Взаимозаменяемость

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 2
1 Виды взаимозаменяемости 4
2 Понятия о стандартизации. Категории стандартов 8
3 Основные термины и определения принципа взаимозаменяемости 10
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 14

ВВЕДЕНИЕ

Машиностроительная промышленность нашей страны выпускает сотни
тысяч различных машин и механизмов для народного хозяйства. Важнейшей
предпосылкой, обеспечивающей экономичность производства и
эксплуатацию машин, механизмов и приборов с минимальными простоями, а
также ускорение их ремонта, является взаимозаменяемость деталей.
Готовые детали, которые можно использовать без дополнительной
обработки (пригонки) при сборке узла или машины, а также для замены
изношенных деталей, называются взаимозаменяемыми.
Однако широкий выпуск взаимозаменяемых деталей будет
экономически оправдан только в том случае, если детали будут
изготовляться с соблюдением заданных размеров. В противном случае
детали не будут подходить друг к другу, т. е. при сборке возникнут
значительные трудности.
Взаимозаменяемость деталей исключает необходимость трудоемкой
работы по пригонке деталей при монтаже, позволяет обеспечивать высокие
темпы сборки на конвейере. Кроме того, взаимозаменяемые детали в
процессе обработки легко устанавливать в приспособления.
Изготовление запасных частей для различных машин, станков,
тракторов, комбайнов, автомобилей, самолетов и др. позволяет
демонтировать машины в полевых условиях, в лесу, а также в любой
мастерской при малой затрате времени.
Взаимозаменяемость стала основой не только поточной сборки, но и
необходимой предпосылкой комплексной механизации и автоматизации
цехов и заводов.
1 Виды взаимозаменяемости
Взаимозаменяемость - свойство составных частей изделия
обеспечивать возможность его сборки в процессе изготовления и ремонта
при эксплуатации с соблюдением установленных технических требований к
готовому изделию.
Взаимозаменяемыми могут быть детали, составные части (узлы) и
изделия в целом. Такими деталями, составными элементами (узлами) должны
быть, в первую очередь, детали и узлы, обеспечивающие надежность,
долговечность и другие эксплуатационные показатели изделия. Эти
требования распространяются, естественно, и на запасные части изделий.
Свойство собираемости изделий и взаимозаменяемости позволяет на
машиностроительных заводах серийного и массового производств
изготавливать детали в одних цехах, а собирать узлы и изделия в других.
Используя принцип взаимозаменяемости изготовление деталей и сборку
можно производить на разных машиностроительных заводах. При сборке
изделий используются стандартные крепежные детали (гайки, болты, винты,
прокладки, шайбы и т. д.), подшипники качения электротехнические,
резиновые и пластмассовые изделия, а иногда и унифицированные агрегаты,
получаемые по кооперации от других предприятий.
Свойство взаимозаменяемости создаётся путём изготовления
составных частей изделия с установленной точностью. Детали и узлы будут
взаимозаменяемы, только тогда, когда их размеры, форма, физические
свойства материала и другие, количественные и качественные
характеристики находятся в заданных пределах.
В зависимости от технико-экономических условий взаимозаменяемость
может быть полной и неполной (ограниченной).
Полная взаимозаменяемость означает, что сборка или монтаж
происходит без дополнительных мероприятий (пригонка, обработка детали
по месту, подбор комплектующих, сырья, селективная сборка). Не полная
взаимозаменяемость включает в себя дополнительные мероприятия.

Полная взаимозаменяемость обеспечивается при выполнении
геометрических, физико-механических и других параметров деталей с
точностью, позволяющей производить сборку (или замену при ремонте)
любых сопрягаемых деталей и сборочных единиц (узлов) без какой бы то ни
было дополнительной их обработки, подбора или регулирования и получать
изделия требуемого качества.
Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно применять,
когда имеются условия, которые позволяют изготавливать детали с
точностью не выше 6 квалитета точности (стандартом установлено
20 квалитетов – 01, 0, 1, 2…18 – с возрастанием номера квалитета допуск
увеличивается, а точность убывает:
- квалитеты от 01 до 5 предназначены преимущественно для калибров;
- для посадок предусмотрены квалитеты с 5 по 12).
Это встречается, например:
- в изделиях, состоящих из небольшого количества деталей;
- в изделиях к точности функциональных параметров (зазоров, натягов)
которых не предъявляются высокие требования;
- в изделиях для которых главным является недопустимость выхода из
границ допуска функциональных зазоров или натягов даже у части изделий.
Преимущества полной взаимозаменяемости:
1) упрощается процесс сборки, он сводится к простому соединению
деталей рабочими невысокой квалификации;
2) сборочный процесс точно нормируется во времени, легко
укладывается в устанавливаемый темп работы и может быть организован
поточным методом; создаются условия для автоматизации процессов
изготовления и сборки изделий;
3) возможны широкая специализация и кооперирование заводов (т.е.
изготовление заводом–поставщиком ограниченной номенклатуры
унифицированных изделий, узлов и деталей и поставка их заводу,
выпускающему основные изделия);

