Стандартизация комплексных норм взаимозаменяемости: научное обоснование

УДК 006+006.9 В.И. Глухов

Омский государственный технический университет, г. Омск

СТАНДАРТИЗАЦИЯ КОМПЛЕКСНЫХ НОРМ ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ:

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ

Лидирующая роль метрологии и взаимозаменяемости по линейным и угловым величинам в техническом прогрессе машиностроения проявляется на всех процессах жизненного цикла продукции: в процессе проектирования при нормировании стандартизованных показателей точности деталей и сборочных единиц, обеспечивающих высокое качество проекта и требуемые показатели служебного назначения нового изделия; в процессе производства- при нормировании показателей точности технологических процессов изготовления деталей и сборки высококачественных изделий; в процессе контроля - при выборе достоверных методик выполнения измерений точности геометрических величин для управления качеством выпускаемой продукции.

Действующая система нормирования точности и методология контроля и измерений линейно-угловых величин сложилась в 70-х ...80-х годах прошлого века, и к началу XXI века они утратили свою прогрессивность, стали тормозом технического прогресса машиностроения в части обеспечения качества продукции по размерной и геометрической точности. Разобщенность систем стандартов , отсутствие единых систем отсчета различных видов геометрических величин (координат, линейных и угловых размеров, отклонений расположения и отклонений формы), отсутствие научного обоснования допусков не позволяют комплексно нормировать точность геометрических элементов, деталей, сборочных единиц, изделий и являются причинами снижения качества технической продукции еще в процессе проектирования. В эти же годы сменилось название линейно-угловых величин, они стали называться геометрическими величинами без достаточного обоснования; линейная величина-длина- осталась основной единицей международной системы единиц, угловая величина -угол- отнесена к производным единицам, геометрические величины -отклонения расположения и формы поверхностей- стали называться геометрическими отклонениями.

Научная школа «Метрология и взаимозаменяемость», созданная профессором Конда-шевским Владиславом Владимировичем , заслуженным машиностроителем и организатором кафедры «Метрология и приборостроение» Омского машиностроительного института, ныне Омского государственного технического университета, в преддверии своего пятидесятилетия, разработала новую методологию комплексного нормирования и контроля точности геометрических величин, которая способна восстановить авангардные позиции метрологии и взаимозаменяемости в ускорении технического прогресса машиностроения в XXI веке.

Фундаментом новой методологии являются:

1. Открытие различной информативности осей координат систем отсчета геометрических величин [1].

2. Открытие принципа двумерности линейно- угловых величин [2].

3. Новые адекватные геометрические модели реальных деталей [2].

321

Основные научные положения методологии нормирования и измерений геометрических величин на основе принципа двумерности размеров заключаются в следующем:

1) Действительные значения размеров и геометрических величин должны устанавливаться измерением с допускаемой погрешностью на основе достоверных определений их терминов, учитывающих служебное назначение каждого элемента детали.

2) Размеры деталей - это размеры геометрических элементов, выполняющих в деталях определенное служебное назначение: исполнительной или свободной поверхности, основной или вспомогательной конструкторской базы в пределах информативности элемента.

Информативность элемента определяется числом и видом линейных и угловых степеней свободы, которые база элемента отдает на образование вспомогательной системы

координат в комплекте трех элементов, и которых база элемента лишает рассматриваемую или присоединяемую деталь.

3) Все размеры деталей по своему назначению делятся на два типа: координирующие размеры - определяют положение элементов относительно конструкторских баз детали, и элементные размеры - определяют метрику элементов, т.е. пространственную форму и габариты геометрических элементов деталей.

4) Системой отсчета координирующих размеров детали является обобщенная система координат, материализованная комплектом основных или вспомогательных конструкторских баз, совместно лишающих деталь шести степеней свободы. Информативность баз определяет информативность координатных плоскостей и осей координат систем отсчета.

Системой отсчета элементных размеров является система координат комплекта трех элементов, в которой рассматриваемый элемент детали выполняет свое служебное назначение базы или исполнительной поверхности.

5) Принцип двумерности геометрических величин: две меры - мера длины(линейная) и мера угла (угловая) входят в структуру размеров в виде линейных и угловых отклонений расположения и отклонений формы поверхностей , делают переменными размеры координат и размеры метрики элементов и превращают их в действующие комплексные размеры, имеющие два граничных значения: наибольшее и наименьшее, действительно определяющие характер посадок в соединениях после сборки.

