Краткая история развития стандартизации и управления качеством в машиностроении

А.Н. Веремеевич

В31 Метрология, стандартизация и сертификация. Р. Основы взаимозаменяемости: Курс лекций. – М.: МИСиС, 2004. – 99 с.

Рассмотрены вопросы стандартизации и сертификации. Особое внимание уделено системе процессов управления качеством изделий машиностроения, обеспечивающей взаимозаменяемость деталей машин и агрегатов.

Освоение данного материала является частью профессиональной подготовки специалистов в высших учебных заведениях. Сведения, полученные студентами, практически осваиваются, закрепляются и развиваются при последующем использовании их в общих и специальных дисциплинах, а также в курсовых и дипломных проектах.

Предназначен для студентов специальностей 170300 и 110600.

Оглавление

1. Краткая история развития стандартизации и управления качеством в машиностроении 4

2. Взаимозаменяемость и ее роль в повышении качества продукции и экономичности производства 9

3. Качество. Основные свойства и показатели............................. 14

3.1. Качество продукции. Управление качеством продукции. 18

3.2. Всеобщее управление качеством....................................... 25

4. Реализация идей TQM в международных стандартах ИСО 9000: 2000 27

4.1. Восемь признаков менеджмента качества......................... 30

5. Стандартизация.......................................................................... 34

5.1. Российские организации по стандартизации...................... 36

5.2. Международные организации по стандартизации............. 38

5.3. Работы, выполняемые при стандартизации....................... 41

5.4. Научно-технические принципы и методы стандартизации 47

5.5. Категории и виды стандартов............................................. 54

5.6. Государственный надзор за соблюдением требований стандартов 62

6. Качество поверхностей деталей. Основные сведения о поверхности детали и ее геометрии 63

6.1. Шероховатость и ее влияние на качество поверхности.... 65

6.2. Обозначение шероховатости на чертежах......................... 72

6.3. Измерение и контроль шероховатости поверхности........ 73

6.4. Волнистость поверхностей деталей................................... 75

7. Стандартизация отклонений формы и расположения поверхностей деталей 77

7.1. Нормирование и измерение отклонений от прямолинейности и от плоскостности 83

7.2. Нормирование и измерение отклонений расположения... 83

7.3. Нормирование и измерение суммарных отклонений формы и расположения поверхностей 85

7.4. Обозначение на чертежах допусков формы и расположения 86

8. Сертификация продукции.......................................................... 88

Библиографический список........................................................... 98

Краткая история развития стандартизации и управления качеством в машиностроении

Возникновение стандартизации относится к глубокой древности, когда еще и самого понятия стандартизации не существовало. Впервые принципы стандартизации были использованы в строительстве. Например, египетские пирамиды, построенные почти 5 тысяч лет тому назад, сложены из тщательно обработанных и доведенных до строго определенных размеров камней. При строительстве величественных дворцов фараонов египтяне применяли кирпичи определенного размера. В Древнем Риме при сооружении водопроводов применяли трубы единого диаметра. Еще более наглядные примеры применения принципов стандартизации в области вооружения и судостроения встречаются в XlV–XV вв. нашей эры в Венеции, являвшейся в то время крупной морской державой. Развитие экономических связей требовало постройки большого количества торговых судов и военных кораблей для их защиты. Постройка этих судов была организована на одном потоке, по мере перемещения по которому суда оснащались унифицированными деталями, снаряжением, вооружением и т.д. Применение при постройке судов принципов стандартизации позволяло выпускать довольно быстро по тем временам большое количество кораблей.

Более широкое внедрение стандартизации в производство было положено Петром I, со времени правления которого и начинает отсчет русская промышленная стандартизация. В первом собрании законов Российской империи эпохи Петра I был помещен ряд указов, свидетельствующих о внедрении элементов стандартизации и взаимозаменяемости. Тогда согласно ряду указов Петра I и Сената серия судов была изготовлена по образцам, утвержденным Петром I, что позволяло выдерживать одинаковые размеры составляющих их конструкции и единый уровень качества.

На заре развития машиностроения принципы взаимозаменяемости при производстве различных изделий не использовались. В то время требуемый характер соединения деталей обеспечивался их взаимной подгонкой. Взаимозаменяемость в машиностроении в современном смысле этого слова стала возможной благодаря совершенствованию средств производства и средств измерения размеров деталей машин.

