Взаимозаменяемость частей в машиностроении

Под взаимозаменяемостью понимается свойство конструкции удовлетворять оптимальным эксплуатационным (включая надежность) и производственным показателям, обусловливаемое изготовлением составных частей конструкции в заданных допусках на геометрические, физические и другие функциональные параметры качества.

Взаимозаменяемость создает возможность ведения эффективного производственного процесса, построенного на базе независимого изготовления отдельных частей изделий.

Независимость изготовления частей означает возможность замены одной детали (узла, механизма и т. п.) другой одноименной деталью без пригонки, подбора и т. п., причем такая замена не должна ухудшать качество работы изделия.

Программа производственный экологический контроль разрабатывается для почти аналогичных целей, для обеспечения оптимальной работы предприятия при выполнении требований природоохранного законодательства.

Различают следующие категории взаимозаменяемости:

• а) эксплуатационную, вызываемую требованиями надежности и рационального использования изделия (ответственные и точные сопряжения и функциональные параметры, запасные и сменные части, присоединительные элементы агрегатов и т. п.);
• б) производственную, вызываемую требованиями рационального производства (сокращение пригоночных и ручных работ, механизация и автоматизация процессов, удешевление изготовления и т. п.).

Эксплуатационную взаимозаменяемость необходимо обеспечивать при всех типах производства. Уровень производственной взаимозаменяемости тем выше, чем больше серийность производства и степень его автоматизации. Взаимозаменяемость может быть:

• а) полной и неограниченной;
• б) неполной или частичной (если, допустим, 40% деталей не взаимозаменяемы, то объект обладает 60-процентной неполной взаимозаменяемостью);
• в) ограниченной, когда требуется дополнительная работа при изготовлении или сборке (подбор и регулировка частей, совместная обработка отдельных деталей и т. п.) или если взаимозаменяемость охватывает отдельные партии и серии деталей.

Взаимозаменяемость должна обеспечиваться соответствующей разработкой чертежей. Конструкция машины или прибора проектируется из агрегатных узлов, допускающих легкую сборку и разборку и способствующих унификации и кооперированию. Узлы сопрягаются по одной базовой поверхности в направлении каждой из осей координат.

Следует предусматривать компенсацию силовых и температурных деформаций, а также изменений формы и свойств частей во времени из-за износа и других причин. Машины должны обладать жесткостью и иметь опоры не более чем в трех точках, расположенных перпендикулярно к направлению действующих сил. Нужно стремиться к уменьшению числа контактных поверхностей узла, что сокращает число взаимосвязанных размеров.

Значительное внимание должно быть уделено оформлению базовых поверхностей и простановке размеров и допусков на рабочих чертежах.

В процессе контроля размеры должны проверяться в той последовательности и от тех конструктивных баз, которые соответствуют простановке размеров на рабочем чертеже.

Размеры, определяющие расположение сопрягаемых поверхностей, следует проставлять, как правило, от конструктивных баз с учетом возможности выполнения и контроля этих размеров. В качестве базовых используются гладкие, простые поверхности достаточной протяженности, причем базы должны быть удобны для технологического процесса и контроля. От одной базы должно обрабатываться наибольшее число поверхностей.

Требования к базам особенно важны при изготовлении деталей или их сборке на автоматических линиях.

На рабочем чертеже деталь следует изображать с теми размерами, обозначениями шероховатости поверхности и другими параметрами, подлежащими выполнению по данному чертежу, которые она должна иметь перед сборкой.

Не рекомендуется без необходимости проставлять размеры в виде цепочки, так как отклонения размеров могут суммироваться.

Для всех размеров, нанесенных на рабочих чертежах, указывают предельные отклонения.

Допускается не указывать предельные отклонения:

• а) для размеров, определяющих зоны различной шероховатости, термообработки, покрытия, отделки, накатки, насечки;
• б) для размеров деталей изделий индивидуального производства, задаваемых с припуском на пригонку;
• в) для справочных размеров.

Любое изменение конструктивно обоснованной простановки размеров па чертеже (тем более их отклонений) может повлечь за собой ухудшение собираемости и взаимозаменяемости деталей и узлов.

Для обеспечения взаимозаменяемости изделий по физическим параметрам необходимо назначать обоснованные отклонения как на геометрические элементы, так и на химико-физические параметры (твердость, магнитные, электротехнические и т. д.) частей машин и элементов схем. Должны быть выявлены (расчетом или экспериментально) закономерности связей между геометрическими отклонениями и физическими параметрами. Особое внимание следует уделять взаимозаменяемости запасных частей машин и резервных элементов радиотехнических устройств. Должны быть предусмотрены испытания на взаимозаменяемость и надежность элементов и частей устройств, а также известный запас в зазорах на износ или деформацию в эксплуатации.

Метод, благодаря которому выявляется функциональная или стохастическая связь между эксплуатационными показателями и отклонениями в параметрах деталей, узлов, блоков, систем или химико-физическими свойствами, получил наименование метода функциональной взаимозаменяемости.

С использованием: справочник «Машиностроение. Справочник по производственному контролю в машиностроении», 1974.