— Взаимозаменяемость и точность —

 Основным условием взаимозаменяемости является изготовление деталей с определенной точностью, в пределах заранее установленных допустимых отклонений от расчетных размеров и формы. Что же такое точность?

Точность — это степень приближения фактического размера к размеру, указанному на чертеже детали. Чем ближе эти размеры, тем выше достигнутая точность. Но получить высокую точность даже после самой тщательной механической обработки детали не так-то легко, а получить абсолютную, идеальную точность вообще невозможно.

Во-первых, само оборудование, на котором вы работаете, имеет неточности, передающиеся на обрабатываемую деталь. Во-вторых, инструмент, изнашиваясь в процессе работы, приводит к отклонению от заданных размеров. В-третьих, обрабатываемая деталь в процессе обработки деформируется. В-четвертых, происходят ошибки в измерениях из-за неточности измерительного инструмента, влияния на него температуры, из-за неправильного пользования им. Поэтому, даже если измерительный прибор показывает абсолютно точный размер, действительный размер отличается на величину ошибки изготовления самого прибора. В-пятых, допускаются ошибки самим рабочим и т. д.

В любой современной машине и даже в измерительных приборах далеко не все поверхности деталей требуют высокой точности обработки. Качество работы машин от этого не снижается. Например, для наружных поверхнос­тей рукояток управления у металлообрабатывающих станков, для маховиков у трубопроводной арматуры и т.д. точная обработка совсем не нужна. Вполне достаточно, если их удобно охватывать рукой при регулировании рабочих процессов.

Обычно точная обработка бывает, необходима для тех поверхностей, которые сопрягаются с поверхностями других деталей машины или механизма. К таким относятся, например, наружная поверхность цапфы вала и поверхность отверстия зубчатого колеса или шкива, наружная поверхность поршня и внутренняя поверхность цилиндра в двигателях, шпонка и шпоночный паз и др. Требуемая точность обработки поверхности зависит от назначения детали, ее роли в работе машины и от характера соединения поверхностей.

Если в машине износилась или сломалась деталь, ее заменяют новой, запасной, и она встает на место прежней так, будто заранее была пригнана к этой машине.

Достигается это изготовлением взаимозаменяемых деталей, отдельных сборочных единиц и целых машин и механизмов.

Использование принципа взаимозаменяемости деталей стало возможным только благодаря высокой точности обработки и не менее точным способам измерения, достигнутым в наше время. Так что же такое взаимозаменяемость?

Взаимозаменяемостью называется свойство независимо изготовленных с заданной точностью изделий обеспечивать возможность беспригоночной сборки (или замены при ремонте) сопрягаемых деталей в сборочную единицу, а сборочных единиц в изделие при соблюдении предъявляемых к ним технических требований.

Детали и сборочные единицы взаимозаменяемы только тогда, когда их размеры, форма, физические свойства материалов и другие, количественные и качественные характеристики находятся в заданных пределах.

Функциональная взаимозаменяемость распространяется на: конструирование (машин, приборов, их составных частей); изготовление (производство заготовок, обработку деталей, сборку и пр.); контроль и измерение (деталей, сборочных единиц, механизмов, систем, входных и выходных параметров изделий в процессе производства и эксплуатации); эксплуатацию (обеспечение надежности, долговечности, точности и других функциональных показателей в процессе эксплуатации).

Функциональными названы также параметры, которые влияют на эксплуатационные показатели работы изделия, сборочной единицы или детали. Эти параметры называют так, чтобы подчеркнуть их связь со служебными функциями (функционированием) деталей, сборочных единиц и машин.

Применение принципа взаимозаменяемости при конструировании ведет к повышению качества и снижению себестоимости конструкции. Основан принцип на стандартизации и унификации (объединении в группы) типоразмеров, на целесообразной точности элементов конструкции и др.

Она может быть внешней, когда сборка производится без подгонки, только по присоединительным размерам, и внутренней, когда все эле­менты, входящие в изделие, характеризуются этим свойством. Взаимозаменяемость может быть полной, когда требуемые эксплуатационные свойства, в частности точность, сохраняются у всех изделий, а также — неполной, когда такое свойство присуще только заранее обусловленной части изделий.

В машиностроении взаимозаменяемость является основным, свойством совокупности изделий, определяющим качество продукции. Свойствами изделий, определяющими качество отдельных изделий, являются точность, надежность, долговечность и др. (рис.1).

Рис.1

Взаимозаменяемость — основа современного массового производства. Благодаря ее внедрению промышленность может изготовлять запасные части к машинам и механизмам. Это очень удешевляет и упрощает их ремонт и эксплуатацию.

Взаимозаменяемость зависит от точности изготовления деталей на производстве, а это в свою очередь требует соответствующего по точности инструмента, оборудования и средств контроля, а также высокой квалификации рабочих.

Какой должна быть точность изготовления деталей, указывают на чертежах допустимыми предельными отклонениями, которые регламентиру­ются обязательными стандартными системами и техническими требованиями.

Происходит это по целому ряду причин. Станок, на котором ведется обработка детали, имеет неточности, а они не могут не отразиться на точности изготовления самой детали. Режущий инструмент, изнашиваясь в процессе резания, также вызывает отклонения в размерах обрабатываемой детали. Деталь в процессе обработки несколько деформируется. Происходит ошибка в измерениях из-за неточности самого измерительного инструмента, под влиянием температуры и т. д.

Разумеется, не каждую деталь и даже не все ее части необходимо обрабатывать с одной степенью точности. Требуемая точность обработки той или иной поверхности зависит от назначения детали, ее роли в работе машины и характера соединения ее поверхности с поверхностями других деталей.

Взаимозаменяемость — основа современного массового производства в машиностроении. Благодаря внедрению принципа взаимозаменяемости деталей наша промышленность изготовляет не только целые машины, но и большое количество запасных частей к ним. Это удешевляет и упрощает ремонт и эксплуатацию машин.