Большое значение в развитии взаимозаменяемости в машиностроении имело появление калибров. В России калибры (или кружала) впервые были введены в 1555 г. указом Ивана IV для проверки размеров ядер для пушек. Петр I также уделял особое внимание стандартизации оружейного снаряжения. Так, в указе 1712 г. сказано: «А ружье драгунское, так и солдатское, также и пистолеты, когда будет повелено, делать одним калибером». Первые калибры были «нормальными», т.е. деталь должна была входить в эти калибры плотно. В этом случае необходимо изготавливать детали с высокой точностью. Затем появились «предельные» калибры, т.е. комплект, состоящий из проходного и непроходного калибров. Название «предельные» эти калибры получили потому, что размеры проходного и непроходного калибров соответствовали двум предельным размерам, указанным на чертеже детали. Предельные калибры получили относительно широкое применение лишь в конце XIX – начале XX в., хотя двойные предельные кружала для ядер в России были введены еще в 1806 г., а предельные калибры-пробки на оружейных заводах стали применяться с 1810 г.

При рассмотрении вопроса об управлении качеством несомненный интерес представляет указ Петра 1 о качестве от 11 января 1723 г., из текста которого ясны не только требования к качеству продукции, но и к системе контроля качества, государственного надзора над ним и меры наказания за выпуск дефектной продукции. Стремясь к расширению внешней торговли, Петр I не только ввел технические условия, учитывающие высокие требования к качеству отечественных товаров, но и организовал в Петербурге и Архангельске правительственные бракеражные комиссии, которым вменялось в обязанность следить за качеством экспортируемого Россией сырья.

Совершенствование средств производства, калибров и средств измерения размеров позволило изготавливать сопрягаемые детали независимо друг от друга с таким расчетом, что при сборке их не требовалось дорабатывать. В этом и заключается смысл организации производства взаимозаменяемых деталей. В 1761 г. граф Шувалов направил на Тульский завод инструкцию, из которой можно заключить, что на этом заводе уже широко применяли принцип взаимозаменяемости, что позволяло не только изготавливать стрелковое оружие в массовом количестве, но и поставлять запасные части к нему для ремонта. В инструкции было сказано: «В силу объявленного мною предложения на каждую оружейную вещь порознь мастерами иметь меры или по заводскому обыкновению называемые лекалы с заводским клеймом или печатью Оружейной канцелярии, аккуратные, по которым каждый с пропорциею всякую вещь при желании проводить мог. Без того вещи одна с другой во всем точного равенства не имеют, потому что дело оных происходит глазомерством, от чего неминуемо при приемках в полки должны быть переправки и в том напрасно времени потеряние».

Об этом же свидетельствуют и зарубежные источники. Так, в книге французского инженера Коти «Методы изготовления огнестрельного оружия», изданной в Париже 1806 г., написано: «Конечно, и при употреблении самых совершенных механических способов могут замки выходить не совсем равными в своих частях, если мастера не будут старательными; но я видел на Тульском заводе, когда из находившегося в приемной палате большого количества некоторые из этих замков были разобраны, части их перемешаны, а потом из этих частей вновь составлены замки; при этом все части приходились с одной точностью, будто бы намеренно их подгоняли одну к другой».

В некоторых американских литературных источниках приоритет в организации производства взаимозаменяемых деталей и изделий приписывается американскому промышленнику Эли Уитнею, который за период с 1798 по 1806 г. изготовил 10 000 ружей с взаимозаменяемыми деталями. Однако, это опровергается как свидетельством инж. Коти, так и следующими данными, относящимися к тому же периоду времени, что и работы Уитнея. В самом начале Отечественной войны 1812 г. начальнику оружейного завода в Туле было предписано изготовлять ежемесячно по 7000 ружей с взаимозаменяемыми деталями и, кроме того, войти в соглашение с оружейниками для дополнительного изготовления на дому еще 3000 таких же ружей в месяц.

Известно, что искусственное старение калибров и шаблонов, применяющихся на Тульском заводе и обеспечивающих неизменность их форм и размеров в течение длительного времени, за рубежом стали применять только спустя 60 лет после начала применения его на Тульском заводе. Уровень взаимозаменяемости был высоким также и на Ижевском заводе, на котором в 1837 г. изготавливалось около 30 000 ружей в месяц.

