2015-05-20
447
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 КВ 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.).
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.
Рисунок 1 - Этапы «жизненного» пути изделия (а) и роль в них КВ (б)
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 пара-метров 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 средства измерения.
