- •Г.Н. Зайцев, т.А. Макарова основы взаимозаменяемости
- •Санкт-Петербург
- •Введение
- •Глава 1. Основные сведения о взаимозаменяемости изделий
- •1.1. Определение и основные виды взаимозаменяемости
- •1.2. Экономическая целесообразность взаимозаменяемого производства
- •Контрольные вопросы к главе 1
- •Глава 2. Единая система допусков и посадок гладких соединений
- •2.1. Термины и определения единой системы допусков и посадок (есдп)
- •Основные определения понятия «размер»
- •Основные ряды нормальных линейных размеров
- •Основные определения понятия «отклонение» и формулы для нахождения отклонений размеров деталей
- •2.2. Определение и виды посадок
- •Определения типов посадок и схемы расположения их полей допусков
- •Примеры типов посадок
- •2.3. Посадки в системах отверстия и вала
- •2.4. Основные принципы построения есдп
- •2. Градация интервалов размеров и единица допуска
- •Закон изменения величины допусков
- •Значения единицы допуска
- •3. Квалитеты
- •Допуски для номинальных размеров от 1 до 500 мм
- •4. Положение основных отклонений отверстий и валов относительно нулевой линии
- •Значения основных отклонений валов, мкм (верхние отклонения со знаком «–»)
- •Значения основных отклонений отверстий, мкм (верхние отклонения)
- •Значения основных отклонений отверстий, мкм (верхние отклонения со знаком «–»)
- •Рекомендуемые посадки в системе отверстия при номинальных размерах от 1 до 500 мм
- •2.5. Примеры применения предпочтительных посадок в системе отверстия
- •2.6. Примеры образования посадок в системе есдп
- •2.7. Обозначения посадок на чертежах
- •2.8. Предельные отклонения размеров с неуказанными допусками
- •Предельные отклонения линейных размеров
- •Предельные отклонения размеров притупленных кромок
- •Предельные отклонения угловых размеров
- •Дополнительные варианты указаний предельных отклонений
- •Контрольные вопросы к главе 2
- •Глава 3. Нормирование точности формы и расположения поверхностей деталей
- •3.1. Основные понятия и определения точности формы и расположения поверхностей деталей
- •Прилегающие элементы
- •Основные понятия « расположения» поверхностей
- •3.2. Отклонения и допуски формы
- •Виды допусков формы
- •Частные виды отклонения от круглости
- •Частные виды отклонения профиля продольного сечения
- •3.3. Отклонения и допуски расположения поверхностей
- •Допуски плоскостности и прямолинейности
- •Допуски цилиндричности, круглости, профиля продольного сечения
- •Виды допусков взаимного расположения
- •3.4. Суммарные допуски и отклонения формы и расположения
- •Виды суммарных допусков
- •3.5. Зависимые и независимые допуски
- •Допуски параллельности, перпендикулярности, торцового биения
- •Допуски радиального биения, соосности, симметричности, пересечения осей в диаметральном выражении
- •3.6. Указание допусков формы и расположения поверхностей на чертежах
- •3.7. Влияние отклонений формы и расположения поверхностей на качество изделий
- •3.8. Неуказанные допуски формы и расположения поверхностей
- •Контрольные вопросы к главе 3
- •Глава 4. Нормирование требований к шероховатости поверхности
- •4.1. Понятие о качестве поверхности деталей машин
- •4.2. Параметры для нормирования шероховатости поверхности
- •Количественные параметры шероховатости
- •Предпочтительные значения параметров Rz и Ra ,мкм
- •Соотношение параметров Ra, Rz и базовой длины l
- •Средний шаг неровностей профиля Sm и средний шаг местных выступов профиля s, мм
- •Тип направления неровностей шероховатости
- •4.3. Нанесение обозначений шероховатости поверхности на чертежах изделий
- •Примеры применения знаков шероховатостей
- •Примеры обозначения шероховатости в правом верхнем углу чертежа
- •4.4. Способы назначения шероховатости поверхности
- •Числовые значения параметров шероховатости
- •Шероховатость поверхности под подшипники качения
- •Контрольные вопросы к главе 4
- •Глава 5. Нормирование точности подшипников качения
- •5.1. Система допусков и посадок подшипников качения
- •Основные определения понятий “Диаметр отверстия” и “Наружный диаметр” подшипников
- •Подшипники радиальные и радиально-упорные
- •5.2. Требования к подшипниковым узлам
- •Контрольные вопросы к главе 5
- •Глава 6. Взаимозаменяемость гладких калибров
- •6.1. Общие сведения о калибрах
- •6.2. Допуски гладких калибров
- •6.3. Расчет номинальных размеров калибров
- •6.4. Особенности контроля с помощью калибров и показатели качества
- •Контрольные вопросы к главе 6
- •Глава 7. Нормирование точности угловых размеров и конусов
- •7.1. Нормальные и специальные углы и конусности
- •7.2. Нормирование точности угловых размеров
- •Схемы определения допусков углов
- •Допуски углов
- •Предельные отклонения инструментальных конусов
- •7.3. Обозначение конусности на чертежах
- •1. Нанесение размеров
- •2. Нанесение предельных отклонений размеров и посадок конусов
- •Контрольные вопросы к главе 7
- •Глава 8. Расчет допусков размеров, входящих в размерные цепи
- •8.1. Термины и определения размерных цепей
- •8.2. Классификация размерных цепей
- •8.3. Основные соотношения размерных цепей
- •8.4. Выбор метода достижения заданной точности замыкающего звена
