- •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
3.3 Рекомендации по обеспечению технологичности отливок при различных способах литья
Как правило, конструирование литой детали проводится конструктором не всегда в тесном сотрудничестве с технологом-литейщиком, разрабатывающим технологический процесс изготовления отливки. Конструктор, выбирая конфигурацию детали, основывается на ее функциональном назначении.
Однако не всегда технолог может разработать технологию, удовлетворяющую всем исходным данным. Очень часто в конфигурацию детали требуется внести изменения, обеспечивающие возможность изготовления отливки, удовлетворяющей остальным требованиям конструктора, например, по плотности стенок детали. Многие из этих изменений не нарушают функционального назначения детали и могут быть учтены на этапе конструирования, т. е. непосредственно конструктором. Такое положение дел весьма распространено в производстве машиностроительных деталей, что ведет к увеличению трудоемкости их изготовления, длительному циклу доводки технологического процесса, повышению стоимости литых деталей.
3.3.1 Общие рекомендации по обеспечению технологичности отливок
В наиболее общей форме составлены рекомендации для конструктора литой детали, учитывающие особенности технологии литья.
1. Перед конструированием отливки необходимо установить, какую роль играет отливка в машине, и на основании этого решить:
а) нецелесообразно ли заменить отливку сварной, кованой, штампованной деталью или изготовить деталь из прессованного порошка;
б) нецелесообразно ли соединить несколько деталей (не обязательно литых) в одну отливку; это имеет большое значение при массовом и крупносерийном производстве.
2. Устанавливая конфигурацию и размеры, необходимо стараться получить компактную отливку, без значительных выступающих частей, которые могут тормозить усадку во время затвердевания и охлаждения твердой отливки.
3. Следует избегать соединения в одну отливку крупных деталей простой конфигурации с массивными стенками и мелких деталей повышенной точности. В отношении крупных деталей это положение справедливо, если такое соединение приведет к образованию отливки, слишком большой по своим размерам для изготовления в литейной цехе или для механической обработки. Соединение в одну отливку мелких деталей повышенной точности может быть прогрессивно, если изготовление комбинированных отливок производить способами литья под давлением и по выплавляемым моделям.
4. Детали, подвергающиеся быстрому изнашиванию и разрушению во время работы, следует проектировать как отдельные отливки.
5. Конструируя крупные отливки, необходимо принимать во внимание технологические возможности цехов: литейных (производительность и размер плавильных печей, сушил и т. д.), механических (размеры металлообрабатывающих станков), а также условия монтажа и транспортирования (грузоподъемность кранов, размеры ворот, размеры железнодорожных вагонов и т. д.).
6. Конструируя стальные отливки, следует учитывать возможности изготовления деталей комбинированным способом, путем сварки в одно целое нескольких отливок и частей из труб, листового и фасонного проката.
7. Выбор материала и технологического процесса литья должен предусматривать:
а) применение современных материалов и новых способов изготовления отливок вместо обычно используемых при изготовлении подобного рода деталей;
б) получение отливки с такими размерами, которые в наибольшей степени соответствовали бы готовой детали путем уменьшения припусков на механическую обработку, а также путем повышения точности отливки;
в) повышение производительности при изготовлении отливок.
8. Приступая и конструированию, надо проанализировать, нельзя ли заменить данную отливку существующей типовой или, если необходима новая конструкция, то нецелесообразно ли произвести типизацию ряда аналогичных отливок.
Вышеизложенные рекомендация полезны для начального (эскизного) этапа конструирования литой детали. На последующих этапах следует учитывать более тонкие особенности технологического процесса, которые избирательно ограничивают множество конструктивных форм литой детали.
Практически всем способам литья свойственны дефекты, зависящие от конфигурации отливки, главные из которых: необеспечение размерной точности отливки и недостаточная плотность по усадочным, газоусадочным и ликвационным дефектам. Природа этих дефектов определяется свойствами каждого способа литья. Однако можно выделить две основные причины, приводящие к этим дефектам. Первая причина состоит в нетехнологичности конструкции литой детали, приводящей к использованию многочисленных стержней, которые снижают стабильность размеров отливок. Таким образом, на этапе конструирования литой детали следует стремиться к такой конфигурации, при которой требуется минимальное число стержней.
Вторая причина определяется нарушением принципа направленного затвердевания отливок. Нарушение принципа направленного затвердевания отливки состоит в том, что в процессе фазового превращения из жидкого состояния в твердое в тех частях отливки, которые затвердевают последними, образуются усадочные и ликвационные дефекты. Если эти места являются ответственными частями литой детали, в которых наличие дефектов недопустимо, то в этом случае имеем брак. Литейщики-технологи устраняют возможность такого брака путем добавления к конфигурации литой детали дополнительных частей, называемых прибылями. Прибыли делаются массивными и затвердевают последними. Следовательно, дефекты формируются не в литой детали, а в прибылях. Однако, если в отливке в процессе затвердевания существуют участки локального утепления, так называемые тепловые узлы, то в них возникают дефекты, поскольку действие прибылей в этих участках не ощутимо. Поэтому конфигурация литой детали должна обеспечивать отсутствие тепловых узлов.
Для использования вышеизложенных признаков технологичности литой детали следует знать, как будет расположена отливка в литейной форме, как расположена линия разъема формы и некоторые другие сведения, которые полезно учитывать на этапе конструирования литой детали. Это обусловливает необходимость некоторых представлений о способах литья и дополнительных признаках технологичности литой детали для каждого способа в отдельности.