1.5. Обеспечение взаимозаменяемости частей конструкции

Взаимозаменяемость является одним из основополагающих принципов конструирования и обеспечивает возможность сборки изделия, полностью соответствующего предъявляемым к нему требованиям, из изготовленных независимо друг от друга деталей и узлов. Для реализации этого принципа параметры этих деталей и узлов должны быть выдержаны с необходимой точностью, указываемой на чертежах в виде допусков. В зависимости от характера узла, допуски могут относиться к геометрическим, электрическим, магнитным, оптическим и другим характеристикам. Например, для механических узлов при изготовлении достаточно соблюсти допуски на геометрические параметры деталей (размеры, форму, шероховатость поверхности, твердость материала). Для резисторов помимо размеров необходимо обеспечить допуск на величину сопротивления и т. д.

Взаимозаменяемость может быть полной и неполной. При полной взаимозаменяемости параметры изделия после сборки находятся в заданных пределах при использовании любых однотипных деталей и узлов без их дополнительной подгонки и подбора. Полная взаимозаменяемость реализована, например, в крепежных изделиях — любой экземпляр винта М5 можно вкрутить в любой экземпляр гайки М5. При изготовлении электронных узлов полная взаимозаменяемость элементов имеет место в том случае, если сборка производится без предварительного подбора элементов по параметрам и в последующем не производится регулировка узла (например, в цифровых устройствах).

Реализация полной взаимозаменяемости может оказаться экономически нецелесообразной из-за необходимости обеспечения чрезмерно жестких и технологически трудно выполнимых допусков на параметры составных частей узла. В этом случае применяют неполную взаимозаменяемость, которая может обеспечиваться групповым подбором, регулированием и пригонкой.

1. Групповой подбор (селективная сборка) применяется преимущественно при изготовлении прецизионных механических узлов (подшипников, двигателей внутреннего сгорания и т. д.) и заключается в изготовлении деталей по технологически обоснованным допускам, их последующем 100%-ном контроле и сортировке на группы по заранее установленным градациям размеров. Например, в цилиндрическом механическом соединении с номинальным диаметром 20 мм нужно обеспечить зазор не более 0,012 мм. Точность изготовления отверстия 20+0'008 мм, вала — 20_0>оо8 мм> следовательно, без предварительного подбора деталей максимальный зазор составит 0,016 мм.

Для получения требуемого зазора путем селективной сборки детали каждого вида делят на две группы:

— по диаметру отверстия — 20...20,004 мм и 20,004...20,008 мм;

— по диаметру вала — 19,992...19,996 мм и 19,996...20 мм.

При сборке соединения используют детали из одноименны групп, т. е. для первой группы деталей с отверстием берут валы первой группы.

Групповой подбор деталей существенно увеличивает трудоемкость сборки и применяется в случаях, когда осуществить серийное изготовление деталей с нужной точностью не удается, а возможность регулировки узла в целом исключается. При производстве электронной аппаратуры этот метод используется в виде исключения — подбор пар транзисторов с одинаковыми значениями h2ia и т. п.

2. Регулирование элемента с переменными параметрами для достижения требуемых характеристик собранного изделия используется очень широко и не сопровождается необратимым изменением регулировочного элемента. В электронных схемах регулирование осуществляется с помощью подстроечных резисторов, конденсаторов, индуктивностей. Иными словами, наличие операции регулировки собранного электронного узла является признаком неполной взаимозаменяемости элементов. В механических узлах требуемая величина зазоров или люфтов обеспечивается с помощью регулировочных винтов, деталей с эксцентриситетом, наборов прокладок переменной толщины.

3. Пригонка — достижение требуемой точности сборки за счет дополнительной обработки заранее намеченного элемента, путем удаления так называемого припуска. Изменение этого элемента в процессе пригонки необратимо. Например, в единичном производстве пригонка часто используется для обеспечения требуемого характера сопряжения механических деталей. При этом на чертеже для какойлибо детали указываются требования типа «обработать по месту», «обработать по сопрягаемой детали...» и т. д. В аналоговой электронике широко применяется подгонка сопротивления пленочных резисторов путем разрушения специальных перемычек или удаления части резистивного покрытия. Для этой цели может использоваться луч лазера или механическое воздействие.