6) Два граничных значения линейного элементного размера - размер максимума материала (наибольший для вала и наименьший для отверстия) и размер минимума материала (наименьший для вала и наибольший для отверстия) - представляют собой размеры двух правильных элементов, номинально расположенных относительно баз комплекта элементов и касательных к реальным поверхностям рассматриваемого элемента: один - вне материала детали, второй - из материала детали. Разность граничных размеров определяет геометрическую точность элемента, которая складывается из отклонений формы и влияющих отклонений расположения.

7) Граничные значения элементного размера являются действительными размерами, которые необходимо установить при измерении. Наибольшее и наименьшее значения размера не должны выходить за границы поля допуска размера.

8) Угловые элементы деталей - конический и призматический - дважды подчиняются принципу двумерности размеров: одним размером является комплексный двумерный размер меры угла, вторым - номинальный линейный размер меры длины основного сечения (диаметр для конуса и ширина для угловой призмы). Комплексный двумерный размер угла имеет два граничных значения, представляющих собой углы двух правильных элементов, номинально расположенных относительно баз комплекта элементов детали и касательных с прилеганием к одной из образующих реальной поверхности элемента: один - вне материала

322

элемента - определяет размер наружного угла, второй - из материала элемента - определяет размер внутреннего угла.

9) Координирующие размеры представляют собой линейные и угловые координаты каждой вспомогательной системы координат, материализованной комплектом баз трех элементов, определяющих положение присоединяемой детали, относительно обобщенной системы координат рассматриваемой детали. В единстве, в неразрывности линейных и угловых координат для задания положения элементов детали проявляется принцип двумерности для координирующих размеров.

Линейные координирующие размеры детали - это три линейные координаты начала вспомогательной системы координат комплекта трех элементов относительно обобщенной системы координат детали.

Угловые координирующие размеры деталей - это три угла между осями обобщенной системы координат с информативностью 4 (2 угла) и 2 (1 угол) и проекциями осей вспомогательной системы координат с такой же информативностью на координатные плоскости обобщенной системы, перпендикулярные осям поворота.

Состав линейных и угловых координирующих размеров конкретного элемента детали определяется его информативностью в комплекте элементов.

Выводы

1. Создан научный задел для разработки проекта комплексной системы стандартов на комплексные нормы взаимозаменяемости для метрологического обеспечения качества технических изделий по точности геометрических величин, включая координаты, длины, углы, отклонения расположения, отклонения формы и шероховатость, отсчитываемых в единой системе координат. Проект основан на научных принципах служебного назначения, единства баз, инверсии, на открытии различной информативности осей координат и предназначен для решения проблем точности на всех процессах жизненного цикла продукции, в том числе, на основных: проектирование, производство и контроль. Проект имеет мировую новизну, его уровень выше уровня международных стандартов. Как частные случаи проект включает с минимальной корректировкой действующие стандарты на основные нормы взаимозаменяемости.

2. Научная школа «Метрология и взаимозаменяемость» Омского государственного технического университета ищет Заказчиков на разработку проекта системы стандартов для комплексных норм взаимозаменяемости метрологического обеспечения качества оборонной и многоцелевой технической продукции, заинтересованных в повышении конкурентоспособности выпускаемых изделий и сокращении затрат и сроков на освоение новой продукции.

Наш полувековой опыт решения проблем точности в машиностроении может служить гарантией в успехе дела.

3. Новая нормативная база метрологического обеспечения точности геометрических величин, составляющих в технической продукции 90.95% от всех нормируемых физических величин, является необходимым условием совершенствования подготовки военных и гражданских специалистов, бакалавров и магистров с высшим профессиональным образованием по направлениям:

221701 -Метрологическое обеспечение вооружения и военной техники ;

221700 -Стандартизация и метрология;

221400 -Управление качеством

и по дисциплине «Метрология, стандартизация и сертификация» для всех технических направлений подготовки.

323

Библиографический список

1. Глухов В.И. Открытие разной информативности осей координат в системах отсчета геометрических величин деталей машин и приборов/ В.И.Глухов //Омский научный вест-ник.-Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010-№3. -с 193-196.

2. Глухов В.И. Повышение точности измерений в машиностроении на основе введения новых комплексных показателей действительных размеров деталей: дис. д-ра. техн. наук. Спец. 05.11.16 М.: МГТУ «СТАНКИН», ОмГТУ, 1998.-370с.