Унификация и агрегатирование метрология кратко

Обновлено: 30.06.2024

К числу важнейших методов стандартизации относятся унификация и агрегатирование, нашедшие широкое применение в машиностроении.

Под унификацией понимают действия, направленные на сведение к технически и экономически обоснованному рациональному минимуму неоправданного многообразия различных изделий, деталей, узлов, технологических процессов и документации. Унификацию можно рассматривать как средство оптимизации параметров качества и ограничения количества типоразмеров выпускаемых изделий и их составных частей. При этом унификация воздействует на все стадии жизненного цикла продукции, обеспечивает взаимозаменяемость изделий, узлов и агрегатов, что, в свою очередь, позволяет предприятиям кооперироваться друг с другом.

Благодаря унификации существенно возрастает спрос на детали, узлы и комплектующие изделия, используемые в производстве различных видов продукции. Повышенный спрос позволяет организовывать поточное производство указанных компонентов готовой продукции, укрупнять их партии, создавать специализированные участки и предприятия.

К основным видам унификации обычно относят конструкторскую и технологическую унификацию. При этом первая предполагает унификацию изделий в целом и их составных частей (конструктивных элементов, деталей, узлов, комплектующих изделий и материалов), а вторая — унификацию нормативно-технической документации (стандартов, технических условий, инструкций, методик, руководящих документов, конструкторско-технологической документации и др.).

Современный процесс развития унификации позволяет выделить два основных направления: компоновочное и ограничительное.

Компоновочное направление предусматривает исследование рынка, анализ существующих потребностей и выявление номенклатуры изделий, необходимых потребителям. Ограничительное — предполагает углубленный анализ номенклатуры выпускаемых изделий и ее дальнейшее ограничение до минимально необходимой номенклатуры типоразмеров изделий и их составляющих. В мировой практике ограничительное направление унификации получило название симплификации. Так, по определению ИСО, симплификация — это процесс простого сокращения количества типов или других разновидностей изделий до количества, технически и экономически необходимого для удовлетворения потребностей.

Унификация может проводиться на разных уровнях управления качеством продукции — межотраслевом, отраслевом, уровне предприятия.

При определении характеристик унификации в качестве основной принята деталь. Все детали, составляющие машину, делятся на унифицированные и оригинальные.

Унифицированной считается деталь, которая под одним и тем же обозначением применяется в двух и более различных машинах. Оригинальной считается деталь, применяемая в одной конкретной машине.

Показатель унификации - количественная характеристика или совокупность характеристик выполнения поставленной задачи по унификации.

Уровень унификации - насыщенность изделий унифицированными составными частями.

При этом для характеристики уровня унификации изделия наиболее часто используют такие показатели, как уровень унификации по количеству унифицированных деталей, их весу, суммарной трудоемкости их изготовления, а также комплексный показатель унификации, объединяющий эти частные критерии.

Для определения показателей уровня унификации изделий их составные части разделяют на стандартные n_c, унифицированные n_y, заимствованные n_з, покупные n_п, оригинальные n_о, общее количество n.

Наиболее часто для оценки уровня унификации используют следующие коэффициенты унификации:

Коэффициент применяемости в натуральном выражении

Коэффициент применяемости в стоимостном выражении

Коэффициент применяемости составных частей изделия

где N - общее количество составных частей;

n_T – общее количество типоразмеров составных частей.

Коэффициент меж проектной унификации

где H - общее количество рассматриваемых проектов (образцов);

n_i - количество типоразмеров составных частей в i-м проекте (образце);

Q - общее количество типоразмеров составных частей, применяемых в группе из H проектов (образцов);

n_max - максимальное количество типоразмеров составных частей одного проекта (образца).

Не включаются в расчеты коэффициентов унификации детали общетехнического применения (болты, шпильки, пробки, шпонки, лампочки и т.п.).

При расчете экономической эффективности унификации источниками эффекта являются сокращение номенклатуры чертежей, затрат на разработку технологии, ее упрощение, снижение материалоемкости, повышение ресурса.

Изменяемым экономическим показателем являются затраты разработчика изделия или изготовителя, в этом случае экономический эффект рассчитывается по формуле

T _пр - время проектирования;

Ц_пр - плата за 1 час проектирования;

n - общее число типоразмеров;

n_o - число оригинальных типоразмеров;

Е_н - нормативный коэффициент эффективности.

