- •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
1.2.3 Влияние технологической наследственности на качество деталей в ходе их эксплуатации
Особый смысл приобретает использование положений технологической наследственности при определении качества деталей в ходе их эксплуатации. Наследственные свойства, приобретенные деталью в ходе технологических процессов обработки и сборки, проявляются и в дальнейшем. Например, две детали с одинаковыми геометрическими параметрами с течением времени в процессе эксплуатации при одинаковых условиях могут подвергаться совершенно различным по своему характеру изменениям. Причины этих явлений объясняются прежде всего перераспределением напряжений, ползучестью материалов, фазовыми превращениями.
Наблюдения, проведенные в течение многих месяцев за высокоточными деталями типа валов, изготовленных в соответствии с различными технологическими процессами, показали существенные различия в их поведении. За это время оси этих деталей искривлялись, сами валы закручивались, изменялись диаметры посадочных шеек. Процесс этих изменений не подчиняется линейным зависимостям. Следовательно, уже в собранной машине с искривлением валов изменяются условия работы подшипников, появляются биения. Увеличение диаметров шеек шпинделей вызывают явления заклинивания уже приработанных и смазанных шпиндельных узлов высокоточных станков по истечении некоторого времени консервации.
Порядок величин погрешностей, возникающих в шпинделях готовых для эксплуатации станков, оказывается столь ощутимым, что необходимо разрабатывать мероприятия, устраняющие вредные наследственные явления. В практике изготовления шпинделей добиваются точности размера порядка 1…2 мкм, в то время как обнаруженные деформации оцениваются в десятки микрометров.
Особого внимания заслуживают азотированные детали типа валов. Вследствие разницы в удельных объемах азотированного слоя и сердцевины в таких деталях возникают большие напряжения. Неравномерно азотированный слой является причиной искривления шпинделей станков (наблюдения в течение одного года). Наиболее интенсивные искривления наблюдаются в течение первых трех месяцев, затем искривления замедляются, а по истечении четырех месяцев хранения возникает обратная деформация. Зная закономерности технологического наследования, можно прогнозировать величину и направление деформирования деталей и выбирать методы уменьшения деформаций.
Аналогичные явления наблюдаются и у деталей типа колец, например подшипников качения. Так, для большой партии деталей предварительно измеряли диаметр каждого кольца и отклонения формы, также было отмечено место, где снимался при шлифовании наибольший припуск. Установлено, что через три месяца хранения у 80 % колец возникает овальность, причем большая ось овала проходит через центр кольца и место съема наибольшего припуска. Так, снижение качества подшипниковых колец объясняется особенностями предшествующих операций точения и шлифования.
Доводка отдельных деталей на финишных операциях обеспечивает исключительно высокую геометрическую точность, однако на стадии эксплуатации такие детали могут весьма сильно изнашивать другие, сопряженные с ними детали. Последнее объясняется шаржированием поверхностей при доводке, т. е. закреплением на них абразивных частиц, которые играют роль своеобразных резцов по отношению к контрдетали. Поэтому и качество соединения надо рассматривать в наследственном плане.
При организации работы по повышению качества машин на базе явлений технологической наследственности необходимо учитывать следующие положения:
1. установление факта переноса определенного свойства от предшествующей операции к последующей;
2. количественную сторону вопроса, характеризуемую коэффициентом технологического наследования;
3. коэффициент наследования должен определять выбор технологического маршрута;
4. если значение этого коэффициента в ходе процесса остается постоянным (например, определенное свойство материала детали), то этот факт имеет положительное толкование лишь в том случае, если наследуемое свойство играет положительную роль в вопросах качества изделий;
5. если коэффициент технологического наследования колеблется, то такой технологический процесс всегда должен оцениваться отрицательно;
6. непременным условием целесообразности проведения процесса должна быть монотонность изменения коэффициента наследования. Отрицательное свойство, возникшее на определенной операции технологического процесса, должно планомерно ликвидироваться, причем для всех пар смежных операций коэффициент наследования должен быть больше единицы. Положительное же свойство должно не только сохраняться, но и развиваться, чему соответствует условие постоянного уменьшения коэффициента наследования при всех его значениях меньше единицы для всех операций технологического процесса;
7. технологический процесс при отрицательных свойствах должен строиться так, что на начальных (обычно заготовительных) операциях работа должна проводиться с относительно большими значениями коэффициентов наследования, а на конечных - с малыми. Это соответствует известному экономическому положению о целесообразности более интенсивной ликвидации отрицательных свойств на начальных операциях, стоимость проведения которых значительно ниже стоимости конечных операций технологического процесса.
Примером неудовлетворительного решения вопроса с указанной точки зрения является один из процессов обработки деталей типа плит, одна из плоскостей которых должна иметь малые отклонения от плоскостности. Для операций технологического процесса характерна такая последовательность коэффициентов наследования: 0,59; 2,84; 15,0. Это означает, что на начальной операции отклонение даже увеличивается (получистовое строгание), на одной из операций уменьшается в 2,84 раза (чистовое строгание), а с помощью малопроизводительной и дорогостоящей операции (шабрение) отклонение уменьшается в 15 раз. Резкое уменьшение отклонений от плоскостности необходимо было делать на начальных операциях. В принципе все операции технологического процесса должны быть рассмотрены с позиций формирования качественных показателей деталей.