|
Как показано выше, технически невозможно и экономически нецелесообразно добиваться абсолютной точности изготовления элементов детали и нецелесообразно устанавливать высокие требования к точности во всех случаях.
Существует еще один момент, по которому для промышленности необходимо нормировать требования к точности по всем указанным ранее геометрическим параметрам. Это связано с необходимостью обеспечения принципа взаимозаменяемости деталей. Взаимозаменяемостью называется принцип нормирования требований к размерам элементов деталей, узлов, механизмов, используемый при конструировании, благодаря которому представляется возможным изготавливать их независимо и собирать или заменять без дополнительной обработки при соблюдении технических требований к изделию.
Человек, как правило, не знающий, что такое взаимозаменяемость деталей, постоянно сталкивается с ней на производстве или в быту. Так, ни у кого не вызывает удивления возможность замены электрической лампочки или сломанной иглы в швейной машинке, хотя патрон для лампочки и лампочка, швейная машинка и игла были изготовлены в разное время, на разных предприятиях и даже, может быть, в разных странах. Возможность таких замен возникла потому, что при конструировании этих устройств требования к точности их элементов устанавливались исходя из соблюдения принципа взаимозаменяемости. Это и дало возможность изготавливать детали по разным чертежам независимо друг от друга.
Не вызывает удивления такой факт, что на автомобильном заводе через определенные промежутки времени сходит с конвейера автомашина, детали и узлы для которой поступали на сборку из различных цехов, а некоторые - даже из других городов и стран. И здесь, при конструировании автомашин, был использован принцип взаимозаменяемости деталей.
Нелишне еще раз обратить Ваше внимание на то, что обеспечивают взаимозаменяемость не только для возможности просто собрать или заменить детали, а для того, чтобы были соблюдены технические требования на изделие, т.е. взаимозаменяемость должна обеспечить функционирование изделия надлежащим образом.
Можно выделить несколько видов взаимозаменяемости по разным классификационным признакам.
1. Полная и неполная (ограниченная) взаимозаменяемость деталей. Полная взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость, соответствующая приведенному выше определению, а именно, полностью взаимозаменяемыми называются детали и узлы, которые устанавливают при сборке без дополнительных операций по обработке, без регулировок и без подбора, т.е. только закрепляют, если это требуется.
Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость имеет место, когда при сборке может потребоваться установка детали, либо узла только с определенными размерами (размерами определенной группы) - групповая взаимозаменяемость (селективная сборка, которая применяется, например, при производстве подшипников качения) или требуется дополнительная обработка одного из элементов детали. Если, например, в телевизоре вышла из строя какая-либо плата или другой элемент и при ремонте достаточно лишь заменить их, то, следовательно, по этим элементам телевизор обладает полной взаимозаменяемостью. А если в телевизоре сгорел кинескоп, то новый кинескоп устанавливают в старый корпус, на то же место (полная взаимозаменяемость по размерам), но, как правило, требуется регулировать некоторые характеристики, подстраивать их до требуемого уровня, т.е. по таким элементам телевизор обладает ограниченной взаимозаменяемостью.
В случаях, когда при сборке или замене узлов требуется подбирать всевозможные компенсаторы, шайбы, прокладки или необходима какая-то доработка, то это неполная взаимозаменяемость.
2. Размерная (геометрическая) н параметрическая взаимозаменяемость деталей. В приведенном примере с кинескопом последний обладал размерной взаимозаменяемостью, но не обладал параметрической, поскольку потребовалась регулировка электрических цепей с учетом конкретных параметров кинескопа.
Параметрическая взаимозаменяемость чаще всего распространяется на устройства, в которых эксплуатационные свойства характеризуются оптическими, электрическими и другими немеханическими физическими параметрами.
3. Внешняя н внутренняя взаимозаменяемость деталей. Эти понятия относятся не к деталям, э к узлам и к изделию в целом.
Внешняя взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость по выходным данным узла: его присоединительным размерам и эксплуатационным параметрам. Вышедший из строя подшипник качения может быть заменен другим такого же типоразмера. Также можно заменить сгоревший электродвигатель. В этих примерах заменяемые узлы обладают внешней взаимозаменяемостью.
Внутренняя взаимозаменяемость - это взаимозаменяемость деталей, входящих в узел, или узлов, входящих в изделие.
Если Вы захотите заменить тела качения (шарики или ролики) в разрушившемся подшипнике качения, то следует использовать шарики или ролики только определенного размера, согласованного с размерами дорожек качения внутреннего и наружного колец подшипника качения. Соотношения размеров этих элементов подшипникового узла определяют точность вращения - основной параметр подшипника качения. Другими словами, подшипник качения не обладает свойством внутренней взаимозаменяемости.