Под агрегатированием понимают метод конструирования и эксплуатации изделий, основанный на функциональной и геометрической взаимозаменяемости их основных узлов и агрегатов.

Важнейшим преимуществом изделий, созданных на основе агрегатирования, является их конструктивная обратимость. Агрегатирование позволяет также многократно применять стандартные детали, узлы и агрегаты в новых модификациях изделий при изменении их конструкции.

Использование агрегатирования как метода стандартизации обеспечивает решение целого ряда актуальных задач в различных отраслях промышленности:

расширение номенклатуры выпускаемых изделий за счет создания их новых модификаций и различных вариантов исполнения;

комплектование и сборка изделий разного функционального назначения из унифицированных и взаимозаменяемых деталей, узлов и агрегатов;

расширение области применения универсальных изделий, машин и оборудования за счет создания возможности быстрой замены их рабочих органов;

создание сложной технологической оснастки и приспособлений на основе использования общих деталей, узлов и агрегатов;

обеспечение высокопроизводительного ремонта и эффективного восстановления изношенных изделий, машин и оборудования за счет использования взаимозаменяемых деталей, запасных частей, комплектующих изделий, узлов и агрегатов.

Параметр продукции — это количественная характеристика ее свойств. Наиболее важными параметрами являются характеристики, определяющие назначение продукции и условия ее использования:

размерные параметры (размер одежды и обуви, вместимость посуды);

весовые параметры (масса отдельных видов спортинвентаря);

параметры, характеризующие производительность машин и приборов (производительность вентиляторов и полотеров, скорость движения транспортных средств);

энергетические параметры (мощность двигателя и пр.).

Продукция определенного назначения, принципа действия и конструкции, т.е. продукция определенного типа, характеризуется рядом параметров. Набор установленных значений параметров называется параметрическим рядом. Разновидностью параметрического ряда является размерный ряд. Например, для тканей размерный ряд состоит из отдельных значений ширины тканей, для посуды — отдельных значений вместимости. Каждый размер изделия (или материала) одного типа называется типоразмером. Например, сейчас установлено 105 типоразмеров мужской одежды и 120 типоразмеров женской одежды.

Процесс стандартизации параметрических рядов (параметрическая стандартизация) заключается в выборе и обосновании целесообразной номенклатуры и численного значения параметров. Решается эта задача с помощью системы предпочтительных чисел, подробно рассмотренной в предыдущей теме.

Применение системы предпочтительных чисел позволяет не только унифицировать параметры продукции определенного типа, но и увязать по параметрам продукцию различных видов. Например, практика стандартизации в машиностроении показала, что параметрические ряды деталей и узлов должны базироваться на параметрических рядах машин и оборудования. При этом целесообразно руководствоваться следующим правилом: ряду параметров машин по R5 должен соответствовать ряд размеров деталей по R10, ряду параметров машин по R10 — ряд размеров деталей по R20 и т.д.

В целях более эффективного использования тары для консервных банок и транспортных средств для их перевозки предлагается ряд грузоподъемности железнодорожных вагонов и автомашин, ряд размеров контейнеров, ящиков и отдельных консервных банок строить по ряду R5.

Унификация продукции. Деятельность по рациональному сокращению числа типов деталей, агрегатов одинакового функционатьного назначения называется унификацией продукции. Она базируется на классификации и ранжировании, селекции и симплификации, типизации и оптимизации элементов готовой продукции. Основными направлениями унификации являются:

разработка параметрических и типоразмерных рядов изделий, машин, оборудования, приборов, узлов и деталей;

разработка типовых изделий в целях создания унифицированных групп однородной продукции;

разработка унифицированных технологических процессов, включая технологические процессы для специализированных производств продукции межотраслевого применения;

ограничение целесообразным минимумом номенклатуры разрешаемых к применению изделий и материалов.

Результаты работ по унификации оформляются по-разному: это могут быть альбомы типовых (унифицированных) конструкций деталей, узлов, сборочных единиц; стандарты типов, параметров и размеров, конструкций, марок и др.

