Изготовление детали по образцу: как заказать без чертежа

Что нужно цеху

Деталь без чертежа цех делает в два этапа: сначала превращает образец в документ — эскиз или 3D-модель, потом изготавливает по нему. FARO Creaform называет первый этап обратным проектированием: объект измеряют и восстанавливают как 3D-модель, чтобы вернуть исходный замысел конструктора. Качество копии зависит от того, что вы передадите на первом этапе.

Последний пункт важнее, чем кажется. Если образец сломался по галтели, точная копия сломается там же. Цех или конструктор может предложить больший радиус, другую сталь или термообработку — но только если знает, что это разрешено.

Кто делает эскиз и кто за него отвечает

Есть три варианта:

• Эскиз даёт заказчик — свой конструктор снял размеры и выпустил документ. Цех делает по нему и отвечает за соответствие эскизу.
• Обмер и эскиз делает цех — как отдельную работу или в составе заказа. Эскиз цех присылает на согласование.
• Отдельный конструктор или служба обмера — когда нужна 3D-модель для серии или деталь сложной формы.

В любом случае зафиксируйте письменно, кто отвечает за размеры, допуски, посадки и материал в эскизе, а кто — за изготовление по нему. Если цех сделал деталь точно по подписанному вами эскизу, а она не встала, разбираться придётся с эскизом. Как закрепить это в договоре, — в статье «Договор подряда: существенные условия».

Материал: как определить

Если материал известен из документации узла — берите его. Если нет, его определяют анализом химического состава. Методы разные по тому, какие элементы видят.

Так разделяет методы Hitachi High-Tech: XRF — для неразрушающего контроля, OES — там, где нужен углерод. Производитель пишет, что мобильный OES определяет углерод, фосфор, серу, бор, мышьяк и олово в низколегированных и нержавеющих сталях — то, что ручные XRF и LIBS не могут. Для конструкционной стали это главное: сталь 20 от стали 45 отличается прежде всего углеродом. ГОСТ Р 54153-2010 на атомно-эмиссионный спектральный анализ стали действует.

По составу подбирают марку: полученные цифры сравнивают с марочником или стандартом на сталь. Если образец импортный, отечественный аналог подскажет конвертер марок стали, но точное совпадение составов бывает редко — решение о замене принимает конструктор.

Твёрдость показывает, была ли термообработка и какая. Мягкий образец из среднеуглеродистой стали, скорее всего, работал без закалки; твёрдая поверхность при мягкой сердцевине — признак поверхностного упрочнения. Замер оставляет отпечаток, и его место тоже стоит согласовать: вдали от кромок и рабочих поверхностей. Как выбрать метод и почему шкалы нельзя пересчитать точно, — в статье «Твёрдость HRC, HB, HV».

Обмер

Средство измерения выбирают по допуску, который будет у размера. Штангенциркуль годится для свободных размеров, для посадочных нужен микрометр или нутромер, для расположения отверстий — КИМ. Как выбрать инструмент по допуску, — в статье «Измерительный инструмент — штангенциркуль, микрометр, калибры».

3D-сканирование нужно для деталей сложной формы: литых корпусов, лопаток, фасонных поверхностей. Сканер даёт сетку — множество точек поверхности. Это ещё не модель: по описанию Creaform, данные чистят и выравнивают, выделяют на сетке плоскости, цилиндры и сечения и уже по ним строят CAD-модель из простых поверхностей и свободных поверхностей NURBS. На этом шаге конструктор решает, что в образце — замысел, а что — износ и дефекты.

Сканирование и КИМ не назначают допуски. Они показывают, какой получилась конкретная деталь, а какой она должна быть, решает человек, который делает эскиз. Как устроена КИМ и как деталь выравнивают по базам, — в статье «КИМ и контроль первой детали».

Износ: от замера к номиналу

Образец, который отработал свой срок, уже не такой, каким его сделали. Шейки вала изношены, отверстия разбиты, плоскости примяты, длинные детали могут быть погнуты.

