2015-05-20
2586
Взаимозаменяемость изделий во многом обеспечивается точностью их параметров, в частности размеров. Однако в процессе изготовления неизбежно возникают погрешности размеров ΔХ, численные значения которых находят по формуле
, (2)
где Х – заданное значение размера (параметра):
Хi – действительное значение того же параметра.
Погрешности подразделяют на систематические, случайные и грубые (промахи). Систематическими называют погрешности, постоянные по величине и направлению или изменяющиеся по определенному закону. Они могут быть вызваны упрощениями кинематических схем передаточных механизмов, ошибками настройки станков или приборов, износом инструмента, температурными деформациями и пр. Влияние этих ошибок на результаты обработки и измерения можно учесть и даже устранить.
Случайные погрешности – это погрешности, величину и направление которых заранее нельзя предусмотреть. Их появление обусловлено примерно одинаковым воздействием большого числа независимых друг от друга случайных факторов. Случайные погрешности могут быть вызваны нестабильностью химических, физических и механических свойств материалов, непостоянством размеров заготовок, изменением сил резания, погрешностями измерения и др.
Грубыми погрешностями называют погрешности, явно не соответствующие процессу обработки или измерения. Они в основном бывают следствием просчетов или недосмотра и подлежат устранению.
Влияние случайных погрешностей на точность изделий можно оценивать методами теории вероятностей и математической статистики. Многочисленными опытами доказано, что распределение случайных погрешностей чаще всего подчиняется закону нормального распределения, который характеризуется кривой Гаусса. Максимальная ордината кривой соответствует среднему значению данного раз-мера 
(при неограниченном числе измерений называется средне-взвешенной, среднеарифметической или медианой и обозначается Мix). По оси абсцисс откладывают случайные погрешности или отклонения от размера . Отрезки, параллельные оси ординат Y, выражают вероятность появления случайных погрешностей соответствующей величины (рис. 2).
Рисунок 2 - Кривая Гаусса распределения случайных погрешностей
Кривая Гаусса симметрична относительно максимальной ординаты Y max. Следовательно, отклонения от размера 
одинаковой абсолютной величины, но разных знаков 
одинаково возможны. Форма кривой распределения показывает, что малые отклонения (по абсолютному значению) появляются значительно чаще, чем большие, апоявление весьма больших отклонений практически маловероятно. Поэтому допустимые погрешности ограничиваются некоторыми предельными значениями 
(V – фактическое поле рассеяния случайных погрешностей, равное разности между наибольшими и наименьшими измеренными размерами в партии деталей). Значение V определяют из условия достаточной точности (допуска) при оптимальных затратах на изготовление изделий. При регламентированном поле рассеяния за пределами 
может появляться не более, чем 0,27 % случайных погрешностей. Это значит, что из 1000 обработанных деталей бракованных изделий в технико-экономическом отношении будет не более 3. В этом случае нецелесообразно менять технологию изготовления изделий, так как это приведет к чрезмерному увеличению допусков и снижению точности изделий. Следует иметь в виду, что форма кривой распределения зависит от методов обработки и измерения изделий.
Опыт работы предприятий в условиях массового и крупносерийного машиностроительного производства свидетельствует о том, что распределение случайных погрешностей, возникающих при обработке деталей, действительно хорошо описываются законом нормального распределения Гаусса. Однако в других типах и видах производства, в зависимости от принятого технологического процесса, объема выпускаемых изделий и других обстоятельств случайные погрешности могут подчиняться законам равновероятностного распределения, треугольника, Максвелла и др. При этом центр группирования может совпадать с координатой среднего размера 
или смещаться относительно ее (рис. 3).
Следует отметить, что в производственных условиях нельзя полностью устранить влияние причин, вызывающих погрешность обработки и измерения. Можно лишь уменьшить величину этих погрешностей, применяя более современные технологические процессы обработки и средства измерения.
Точностью размера (любого параметра) называют степень приближения действительного размера к заданному, т.е. точность размера определяется погрешностью: с уменьшением погрешности точность увеличивается, и наоборот.
На практике взаимозаменяемость обеспечивается ограничением погрешностей. С уменьшением погрешностей действительные значения параметров, в частности размеров, приближаются к заданным. При небольших погрешностях действительные размеры так мало отличаются от заданных, что их отклонения от заданных не снижают работоспособность изделия по сравнению с расчетной.
Рисунок 3 - Расположение центра группирования размеров изделия относительно их среднего размера 
Погрешность размера (любого параметра), при которой сохраняется работоспособность изделий, называют допустимой погрешностью или допуском Т размера. В связи с этим необходимо ввести понятия о номинальном, действительном и предельном размерах, предельных отклонениях, допусках и посадках.
Номинальный размер (D, d, l и др.) – размер, который служит началом отсчета отклонений и относительно которого определяют предельные размеры. Для деталей, составляющих соединение, номинальный размер является общим. Номинальные размеры находят расчетом деталей, узлов или конструкций на прочность и жесткость, а также исходя из совершенства их геометрических форм и обеспечения технологичности конструкции изделия в целом.
Для сокращении числа типоразмеров заготовок, режущего и измерительного инструмента, штампов, приспособлений, а также для облегчения типизации технологических процессов значения размеров, полученные расчетом, следует округлять (как правило, в большую сторону) в соответствии со значениями нормального ряда чисел, приводимого в соответствующей справочной литературе.
Действительный размер – размер, установленный измерением с допускаемой погрешностью. Этот термин введен потому, что невозможно изготовить деталь с абсолютно точными требуемыми размерами и измерить их без внесения погрешности. Действительный размер детали в работающей машине вследствие ее износа, упругой, остаточной, тепловой деформаций и других причин отличается от размера, определенного в статическом состоянии или при сборке. Это обстоятельство необходимо учитывать при точностном анализе механизма или машины в целом.
Предельные размеры детали – два предельно допускаемых размера, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали. Больший из них называют наибольшим предельным размером, меньший – наименьшим предельным размером.
Обозначают их соответственно Dmax и Dmin для отверстия, dmax и dmin – для вала. Сравнение действительного размера с предельными дает возможность судить о годности детали.
ГОСТ 25346 – 82 устанавливает понятия проходного и непроходного пределов размера.
Проходной предел – термин, применяемый к тому из двух предельных размеров, который соответствует максимальному количеству материала, а именно верхнему пределу для вала и нижнему пределу для отверстия (при применении предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом проходным калибром).
Непроходной предел – термин, применяемый к тому из двух предельных размеров, который соответствует минимальному количеству материала, а именно нижнему пределу для вала и верхнему пределу для отверстия (при применении предельных калибров речь идет о предельном размере, проверяемом непроходным калибром).
Контрольные вопросы.
1. Назовите отличия полной и частичной взаимозаменяемости.
2. Перечислите основные виды взаимозаменяемости деталей и сборочных единиц.
3. Что включает в себя понятие внутренняя взаимозаменяемость.
4. Обозначьте этапы жизненного пути изделия в которых коэффициент взаимозаменяемости имеет наибольшую значимость.
Используемая литература.
1. Спицын И.А. Сельскохозяйственная техника и технологии, М. КолосС, 2006
2. Бутенко, В.И. Конспект лекций по взаимозаменяемости. Таганрог: Южный федеральный университет. 2009
