Теоретичною базою сучасної стандартизації є система переважних чисел. Переважними називаються числа, які рекомендується вибирати переважно перед всіма іншими при призначенні величин параметрів для новостворюваних виробів.
У науці і техніці широко застосовуються ряди переважних чисел, на основі яких вибирають переважні розміри. Ряди переважних чисел нормовані ГОСТ 8032–84, який розроблений на основі рекомендацій ІСО. За цим стандартом встановлено чотири основні десяткові ряди переважних чисел (R5, R10, R20, R40) і два додаткових (R80, R160), застосування яких допускається тільки в окремих, технічно обґрунтованих випадках. Ці ряди побудовані в геометричній прогресії із знаменником ?, рівним:
· для ряду R5 (1,00; 1,60; 2,50; 4,00 .)
· для ряду R10 (1,00; 1,25; 1,60; 2,00 .)
· для ряду R20 (1,00; 1,12; 1,25; 140; .)
· для ряду R40 (1,00; 1,06; 1,12; 1,18 .)
· для ряду R80 (1,00; 1,03; 1.06; 1,09 .)
· для ряду R160 (1,00; 1,015; 1,03; 1,045 .).
Вони є нескінченними як у бік малих, так і у бік великих значень, тобто допускають необмежений розвиток параметрів або розмірів у напрямі збільшення або зменшення. Номер ряду переважних чисел указує на кількість членів ряду в десятковому інтервалі (від 1 до 10). При цьому число 1,00 не входить в десятковий інтервал як завершуюче число попереднього десяткового інтервалу (від 0,10 до 1,00). Допускається утворення спеціальних рядів шляхом відбору кожного другого, третього або n-го числа з існуючого ряду. Так утворюється ряд R10/3, що складається з кожного третього значення основного ряду, причому починатися він може з першого, другого або третього значення, наприклад: R10 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15; 4,00; 5,00; 6,30; 8,00; 10,00; 12,50; R10/3 1,00; 2,00; 4,00; 8,00; R10/3 1,25; 2,50; 5,00; 10,00; R10/3 1,60; 3,15; 6,30; 12,50.
Можна складати спеціальні ряди з різними знаменниками геометричної прогресії ? у різних інтервалах ряду. Геометрична прогресія має ряд корисних властивостей, використовуваних в стандартизації.
1. Відносна різниця між будь-якими сусідніми членами ряду постійна. Ця властивість витікає з самої природи геометричної прогресії. Наприклад, у ряді 1–2–4–8–16–32–64 — . з ? = 2 будь-який член прогресії більше попереднього на 100%.
2. Твір або приватне будь-яких членів прогресії є членом тієї ж прогресії. Ця властивість використовується при ув'язці між собою стандартізованих параметрів в межах одного ряду переважних чисел. Узгодженість параметрів є важливим критерієм якісної розробки стандартів. Геометричні прогресії дозволяють погоджувати між собою параметри, зв'язані не тільки лінійною, але також квадратичною, кубічною і іншими залежностями.
По ГОСТ 8032–84 допускається в технічно обґрунтованих випадках проводити округлення переважних чисел шляхом застосування рядів R' і R"; замість основних рядів R. У ряді R' окремі переважні числа замінені величинами першого ступеня округлення, а у ряді R" — другому ступеню округлення. У радіоелектроніці часто застосовують переважні числа, побудовані по рядах Е. Вони встановлені Міжнародною електротехнічною комісією (МЕК) і мають наступні значення знаменника геометричної прогресії:
· для ряду Е3 ; для ряду Е6 ;
· для ряду Е12 ; для ряду Е24
При стандартизації іноді застосовують ряди переважних чисел, побудовані по арифметичній прогресії. Арифметична прогресія покладена в основу утворення рядів розмірів в будівельних стандартах, при встановленні розмірів виробів у взуттєвій і швейній промисловості і тому подібне Іноді використовують ступінчасто-арифметичні прогресії з неоднаковими різницями прогресії. Таку прогресію утворюють, наприклад, монети гідністю 1–2–3–5–10–15–20 коп. Для вибору номінальних лінійних розмірів виробів (діаметрів, довжин, висот і т. п.) на основі рядів переважних чисел розроблений ГОСТ 6636–69 «Нормальних лінійних розмірів» для розмірів від 0,001 до 100000 мм. Ряди в цьому стандарті позначені як Ra5, Ra10, Ra20, Ra40 і Ra80. Державний стандарт на переважні числа має загально промислове значення, і його необхідно застосовувати у всіх галузях народного господарства при встановленні параметрів, числових характеристик і кількісних показників всіх видів продукції. Використання переважних чисел сприяє прискоренню процесу розробки нових виробів, оскільки спрощує розрахунки і полегшує вибір раціональних параметрів і числових характеристик в процесі проектування.