- •8.5. Расчет размерных цепей методом полной взаимозаменяемости
- •Предельные отклонения ширины шариковых и роликовых радиальных и шариковых радиально-упорных подшипников в, мкм
- •Предельные отклонения ширины внутренних колец роликовых конических подшипников в, мкм
- •Предельные отклонения монтажной высоты роликовых
- •Значения допусков звеньев по расчетным квалитетам в мкм
- •8.6. Расчет размерных цепей методом неполной взаимозаменяемости
- •Значение коэффициента риска и процента р
- •Результаты расчета размерной цепи вероятностным методом
- •8.7. Расчет размерных цепей методом пригонки
- •Результаты расчета размерной цепи методом пригонки
- •8.8. Расчет размерных цепей методом регулирования
- •Результаты расчета размерной цепи методом регулирования
- •8.9. Расчет размерных цепей методом групповой взаимозаменяемости
- •Предельные размеры групп сортировки
- •Контрольные вопросы к главе 8
- •Глава 9. Взаимозаменяемость резьбовых соединений
- •9.1. Общие сведения о резьбовых соединениях
- •9.2. Основные параметры метрических резьб
- •Основные определения параметров резьбы
- •Основные параметры метрических резьб
- •9.3. Общие принципы нормирования точности цилиндрических резьб
- •9.4. Нормирование точности метрических резьб при посадках с зазором
- •Степени точности и основные отклонения метрических резьб
- •Поля допусков метрической резьбы для посадок с зазором
- •Основные отклонения диаметров болтов и гаек
- •Допуски среднего диаметра болтов и гаек
- •Допуски наружных диаметров болтов и внутренних диаметров гаек
- •Примеры обозначения метрической резьбы на чертежах
- •9.5. Нормирование точности метрических резьб при посадках с натягом
- •Основные отклонения и степени точности резьбы
- •Поля допусков и посадки для метрических резьб с натягом
- •Основные отклонения наружного и среднего диаметров наружной резьбы и внутреннего диаметра внутренней резьбы
- •Числовые значения допусков среднего диаметра наружной и внутренней резьбы
- •9.6. Нормирование точности метрических резьб при переходных посадках
- •Основные отклонения и степени точности резьбы
- •Поля допусков и переходные посадки для метрических резьб
- •Значения основных отклонений среднего диаметра наружной резьбы
- •Контрольные вопросы к главе 9
- •Глава 10. Взаимозаменяемость шпоночных и шлицевых соединений
- •10.1. Нормирование точности шпоночных соединений с призматическими шпонками. Обозначение на чертежах
- •Размеры шпонок и шпоночных пазов
- •Поля допусков по ширине шпонки в зависимости от вида соединений
- •Виды шпоночных соединений и соответствующие им схемы расположения рекомендуемой посадки
- •Предельные отклонения на глубину пазов с призматическими шпонками
- •10.2. Нормирование точности прямобочных шлицевых соединений. Обозначение на чертежах
- •Основные параметры шлицевого соединения и условные обозначения в зависимости от вида центрирования
- •Центрирование по наружному диаметру
- •Центрирование по внутреннему диаметру
- •Центрирование по боковым сторонам зубьев
- •Примеры выбора посадок шлицевых соединений с прямобочным профилем зуба
- •Допуск симметричности в диаметральном выражении по отношению к оси симметрии центрирующего элемента
- •10.3. Нормирование точности эвольвентных шлицевых соединений обозначение на чертежах
- •Шлицевые эвольвентные соединения при разных способах центрирования
- •Обозначения и зависимости геометрических параметров шлицевых эвольвентных соединений
- •Поля допусков ширины впадины втулки и толщины зуба вала s
- •Допуски ширины впадины втулки е и толщины зуба вала s и рекомендуемые предельные значения радиального биения Fr
- •Основные (суммарные) отклонения толщины зуба вала
- •Примеры выбора посадок шлицевых соединений с эвольвентным профилем зуба
- •Контрольные вопросы к главе 10
- •Глава11. Взаимозаменяемость зубчатых передач
- •11.1. Основные эксплуатационные и точностные требования к зубчатым передачам
- •Основные геометрические параметры прямозубых зубчатых колес
- •11.2. Нормы кинематической точности цилиндрических зубчатых колес и передач
- •Показатели кинематической точности
- •11.3. Нормы плавности работы цилиндрических зубчатых колес и передач
- •Показатели плавности работы зубчатых колес
- •11.4. Нормы контакта зубьев зубчатых колес в передаче
- •Нормы контакта зубьев
- •Значения коэффициента
- •11.5. Нормы бокового зазора
- •Показатели бокового зазора
- •11.6. Условное обозначение требований к точности
- •Контрольные вопросы к главе 11
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Глава 1. Основные сведения о взаимозаменяемости изделий 5
- •Глава 2. Единая система допусков и посадок гладких соединений 15
- •Глава 3. Нормирование точности формы и 69
- •Глава 4. Нормирование требований к 120
- •Глава 9. Взаимозаменяемость резьбовых соединений 250
- •Глава 10. Взаимозаменяемость шпоночных 284
- •Глава11. Взаимозаменяемость зубчатых передач 314
1.2. Экономическая целесообразность взаимозаменяемого производства
Экономическая целесообразность взаимозаменяемого производства определяется снижением трудовых и материальных затрат в сфере производства машин и в сфере их потребления, то есть за счет снижения эксплуатационных расходов.