В зависимости от области проведения унификация изделий может быть межотраслевой (унификация изделий и их элементов одинакового или близкого назначения, изготовляемых двумя или более отраслями промышленности); отраслевой и заводской (унификация изделий, изготовляемых одной отраслью промышленности или одним предприятием).

В зависимости от методических принципов осуществления унификация может быть внутривидовой (семейств однотипных изделий) и межвидовой или межпроектной (узлов, агрегатов, деталей разнотипных изделий).

Степень унификации характеризуется уровнем унификации продукции — насыщенностью продукции унифицированными, в том числе стандартизированными, деталями, узлами и сборочными единицами. Одним из показателей уровня унификации является коэффициент применяемости (унификации) К ,%, который вычисляют по формуле

где п — общее число деталей в изделии, шт.; n₀ — число оригинальных деталей (разработанных впервые), шт.

Коэффициент применяемости можно рассчитывать применительно к унификации деталей общемашиностроительного (ОМП), межотраслевого (МП), отраслевого (ОП) применения.

Согласно плану повышения уровня унификации машиностроительной продукции предусмотрено снижение доли оригинальных изделий и соответственно повышение доли изделий (деталей, узлов) ОМП, МП, ОП.

Коэффициенты применяемости могут быть рассчитаны: для одного изделия; для группы изделий, составляющих ти-поразмерный (параметрический) ряд; для конструктивно-унифицированного ряда.

Примером использования унификации в типоразмерном ряду изделий может быть ГОСТ 26678 на параметрический ряд холодильников. В стандартном параметрическом ряду находятся 17 моделей холодильников и три модели морозильников, коэффициент применяемости ряда составляет 85%. В ГОСТе указываются перечень составных частей, подлежащих унификации в пределах параметрического ряда (допустим, холодильные агрегаты двухкамерных холодильников с объемом камеры 270 и 300 см 3 и объемом низкотемпературного отделения 80 см 3 ), и перечень составных частей, подлежащих унификации в пределах одного типоразмера (например, холодильный агрегат по присоединительным размерам, конденсатор).

Агрегатирование — это метод создания машин, приборов и оборудования из отдельных стандартных унифицированных узлов, многократно используемых при создании различных изделий на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости. Например, применение в мебельном производстве щитов 15 размеров и стандартных ящиков трех размеров позволяет получить при различной комбинации этих элементов 52 вида мебели.

Агрегатирование очень широко применяется в машиностроении, радиоэлектронике. Развитие машиностроения характеризуется усложнением и частой сменяемостью конструкции машин. Для проектирования и изготовления большого количества разнообразных машин потребовалось в первую очередь расчленить конструкцию машины на независимые сборочные единицы (агрегаты) так, чтобы каждая из них выполняла в машине определенную функцию, что позволило специализировать изготовление агрегатов как самостоятельных изделий, работу которых можно проверить независимо от всей машины.

Расчленение изделий на конструктивно законченные агрегаты явилось первой предпосылкой развития метода агрегатирования. В дальнейшем анализ конструкций машин показал, что многие агрегаты, узлы и детали, различные по устройству, выполняют в разнообразных машинах одинаковые функции. Обобщение частных конструктивных решений путем разработки унифицированных агрегатов, узлов и деталей значительно расширило возможности данного метода.

В настоящее время на повестке дня переход к производству техники на базе крупных агрегатов (модулей). Модульный принцип широко распространен в радиоэлектронике и приборостроении; это основной метод создания гибких производственных систем и робототехнических комплексов.

Комплексная стандартизация. При комплексной стандартизации (КС) осуществляются целенаправленное и планомерное установление и применение системы взаимоувязанных требований как к самому объекту комплексной стандартизации в целом, так и к его основным элементам в целях оптимального решения конкретной проблемы. Применительно к продукции — это установление и применение взаимосвязанных по своему уровню требований к качеству готовых изделий, необходимых для их изготовления сырья, материалов и комплектующих узлов, а также условий сохранения и потребления (эксплуатации). Комплексная стандартизация обеспечивает взаимосвязь и взаимозависимость смежных отраслей по совместному производству готового продукта, отвечающего требованиям государственных стандартов. Например, нормы, требования, указываемые в стандарте на автомобиль, затрагивают металлургию, подшипниковую, химическую, электротехническую и другие отрасли промышленности. Качество современного автомобиля определяется качеством более 2000 изделий и материалов — металлов, пластмасс, резинотехнических и электротехнических изделий, лаков, красок, масел, топлива, смазок, изделий легкой, целлюлозно-бумажной промышленности и др. В таких случаях отдельные стандарты, даже когда в них заложены перспективные показатели, не всегда могут обеспечить нужные результаты.