Порядок такой:

1. Мерить вне зоны износа — у бурта, под неподвижным кольцом, на нерабочей части поверхности. Если есть второй образец или новая деталь — сравнить.
2. Привести к номиналу. Замер 39,98 мм на валу — это, скорее всего, номинал 40 мм с полем допуска в минус, а не «39,98». Номинал выбирает тот, кто делает эскиз, с учётом ответной детали.
3. Назначить допуск по сопряжению. Допуск берут не из замера образца, а из назначения: посадка под подшипник — по каталогу подшипника, подвижное соединение — с зазором, неподвижное — с натягом. Как выбрать посадку, — в статье «Квалитеты и посадки: как выбрать», поля допусков удобно проверить в калькуляторе допусков и посадок.
4. Проверить форму. Биение вала, плоскостность корпуса: если образец погнут, копировать его изгиб не нужно.

Резьбы и посадки

Резьбу образца определяют по трём признакам: наружному диаметру, шагу и профилю. Шаг проверяют резьбомером или по ответной детали, диаметр — штангенциркулем или микрометром.

• Метрическая — диаметры и шаги по ГОСТ 8724-2002: крупный или мелкий шаг при том же диаметре.
• Трубная цилиндрическая G — по ГОСТ 6357-81. Её обозначают условным размером в дюймах, поэтому диаметр по замеру сверяют с таблицей стандарта, а не с обозначением.
• Дюймовая UNC, UNF — шаг задают числом ниток на дюйм.

Профиль тоже различается. По данным производителя резьбового инструмента BAER, у метрической резьбы и у дюймовых UNC и UNF угол профиля 60°, а у британской трубной G — 55°. На глаз это не отличить, поэтому резьбу подтверждают калибром или пробной сборкой с ответной деталью. Как обозначить найденную резьбу на эскизе, — в статье «Обозначение резьбы на чертеже», термины — трубная резьба и резьбовой калибр.

Посадки по образцу не определить: изношенная шейка покажет зазор, которого не было в новом узле. Тип посадки выясняют по ответной детали и по тому, как узел собирается — вручную, с прессом, с нагревом. Если ответной детали нет, опишите сборку словами — это поможет тому, кто делает эскиз.

Согласование эскиза и первая деталь

Эскиз для изготовления — это уже чертёж, только без полного оформления. На нём должны быть:

• все размеры, нужные для изготовления, с допусками на ответственных и ссылкой на общие допуски для остальных;
• резьбы с обозначением, посадки с полями допусков;
• материал маркой и стандартом, термообработка результатом — твёрдость диапазоном;
• покрытие, шероховатость ответственных поверхностей.

Как проверить такой документ без конструкторского образования, — в статье «Как читать чертёж заказчику». Подпишите эскиз или согласуйте его письмом — и только потом запускайте изготовление.

Первая деталь — примерка в реальном узле с ответными частями. Для одной детали на замену это и есть приёмка. Для серии — контроль первой детали по эскизу с протоколом, затем партия. Образец храните до конца приёмки: при споре он — единственная исходная точка.

Что ещё включить в заявку — партию, приёмку, сроки, — в статье «Как составить заявку на механообработку».

Права на конструкцию

Если вы копируете чужое изделие, чтобы продавать его или ставить в серийную продукцию, стоит проверить права на конструкцию.

По п. 1 ст. 1358 ГК РФ исключительное право использовать изобретение, полезную модель или промышленный образец принадлежит патентообладателю. По п. 2 использованием считаются, в частности, изготовление, применение, предложение о продаже и продажа продукта, в котором они использованы. Статья 1359 перечисляет действия, которые нарушением не являются, — например, в п. 4 названо использование для личных, семейных, домашних или иных нужд, не связанных с предпринимательской деятельностью, если цель — не прибыль или доход.

Выводов «можно» или «нельзя» по конкретной детали статья не даёт — это вопрос к патентному поверенному или юристу. Практически: для деталей под продажу или серию до заказа проверьте, нет ли на изделие действующего патента, и обсудите это с заказчиком копии.