Жизненного» пути изделия

Лекция №2. Место взаимозаменяемости в структуре

Современное производство в машино- и приборостроении характеризуется выпуском огромного количества изделий, используемых как непосредственно человеком для удовлетворения своих нужд, так и в качестве машин (оборудования), изготавливающих эти изделия. Объединяющим фактором для всех изделий является их «жизненный» путь, включающий проектирование, изготовление, эксплуатацию и утилизацию изделия (рис. 1, а). Структурно «жизненный» путь изделия делится на несколько этапов, в каждом из которых значимость коэффициента взаимозаменяемости К_В может быть различна (рис. 1, б). Его роль определяется теми исходными положениями, которые вкладываются в этапы «жизненного» пути изделия и которые необходимо учитывать при конструировании, изготовлении и эксплуатации каждого конкретного изделия.

Исходные положения, используемые при конструировании изделий

1. Эксплуатационные показатели машин и других изделий, которые определяются:

– уровнем и стабильностью характеристик рабочего процесса при эксплуатации;

– размерами, формами и другими геометрическими параметрами или сборочными единицами;

– уровнем механических, физических и химических свойств материалов, из которых изготовлены детали или сборочные единицы.

Неизбежные погрешности параметров и изменения свойств материалов в процессе эксплуатации влияют на параметры рабочего процесса, поэтому для ответственных деталей и составных частей взаимозаменяемость необходимо обеспечивать не только по размерам, формам и другим геометрическим параметрам, но и по показателям физико-механических и технических свойств материалов (величины технологических остаточных напряжений, структуры, прочности, твердости и т.д.).

Рис. 1. Этапы «жизненного» пути изделия (а) и роль в них КВ (б)

2. Важно обеспечивать однородность исходного сырья, материалов, заготовок и полуфабрикатов по химическому составу и структуре.

3. Обычно функциональную взаимозаменяемость обеспечивают уже на стадии проектирования изделия. Для этого необходимо уточнить наименьшее значение эксплуатационного показателя и определить допустимое отношение его исходя из его назначения, а также требований надежности и безопасности изделия. Очень часто для решения этой задачи проводят обобщения опыта эксплуатации подобных изделий, экспериментальных испытаний моделей или отдельных элементов конструируемого изделия. При этом важно установить те составные части изделий, от которых зависит в первую очередь эксплуатационные показатели, а также составить список деталей, определяющих долговечность изделий в целом. Для этой категории деталей выбирают конструктивные формы, материалы, разрабатывают технологию изготовления и устанавливают требования к качеству поверхностей, которые должны быть предъявлены техническим службам предприятия.

4. При конструировании необходимо выявить функциональные параметры, от которых зависят значения и допустимый диапазон оптимальности эксплуатационных показателей изделия. Теоретически и экспериментально на макетах следует установить возможные изменения функциональных параметров во времени в результате износа (термоциклических воздействий, изменения структуры, коррозии, старения материала и т.д.), найти связь и степень влияния этих параметров и их отклонений на эксплуатационные показатели нового изделия в процессе эксплуатации. Зная эти связи и допуски на эксплуатационные показатели изделия, можно определить гарантированный запас работоспособности изделия. При этом необходимо провести оптимизацию допусков, устанавливая меньшее их значение для функциональных параметров, погрешности которых сильно влияют на эксплуатацию изделия.

Установление связей эксплуатационных показателей с функциональными параметрами и независимое изготовление изделий деталей и их частей с точностью, определённой исходя из допустимых отклонений эксплуатационного изделия в конце срока его службы, являются главным условием обеспечения функциональной взаимозаменяемости.

5. При конструировании изделий необходимо шире применять общие технические нормы, унифицированные и стандартизированные детали и сборочные единицы, а также руководствоваться принципами предпочтительности и агрегатирования, так как в современных условиях без этого невозможно обеспечить высокое качество изделий и экономичность производства.