Комплексная стандартизация позволяет устанавливать наиболее рациональные в техническом отношении параметрические ряды и сортамент промышленной продукции,

устранять ее излишнее многообразие, неоправданную разнотипность, создавать техническую базу для организации массового и поточного производства на специализированных предприятиях с применением более совершенной технологии, ускорять внедрение новейшей техники и обеспечивать эффективное решение многих вопросов, связанных с повышением качества изделий, их надежности, долговечности, ремонтопригодности, безотказности в условиях эксплуатации (потребления).

Основными критериями выбора объектов КС являются технико-экономическая целесообразность стандартизации и уровень технического совершенства продукции. Принципы комплексной стандартизации основаны на выявлении взаимосвязей между показателями качества составных частей изделия и предметов труда. Для нее характерны три главных методических принципа:

системность (установление взаимосвязанных требований с целью обеспечения соответствующего уровня качества);

оптимальность (определение оптимальной номенклатуры объектов КС, состава и количественных значений показателей их качества);

программное планирование (разработка специальных программ КС объектов, их элементов, включаемых в планы государственной, отраслевой и республиканской стандартизации).

Одним из главных показателей, определяющих степень комплексной стандартизации, является интегральный коэффициент охвата изделий стандартизацией К_нтт получаемый перемножением частных коэффициентов, характеризующих уровень стандартизации сырья, полуфабрикатов, частей и деталей конструкций, комплектующих изделий, оснащения, методов испытаний, готовой продукции и др.: Кинт = К1 К2 К3. К_п, где, К_п — частные коэффициенты стандартизации каждого элемента конструкции, компонента, входящего в изделие.

Частный коэффициент К,%, представляет собой отношение количества разработанных нормативно-технических документов на стандартизированные элементы конструкции (К_СТ) к общему количеству нормативно-технических документов, необходимых для выпуска данной продукции (Кобщ ), т.е.

Частные коэффициенты стандартизации делятся на группы по их отношению к орудиям труда (оборудование, оснастка, инструмент и т.п.); к предметам труда (сырье, материалы, полуфабрикаты и т.п.).

Ввиду сложности создания и освоения новых высокоэффективных видов сырья, материалов, изделий планы и программы комплексной стандартизации целесообразно разрабатывать на пять и более лет. Разработку конкретных стандартов следует планировать с разбивкой по годам.

Один из наиболее серьезных вопросов в методологии программно-целевого планирования комплексной стандартизации — оценка эффективности ПКС продукции. Она может проводиться на четырех этапах планирования: утверждения перечня ПКС, разработки проекта ПКС, научно-технической экспертизы проекта, реализации. Достоверность оценки эффективности ПКС имеет большое значение, так как по ней принимается решение о целесообразности ее реализации.

При вынесении окончательного решения учитывается необходимость разработки и реализации ПКС для нормативно-технического обеспечения ранее запланированных целевых комплексных программ.

В отрасли автомобильного и сельскохозяйственного машиностроения осуществляется комплексная программа стандартизации, направленная на максимальную унификацию конструкций деталей и узлов общего назначения. Для целенаправленного выполнения этой работы составлены альбомы рабочих чертежей унифицированных узлов и деталей, разработана нормативно-техническая документация на организацию специализированных производств и освоение унифицированных изделий непосредственно на заводах — изготовителях сельскохозяйственных машин. Установлена обязательность применения унифицированных узлов и деталей при проектировании новых сельскохозяйственных машин, использования их в качестве запасных частей для действующего парка машин.

Опережающая стандартизация. Метод опережающей стандартизации заключается в установлении повышенных по отношению к уже достигнутому на практике уровню норм и требований к объектам стандартизации, которые согласно прогнозам будут оптимальными в последующее время.