Что же такое взаимозаменяемость? Взаимозаменяемость нельзя свести только к способу облегчения сборки независимо изготовленных деталей и узлов, взаимозаменяемость - это идеология современного производства, охватывающая все вопросы производства, включая проектирование, изготовление и эксплуатацию изделий с учетом требований экономики.
Основное назначение взаимозаменяемости заключается в обеспечении производства изделий необходимого качества с минимальными затратами.
Перечислим достоинства взаимозаменяемого производства.
1. Упрощается процесс проектирования. Многие конструкторские решения прошли практическую проверку в успешно и реально работающих устройствах и механизмах. Такие решения стандартизованы и не следует их вновь изобретать, а необходимо их просто использовать. Поэтому не следует заново разрабатывать точностные требования к деталям и узлам, а надо лишь выбрать нужные из соответствующих нормативных документов.
2. Обеспечивается широкая специализация и кооперирование. Унификация требований к деталям и узлам позволяет изготавливать их на базе специализированных цехов и заводов, которые могут быть расположены в разных городах и странах. Например, подшипники качения выпускают на специализированных заводах и поставляют продукцию каждому желающему по техническим требованиям на продукцию, заранее оговоренным в стандартах. Так, многие измерительные приборы на 50% собираются из деталей, поступающих с других заводов.
3. Удешевляется производство. Это достигается также за счет специализации. Если производство настраивают на изготовление одних и тех же деталей или узлов в течение ряда лет, то возникает возможность создать специальное оборудование, обладающее высокой производительностью. Чем больше серийность выпуска, тем дешевле стоимость одного изделия. Например, в 1970 г. для советских самолетов были разработаны и запущены в производство кресла однотипной конструкции для всех самолетов и с учетом класса. Годовой экономический эффект от такого внедрения тогда составил 2 млн. рублей.
4. Обеспечивается организация поточного производства. При взаимозаменяемом производстве сравнительно легко организовать сборку изделий на конвейере, при этом можно нормировать время сборочных операций, которые будут заключаться, в основном, лишь в закреплении деталей и узлов и не потребуется их дополнительная обработка или подгонка.
5. Упрощается процесс сборки. Сборка взаимозаменяемых изделий заключается, в основном, в их присоединении друг к другу, т.е. в относительном закреплении. Такая операция может быть легко автоматизирована и при этом возможно использование труда малоквалифицированных операторов.6. Упрощается ремонт. Если продукция создана с соблюдением принципа взаимозаменяемости, то это предусматривает возможность использования запасных деталей. Тогда ремонт будет заключаться в простой замене детали или узла, что приводит к уменьшению времени простоя машины и к увеличению надежности и экономичности ее эксплуатации.
В истории развития техники не зафиксирован точный момент применения принципа взаимозаменяемости на практике. Можно полагать, что около 5000 лет тому назад, когда строились египетские пирамиды, они составлялись из блоков, размеры которых близки друг к другу, и что специально старались изготовить блоки одинаковыми по размерам.
Известно, что около 4000 лет назад в Индии существовали нормы на размеры строительного кирпича, меры веса, параметры дренажных систем и т.д.
500 - 600 лет назад в Венеции было организовано поточное производство военных и торговых кораблей, которое не могло обойтись без использования принципов взаимозаменяемости, хотя сам термин и понятие о взаимозаменяемости появились значительно позже - в XX в.
Наибольшее развитие взаимозаменяемость получила с развитием металлообработки и, особенно, в области производства вооружения. Требования повышения производительности и точности вызвали к жизни принципы взаимозаменяемости.
В России ружья Тульского и Ижевского оружейных заводов при проведении инспекций подвергались такой проверке: брали 25 ружей того и другого заводов, разбирали их, перемешивали все составные части и затем вновь собирали, и получали при этом опять 25 полностью работающих ружей. И это было в XVIII в., при Петре I.
Взаимозаменяемое производство в России способствовало оснащению русской армии оружием в войне 1812 г. в необходимом объеме. Ремонт оружия выполнялся в походных условиях с использованием запасных частей. К слову сказать, в том же 1812 г., в английских арсеналах ждало ремонта не менее 200000 ружей.
В XIX в. принцип взаимозаменяемости в России распространился не только на военную, но и на гражданскую продукцию. В 1914 - 1915 гг. в России стали появляться документы по единой системе нормирования требований к размерам и точности деталей для обеспечения взаимозаменяемого производства. Наивысший уровень взаимозаменяемости характерен для металлообрабатывающей промышленности.
| 