4) упрощается ремонт изделий, так как любая износившаяся или
поломанная деталь или узел могут быть заменены новыми (запасными).
Полную взаимозаменяемость экономически целесообразно применять,
когда имеются условия, которые позволяют изготавливать детали с
точностью не выше 6-го квалитета точности. Это встречается, например: в
изделиях, состоящих из небольшого количества деталей; в изделиях к
точности функциональных параметров (зазоров, натягов) которых не
предъявляются высокие требования к точности; в изделиях для которых
главным является недопустимость выхода из границ допуска
функциональных зазоров или натягов даже у части изделий.
В тех случаях, когда полная взаимозаменяемость становится
экономически нецелесообразной, применяют неполную (ограниченную)
взаимозаменяемость. При неполной (ограниченной) взаимозаменяемости для
достижения требуемой точности функциональных параметров (зазоров,
натягов) допускается групповой подбор деталей (селективная сборка), сборка
по паспорту-формуляру, применение компенсаторов, регулирование
положения некоторых составных частей изделия, пригонка по месту и другие
дополнительные технологические мероприятия.
Составные части изделия могут обладать внешней или внутренней
взаимозаменяемостью.
Внешняя взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость покупных и
кооперируемых деталей и сборочных единиц по эксплуатационным
показателям, а также по размерам, форме и качеству присоединительных
поверхностей, т. е. таких, по которым взаимосвязанные узлы основного
изделия соединяются между собой и с покупными и кооперируемыми
изделиями.
Внутренняя взаимозаменяемость является относительной и
распространяется на детали, которые входят в конкретные сборочные
единицы (узлы, механизмы), как правило, собираемые методом селективной
сборки. Примером изделий, в которых есть внешняя и внутренняя

взаимозаменяемость являются подшипники качения. Все подшипники
качения обладают внешней взаимозаменяемостью по наружному и
внутреннему кольцам. Любой стандартный подшипник может быть заменён
на аналогичный без потери качества. Тела качения и кольца имеют
внутреннюю взаимозаменяемость, это означает, что они не могут быть
использованы в любом другом аналогичном подшипнике.
Функциональная взаимозаменяемость - принцип проектирования,
производства и эксплуатации, при котором требования к точности
ответственных деталей и сборочных единиц назначаются исходя из
установления взаимосвязи показателей качества изделия с функциональными
параметрами. Функциональными параметрами являются геометрические,
физико-механические и другие параметры, влияющие на эксплуатационные
показатели изделий или служебные функции их деталей и узлов. Например,
от величины зазора между поршнем и цилиндром (функционального
параметра) зависит мощность и к.п.д. двигателей (эксплуатационные
показатели), а в поршневых компрессорах - коэффициент подачи. Эти
параметры названы функциональными, чтобы подчеркнуть их связь со
служебными функциями деталей, узлов и изделий. 

2 Понятия о стандартизации. Категории стандартов
Важнейшим фактором обеспечения взаимозаменяемости является
стандартизация – деятельность, направленная на достижение оптимальной
степени упорядочения в определенной области (в данном случае –
приборостроении). Основными принципами стандартизации являются:
сбалансированность интересов разработчиков; системность и комплексность
– рассмотрение каждого объекта разработки, как части более сложной
системы; динамичность и опережающее развитие стандартизации,
учитывающие возможность появления новых изделий и технологических
процессов.
Закон о стандартизации №5154 от 10.06.1993 г. Содержит нормативные
документы по стандартизации; данные о системе государственного контроля
и надзора за стандартами; сведения об ответственности за нарушение
стандартов.
Взаимозаменяемость базируется на стандартизации, нормативно-
техническим документом которой является стандарт, устанавливающий
комплекс норм, правил и требований к объекту стандартизации.
Вопросы взаимозаменяемости в машиностроении и приборостроении
регламентируют следующие системы стандартов: «Основные нормы
взаимозаменяемости» (ОНВ) и «Единая система допусков и посадок»
(ЕСДП). При разработке стандартов используют стандарты Международной
организации по стандартизации ИСО.
Стандарт —это нормативно-технический документ, устанавливающий
комплекс норм, правил, требований к объему стандартизации.
Объектами стандартизации являются, например, конкретная
продукция, методы, термины, обозначения и т. д.
Одной из наиболее распространенных форм стандартизации является
унификация.
Унификация — это рациональное сокращение числа объектов
одинакового назначения. Проводится она путем анализа конструкций

изделий, их применяемости и приведения близких по конструкции и
размерам изделий, их составных частей и деталей к единой оптимальной
типовой конструкции.
В России существует «Государственная система стандартизации». В
нее входят следующие категории стандартов: государственные (ГОСТы),
отраслевые (ОСТы), республиканские (РСТ) и стандарты предприятий
(СТП).
При разработке отечественных стандартов учитывают рекомендации
международных организаций по стандартизации. Это необходимо для
обеспечения взаимозаменяемости деталей и стандартных узлов машин,
изготовленных в разных странах, что способствует расширению научно-
технических и торговых связей' между государствами.

