Введение

Оптимальное нормирование геометрических параметров машин позволяет обеспечить взаимозаменяемость их деталей и сборочных единиц, надежность и экономичность машины в целом. В конспекте лекций изложен теоретический лекционный материал дисциплин «Нормирование точности геометрических параметров изделий» и «Основы взаимозаменяемости». В конспекте лекций особое внимание уделено взаимосвязи параметров точности изготовления и эксплуатационных параметров машин.

Приведены системы допусков линейных и угловых размеров. Описаны системы допусков гладких, конусных, резьбовых, шлицевых, шпоночных соединений, подшипников качения и гладких предельных калибров. Нормированы допуски формы и взаимного расположения поверхностей отдельных деталей, параметры шероховатости.

Глава 1. Основные сведения о взаимозаменяемости изделий

1.1. Определение и основные виды взаимозаменяемости

Взаимозаменяемость – свойство однородных деталей, при установке которых на свои места в узлы изделий без всякой ручной пригонки, выполнять свои рабочие функции.

Детали или узлы будут взаимозаменяемыми только тогда, когда их размеры, форма, физические свойства материала и другие количественные и качественные характеристики находятся в заданных пределах.

Значительному росту качества изделий и экономичности их производства способствует направление функциональной взаимозаменяемости. Оно основано на тесной увязке эксплуатационных показателей изделий с определяющими их функциональными параметрами.

Функциональными параметрами являются геометрические, электрические, механические и другие, влияющие на эксплуатационные показатели изделия. Например, величина зазора между поршнем и цилиндром – функциональный параметр, определяет мощность двигателя – эксплуатационный показатель.

Взаимозаменяемость делится на полную и неполную, внешнюю и внутреннюю.

Полная взаимозаменяемостьобеспечивает возможность без пригоночной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однородных деталей в сборочные единицы, а последних – в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем параметрам качества.

Полная взаимозаменяемость возможна только тогда, когда размеры, форма, взаимное расположение поверхностей, механические, электрические и другие количественные и качественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления, находятся в заданных пределах и собранное изделие удовлетворяет техническим требованиям. Важнейшим исходным условием обеспечения полной взаимозаменяемости является выполнение требований к точности геометрических параметров деталей и сборочных единиц.

Взаимозаменяемость – это принцип конструирования, производства и эксплуатации изделия, обеспечивающий возможность сборки (или замены при ремонте) независимо изготовленных сопрягаемых деталей и узлов при выполнении требований, предъявляемых к точности геометрических, механических и других параметров качества, при которых эксплуатационные показатели работы изделий должны быть экономически оптимальными и находиться в заданных пределах.

Принцип взаимозаменяемости находит широкое применение не только на стадии сборки, но и на заготовительной стадии производства и всех стадиях механической обработки. Взаимозаменяемость заготовок и полуфабрикатов позволяет устранить операции разметки и выверки деталей при их обработке на металлорежущих станках, позволяет применять производительные станочные приспособления и более прогрессивное оборудование по сравнению с универсальным оборудованием. Обработка деталей на автоматах и полуавтоматах возможна только в условиях взаимозаменяемости заготовок и полуфабрикатов.

Производство, основанное на полной взаимозаменяемости, когда сборку выполняют без доработки деталей и сборочных единиц, называют взаимозаменяемым.

При неполной взаимозаменяемости(или ограниченной) – для обеспечения требуемой точности применяют групповой подбор (селективную сборку), компенсаторы, регулирование положения некоторых частей машин и приборов, пригонку и другие технологические мероприятия. Неполную взаимозаменяемость можно осуществлять не по всем, а только по отдельным геометрическим или другим параметрам.

Например, подшипник данного типоразмера является взаимозаменяемым, так как его посадочные размеры взаимозаменяемы с другими аналогичными подшипниками. Одновременно шарики и дорожки качения этого подшипника не взаимозаменяемы, так как сборка подшипника осуществляется методом селективного подбора шариков к дорожкам качения соответствующего размера, и шарики одного подшипника не могут быть заменены шариками другого аналогичного подшипника без нарушения его эксплуатационных показателей.

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 подшипниках качения внешнюю взаимозаменяемость обеспечивают по частоте вращения вала и мощности, по точности вращения, по наружному и внутреннему диаметрам.

Внутренняя взаимозаменяемостьобеспечивается точностью параметров, которые необходимы для сборки деталей в узлы, а узлов – в механизмы.

Уровень взаимозаменяемости производстваможно характеризовать коэффициентом взаимозаменяемостиK_в, рассчитываемым по формуле:

,

(1.1)

где T_i– трудоемкость изготовленияi-ой взаимозаменяемой или сборочной единицы;

n_в– число взаимозаменяемых деталей или сборочных единиц;

Т_и– общая трудоемкость изготовления изделия.

Степень приближения этого показателя к единице является объективным показателем уровня взаимозаменяемостипроизводства.