| Оптимізація параметричних рядів Параметричний ряд виробів - це впорядкована сукупність числових значень параметрів виробів. Оскільки виріб складається з великої кількості складальних одиниць і деталей, значна частина яких може бути самостійною одиницею продукції для заводів - постачальників комплектуючих виробів (наприклад, електротехнічні і гідравлічні вироби, підшипники кочення і т. п.), то для них встановлюються свої ряди. У параметричних рядах разом з головними параметрами деталей і складальних одиниць (електрична напруга, робочий тиск, навантаження, що несе, або ресурс) важливу роль грають і приєднувальні розміри, по яких вони стикуються у виробі. Ці розміри відносяться до основних параметрів таких складальних одиниць і деталей. У такому разі говорять про типорозмірний ряд, під яким розуміється сукупність наборів числових значень основних параметрів, що характеризують типорозміри деталей і складальних одиниць, числові значення головного параметра яких знаходяться в параметричному ряду. При виборі параметрів для стандартизації їх параметричних рядів перш за все вирішується питання про вимірність рядів. Якщо як об'єкт стандартизації вибраний тільки один головний параметр виробу, то побудований для такого параметра параметричний ряд буде одновимірним. Побудова параметричного ряду для одного головного параметра не дозволяє повною мірою створювати виріб з оптимальними іншими параметрами. Перспективнішим шляхом є побудова багатовимірних параметричних рядів, що охоплюють широку номенклатуру не тільки основних, але і допоміжних параметрів виробу. Обґрунтований вибір номенклатури параметрів для побудови оптимальних параметричних рядів має вельми важливе значення для створення оптимального набору виробів одного функціонального призначення по більшості їх компонентів, включаючи параметри виробів в цілому і їх комплектуючих складових частин. Створення багатовимірних параметричних рядів є надзвичайно складним і, по суті, створення оптимальних багатовимірних параметричних рядів знаходиться на початковій стадії розвитку. Оптимізація ряду повинна забезпечити отримання ефективних результатів у виготівника і споживача продукції. Будь-який параметричний ряд несе в собі суперечність між споживачем і виробником виробів. Виробникові продукції вигідний якомога рідкісніший параметричний ряд, оскільки він сприяє збільшенню серійності продукції, а значить, і зниженню її собівартості. Споживачеві, навпаки вигідний найбільш частий параметричний ряд, оскільки замість необхідного за розрахунком виробу доводиться брати або два менших, або одне більше. У обох випадках рішення приводить до збільшення ваги і габаритів кінцевої продукції. Наприклад, застосування підшипника ковзання, маса якого на 1 кг більше маси підшипника, необхідне, за розрахунком приводить до збільшення розмірів деталей, що сполучаються, і їх маси - на 5... 7 кг Означає загальна маса складальної одиниці виросте на 6...8 кг . При цьому необхідно мати на увазі, що в сучасних транспортних засобах, наприклад автомобілях, зменшення його маси на 1 % призводить до зниження витрати палива на 0,5... 1 %, а низька загальна маса автомобіля разом з витратою палива - найважливіші характеристики якості і конкурентоспроможності продукції. Вирішення проблем оптимізації параметрів виробів і створення на їх основі параметричних рядів представляє складне техніко-економічне завдання. Вживані для оптимізації рядів методи пропонується розділити на три класи [25]: елементарні методи, які використовують у випадках, коли вибір ряду достатньо обмежений рядами переважних чисел, зокрема метод послідовного перебору; класичні методи математичного програмування, засновані на визначенні екстремуму витрат прирівнюванням нулю приватних похідних. Умовою застосування даного методу є наявність і диференційність функцій попиту і витрат, а також єдність екстремуму загальних витрат; некласичні методи, не пов'язані з виконанням вищезгаданих умов, але обмежені застосуванням деяких інших умов. З відомих методів оптимізації рядів машин, складальних одиниць і деталей найбільш розвинений і дає найбільший ефект у виробництві і експлуатації метод точок переходу, розроблений у ВНДІМАШі. Він дозволяє використовувати будь-які цільові функції без обмежень. Теоретичні обґрунтування методу точок переходу базуються на дослідженні структур параметричних рядів деталей і складальних одиниць машин. Існуючі стандарти для параметричних рядів виробів в більшості одновимірні. |
Суть і значення уніфікації
Розширення масовості виробництва досягається за допомогою уніфікації.
Уніфікація – це приведення об'єктів однакового функціонального призначення до одноманітності за встановленою ознакою і раціональне скорочення числа цих об'єктів на основі даних про їх ефективну вживаність.
В основі уніфікації деталей, вузлів, агрегатів, машин і приладів, а також документації та послуг лежить їх подібність, як завдяки спільності робочого процесу, умов експлуатації і т.д.
