Лекция №3. Роль взаимозаменяемости в стандартизации параметрических и типоразмерных рядов машин, приборов и других изделий

Взаимозаменяемость выступает определяющим фактором не только на этапах «жизненного» пути изделия. Важнейшая роль принадлежит ей при разработке принципов стандартизации, унификации и агрегатирования конкретного изделия. В конечном итоге, от использования тех или иных методов взаимозаменяемости в целом зависит культура производства и конкурентоспособность выпускаемой им продукции.

В нашей стране выпускают свыше 180 тыс. наименований различных машин, механизмов, приборов и других изделий. В связи с развитием новых отраслей промышленности и все большим внедрением механизации и автоматизации в стране ежегодно создаются или обновляются около 10 тыс. новых машин, приборов и других изделий. Однако в ряде случаев имеет место выпуск излишне большой номенклатуры изделий, сходных по назначению и незначительно отличающихся по конструкции и размерам. Для рационального сокращения номенклатуры изготовляемых изделий и с целью повышения серийности и развития специализации их производства разрабатывают стандарты на параметрические ряды изделий.

Каждую машину обычно характеризуют несколько параметров: мощность, габаритные размеры, производительность, надежность, точность, экономичность и т.д. При этом номенклатура стандартизируемых параметров должна быть минимальной, но достаточной для оценки эксплуатационных характеристик данного типа машин или их модификации. Поэтому из всех параметров изделия выделяют следующие:

– главный параметр;

– основные параметры.

Главным называют машинный параметр, который определяет важнейший эксплуатационный показатель изделия и не зависит от технических усовершенствований его и технологий изготовления.

Например, главным параметром мостового крана является грузоподъемность, а главным параметром токарного станка – габаритные размеры обрабатываемых заготовок: высота центров и расстояние между центрами в крайнем положении передней и задней бабок (или шпинделя и пиноли).

По главному параметру строится параметрический ряд изделий. Например, токарно-винторезные металлорежущие стали мод. 1К62 и 1А620 имеют один и тот же главный параметр – расстояние между центрами в крайнем положении передней и задней бабок – 620 мм.

Выбор главного параметра и определение диапазона значений должны быть технически и экономически обоснованы. Крайние числовые значения ряда следует выбирать с учетом текущих и перспективных потребностей конкретного производства, отрасли или промышленности в данных изделиях.

Основными параметрами называют закономерно построенную в определенном диапазоне совокупность численных значений главного параметра изделия одного функционального назначения, аналогичных по кинематике или рабочему процессу главному параметру. Известен, например, параметрический ряд токарных станков: 200, 250, 400, 620, 800, 1000, I500 мм.

С другой стороны, главный параметр служит базой при определении числовых значений основных параметров. Например: для металлорежущего оборудования – токарных станков – точность обработки, мощность, пределы скоростей резания, производительность являются основными параметрами; для измерительных приборов – это погрешность измерения, цена деления шкалы, сила измерения и другие метрологические показатели.

Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный или размерный ряд. Его главный параметр – размеры изделий. На базе параметрических и типоразмерных рядов создают конструктивные ряды конкретных типов моделей одинаковых конструкций и одного функционального назначения. При построении параметрических, типоразмерных и конструктивных рядов изделий желательно соблюдать подобие рабочего процесса, которое обеспечивает равенство главных и основных параметров.

На параметрические ряды разработаны стандарты, в которых предусматривается внедрение в промышленность технически более совершенных и производительных машин, приборов и других видов изделий, соответствующих достигнутому техническому прогрессу. В стандартизированных рядах не допускается установление типовых параметров для систем машин различных модификаций, созданных на основе агрегатированния, так как это снижает возможности внутритиповой и межтиповой унификации изделий.

При установлении рядов и их главных параметров обычно учитывают плотность распределения применяемости различных значений параметров стандартизированных изделий, увеличивая число членов ряда в диапазоне наибольшей частоты применения. В этом случае обычно применяют смешанные ряды. Например: в общем машиностроении и приборостроении около 90%, т.е. подавляющее число всех используемых модулей зубчатых колес находятся в пределах от 1-6 мм (в общем случае модуль зубчатого колеса представляет отношение шага зубьев колеса р к числу π: , мм). При этом максимум применимости зубчатых колес приходится на диапазон модулей т от 2 до 4 мм. Поэтому в стандарте параметрического ряда модулей зубчатых колес наибольшее число градаций предусмотрено именно для этих модулей.

Наименьшее и наибольшее значение главного параметра при установлении параметрического ряда, а также частоту ряда устанавливают не только на основе тенденций потребности рассматриваемого изделия, но и с учетом перспективы развития производства, достижения науки и техники, тенденции развития конкретного производства.

Унификация, агрегатирование и стандартизация регулируют номенклатуру изготовления типов и размеров изделий. Например, серийное и массовое производство организовывается, как правило, для изделий, у которых стандартными являются размеры, показатели качества или конструкции всего изделия. Однако метод комплексной стандартизации позволяет применять принцип агрегатирования и устанавливать взаимосвязанные требования к сырью, материалам, комплектующим элементам и изделию в целом в других типах производства (например, мелкосерийном и даже индивидуальном).

Повышению качества выпускаемых предприятием изделий соответствует внедрение единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП), предусматривающей разработку и использование системы управления качества и аттестацию продукции на всем его «жизненном» пути.

В соответствии с ЕСТПП выпуск деталей должен быть четко оговорен предъявленными функциональными параметрами, включая расчетные параметры точности и качества поверхностей деталей.

Создание гарантированного запаса деталей и узлов, повышение работоспособности выпускаемых изделий позволяют обеспечить взаимозаменяемость их в процессе эксплуатации. При этом расчет гарантированного запаса прочности и работоспособности в условиях производства осуществляется в зависимости от закона распределения принятого показателя надежности согласно методикам, разработанным Госстандартом Российской федерации.

Сокращение номенклатуры изделий в результате стандартизации и взаимозаменяемости отдельных сборных единиц и агрегатов создает условия для развития специализации производства как в рамках отдельных отраслей, так и в межотраслевом кооперировании. При этом унификация деталей, сборочных единиц и агрегатов позволяет изготавливать их на специализированном предприятии с использованием высокотехнологического оборудования, точных и стабильных приборов, средств автоматизации и механизации.

Взаимозаменяемость, построенная на унификации, типизации и стандартизации, повышает экономичность производства, так как она в значительной степени упрощает сборку изделия, сводя ее к простому соединению деталей без пригонки и регулирования.