Тема 8. Унификация, взаимозаменяемость и агрегатирование

Стандартизация является по существу системой унификации, обеспечивающей условия взаимозаменяемости деталей и изделий при ремонте и условия агрегатирования при проектировании машин и установок из унифицированных деталей и устройств. Под унификацией понимают приведение объектов стандартизации одинакового типа и функционального назначения к единообразию по установленному признаку с целью их рационального сокращения (упорядочения). Применительно к промышленной продукции унификация устанавливает минимально необходимое и достаточное число типов, видов и размеров деталей и изделий, обладающих высокими показателями качества и полной взаимозаменяемостью.

Для унифицированных изделий коэффициент унификации определяют по формуле: ,

где n_{униф.эл.}- общее количество унифицированных элементов в изделии; n_общ.- общее количество элементов в изделии.

Работы по унификации заканчиваются созданием:

· перечня выполняемых работ и предлагаемых услуг;

· каталога типов выпускаемой продукции;

· альбомов чертежей приспособлений и оснастки;

· формами технических документов, например, спецификаций или технологических карт.

Унификацию выполняют путем отбора и рационального сокращения номенклатуры объектов стандартизации до числа, достаточного для удовлетворения потребителей, и их систематизации. Систематизация – расположение объектов стандартизации в определенном порядке и последовательности с целью образования удобной системы для использования. Систематизация объектов стандартизации включает:

· классификацию, под которой понимают разделение объектов стандартизации по классам, подклассам, группам и т.д. в зависимости от их общих и специфических признаков;

· ранжирование – построение объектов стандартизации по определенному признаку и в определенном порядке;

· кодирование – присвоение объекту стандартизации определенного индекса, представляющего собой ряд символов в виде букв или цифр. На практике используют десятичную или смешанную буквенно-цифровую систему индексации.

Систематизация необходима для информационного обеспечения систем проектирования и технологической подготовки, организации и управления производством. Создана единая система классификации и кодирования технико-экономической информации и разработаны общероссийские классификаторы.

Классификаторы – систематизированные своды кодов и наименований объектов стандартизации по определенным классификационным группировкам. К общероссийским классификаторам (ОК)относят ОКП (общероссийский классификатор продукции), ОКПО (общероссийский классификатор предприятий и организаций), ОКПДТР (общероссийский классификатор профессий рабочих, должностей служащих и тарифных разрядов) и др. Общее обозначение классификатора ОК ХХХ-ХХ.

К системе общероссийских классификаторов относятся классификаторы изделий и конструкторских документов, технологических операций и научно-технической информации. В качестве примера приведем код конструкторского документа:

1 – код организации разработчика документа;

2 – код классификатора изделия;

3 – порядковый регистрационный номер чертежа изделия.

Классификаторы создают условия для определения направлений унификации и стандартизации изделий, оборудования и технологических процессов, кооперации и организации специализированных производств, внедрения типовых процессов, обеспечения возможности использования различными предприятиями и организациями документации, разработанной другими предприятиями и организациями (информационная совместимость). Разработкой классификаторов занимается ВНИИКИ – ВНИИ по классификации и кодированию технико-экономической информации Госстандарта.

К направлениям унификации в машиностроительном производстве относятся конструктивная, технологическая и параметрическая унификация. Под конструктивной унификациейпонимают приведение изделий, их частей и деталей одинакового функционального назначения и имеющих конструктивную общность к технически обоснованному минимуму типов. В результате конструктивной унификации устанавливается оптимальное количество типоразмеров и разрабатывается стандарт на конструктивно-унифицированный рядизделий. Примером такого ряда является сварочные источники питания.

При определении конструктивно-унифицированного ряда должны учитываться интересы как производителя, так и потребителя. Использование конструктивно-унифицированных рядов облегчает создание необходимого количества типов изделий.

Под технологической унификацией понимают приведение технологических процессов изготовления изделий к технически обоснованному минимуму. Технологическая унификация обоснована на принципе типизации. Под типизацией понимают разработку типовых решений для применения их при создании новых изделий или технологических процессов. Особенностью типизации является возможность внесения некоторых изменений и доработок в типовые решения.

Технологическая унификация включает совокупность работ по типизации конструкций, технологических процессов и оснастки. Типизация сварных конструкции осуществляется разделением их по конструктивно-технологическим признакам на плоскостные, корпусные, балочные и др. типы. Общностью конструкции каждой классификационной группы являются близкие формы и основные геометрические параметры (типоразмеры), а также технологические способы их изготовления. Разработка типовых конструкций позволяет создать их каталог в соответствие с требованиями ЕСКД, что облегчает их проектирование.

На базе типовых конструкций разрабатывают типовой технологический процесс, который отличается единством содержания и последовательностью выполнения основных технологических операций и переходов для определенной совокупности объектов, относящихся к одной классификационной группе процессов. Типовой технологический процесс оформляется в соответствии с требованиями ЕСТД в виде унифицированных технологических карт. Использование форм технологических карт позволяют автоматизировать процесс проектирования технологических процессов.