Стандарты не должны только фиксировать достигнутый уровень развития науки и техники, так как из-за высоких темпов морального старения многих видов продукции они могут стать тормозом технического прогресса. Для того чтобы стандарты не тормозили технический прогресс, они должны устанавливать перспективные показатели качества с указанием сроков их обеспечения промышленным производством. Опережающие стандарты должны стандартизировать перспективные виды продукции, серийное производство которых еще не начато или находится в начальной стадии.

К опережающей стандартизации можно отнести применение в стандартах отраслей (стандартах организаций) прогрессивных международных стандартов и стандартов отдельных зарубежных стран до их принятия в нашей стране в качестве государственных.

В ряде случаев опережающие стандарты влияют на организацию специализированного производства совершенно новых видов продукции. Например, в конце 1980-х гг. было утверждение международного стандарта на аудиокомпактный диск до начала производства самого изделия. Это позволило обеспечить полную совместимость компакт-диска с другими техническими средствами и тем самым избежать непроизводительных затрат.

2.3. Методические основы стандартизации

2.3.6. Унификация и агрегатирование изделий

Унификация проводится на основе анализа конструктивных исполнений изделий, их применяемости путем сведения близких по назначению, конструкции и размерам изделий, их составных частей и деталей к единой типовой унифицированной конструкции. Унификация является наиболее распространенной и эффективной формой стандартизации. Конструирование аппаратуры, машин и механизмов с применением унифицированных элементов позволяет не только сократить сроки разработки и уменьшить стоимость изделий, но и повысить их надежность, сократить сроки технологической подготовки и освоения производства.

Различают внутриразмерную, межразмерную (внутритиповую) и межтиповую унификацию. Внутриразмерная унификация осуществляется для модификаций изделий, имеющих одинаковое функциональное назначение, но отличающихся значением главного параметра. Например, токарно-винторезные станки для обработки заготовок с максимальным диаметром 320 мм унифицированы с токарными, двухсуппортными, операционными и т. д. Степень их унификации между собой и с базовым токарно-винторезным станком достигает 85 - 95 %. Средняя степень унификации автомобилей ЗИЛ, ВАЗ - составляет 80 - 90%.

Межразмерная или внутритиповая унификация осуществляется для базовых моделей или их модификаций между разными размерами параметрического ряда изделий, но внутри одного типа. Например, унифицированы токарно-винторезные станки для обработки заготовок диаметром 320 и 400 мм. Степень такой унификации может составлять до 35 %.

Межтиповая унификация осуществляется для изделий, относящихся к различным параметрическим рядам и различным типам. Например, унифицированы в один межтиповой ряд продольно-фрезерные, продольно-строгальные, продольно-шлифовальные станки на основе стандартной ширины обрабатываемых заготовок, установленных по ряду R10 (800; 1000; 1250 и 1600 мм). Это позволило применить для указанных станков 45 % унифицированных узлов в том числе: стойки, станины, поперечины и др.
Заводская и отраслевая унификации, осуществляемые соответственно в рамках одного завода и ряда заводов отрасли может охватывать номенклатуру изделий, сборочных единиц и деталей, которые производят и применяют в различных отраслях - межотраслевая унификация.

Работа по унификации и стандартизации нашла широкое применение в различных отраслях производящих продукцию, особенно в литейном производстве, изготовлении кузнечно-прессовой оснастки, станочных приспособлений, инструмента и т. д. Унифицированы крепежные детали, арматура и соединения трубопроводов (вентили, клапаны, тройники, краны), редукторы, муфты, шкивы, более подшипники качения и многие другие сборочные единицы и детали. Унификация деталей и агрегатов общемашиностроительного назначения заключается в замене группы близких по конструкции и размерам типов одним оптимальным типоразмером, использование которого возможно для различного назначения. Такой метод широко используется для деталей и узлов машин с ограниченным числом параметров, определяющих их конструкцию, например: шайбы, винты, болты, гайки, уплотнения, муфты и др. В более сложных случаях требуется предварительный анализ конструкций и параметров объектов, оценка качества их функционирования и проведение расчётов. При этом большое внимание следует уделять влиянию конструктивных элементов на эксплуатационные качества унифицируемых деталей и агрегатов. Например, необходимо уменьшать концентрацию напряжений, особенно в местах контакта деталей, проводить оптимизацию формы деталей и предусматривать плавные переходы от одной поверхности детали к другой.

