- •Технологическое обеспечение качества
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция № 1. Технологическое формирование показателей качества деталей машин
- •1.1 Основные показатели качества деталей машин
- •1.1.1 Геометрические показатели
- •1.1.2 Физико-механические показатели
- •1.2 Технологическая наследственность как база повышения качества машин
- •1.2.1 Технологическая наследственность
- •1.2.2 Свойства детали, наследуемые в ходе технологического процесса
- •1.2.3 Влияние технологической наследственности на качество деталей в ходе их эксплуатации
- •1.3 Методы обработки заготовок деталей машин
- •1.3.1 Общие принципы выбора методов обработки
- •1.3.2 Механические методы обработки
- •1.3.3 Физико-химические методы обработки
- •1.4 Технологическое обеспечение показателей качества деталей машин
- •1.4.1 Типовые технологические процессы
- •1.4.2 Технологическое обеспечение качества деталей типа валов
- •1.4.3 Технологическое обеспечение качества деталей типа колец, втулок, гильз
- •1.4.4 Технологическое обеспечение качества корпусных деталей
- •Лекция № 2. Машиностроительные материалы и способы обеспечения заданных свойств
- •2.1 Обеспечение качества стали и чугуна
- •2.1.1 Обеспечение качества стали
- •2.1.2 Обеспечение качества чугуна
- •Лекция №3. Литые заготовки деталей машин
- •3.1 Основные проблемы литейной технологии
- •3.1.1 Заливка расплава в форму
- •3.1.2 Затвердевание отливки
- •3.2 Технологичность литых деталей
- •3.3 Рекомендации по обеспечению технологичности отливок при различных способах литья
- •3.3.1 Общие рекомендации по обеспечению технологичности отливок
- •3.3.2 Литье в песчаные формы
- •3.3.3 Литье в металлические формы (кокили)
- •3.3.4 Литье под давлением
- •3.3.5 Центробежное литье
- •3.3.6 Литье по выплавляемым моделям
- •3.3.7. Литье в оболочковые формы
- •3.4 Обеспечение требуемой плотности отливок
- •3.5 Точность изготовления отливок
- •3.5.1 Погрешность размеров геометрической формы и массы отливок
- •3.5.2 Размерная точность и шероховатость поверхности отливок
- •3.5.3 Точность конфигурации и пространственные отклонения отливок
- •3.5.4 Массовая точность отливок
- •Лекция № 4. Заготовки деталей машин, получаемые методами пластического деформирования
- •4.1 Механизм пластической деформации и условия ее осуществления
- •4.1.1 Механизм пластической деформации
- •4.1.2 Влияние пластической деформации на прочность и пластичность металла
- •4.1.3 Влияние пластической деформации на физико-химико-механические свойства металла
- •4.2 Ковка
- •4.2.1 Влияние заготовок для ковки на качество поковок
- •4.2.2 Понятие уковки и ее значение для качества поковок
- •4.2.3 Факторы, влияющие на качество поковок
- •4.2.4 Основные операции ковки
- •4.3 Объемная штамповка
- •4.3.1 Понятие объемной штамповки
- •4.3.2 Холодная и горячая штамповка
- •4.3.3 Неполная горячая объемная штамповка
- •4.4 Листовая штамповка
- •4.4.1 Разделительные операции
- •4.4.2 Формоизменяющие операции
- •4.4.3 Общие требования при конструировании деталей, получаемых листовой штамповкой
- •4.4.4 Гибка
- •4.4.5 Вытяжка
- •4.4.6 Отбортовка
- •4.4.7 Раздача
- •4.4.8 Завивка
- •4.4.9 Формовка
- •4.5 Прокатка
- •4.5.1 Факторы, влияющие на качество деталей из проката
- •4.5.2 Методы прокатки
- •4.6 Штамповка деталей из порошков и пористых материалов
- •4.6.1 Методы пластической деформации порошковых и пористых материалов
- •Лекция №5. Сварка
- •5.1 Физические основы сварки
- •5.2 Влияние физико-химических реакций на качество металла шва
- •5.3 Деформации, перемещения и напряжения при сварке
- •5.3.1 Виды деформаций
- •5.3.2 Возникновение деформаций и перемещений
- •5.3.2.1 Продольные деформации и перемещения
- •5.3.2.2 Поперечные перемещения
- •5.3.2.3 Другие виды перемещений в зоне шва