Технологическая унификация заканчивается унификацией элементов технологической оснастки, из которых создаются типовые конструкции оснастки, позволяющие выполнить технологические работы по изготовлению изделий определенной классификационной группы. Используя принцип агрегатирования можно создавать универсальную сборочно-сварочную приспособления (УСП), которые комплектуются из стандартных взаимозаменяемых деталей и узлов.

Конструктивная и технологическая унификация обеспечивают конструктивную и технологическую преемственностьпри проектировании, возможность переналадки производства с максимальным использованием ранее применяющихся технологических процессов, способствуют внедрению комплексной механизации и автоматизации производственных процессов при изменяющейся серийности, обеспечивают условия использовании компьютерных и информационных технологий при оптимизации конструкций и технологических процессов.

Под параметрической унификацией понимают выбор номенклатуры и установление числовых значений основных параметров продукции. Параметрическая унификация основана на составлении параметрического ряда, под которым понимают набор последовательных чисел, изменяющихся в определенной математической закономерности. Смысл такого числового ряда заключается в выборе тех значений параметров, которые подчиняются строго определенной математической прогрессии. Параметрические ряды рекомендуется строить согласно системе предпочтительных чисел и рядов, установленных стандартом. Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный или просто размерный ряд. Например, для диаметров резьбы установлен размерный ряд в виде арифметической прогрессии: , где q – знаменатель прогрессии.

При создании оборудования и машин основной параметр, как правило, характеризуется рядом в виде геометрической прогрессии: .

Для геометрического ряда по ГОСТУ 8032-84 установлен ряд предпочтительных чисел, характеризующих знаменатель геометрической прогрессии.

Ряд	R5	R10	R20	R40	R80	R160
q

В машиностроении наиболее предпочтительным является ряд R10. Этому раду соответствуют сварочные источники питания, образующие следующей ряд значений номинального тока: 40, 50, 65, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 650, 790, 1000 А.

Взаимозаменяемость– это свойство, характеризующее пригодность одной детали или сборочной единицы быть использованным при замене другой детали или сборочной единице при ремонте. Взаимозаменяемость обеспечивается соблюдением основных параметров с такой точностью, которая допускает замену сопрягаемых деталей общемашиностроительного назначения (болты, гайки и др.) или сборочных единицы одного функционального назначения при сохранении их эксплуатационных показателей в заданных пределах в течение гарантированного срока. При взаимозаменяемости упрощается процесс сборки, создаются условия ее автоматизации, снижается себестоимость изготовления, повышается качество, упрощается эксплуатация и ремонт, расширяются возможности для специализации и кооперации.

Для унифицированных изделий коэффициент взаимозаменяемости определяют по формуле: ,

где n_вз.эл.- общее количество взаимозаменяемых элементов в изделии; n_общ.- общее количество элементов в изделии.

Взаимозаменяемость разделяют на размерную (геометрическую) и функциональную. Геометрическая взаимозаменяемость связана с размерами детали и может быть полной и неполной. При полной взаимозаменяемости допускается замена и сборка деталей общемашиностроительного назначения при ремонте без дополнительных мероприятий обработки, подборки и регулировки. Она обеспечивается установлением допусков на взаимозаменяемые детали в соответствии с системой допусков на геометрические размеры, предусмотренных в конструкторской документации на деталь.

Известны три системы допусков: 1) для размеров менее 1 мм; 2) от 1 до 500 мм; 3) от 500 до 10000 мм.

Системой допусков называют совокупность рядов допусков, закономерно построенных и оформленных в виде таблицы, приведенной в стандартах для определенного диапазона номинальных размеров. Ряды допусков установлены для номинальных размеров деталей, разделенных на интервалы, и в соответствии с квалитетами. Квалитет – совокупность допусков, соответствующих одинаковой относительной точности, установленной для всех номинальных размеров в определенной системе допусков.

ГОСТ 25346-82

Интервалы номинальных размеров, мм	Допуска для квалитетов, мкм
			…			…
От 1 до 3	0,3	0,5	0,8
…	…
Свыше 400 до 500	4,0	6,0	8,0

Неполная взаимозаменяемость используется в тех случаях, когда изготовление деталей с малыми или трудновыполнимыми допусками не целесообразно с экономической точки зрения. Для их сопряжения производят предварительную подборку. Предварительная подборка поступающих на сборку деталей основана на их сортировке по размерным группам, внутри которых сопрягаемые детали (охватывающая и охватываемая) имеют наиболее благоприятные для соединения действительные размеры с близкими допусками. При такой сборке деталей (селективная сборка) внутри группы подборка уже не требуется.

При функциональной взаимозаменяемости обеспечивается работоспособность сборочных единиц с оптимальными и стабильными эксплуатационными показателями за счет установления и обеспечения допусков на функциональный параметр. Например, от допуска на зазор между поршнем и цилиндром пневматической системы, являющегося функциональным параметром, зависит производительность машины для контактной точечной сварки, относящаяся к ее эксплуатационным показателям.

