Методы стандартизации

Стандартизация - это комплекс методов, необходимых для установления оптимального решения повторяющихся задач и указания его в качестве норм и правил.

Метод стандартизации - это прием или совокупность приемов, с помощью которых достигаются цели стандартизации.

При стандартизации широкое применение получили следующие методы: упро­щение (симплификация); упорядочение (систематизация и классификация) объектов стандартизации; параметрическая стандартизация; унификация; агре­гатирование; типизация.

Симплификация – это метод стандартизации, который заключается в сокраще­нии типов изделий в рамках определенной номенклатуры до такого числа, кото­рое является достаточным для удовлетворения существующей потребности на данное время.

Упорядочение объектов стандартизации является универсальным методом в об­ласти стандартизации продукции, процессов и услуг. Упорядочение как управ­ление многообразием связано, прежде всего, с сокращением этого многообразия. В него входят систематизация и классификация.

Систематизация заключается в расположении в определенном порядке и после­довательности, удобной для пользования. Наиболее простой формой системати­зации является расположение систематизируемого материала в алфавитном по­рядке (в справочниках, библиографиях и т. п.). В технике широко применяют цифровую систематизацию по порядку номеров или в хронологической последо­вательности. Например, в стандарт помимо номера вводят цифры, указывающие год его утверждения.

Классификация заключается в расположении предметов и понятий по классам и размерам в зависимости от их общих признаков. В качестве международной системы принята универсальная десятичная система (УДК). Ее используют в публикациях, журналах, библиографических каталогах и т. п. Для классификации промышленной и сельскохозяйственной продукции исполь­зуют Единую десятичную систему классификации продукции (ЕДСКП). Все множество продукции делят на 100 классов в соответствии с отраслями произ­водства и конкретизируют ее по свойствам и назначению. Затем каждый класс делят на 10 подклассов, каждый подкласс на 10 групп, каждую группу на 10 под­групп и каждую подгруппу на 10 видов. Каждый вид может включать 9999 кон­кретных наименований продукции.

Параметрическая стандартизация применяется для установления рациональ­ной номенклатуры изготавливаемых изделий с целью унификации, повышения серийности и развития специализации их производства. Для этого разрабатыва­ют стандарты на параметрические ряды этих изделий.

Параметрическим рядом называют закономерно построенную в определенном диапазоне совокупность числовых значений главного параметра машин (или других изделий) одного функционального назначения и аналогичных по кине­матике или рабочему процессу.

Из всех параметров, характеризующих изделие, выделяют главный и основные параметры.

Главным называют параметр, который определяет важнейший эксплуатацион­ный показатель машины (или другого изделия) и не зависит от технических усовершенствований изделия и технологии изготовления. Например, для метал­лорежущего оборудования – это точность обработки, мощность, пределы скоро­стей резания, производительность; для измерительных приборов – погрешность измерения, цена деления шкалы, измерительная сила и др.

Разновидностью параметрического ряда является типоразмерный (или просто размерный) ряд, его главный параметр – размеры изделий.

На базе параметрических (типоразмерных) рядов создают конструктивные ряды конкретных типов (моделей) машин одинаковой конструкции и одного функ­ционального назначения. В большинстве случаев числовые значения параметров выбирают из рядов предпочтительных чисел, особенно при равномерной насы­щенности ряда во всех его частях. В машиностроении наиболее часто использу­ют ряд R10.

Общая методика построения параметрического ряда предусматривает следующие виды работ:

– выбор границ ряда;

– выбор характера градации ряда;

– определение числа членов ряда, то есть числа типоразмеров изделий.

Наибольшее и наименьшее значения главного параметра, а также частоту (града­цию) ряда следует устанавливать не только на основе текущей потребности, но и с учетом перспективы развития народного хозяйства, достижений науки и техники, тенденций развития машин, для которых определяют параметрические (размерные) ряды.

Параметрические ряды машин, приборов, тары рекомендуется строить согласно системы предпочтительных чисел - набору последовательных чисел, изменяющихся в геометрической прогрессии.

