Глава 4. Основы взаимозаменяемости

1. Общие сведения

При производстве, эксплуатации и ремонте изделий особое зна­чение имеет принцип взаимозаменяемости. Взаимозаменяемостью на­зывается свойство конструкции составной части изделия, обеспечи­вающее возможность ее применения вместо другой без дополнитель­ной обработки, с сохранением заданного качества изделия, в состав которого она входит. Взаимозаменяемые однотипные детали и из­делия (например болты, шпильки, гайки, подшипники качения) мо­гут быть изготовлены и установлены на «свои места» без дополни­тельной обработки или предварительной пригонки. Такая взаимо­заменяемость называется полной.

Основное назначение взаимозаменяемости заключается в обеспе­чении производства изделий необходимого качества с минимальны­ми затратами.

Неполной называется взаимозаменяемость, при которой в про­цессе сборки осуществляется пригонка (подбор деталей, регулиро­вание их взаимного положения, удаление слоя материала и т.д.).

Взаимозаменяемость называется внешней, если возможна замена сборочных единиц. Внутренняя взаимозаменяемость — это взаимоза­меняемость деталей, составляющих отдельные сборочные единицы.

Каждая деталь в различных машинах и механизмах имеет опре­деленное функциональное назначение и геометрические параметры своих элементов. Эти параметры определяют создатели механизмов и машин, исходя из назначения деталей и на основе расчетов раз­личного характера и экспериментальных исследований. Возможные отклонения геометрических параметров деталей от заданных (с точ­ки зрения работоспособности каждой детали) определяет конструк­тор. Естественно, что в соответствии с назначением одни элементы деталей требуется выполнить более точно, чем другие. Степень со­

ответствия действительных геометрических размеров (параметров) детали заданным на чертеже принято называть точностью обработ­ки (качественная оценка). Достичь заданной точности — значит из­готовить и собрать механизм так, чтобы погрешности находились в установленных пределах.

Основные понятия о взаимозаменяемости по геометрическим параметрам обычно рассматривают на примере валов и отверстий и их соединений. Термин вал применяют для обозначения наружных (охватываемых) элементов детали. Термин отверстие — для обо­значения внутренних (охватывающих) элементов детали. Термины вал и отверстие относят не только к цилиндрическим деталям круг­лого сечения, но и к элементам деталей другой формы, например, ограниченным параллельными плоскостями (шпонки, пазы и т.п.).

Две детали, элементы которых входят друг в друга (вал—отвер­стие, шпонка—шпоночный паз), образуют соединение. Такие дета­ли называют сопрягаемыми деталями, а поверхности сопрягаемых элементов — сопрягаемыми поверхностями. Остальные поверхнос­ти детали называют иесопрягаемыми (свободными). Соответствен­но, размеры этих поверхностей — сопряженные в первом случае и свободные — во втором.

В производственных условиях для оценки качества обработан­ной поверхности принято использовать отклонения следующих гео­метрических параметров:

• отдельного размера;

• формы;

• расположения поверхностей;

• суммарные отклонения формы и расположения;

• волнистость поверхности;

• шероховатость поверхности.

На рис. 4.1 на примере вала показаны искажения его размеров и формы после изготовления. Геометрические и обобщенно физико­химические параметры качества обработанной поверхности приве­дены на рис. 4.2. Геометрические параметры качества подробнее рассмотрены ниже.

Параметры качества обработанной поверхности определяют ее эксплуатационные свойства. В зависимости от функционального назначения поверхности это может быть износостойкость, проч­ность, герметичность, устойчивость к коррозии и др.

Отклонение размера'

Базовая ось Базовый цилиндр

Отклонение от соосности ЕРС (отклонение расположения)

Действительный размер

Рис. 4.1. Искажения размеров и формы вала после изготовления

Волнистость

поверхности

Реальная поверхность

Отклонение от цилиндричности EFZ" (отклонение формы)

Номинальный размер -

Прилегающий цилиндр Шероховатость поверхности Номинальный цилиндр

Рис. 4.2. Параметры качества обработанной поверхности