3 Основные термины и определения принципа взаимозаменяемости
Изготавливать детали так, чтобы их размеры, форма и расположение
поверхностей абсолютно точно соответствовали (были равны) номинальным
параметрам, указанным на чертеже, невозможно, так как неизбежны
погрешности изготовления. Источниками погрешностей изготовления
являются объективные факторы, присущие конкретным характеристикам
системы «станок-приспособление-инструмент-деталь», а также субъективные
факторы, такие, как квалификация работника, климатические условия и др.
Допустимая величина погрешностей изготовления определяется исходя из
оценки эксплуатационных параметров изделия.
Аналогично, невозможно абсолютно точно измерить размеры и другие
габаритные характеристики деталей, составляющих изделия, что также
обусловлено множеством объективных и субъективных причин (классом
точности средств измерений, квалификацией работника, условиями
измерений и др.)
Виды отклонений геометрических параметров
1. Отклонения размеров;
2. Отклонения расположения поверхностей;
3. Отклонения формы поверхностей;
4. Отклонения шероховатости поверхностей.
Источники погрешностей обработки деталей, приводящие к
отклонениям параметров
1. Неточности станка;
2. Неточности приспособления;
3. Неточности установки инструмента;
4. Деформации обрабатываемых деталей.
Достоинства взаимозаменяемости:
1. Упрощается процесс проектирования;
2. Упрощается сборка изделий;
3. Снижается квалификация исполнителей;
4. Удешевляется производство;
5. Обеспечиваются специализация, кооперация и предпосылки
организации поточного производства.
Система допусков и посадок предназначена для выбора минимально
необходимых, но достаточных для практики вариантов допусков и посадок
типовых соединений деталей машин, дает возможность стандартизовать
режущий и мерительный инструмент, облегчает конструирование,
производство и достижение взаимозаменяемости изделий и их частей, а
также обуславливает повышение их качества.
Основные термины и определения установлены в ГОСТ 25346 – 82.
Соединение – это две или несколько деталей подвижно или
неподвижно сопряженные друг с другом.

Рисунок 1 – Примеры соединений

Номинальный размер – это общий для деталей соединения размер,
полученный в результате расчета и округленный в соответствии с рядами
нормальных линейных размеров установленных ГОСТ 6636 – 69 и
распространенных на базе рядов предпочтительных чисел ГОСТ 8032 – 56.
Ряды предпочтительных чисел (ряды Ренара) представляют собой
геометрические прогрессии.
R5:  = 1,6 – 10; 16; 25; 40; 63; 100
R10:  = 1,25 – 10; 12,5; 16; 20; 25
Действительный размер – это размер, полученный в результате
обработки детали и измеренный с допустимой погрешностью.

При выполнении чертежей размер удобнее всего проставлять в виде
номинального размера с отклонениями.
Æ55 
Предельные размеры – это два предельно допускаемых размера, между
которыми должен находиться действительный размер годной детали.

Рисунок 2 – Предельные размеры отверстия, вала

Допуск размера – это разность между наибольшим и наименьшим
предельными размерами (Т – Tolerance)

Допуск является мерой точности размера и определяет трудоемкость
изготовления детали. Чем больше допуск, тем проще и дешевле изготовление
детали.
Понятия о номинальном размере и отклонениях упрощает графическое
изображение допусков в виде схем расположения полей допусков.
 Зона, заключенная между двумя линиями, соответствующими
верхнему и нижнему отклонениям, называется полем допуска.
Поле допуска более широкое понятие, чем допуск. Поле допуска
характеризуется своей величиной (допуском) и расположением относительно
номинального размера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Взаимозаменяемость обеспечивает:
– гарантированное качество продукции;
– упрощение процесса сборки;
– предпосылки к широкой специализации и кооперированию заводов;
– возможность организации поточного производства;
– упрощение ремонта, который сводится к простой замене детали или
узла.
В целях обеспечения качества продукции, повышения эффективности
производства за счет унификации требований к точности, увеличения
масштабов выпуска продукции и т.п. используется система допусков и
посадок, охватывающая все размерные параметры. Выпускаются отдельные
стандарты на предельные отклонения и посадки различных видов
соединений, но все они объединяются едиными принципами построения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брюховец А.А., Вячеславова О.Ф., Грибанов Д.Д., Зайцев С.А.,
Куранов А.Д., Лось Л.А. Метрология: Учебник. - М.: Изд. Форум, 2011. - 464
с.
2. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. Основы метрологии. - М.: Изд-во
стандартов, 1985. - 256 с.
3. Димов Ю.В. Метрология, стандартизация и сертификация: Учебник
для вузов. - СПб.: Питер, 2010.-464 с
4. Зайцев С. А., Толстов А. Н., Грибанов Д. Д., Куранов А. Д.
Метрология, стандартизация и сертификация в машиностроении: Учебник
для спо. - М.: Изд. Центр "Академия", 2011. - 288 с.
5. Никифоров А.Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические
измерения: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 2007. - 512 с.
6. Радкевич Я.М., Схиртладзе А.Г. Метрология, стандартизация и
сертификация: Учебник для вузов. - М.: Юрайт-Издат, 2012.-813