В настоящее время унификацию деталей и сборочных единиц проводят во всех отраслях промышленного производства. В случае создания специализированных производств унифицированных деталей и составных создаётся значительный технико-экономический эффект. Возможность применения агрегатов в различных модификациях машин и приборов одного класса или близких по назначению обеспечивает конструктивную преемственность при создании новых изделий. Использование одинаковых узлов и агрегатов, значительно сокращает трудоемкость проектирования, изготовления и ремонта изделий, повышает уровень взаимозаменяемости продукции, способствует специализации предприятий, механизации и автоматизации производственных процессов, улучшает качество продукции, а также облегчает перестройку производства при переходе предприятий на освоение новой продукции. Выделение агрегатов выполняют на основе кинематического анализа машин и их составных частей с учетом возможности применения их в других машинах. При этом стремятся, чтобы из минимального числа типоразмеров автономных агрегатов можно было создать максимальное число компоновок оборудования. Большое распространение получили агрегатные станки, так как при смене объекта производства их легко разобрать и из тех же агрегатов собирать новые станки для обработки других деталей с требуемой точностью.

Рис. 2.4. Приспособление для сборки и сварки крупных агрегатов

Наглядным примером применения принципа агрегатирования является система универсально-сборных приспособлений (УСП). Такие приспособления компонуют из окончательно и точно обработанных взаимозаменяемых элементов: угольников, стоек, призм, опор, прихватов, зажимов, крепежных деталей и др. Систему УСП наиболее широко используют на опытных заводах и в условиях мелкосерийного и среднесерийного производства. При таких условиях конструирование и изготовление неразработанных приспособлений экономически нецелесообразны. С помощью элементов УСП собирают приспособления для сборки и сварки крупногабаритных изделий (рис. 2.4).

Универсально-сборные приспособления для фрезерных, сверлильных, расточных, сварочных, сборочных, контрольных и других операций показаны на рис. 2.5. Узлы и базовые детали УСП представлены на рис. 2.6.

Рис. 2.5. Приспособление для механической обработки:
а) для обработки отверстий; б) для токарных работ

Сборно-разборные приспособления (СРП) собираются из стандартных взаимозаменяемых универсальных узлов и деталей. Основные универсальные узлы и базовые детали УСП представлены на рис.2.6., где: 1 - базовая плита, 2 - базовый угольник, 3 - стойка, 4 - универсальный гидравлический зажим, 5 - регулируемая опора, 6 - прихват, 7 - подводная опора, 8 - регулируемый упор, 9 - самоцентрирующий упор, 10 - гидравлический цилиндр, 11 - разъемный клапан, 12 - рукав высокого давления.

1. Стандартизация. Цели стандартизации. Принципы стандартизации.

2. Документы в области стандартизации.

3. Международные организации по стандартизации.

4. Органы и службы стандартизации РФ.

5. Виды национальных стандартов РФ: Категории стандартов.

6. Методы стандартизации: упорядочение объектом, параметрическая стандартизация, унификация продукции, агрегатирование

1. Стандартизация. Цели стандартизации. Принципы стандартизации

Стандартизация – деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования, направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции, работ или услуг.

Основные понятия закона, касающиеся стандартизации:

стандарт – документ, в котором в целях добровольного многократного использования устанавливаются характеристики продукции, правила осуществления и характеристики процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации, выполнения работ или оказания услуг. Стандарт также может содержать требования к терминологии, символике, упаковке, маркировке или этикеткам и правилам их нанесения;

международный стандарт – стандарт, принятый международной организацией;

национальный стандарт – стандарт, утвержденный национальным органом Российской Федерации по стандартизации;

технический регламент – документ, который принят международным договором Российской Федерации, ратифицированным в порядке, установленном законодательством Российской Федерации, или федеральным законом, или указом Президента Российской Федерации, или постановлением Правительства Российской Федерации и устанавливает обязательные для применения и исполнения требования к объектам технического регулирования (продукции, в том числе зданиям, строениям и сооружениям, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации).

Читайте также: