Одним из важнейших инструментов, обеспечивающих качество продукции является взаимозаменяемость.

На современных машиностроительных заводах детали изготавливаются независимо друг от друга в одних цехах, а собираются в узлы, агрегаты, изделия и т.д. - в других. При сборке довольно часто применяются крепежные детали, подшипники, детали из резины и пластмасс, другие готовые комплектующие изделия (компрессор домашнего холодильника, двигатель мотороллера, электродвигатели металлорежущих станков, устройства гидроавтоматики металлорежущих станков - золотники, дроссели и т.д.).

Такая организация производства возможна потому, что конструкторы при разработке новых изделий стремятся к тому, чтобы детали и сборочные единицы при изготовлении получались взаимозаменяемыми, т.е. одинаковыми по всем функциональным показателям: размерам, форме, механическим свойствам материала и др.

Впервые принцип взаимозаменяемости применили тульские мастера-оружейники. Петр 1 предписал мастерам при изготовлении ружей следить за правильным применением калибров, по которым делались детали и за однородностью отдельных частей ружей. В 1826 году принцип взаимозаменяемости был продемонстрирован на Тульском оружейном заводе иностранным представителям: взятые со склада 30 ружей были разобраны, их детали перемешаны. Из первых попавшихся деталей ружья были собраны вновь и действовали безотказно.

Под взаимозаменяемостью понимается свойство элемента (детали, сборочной единицы), обеспечивающее возможность его применения вместо другого без дополнительной обработки с сохранением заданного качества изделия, в состав которого он входит. Изделия с взаимозаменяемыми деталями имеют более однородные свойства (точность, надежность, долговечность, безотказность в работе) и, следовательно, более качественны. Кроме того, взаимозаменяемость создает целый ряд преимуществ, как для производителя продукции, так и для ее потребителя. Например, при массовом выпуске специализированными заводами типовых деталей (крепежа, подшипников, зубчатых колес) ускоряется процесс конструирования и изготовления новых машин, так как конструктору не надо создавать чертежи на указанные детали, а заводу тратить время и средства на их изготовление. Взаимозаменяемость облегчает эксплуатацию машин и их ремонт, так как износившаяся или поломанная деталь легко может быть заменена запасной без ухудшения эксплуатационных качеств изделия.

В общем случае взаимозаменяемые детали должны быть одинаковыми по геометрическим (размерам, форме, расположению поверхностей, шероховатости и т.д.), физическим (массе, центровке, прочности, жесткости) и функциональным параметрам.

Виды взаимозаменяемости

Наибольшее распространение получили следующие виды взаимозаменяемости:

1. Полная взаимозаменяемость, при которой сборка осуществляется без дополнительных подгоночных операций. Но не всегда полная взаимозаменяемость возможна (например, при очень жестких требованиях к точности деталей или большом их числе). Преимуществом метода полной взаимозаменяемости является возможность сборки с помощью конвейеров, автоматизированных линий, роботов;

2. Неполная (ограниченная) взаимозаменяемость, при которой сборка осуществляется с применением таких операций, как групповой подбор деталей по размерам, применение компенсаторов, регулирование положения некоторых частей сборочной единицы.

По отношению к сборочным единицам, состоящим из отдельных частей, различают:

1. Внешнюю взаимозаменяемость - взаимозаменяемость покупных и кооперируемых изделий (подшипники качения по присоединительным размерам, двигатели по мощности), т.е. взаимозаменяемость готовых изделий по эксплуатационным показателям, размерам и форме присоединительных поверхностей

2. Внутреннюю взаимозаменяемость - взаимозаменяемость отдельных частей данного изделия, сборочной единицы (шарики в подшипниках качения). Например, внутренней взаимозаменяемостью двигателя является взаимозаменяемость деталей, из которых он состоит, а его внешней взаимозаменяемостью является взаимозаменяемость по присоединительным размерам, по скорости вращения вала, по мощности и т.д.

Итак, взаимозаменяемость:

1) упрощает сборку и повышает ее производительность,

2) облегчает ремонт,

3) создает основу для специализации и кооперирования,

4)  упрощает конструирование и изготовление новых машин.

    Основными задачами в области взаимозаменяемости, стандартизации и технических измерений является:

1. расширение области взаимозаменяемых производств за счет высокой технологичности изделий,

2. разработка методик по технико-экономическому подходу к установлению выходных характеристик и установлению их связи с влияющими параметрами,

3. разработка средств контроля, обладающих высокой производительностью, дающих объективную оценку качеству продукции,

4. создание средств контроля, совмещенного с процессом обработки - активного контроля,

Взаимозаменяемость является важнейшей характеристикой технологичности конструкции и ее уровни определяется коэффициентом взаимозаменяемости

 ,

где Твз, Т - трудоемкости взаимозаменяемых частей изделия и общая трудоемкость