Основным стандартом в этой области является ГОСТ 8032-84 ²Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел². Этот стандарт предусматривает четыре основных ряда предпочтительных чисел:

1-й ряд - R5 - 1,00; 1,60; 2,50; 4,00; 6,30; 10,00 … имеет знаменатель прогрессии ;

2-й ряд - R10 - 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50 … имеет знаменатель ;

3-й ряд - R20 - 1,00; 1,12; 1,25; 1,40; 1,60 … имеет знаменатель ;

4-й ряд - R40 - 1,00; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25… имеет знаменатель .

Количество чисел в интервале 1-10: для ряда R5 - 5, R10 - 10, R20 - 20, для ряда R40 - 40.

Частота параметрического ряда должна быть оптимальной: слишком ²густой² ряд позволяет максимально удовлетворить нужды потребителей, но чрезмерно расширяет номенклатуру продукции, что приводит к большим производственным затратам.

В радиотехнике применяются предпочтительные числа, построенные по рядам Е, принятые Международной электротехнической комиссией (МЭК). Ряды Е состоят из округленных величин теоретических чисел со знаменателем для ряда Е3 - , для ряда Е6 - , для ряда Е12 - . Например, ряды номинальных сопротивлений постоянных резисторов и ряды номинальной емкости постоянных конденсаторов (см. ГОСТ 2825 и ГОСТ 2519 соответственно) выбирают из ряда Е6. Так, для конденсаторов ряд емкостей будет следующим: 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 (пФ, мкф).

Унификациясогласно определению, данному комитетом ИСО/СТАКО, – это формастандартизации, заключающаяся в объединении одного, двух и более документов (технических условий) в одном с таким расчетом, чтобы регламен­тируемые этим документом изделия были взаимозаменяемыми.

Унификация (от лат. unio – единство и facare – делать, то есть приведение чего-либо к единообразию, к единой форме или системе) – это приведение объектов одинакового функционального назначения к единообразию (например, к опти­мальной конструкции) по установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов на основе данных об их эффективной применяемости.

В основе унификации рядов деталей, узлов, агрегатов, машин и приборов лежит их конструктивное подобие, которое определяется общностью рабочего процес­са, условий работы изделий, то есть общностью эксплуатационных требований.

Различают следующие виды унификации: типоразмерную, внутриразмерную и межтиповую.

Типоразмерная унификацияприменяется в изделиях одинакового функциональ­ного назначения, отличающихся друг от друга числовым значением главного па­раметра.

Внутритиповая унификацияосуществляется в изделиях одного и того же функ­ционального назначения, имеющих одинаковое числовое значение главного па­раметра, но отличающихся конструктивным исполнением составных частей.

Межтиповая унификацияпроводится в изделиях различного типа и различного конструктивного исполнения (например, унификация продольно-фрезерных, строгальных, шлифовальных станков между собой).

Работы по унификации могут проводиться на следующих уровнях: заводском, отраслевом, межотраслевом и международном.

Уровень унификации изделий или их составных частей определяется с помо­щью системы показателей, из которых обязательным является коэффициент применяемости на уровне типоразмеров, рассчитываемый в процентах:

где п – общее количество типоразмеров изделий; п₀ – количество оригинальных типоразмеров.

Применение унификации позволяет заметно уменьшить объем конструкторских работ и сократить сроки проектирования; уменьшить время на подготовку про­изводства и освоение выпуска новой продукции; повысить объем выпуска про­дукции за счет специализации, а также качество выпускаемой продукции.

Однако проведение унификации, сопровождающейся определенными затратами, требует экономического обоснования. Неоправданно осуществленная унифика­ция может дать отрицательный эффект, в частности, когда приходится использо­вать ближайшие большие унифицированные детали, вызывающие неоправданное эксплуатационными условиями увеличение массы, габаритов и трудоемкости изготовления машин.

Оптимизировать унификацию - это значит стандартизировать такие конструк­ции и их размерные ряды, при которых суммарная эффективность в сфере про­изводства и эксплуатации была бы наибольшей.

На рис. 12.1. представлена зависимость экономического эффекта от типа производства.