6. Для обеспечения взаимозаменяемости ответственных деталей по шероховатости, форме и расположению их поверхностей эти параметры следует выбирать таким образом, чтобы учитывать требования технологичности изготовления и предусмотреть возможность применения таких средств измерения, которые бы не вносили дополнительных погрешностей в технологический процесс и позволяли применять простые и надежные средства измерения на этапах изготовления деталей и сборки из них изделий.

Под технологичностью детали понимают такую конструкцию детали, которая удовлетворяет не только выполнение ею эксплуатационных требований в узле или машине, но и обеспечивает изготовление детали с минимальными затратами ручного, машинного и иного труда. Технологичность конструкции детали отрабатывается на этапе ее проектирования по параметрам точности размеров, удобства расположения поверхностей, возможности обработки их без дополнительных приспособлений, эффективного использования материала, качественным показателям и т.д.

Исходные положения, используемые при изготовлении изделий

1. Для соблюдения взаимозаменяемости необходимо при изготовлении деталей и сборки изделий строго выдерживать нормированную точность функциональных параметров.

2. Для создания большого запаса работоспособности изделия по ответственным функциональным параметрам необходимо обеспечивать условие:

Т_f > Т_r,

где Т_f – допуск параметра, устанавливаемый из эксплуатационных требований к изделию.

T_r – технологический допуск, достигаемый при принятом технологическом процессе изготовления деталей или сборке изделия.

3. Для обеспечения взаимозаменяемости и высокого качества изделий необходимо использовать оборудование, инструментальную и технологическую оснастку соответствующей точности, а также проводить их постоянный технический контроль. При этом точность оборудования и оснастки должны быть в 2 – 3 раза выше требуемой точности детали и составных частей, т.е. иметь определенный запас точности.

4. Для ответственных деталей необходимо создавать оптимальное качество как по составу материала, так и по состоянию обрабатываемой поверхности. Для обеспечения взаимозаменяемости и высокого качества изделий необходимо, чтобы технологические измерения и конструкторские базы сохранялись, т.е. чтобы выдерживался принцип единства и постоянства баз. На рис. 2 размер задан конструктором от торца детали (конструкторская база). Одновременно торец детали является технологической (установочной) базой для токарной обработки детали (деталь устанавливается и закрепляется в трехкулачковом патроне). Контроль размера детали также осуществляется от торца с помощью, например, штангенциркуля. Таким образом, торец детали одновременно является конструкторской, технологической и измерительной базами (принцип единства базы). В общем случае деталь может устанавливаться при сборке изделия по торцевой поверхности, что и определяет принцип постоянства базы.

Рис. 2. Пример применения принципа

единства и постоянства базы

Исходные положения, используемые при эксплуатации изделия

1. Важной составной частью осуществления принципа взаимозаменяемости, обусловливающего долговечную и экономическую работу изделия, является определение необходимого комплекта запасных частей (деталей, сборочных единиц, т.е. ЗИП), которые обеспечивали бы быструю замену в процессе эксплуатации износившихся или поломавшихся деталей, сохраняя требуемую работоспособность изделия в течение длительного времени. Для этого должен быть проведён анализ и выявлены слабые места изделия, т.е. определены детали и сборочные единицы, в наибольшей мере подверженные износу и другим эксплуатационным факторам.

2. В процессе эксплуатации необходимо тщательно контролировать эксплуатационные параметры изделия, обращая особое внимание на его слабые элементы. Для практического осуществления функциональной взаимозаменяемости изделий необходима четкая система подготовки и обращения между структурными подразделениями предприятия конструкторской, метрологической, технологической и эксплуатационной документации. Особенно важно обеспечивать функциональную взаимозаменяемость деталей и изделий, получаемых безотходной технологией, при которой механическая обработка деталей сведена к минимуму. Следует иметь в виду, что безотходная технология увеличивает эффективность производства не только в отношении экономии материалов, но и способствует повышению производительности труда и культуре производства.

Дата добавления: 2014-01-06