- •5.4 Влияние термодеформационных процессов на качество сварных конструкций
- •5.4.1 Изменение размеров разделки кромок при сварке
- •5.4.2 Изменение формы и размеров конструкции
- •5.4.3 Остаточные напряжения
- •5.5 Уменьшение сварочных деформаций, напряжений и перемещений
- •5.5.1 Рациональное конструирование
- •5.5.2 Рациональная технология сборки и сварки
- •5.5.3 Пластическое деформирование после сварки
- •5.5.4 Термическая обработка
- •5.6 Характерные зоны сварных соединений
- •5.7 Свариваемость и ее показатели
- •5.7.1 Понятие свариваемости
- •5.7.1.1 Физическая и технологическая свариваемость
- •5.7.1.2 Факторы, определяющие свариваемость
- •5.7.1.3 Степени свариваемости
- •5.7.2 Показатели свариваемости
- •5.8 Виды трещин швов
- •5.8.1 Горячие трещины
- •5.8.2 Холодные трещины
- •5.8.3 Ламелярные трещины
- •5.8.4 Трещины повторного нагрева
- •5.9 Хрупкие разрушения
- •Лекция № 6. Обеспечение качества машин на операциях сборки
- •6.1 Сборка и формирование основных показателей качества машин
- •6.1.1 Влияние деформаций и качества соединений на качество сборки
- •6.2 Технологичность машин в сборке
- •6.2.1 Понятие технологичности машин в сборке
- •6.2.2 Конструктивная преемственность при конструировании машин
- •6.2.3 Основные требования к технологичности конструкций
- •6.3 Обеспечение качества машин на операциях сборки
- •6.3.1 Методы достижения точности замыкающего звена
- •6.3.2 Особенности сборки при массовом производстве
- •6.3.3 Особенности сборки при серийном производстве
- •6.3.4 Особенности сборки при единичном производстве
- •6.4 Испытания машин на сборке
1.4 Технологическое обеспечение показателей качества деталей машин
1.4.1 Типовые технологические процессы
Проблема технологического обеспечения показателей качества деталей машин решается на базе разработки типовых технологических процессов. Поскольку существует бесчисленное множество различных деталей, разрабатывать методы повышения качества для каждой из них не представляется возможным. Все детали классифицируют, разбив их по типам. Такой подход оказывается правомерным и полезным, благодаря этому можно выработать единые технологические решения для деталей каждого типа вне их связи с конкретной отраслью производства. Возникает понятие о типовой детали. Так, например, зубчатое колесо встречается и в тяжелом машиностроении и в приборостроении. Тем не менее, несмотря на огромную разницу в размерах, зубчатое колесо является типовой деталью и можно говорить о единых технологических методах и особенностях изготовления таких деталей. Поэтому типовая деталь вызывает к жизни типовой технологический процесс.
Типовой технологический процесс (типовая технология) рассчитан на наиболее часто встречающиеся конструктивные решения деталей, устойчиво повторяющиеся элементы. Так, для деталей типа валов характерна ступенчатая форма, определенное отношение длины к диаметру и так далее. Поэтому наиболее удобной являются типовая обработка в центрах, выбор определенного вида оснастки и металлорежущих станков. Типовая технология – это основа повышения качества деталей, на которой могут реализовываться различные методы обработки с учетом эксплуатационных особенностей деталей.
Валы, работающие на кручение, и валы, работающие в условиях изгиба знакопеременной нагрузкой, могут иметь одинаковые технологические маршруты обработки. Вместе с тем должен быть проведен учет и наследственных явлений и особенностей проведения финишных операций, которые могут весьма существенно отличаться в обоих случаях друг от друга. Так, валы, работающие на изгиб, должны иметь специфическую шероховатость поверхности и подвергаться специальной термообработке, чего в случае валов, работающих на кручение, можно не предусматривать.