Кривая 1 характеризует изменение экономического эффекта в зави­симости от сокращения типоразмеров изделий и, следовательно, увеличения объема выпускаемой продукции, т. е. специализации производства. Кри-вая 2 характеризует затраты, связанные с унификацией. Кривая 3 характеризует суммарный экономический эффект, полученный за счет улучшения качества изделий и экономичности их производства. На участке АБ эффективность невысокая и затраты, связанные с унификацией, очень низки. На участке БВ резко растет суммарная эффективность и достигает максимума в точке В. Дальнейшее сокращение типажа и повышение серийности мало увели­чивает эффект в сфере производства, так как специализация уже осуществлена, затраты продолжают расти (участок ВГ).На участке ГД дальнейшее сокращение типоразмеров экономически неэффективно.

Агрегатирование – это метод создания и эксплуатации машин, приборов и обо­рудования из отдельных стандартных, унифицированных узлов, многократно используемых при создании различных изделий на основе геометрической и функциональной взаимозаменяемости.

Агрегатирование обеспечивает расширение области применения машин, прибо­ров, оборудования разного функционального назначения путем их компоновки из отдельных узлов, изготовленных на специализированных предприятиях. Эти агрегаты должны обладать полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатаци­онным показателям и присоединительным размерам.

Агрегатирование дает возможность уменьшить объем проектно-конструкторских работ, сократить сроки подготовки и освоения производства, снизить трудоем­кость изготовления изделий и снизить расходы на ремонтные операции.

Большое распространение получили агрегатные станки, состоящие из унифици­рованных элементов. При смене объекта производства их легко разобрать и из тех же агрегатов собрать новые станки для обработки других деталей.

Принцип агрегатирования широко используется при создании стандартной, пе­реналаживаемой оснастки, изготавливаемой из стандартных узлов, деталей и заготовок. Примером могут служить универсально-сборные приспособления (УСП). Такие приспособления компонуют из окончательно и точно обработанных взаи­мозаменяемых элементов: угольников, стоек, призм, опор, прихватов, зажимов, крепежных деталей и др.

Систему УСП широко используют на опытных заводах и в условиях мелкосе­рийного производства, то есть там, где конструирование и изготовление специ­альных приспособлений экономически невыгодно. Агрегатирование используется при создании контрольно-измерительных приборов, а также в радиоэлектронике.

Результатом развития агрегатирования является модульный принцип конструи­рования систем (изделий, поточных и автоматических производственных линий ит. п.).

Типизация – метод стандартизации, заключающийся в установлении типовых объектов для данной совокупности, применяемых за основу (базу) при создании других объектов, близких по функциональному назначению.

Типизация развивается в трех основных направлениях: стандартизация типовых технологических процессов; стандартизация типовых конструкций изделий общего назначения; создание нормативно-технических документов, устанавливающих порядок проведения каких-либо работ, расчетов, испытаний и т. п.

Типизация технологических процессов – это разработка и установление техноло­гического процесса для производства однотипных деталей или сборки однотип­ных составных частей или изделий той или иной классификационной группы.

Типизация технологических процессов вызвана необходимостью сокращения неоправданно большого количества однотипных деталей или сборочных единиц. Очень часто технологический процесс разрабатывается заново без уче­та существующего опыта. При смене объекта производства весь объем техноло­гических разработок повторяется заново и значительная часть технологических процессов дублирует ранее разработанные процессы.

Типизация технологических процессов при их оптимизации позволяет исклю­чить указанные недостатки и ускорить процесс подготовки производства.

Технологическое подобие деталей определяется совокупностью конструктивных признаков и технологическими характеристиками деталей.

Разработка типовых технологических процессов начинается с классификации объектов производства, технологических операций, приспособлений, режущего и мерительного инструмента. Типовой технологический процесс должен быть общим для группы деталей, иметь единый план обработки по основным опера­циям, однотипное оборудование и оснастку.

При разработке типового технологического процесса за основу может быть взят наиболее совершенный действующий технологический процесс или спроектиро­ван новый.

Типизация конструкций изделий – это разработка и установление типовых кон­струкций, содержащих конструктивные параметры общие для изделий, сборочных единиц и деталей. При типизации анализируются не только уже существующие типы и типоразмеры изделий, их составные части и детали, но и разрабатыва­ются новые, перспективные, учитывающие достижения науки и техники. Часто результатом такой работы является установление соответствующих рядов изде­лий, их составных частей и деталей.

ЛЕКЦИЯ 13