Влияние геометрических параметров на качество изделий


Очевидно, что качество изделий обеспечивает изготовитель. Если изделие сделано плохо, оно плохо работает. Но если разработано морально устаревшее изделие, оно будет неконкурентоспособным на рынке даже при отличном качестве изготовления. Следовательно, за качество отвечает и разработчик. Но неправильное использование изделия приведет к его быстрой поломке, и в таком случае, разговор о качестве теряет всякий смысл. В настоящее время особое внимание уделяют также утилизации изделий, поскольку опыт работы с такими объектами как атомные электростанции и атомные подводные лодки заставляет обращать внимание не только на эффективность функционирования, но и на угрозу загрязнения окружающей среды. Значит, качество изделия следует рассматривать на протяжении всего “жизненного цикла” от проектирования, через изготовление и эксплуатацию – до физической или моральной его “смерти”. “Жизненный цикл” изделия строится с учетом не только прямых связей (качество сложного изделия закладывается при проектировании, обеспечивается в ходе производства, реализуется при эксплуатации), но и обратных связей, которые используются для корректирования требований, обеспечивающих приемлемый уровень качества объекта.

            При проектировании изделия определенный уровень качества закладывается еще на этапе технического задания. Качество любого объекта (проекта, изделия, процесса) можно оценить, и на основе этой оценки сравнить объекты одинакового назначения.

            Качество изделия является наиболее общим его свойством и складывается из таких свойств как надежность, мощность, коэффициент полезного действия, эргономичность и др. В свою очередь, эти свойства могут быть более или менее сложными. Например, надежность изделия включает в себя его безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость. А такие свойства, как масса, отдельные габаритные размеры изделия являются простейшими и не разлагаются на составные элементы.

            Простейшие свойства, которые могут быть выражены числовыми значениями физических величин: масса, длина, твердость и др. далее будут называться параметрами. Функциональные параметры элементов изделия — это параметры, определяющие уровень его эксплуатационных показателей. К ним могут быть отнесены геометрические, физико-механические, электрические, магнитные и другие.

            Номенклатура функциональных параметров зависит от назначения изделия, его состава, конструкции и работы. Например, от площади зазоров в системе цилиндр-кольцо-поршень и объема камеры сгорания зависит вращающий момент двигателя внутреннего сгорания. От твердости рабочих поверхностей уплотнительных колец и стенок цилиндра зависит их износостойкость, следовательно и долговечность двигателя. Подобные примеры легко найти в любом техническом изделии.

            Эксплуатационные показатели, определяющие качество изделий, зависят в значительной степени от геометрических параметров деталей. Для нормальной работы соединений деталей (сопряжений) и изделия в целом необходимо обеспечить требуемую точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также параметры их микрогеометрии (шероховатости).

            Для большинства деталей необходимо соблюдать требуемую точность не только по геометрическим параметрам. Например, наиболее важные детали оптико-механического прибора (микроскопа, фотоаппарата, бинокля) изготавливаются из стекла или пластмасс, и для них весьма существенны оптические свойства материала. Точность присоединительных размеров оптических деталей также будет влиять на качество собранного изделия. Кроме того, оптические свойства самих деталей в значительной мере зависят от точности таких геометрических параметров, как радиусы и толщина линз, углы и толщина призм, а также от правильности формы и микрогеометрии сферических и плоских поверхностей линз и зеркал, их расположения и т.д.

            Поверхность шарика в пишущем узле стержня шариковой ручки должна быть достаточно правильной (сферической) для того, чтобы шарик свободно вращался, а размеры шарика и гнезда должны обеспечивать зазор для выхода красящей пасты. Причем, слишком маленький зазор приведет к заклиниванию при письме, а слишком большой – к свободному вытеканию пасты на бумагу, в карман или сумку, где лежит ручка.

Из рассмотренных примеров видно, что геометрические параметры в значительной степени влияют на качество любого изделия вне зависимости от сферы его применения и целевого назначения (от механической детской игрушки до космического корабля).

            Множество современных технических изделий работает на автономном электрическом питании от батареек. Батарейки вставляют в часы, фотоаппараты, фонари, игрушки, причем вставить новую батарейку часто может сам пользователь. Замена наиболее часто употребляемых батарей возможна благодаря тому, что во всем мире изготовители и пользователи придерживаются одинаковых норм – стандартов – на их геометрические размеры и напряжение. Поэтому гнезда в приборах и игрушках позволяют легко установить туда подходящие батарейки в необходимом количестве.

            Весь мир пользуется фотографической пленкой стандартных размеров, то же можно сказать о магнитных пленках для аудио- и видеоаппаратуры, дискетах и компакт-дисках.

Взаимозаменяемость однородных изделий означает “одинаковость” их основных параметров. Но единообразие подхода к нормированию параметров не исключает возможности разработки и выпуска различающихся изделий одного назначения. Необходимость применения разнообразных по видам и числовым значениям параметров требует разработки систем допусков, причем в первую очередь стандартизации подвергаются геометрические параметры деталей и сопряжений.

            Для того чтобы запустить изделия в серийное и массовое производство, техническая документация на них должна содержать жестко нормированные значения основных функциональных параметров. Чтобы разбросы параметров, неизбежно возникающие при изготовлении элементов, не оказывали существенного влияния на работу изделия, их ограничивают определенными нормами. Параметры могут быть с одной стороны (сверху или снизу), но наиболее часто используют двухстороннее ограничение. Нормы допустимого рассеяния параметров при двухстороннем ограничении называют допусками.

Соблюдение единообразия номинальных значений параметров и норм их рассеяния обеспечивает взаимозаменяемость изделий. Нормы номинальных значений параметров могут быть зафиксированы в виде рядов предпочтительных чисел, а для геометрических параметров – в виде рядов нормальных линейных размеров, нормальных углов, уклонов и конусностей.


Предыдущие материалы: Следующие материалы: