14.2. Номинальные значения, отклонения и границы допусков контролируемых функциональных параметров

Каждый функциональный параметр или размер характеризуется некоторым номинальным значением. Номинальное значение не является единственно возможным для параметра или размера. Оно служит лишь началом отсчета и может быть даже вовсе нежелательным для реализации в изделии. Так, при необходимости создать гарантированный зазор между валом и отверстием их номинальный размер назначается одинаковым. Но действительный размер вала должен быть реализован так, чтобы он был заведомо меньше номинального, а размер отверстия соответственно должен быть реально больше номинального. Нормами Международной электротехнической комиссии (МЭК — IEC) установлено, что номинальное значение это — «количественное значение, указанное, как правило, изготовителем для определения рабочего состояния детали, устройства или аппарата» [21].

Вариации условий производства и свойств использованных материалов приводят к появлению случайных отклонений от номинальных размеров или номинальных значений параметров, а может быть случайных отклонений от некоторых средних желательных значений. Разброс случайных значений параметра может быть нормирован так, чтобы в пределах заданной нормы разброса изделие сохраняло свойства, необходимые для его использования, т. е. для признания изделия годным и соответствующим требованиям к качеству. Предельные значения параметра, при которых еще сохраняется свойство быть годным, называют границами допуска.

Разницу между граничным значением и некоторым базовым значением называют предельным отклонением или предельной погрешностью. В качестве базового значения, с которым сравнивают реальные значения параметра или размера, обыкновенно выбирают номинальное значение [60].

Алгебраическую разность между наибольшим предельным и номинальным значениями называют верхним отклонением. Соответственно алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным значениями называется нижним отклонением.

Интервал значений параметра, характеризующих годное изделие, называют полем допуска. А разность верхнего и нижнего отклонений называется допуском и обозначается $T$ или $\Delta_T$ (от французского и английского Tolerance — допуск).

Для каждого отдельного изделия принадлежность его к числу годных определяется тем, что отклонения всех контролируемых параметров от их номинальных значений находятся в границах соответствующих полей допусков.

Отдельно взятое изделие не может характеризовать ни партию изделий, ни, тем более, весь технологический процесс их производства. В действительности важно знать именно характеристики процесса производства, потому что, именно воздействуя на технологический процесс, можно управлять качеством продукции. Конечно, наиболее полные сведения о процессе производства содержала бы функция распределения случайных отклонений от номинального значения. Однако для сравнения состояний процесса производства или разных процессов или разных партий изделий столь большая информация, каковой является функция распределения отклонений, оказывается чрезвычайно неудобной. Кроме того, вообще не ясно как построить меру различия функций распределения. Поэтому в практику управления качеством вводят различные числовые характеристики, позволяющие оценить степень налаженности технологического процесса производства. Вообще таких числовых характеристик может быть введено сколь угодно много. В стандартах СССР их насчитывалось более десятка [13,14,15,16].

В мировой практике в настоящее время для характеристики налаженности технологического процесса все шире используют единые показатели, которые называют индексами качества. Эти индексы используются в автомобильной промышленности Японии и США, в микропроцессорной технике и электронике [3,55]. Международная организация по стандартизации (ISO) также распространяет документы, описывающие применение индексов качества [52].

В электроаппаратостроении контролируемые параметры почти никогда не бывают самостоятельными. Их значения определяются функциональными связями нескольких составляющих параметров и размеров. Связи таких параметров и размеров образуют так называемые функциональные размерные цепи [11]. Отклонения от номиналов отдельных составляющих функциональных размерных цепей определяют, в конечном счете, отклонения контролируемого параметра и поэтому влияют на индексы качества. Именно поэтому ниже изложены основные понятия, позволяющие использовать индексы качества и теорию функциональных размерных цепей для обеспечения современных требований к уровню качества электрических аппаратов^14.1.