных единиц по эксплуатационным показателям, а также по размерам и форме присое­динительных поверхностей. Например, в электродвигателях внешнюю взаимоза­меняемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, а также по раз­мерам присоединительных поверхностей; в подшипниках качения — по наружному диаметру наружного кольца и внутреннему диаметру внутреннего кольца.

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 взаимозаменяемости К_в, равным отношению трудоемкости изготовления взаимозаменяемых деталей и сборочных единиц к общей трудоемкости изготов­ления изделия. Значение этого коэффициента может быть различным, однако степень его приближения 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 изготовляемых деталей занимать свое место в изделии без допол­нительной обработки. Функциональная взаимозаменяемость предполагает 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 или служебные функции сборочных единиц. Например, зазор между поршнем и цилиндром (функциональный параметр) влияет на мощность двига­телей (эксплуатационный показатель).

В данной главе рассматривается взаимозаменяемость только по геометрическим параметрам.