Задача повышения качества машин должна решаться путем повышения качества всех деталей, однако это требование не может быть распространено на все детали в равной степени. Существует круг деталей, которые в наибольшей степени определяют качество всей машины. Для таких деталей достигнуты весьма высокие показатели геометрической точности:
1. Для деталей типа валов отклонение от круглости шеек в среднем не превышает 1 мкм, отклонение от цилиндричности составляет 0,5…1,0 мкм, по диаметрам (точность размера) - 10мкм, отклонение от соосности отдельных шеек – 2…3мкм. Шероховатость поверхности шеек по среднему арифметическому отклонению профиля составляет порядка 0,08 мкм. Такие значения достигаются применением жестких и точных станков с использованием специфических методов обработки и высокоточных измерительных устройств.
2. Большую группу составляют детали типа колец, втулок и гильз. Для деталей в виде гильз отклонение от цилиндричности наружной поверхности достигает 2…3мкм, а по отверстию под подшипники - 2мкм. Большое значение имеет биение двух указанных поверхностей. Оно может достигать значения 2…3мкм. Отклонение от соосности отверстий под подшипники в гильзах может быть обеспечено в пределах 3мкм. И в этом случае достижение в производственных условиях высоких показателей качества может быть рассмотрено как своеобразная технологическая надстройка над основой в виде типового процесса обработки деталей.
3. Корпусные детали имеют две группы ответственных поверхностей, определяющих качественные показатели: отверстия под подшипники и плоские направляющие поверхности. Отклонение от параллельности осей главных отверстий и направляющих поверхностей может составлять 3мкм. Отклонение от прямолинейности и параллельности направляющих поверхностей (средняя длина до 1000мм) 3мкм, отклонение от цилиндричности главных отверстий корпусов может быть 3мкм. Такое же значение характерно и для отклонения от прямолинейности осей отверстий.
Названные типы деталей представляют собой основу создания машин. Детали в виде указанных выше тел вращения составляют в общем количестве деталей машиностроения 35%, на их изготовление приходится 27% общей стоимости изготовления всех деталей; 15% всех деталей составляют корпусные детали, но на их изготовление приходится 53% общей стоимости. Таким образом, на изготовление оставшихся 50% деталей расходуется только 20% средств.
4. Для деталей типа плит геометрические показатели качества решающим образом зависят от их размеров. Так, для плит-столов 1120630мм отклонение от плоскостности в среднем не превышает 6мкм, а отклонение от параллельности направляющих и основной плоскости стола находится в пределах 5мкм.
5. Базовые детали в виде колонн, стоек могут иметь точные направляющие элементы. Показатели качества в виде геометрических характеристик в этом случае соответствуют отклонениям для поверхностей корпусных деталей и плит и находятся в пределах 3…5мкм.
Для других деталей, которые имеют меньшее распространение в машиностроении, также существуют соответствующие показатели качества. Приведенные значения не представляют собой предельно допустимую точность формы и размеров: они могут быть и более высокими. Вместе с тем они показывают высокий уровень качественных характеристик, устойчиво достигаемых в механосборочном производстве. Во всех случаях, когда имеется возможность уменьшить требования к геометрической точности, это следует осуществлять по экономическим соображениям. Основная технологическая трудность достижения высоких показателей качества связана с тем, что каждый элемент технологической системы при ее функционировании вносит свои погрешности в общее значение показателя качества. Одним из методов оценки технологического влияния на показатель качества является использование положений теории вероятностей.
Расчетно-аналитический метод определения показателей качества основан на оценке действия каждого из элементов технологической системы. В первом приближении оценивают значение шести элементов системы еще до начала ее функционирования или даже до создания такой системы в металле.
С помощью расчетов и опытных данных оценивают:
1. Погрешность установки заготовок на станках;
2. Влияние на геометрическую точность детали упругих перемещений системы;
3. Тепловые деформации;
4. Износ режущих инструментов;
5. Погрешности настройки инструментов;
6. Геометрическую точность металлорежущих станков.
Суммарное значение ожидаемой погрешности должно быть меньше или равно допуску на параметр, установленному конструктором.