Развитие промышленности и транспорта в России привело к расширению работ по стандартизации. В 1860 г. был установлен единый размер железнодорожной колеи (1524 мм) и утверждены габаритные нормы приближения строений и подвижного состава. В 1875 г. в Париже 17 государствами, в том числе и Россией, была подписана метрическая конвенция. В 1889 г. приняты первые технические условия на проектирование и сооружение железных дорог, а в 1898 г. – единые технические требования к поставке основных материалов и изделий для нужд железнодорожного транспорта. В 1899 г. был выпущен единый сортамент профилей прокатной стали.

В конце XIX – начале XX в. принцип взаимозаменяемости распространился на многие виды военной и гражданской машиностроительной промышленности. На заводах России появились заводские нормы на допуски и посадки. За время Первой мировой войны значение взаимозаменяемости, как фактора, способствующего кооперированию производства и повышению качества продукции, значительно возросло. Появилась необходимость в создании общегосударственной системы допусков и посадок, единой для всех предприятий страны, в централизованном обеспечении предприятий калибрами.

Первая попытка создания такой системы была сделана в
1914–1915 гг. профессором МВТУ И.И. Куковским. В основу этой системы допусков было положено основное отверстие с симметричным расположением поля допуска. Эта система в 1915–1917 гг. была применена при выполнении военных заказов и в гражданской промышленности.

Внедрение российских национальных стандартов и единых требований к качеству продукции в дореволюционной России затруднялось из-за большого числа иностранных концессий, владельцы которых применяли, как правило, свои стандарты. Это привело к распространению в России трех систем мер (аршинной, дюймовой, метрической), которые затрудняли производство продукции и контроль ее качества.

Одним из первых после революции был принят декрет «О введении международной метрической системы мер и весов»(14 сентября 1918 г.), имевший огромное значение для развития стандартизации.

В 1919 г. была организована комиссия по нормализации при Петроградском отделении Центрального совета экспертов. В этой Комиссии инженером П.М.Шелоумовым был разработан первый проект общегосударственной системы допусков для гладких цилиндрических соединений, который был издан в 1921 г. Этим проектом предусматривалась как система отверстий, так и система вала. Недостатком системы являлось предложение о симметричном расположении полей допусков для основных отверстий и валов относительно номинального размера и установление зависимости допуска от диаметра по формуле , а не , как принято в настоящее время. В 1924 г. был создан единый центр стандартизации – Бюро промышленной стандартизации Главного экономического управления, а в 1925 г. образован Комитет по стандартизации.

С 1926 г. были введены общесоюзные стандарты (ОСТ). В этом же году был утвержден первый общесоюзный стандарт ОСТ1 «Пшеница. Селекционные сорта зерна. Номенклатура», а также стандарт на новый сортамент стального проката, позволивший сократить число типоразмеров профилей в шесть раз, и стандарты на метрическую и дюймовую резьбу. С 1940 г. вводятся государственные стандарты (ГОСТ), обязательные для всех предприятий и организаций СССР.

Основой нашей государственной системы допусков является проект стандарта «Допуски для пригонки», разработанный в 1924–25 гг. под руководством профессора А.Д. Гатцука. В проекте предусматривалось четыре класса точности со сравнительно полным для того времени набором посадок и асимметричным расположением полей допусков для основных отверстий и валов. Этот проект в 1929 г. был утвержден в качестве общесоюзного стандарта.

В области машиностроения первыми были стандарты на метрическую резьбу для диаметров от 6 до 68 мм. Из деталей машин первыми изделиями, на которые были разработаны государственные стандарты, были крепежные изделия.

С 1977 по 1980 гг. отечественная промышленность приступила к внедрению новой системы допусков и посадок – ЕСДП. Постановлением Госстандарта, принятым в 1980 г., было предусмотрено переоформить имеющиеся стандарты на ЕСДП. В первую очередь на эту ситему были переведены стандарты, содержащие указания о допусках и посадках, а также соответствующая нормативно-техническая документация и документация на новые разработки машин и приборов, а также изделий, поставляемых на экспорт. Для всех остальных изделий с целью снижения затрат было рекомендовано совмещать переход на новую систему с модернизацией изделий, а также рассматривать сроки перевода, учитывая необходимость, мнение представителей отрасли и экономическую целесообразность.