"Уніфікація - встановлення оптимального числа різновидів продукції, процесів і послуг, значень їх параметрів і розмірів" (ГОСТ Р 1.0 - 95). Мета уніфікації - усунення невиправданого різноманіття виробів, деталей, вузлів, елементів, процесів і зведення їх до мінімуму шляхом зменшення складових частин у виробі і групі виробів.
Уніфікація буває виробничо-направлена і експлуатаційно-направлена.
Під виробничо-направленою слід розуміти уніфікацію складових частин виробу з складовими частинами інших виробів, які виготовляються на тому ж підприємстві.
Експлуатаційно-направлена - це уніфікація складових частин виробу з складовими частинами інших, спільно експлуатованих виробів.
Найбільший економічний ефект дає уніфікація, що проводиться на стадії проектування. При цьому відпадає необхідність:
виконання креслень, оскільки оригінальна деталь замінюється стандартною, запозиченою;
розробки технологічного процесу для цих деталей;
проектування спеціального технологічного оснащення (використовується вже раніше спроектована).
Уніфікація скорочує частку підготовчо-завершальних операцій і підвищує продуктивність праці за рахунок використання високопродуктивного устаткування, сприяє підвищенню якості виробів, спрощує ремонт їх в процесі експлуатації.
Розрізняють наступні види уніфікації:
Ø Внутрішньорозмірна уніфікація всіх модифікацій певного виробу з базовою моделлю або між собою усередині одного типоразміра.
Ø Міжрозмірна уніфікація базових моделей або їх модифікацій( між різними розмірами параметричного ряду виробів, або у середині одного типу).
Ø Міжтипова уніфікація виробів, що відносяться до різних параметричних рядів і різних типів.
Ø Заводська(в рамках заводу) і галузева(для ряду заводів однієї галузі)уніфікація може охоплювати номенклатуру виробів, складальних одиниць і деталей, які проводять і застосовують в різних галузях народного господарства.
Найбільш простий метод уніфікації деталей і агрегатів загальномашинобудівного призначення полягає в заміні групи близьких по конструкції і розмірам типів одним оптимальним типорозміром, використання якого не пов'язане з істотними труднощами в якій-небудь сфері застосування. Цей метод широко використовують для деталей і вузлів машин з обмеженим числом параметрів, що визначають їх конструкцію (шайби, гвинти, болти, гайки, муфти). У інших випадках потрібний складніший попередній аналіз конструкцій і параметрів об'єктів, що уніфікуються, оцінка якості їх функціонування і проведення розрахунково-конструкторських робіт. Неправильно здійснена уніфікація може дати негативний ефект, зокрема, коли доводиться використовувати найближчі великі уніфіковані деталі, що викликають невиправдане експлуатаційними умовами збільшення маси, габаритів і трудомісткості виготовлення машин.
Завдання уніфікації конструкцій і типорозмірів виробів, складових частин і деталей є не тільки технічною але і економічною. Її мета – стандартизовати такі конструкції і їх розмірні ряди, при яких сумарна ефективність у сфері виробництва і експлуатації була б найбільшою. Таким чином при уніфікації встановлюють мінімально необхідне, але достатнє число типів, видів, типорозмірів, виробів, складальних одиниць і деталей, що володіють показниками якості і повною взаємозамінюваністю.
Взаємозамінюваністю виробів (машин, приладів, механізмів), їх частин або інших видів продукції (сировини, матеріалів, напівфабрикатів) називають їх властивість рівноцінно замінювати при використанні будь-який з безлічі екземплярів виробів, їх частин або іншої продукції іншим однотипним екземпляром. Найпоширенішою є повна взаємозамінюваність, яка забезпечує збірку без доопрацювання деталей і складальних одиниць.
Іноді необхідно виготовляти деталі і складальні одиниці з малими економічно неприйнятними або технологічно важко здійснимими допусками. У цих випадках для отримання необхідної точності збірки застосовують груповий підбір деталей (селективну збірку), компенсатори, регулювання положення деяких частин машин і приладів, пригін. Таку взаємозамінюваність називають неповною (обмеженою). Її можна здійснювати не по всіх, а тільки по окремих геометричних або іншим параметрам.
Зовнішня взаємозамінюваність – це взаємозамінюваність купувальних виробів і складальних одиниць, що кооперуються, за експлуатаційними показниками, а так само по розмірах і формі приєднувальних поверхонь. Наприклад, в електродвигунах зовнішню взаємозамінюваність забезпечують по частоті обертання валу і потужності, а так само по розмірах приєднувальних поверхонь.
Внутрішня взаємозамінюваність розповсюджується на деталі, складальні елементи та механізми, що складають виріб. Рівень взаємозамінюваності виробництва характеризується коефіцієнтом взаємозамінюваності Кв, рівним відношенню трудомісткості виготовлення виробу. Значення цього коефіцієнта може бути різним, проте ступінь його наближення до одиниці є об’єктивним показником технічного рівня виробництва.