Для осуществления функциональной взаимозаменяемости разрабатывается система взаимосвязи конструкторской, технологической, метрологической и эксплуатационной документации. На стадии проектирования, исходя из эксплуатационных требований, устанавливается допуск на функциональный параметр, который обеспечивается при изготовлении, так что бы изделие продолжало работать в течение гарантированного срока с допускаемыми эксплуатационными показателями.

Допуск на функциональный включает технологический и эксплуатационный допуск. Технологический допуск идет на компенсацию погрешностей (систематические и случайные) изготовления и технических измерений. Систематические погрешностимогут быть связаны с неисправностью оборудования и средств измерений, а случайные погрешности с изменениями параметров режима. При отладке технологического процесса систематические погрешности могут быть устранены, а случайные погрешности должны быть сведены к минимуму. Для обеспечения технологического допуска необходимо предусматривать профилактический контроль и ремонт технологического оборудования и оснастки, поверку и калибровку средств измерений.

Эксплуатационный допуск создает запас на износ по функциональному параметру. Чем больше технологический допуск, тем меньше запас на износ и ниже надежность изделия и наоборот. Использование более точного технологического оборудования и средства измерения приведет к уменьшению технологического допуска и, следовательно, к увеличению запаса на износ и тем самым повышается надежность изделия.

Под агрегатированием понимают конструирование оборудования, машин и оснастки на основе применения унифицированных стандартных составных элементов путем изменения характера их соединения и пространственного сочетания. Предпосылкой агрегатирования является отход от моноблочного типа и расчленение конструкции на узлы и детали.

Агрегатирование обеспечивает возможность многократного использования элементов в различных компоновках, что используется в производстве с часто изменяющейся программой. При этом сокращаются сроки проектирования и технической подготовки, упрощается модернизация, эксплуатация и ремонт оборудования.

К способам агрегатирования относят:

· способ соединения, при котором путем разделения конструкций на отдельные самостоятельные элементы создаются условия для их подбора и объединения с целью создания типовых комплексов, например, сварочных установок;

· способ присоединения, при котором к базовому элементу присоединяются различные зависимые элементы, в результате чего создается агрегаты одинакового или различного функционального назначения. К таким агрегатам можно отнести сварочный источник питания, состоящий из сварочного генератора и либо электродвигателя, либо двигателя внутреннего сгорания, предназначенные для преобразования соответственно переменного тока в постоянный ток и тепловой энергии в электрическую в результате сгорания топлива. Разное функциональное назначение имеют металлообрабатывающие центры (агрегаты) с различными насадками (металлорежущим инструментом).

Контрольные вопросы. Темы 7 – 8

1. Что такое техническое регулирование? Какие требования предъявляют к объектам технического регулирования? Что такое нормативный документ? Приведите два вида нормативных документа

2. Что такое технический регламент? Объясните его цель. Кто принимает технические регламенты? Приведите два вида технических регламентов и объясните их различие. Приведите примеры специальных регламентов в сварочном производстве

3. Что такое стандарт? Кто утверждает стандарты? Приведите органы по стандартизации в промышленности и строительстве. Что такое область стандартизации? Приведите объекты стандартизации в области сварки

4. Что такое категория стандартов? Приведите и объясните пять категории стандартов

5. Что такое вид стандарта? Приведите и объясните три основных вида стандартов

6. Что такое комплекс стандартов? Приведите и объясните четыре комплекса стандартов

7. Что такое унификация? Что такое коэффициент унификации изделий? Приведите результаты работы по унификации. Приведите и объясните основы унификации объектов стандартизации

8. Что такое классификаторы технико-экономической информации? Приведите примеры общероссийских классификаторов. Приведите и объясните коды конструкторского документа и научно-технической информации

9. Что такое конструктивная унификация? Что дает конструктивная унификация? Что такое технологическая унификация? Что такое типизация? Как осуществляют типизацию сварных конструкций?

10. Что такое типовой технологический процесс? Как оформляют типовой технологический процесс? Чем заканчивается технологическая унификация? Что обеспечивает конструкторская и технологическая унификация?

11. Что такое параметрическая унификация? На каком принципе она основана? Приведите примеры рядов. Какой ряд используется в машиностроении? Приведите ряд предпочтительных чисел, характеризующий знаменатель геометрической прогрессии

12. Что такое взаимозаменяемость? Объясните преимущества взаимозаменяемости. Что такое коэффициент взаимозаменяемости? Как разделяют взаимозаменяемость? Как разделяют геометрическую взаимозаменяемость? Как обеспечивают полную взаимозаменяемость? Что такое система допусков и квалитет?

13. Что такое неполная взаимозаменяемость? Что такое селективная сборка? Что такое функциональная взаимозаменяемость? Как осуществляют функциональную взаимозаменяемость? Что включает допуск на функциональный параметр? На что идет технологический и эксплуатационный допуска? Как их обеспечивают?

14. Что такое агрегатирование? Что обеспечивает агрегатирование? Приведите и объясните два способа агрегатирования. Приведите рисунки, характеризующие принцип агрегатирования в сварочном производстве