К причинам, обусловливающим снижение производственных и эксплуатационных расходов за счет применения взаимозаменяемости, можно отнести следующие:
1) сокращение ручного труда за счет ликвидации операций разметки и выверки деталей и уменьшение времени управления станком за счет перехода от обработки на универсальном станке к обработке на настроенных автоматах и полуавтоматах;
2) использование настроенных станков и специальных приспособлений позволяет осуществлять процесс производства рабочим более низкой квалификации;
3) упрощение сборки машин за счет сведения ее к соединению сопрягаемых деталей между собой, что позволяет применить более совершенные формы организации сборочного процесса – поточную и конвейерную сборку, а также позволяет автоматизировать сборочный процесс;
4) лучшее оснащение производства высокопроизводительным оборудованием, приспособлениями и инструментом за счет взаимозаменяемости заготовок позволяет;
5) позволяет кооперирование предприятий и специализация их производство на основе унификации продукции при независимом изготовлении деталей, что способствует повышению серийности производства и делает возможным применение наиболее прогрессивных методов организации производства деталей машин;
6) снижаение эксплуатационных расходов и расходы на ремонт;
7) повышение качества и надежностьи машин за счет возможности контроля продукции на всех стадиях производства.
Одновременно со снижением производственных и эксплуатационных расходов взаимозаменяемое производство обуславливает значительное увеличение затрат на изготовление деталей непосредственно на рабочих местах по сравнению с невзаимозаменяемым производством, что определяется необходимостью более точного изготовления деталей в условиях взаимозаменяемого производства.
Рис. 1.1. Зависимость трудоемкости Тшк (1) и себестоимости СТ (2) обработки вала из закаленной стали от допуска на размер Т
На рис. 1.1 представлена зависимость, которая наглядно иллюстрирует резкое увеличение трудоемкости и себестоимости при увеличении точности изготовления деталей. Эта зависимость определяет то, что в отдельных случаях взаимозаменяемое производство экономически менее эффективно по сравнению с невзаимозаменяемым.
Поэтому, как правило, на большинстве современных предприятий находят применение оба способа производства одновременно, в зависимости от того, какой из способов более экономичен в данных, конкретных условиях.
Например, для изготовления сборочной единицы «а» в условиях взаимозаменяемого производства требуется изготовлять детали с допуском мкм, для сборочной единицы «б» – с допуском мкм (рис.1.1). Тогда себестоимость обработки деталей первой сборочной единицы в условиях взаимозаменяемого производства будет равна в условных единицах (у.е.) у.е., а второй у.е. Если изготовлять детали в условиях невзаимозаменяемого производства с допусками в 5 раз большими по сравнению с допусками, обеспечивающими взаимозаменяемость ( мкм и мкм), то стоимость изготовления деталей первого узла будет у.е., а второго у.е. Для обеспечения эксплуатационных свойств узлов, изготовленных по широким допускам, потребуется дополнительная операция пригонки сопрягаемых деталей, требующая дополнительных затрат, или операция сортировки на пять групп. В обоих случаях дополнительные затраты будут примерно одинаковыми: для первой сборочной единицы у.е., для второй у.е. Тогда общая стоимость изготовления узлов в условиях невзаимозаменяемого производства составит:
у.е.
у.е.
Следовательно, первый узел выгоднее получать невзаимозаменяемым производством (), а второй – взаимозаменяемым ().
Таким образом, вопрос о применении взаимозаменяемого производства будет определяться сопоставлением затрат на сборку без пригонки и сборку с пригонкой.
Следует отметить, что по мере совершенствования производительных станков (автоматов и полуавтоматов), применения более совершенного инструмента и специальных приспособлений затраты на изготовление точных деталей снижаются более интенсивно, чем затраты на изготовление деталей по широким допускам (менее точных). Трудоемкость и затраты на пригоночные работы, осуществляемые чаще всего вручную, уменьшаются медленнее, так как их сложно механизировать. Следовательно, совершенствование техники и технологии производства деталей является основой расширения взаимозаменяемого производства, которое в свою очередь способствует совершенствованию методов организации и управления производством.
Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости.
Обычно геометрическую точность изготовления изделия характеризуют четыре параметра:
1) отклонение размера;
2) отклонение формы;
3) отклонение взаимного расположения;
4) шероховатость поверхности.
В следующих главах рассматриваются нормирование точности этих параметров, их влияние на качество и эксплуатационные свойства изделий, а также связь этих параметров с трудоемкостью изготовления и себестоимостью.