умк_кириенко_1

14.2. Основные средства и методы обеспечения качества продукции

Основными средствами и методами обеспечения качества продукции на сегодняшний день является системное управление качеством, как способ создания конкурентоспособной продукции. Только тот товар, который создается в расчете на определенного потребителя, оказывается конкурентоспособным. Выпускать продукцию необходимого качества возможно лишь при условии создания систем управления качеством с учетом требований международных стандартов серии ИСО 9000. При этом необходимо выполнять требования стандартов по элементам системы качества, осуществлять маркетинговые исследования рынка с целью удовлетворения запросов потребителей.

Программа повышения качества, учитывающая особенности спро-

са потенциальных потребителей и систем обеспечения качества, должна быть интегрирована в производство. Обеспечить стабильное качество изделий невозможно, если не добиться стабильности качества исходных материалов. Поэтому отмечается тенденция к более тесному взаимодействию изготовителя продукции с поставщиками сырья, материалов и комплектующих деталей.

Главный инструмент управления качеством – контроль − в последнее время претерпевает большие изменения. Создается атмосфера доверия и уверенности в надежности партнеров благодаря отработанным методам взаимодействия поставщика и потребителя. Оттесняется в прошлое сплошной входной контроль, уменьшается количество контролеров, совершенствуются методы контроля.

На важнейший фактор конкурентоспособности товара – себестоимость − оказывают прямое влияние затраты на качество. Системный анализ этих затрат и их оптимизация – неотъемлемая часть программ качества.

За последние годы получили дальнейшее совершенствование методология и принципы сертификации систем качества, разработаны новые проекты международных стандартов серии ИСО 9000, которые приняты в нашей стране в 2000 году. Развивается сертификация продукции работ и услуг, включая механизм подтверждения соответствия. Тем самым изготовителям продукции предоставляется возможность внедрять более современные правила и процедуры с целью повышения качества. Поэтому перед предприятиями-экспортерами в настоящее время особо остро стоит проблема повышения уровня образованности кадров в области качества.

281

Мировой опыт управления качеством был сконцентрирован в пакете международных стандартов ИСО 9000-9004, принятых Международной организацией по стандартизации (ИСО) в марте 1987 г. В стандартах был воплощен опыт конкурентоспособных зарубежных фирм, что качественный товар, соответствующий запросам покупателей, может быть изготовлен лишь с учетом комплексного исследования рынка, в виде «петли качества», которая начинается с маркетинга и заканчивается маркетингом.

Система обеспечения качества складывается из действий, которые распространяются на все стадии «петли качества».

Организационная структура системы управления качеством

включается в общий процесс управления деятельностью фирмы. Модель «петли качества» включает следующие элементы:

1.Маркетинг. Поиск и изучение рынка.

2.Проектирование и разработка технических требований к про-

дукции.

3.Материально-техническое снабжение.

4.Подготовка и разработка производственных процессов.

5.Производство продукции.

6.Контроль и испытания.

7.Упаковка и хранение.

8.Реализация и распределение.

9.Монтаж и эксплуатация.

10.Техническая помощь в обслуживании.

11.Утилизация после использования.

282

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

И РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКИХ РАБОТ НА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЯХ

283

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

Тема. Метрологическое обеспечение технологического процесса.

Цель работы. Закрепить теоретические знания, полученные при изучении методов и средств измерений в машиностроении. Изучить устройство и научиться пользоваться измерительными приборами. Научиться измерять типовые детали машин различными инструментами.

Оборудование и материалы. Штангенциркули, штангенглубиномеры, предельные калибры – пробки и скобы, микрометры, индикаторные приборы.

Краткие теоретические сведения

Одной из важнейших составных частей ЕСТПП является метрологическое обеспечение. Под метрологическим обеспечением подготовки производства понимают комплекс мероприятий по обеспечению достоверности измерений характеристик изготовляемых изделий, материалов и сырья, параметров технологических процессов. Организационной основой метрологического обеспечения является метрологическая служба предприятия.

Основной целью метрологического обеспечения технологического процесса механической обработки является обеспечение заданной точности изготовления детали. Точность обработки поверхностей в известной мере зависит от того, насколько достоверно мы измеряем отклонения, возникающие в процессе обработки. К таким отклонениям можно отнести отклонения от правильной цилиндрической формы – бочкообразность, изогнутость, конусность и др.

Применяемые в машиностроении средства измерений и контроля линейно-угловых размеров функционально подразделяются на три группы:

−меры, воспроизводящие заданные размеры длин и углов;

−калибры, воспроизводящие границы размеров;

−универсальные средства измерений действительных размеров. Наиболее распространенными в промышленности мерами являются

плоскопаралельные концевые меры длин. Концевые меры длины используют для изготовления средств измерений и приборов, градуировки шкал приборов, проверки приборов, а также для точной настройки станков на размер.

Калибры применяются в массовом и серийном производстве и служат для контроля наибольшего и наименьшего предельных размеров детали. С помощью калибров можно установить годность детали. В условиях серийного массового производства иногда применяют регулируемые скобы. Скобу можно настроить с помощью концевых мер на нужный размер в

284

случае перехода от контроля одного изделия к другому или для компенсации износа.

Для контроля резьбовых поверхностей применяются соответствующие им калибры. Внутренние резьбы контролируются с помощью резьбовых пробок, а наружные – резьбовых колец.

В зависимости от устройства элементов измерительной цепи калибры имеют следующие разновидности:

−простейшие инструменты;

−штангенинструменты и нониусные угломеры;

−микрометрические инструменты;

−зубчатые и рычажно-зубчатые приборы и микрометрические инструменты.

Порядок выполнения работы

1.Ознакомиться с плоскопараллельными концевыми мерами и по заданию преподавателя собрать блоки различных размеров.

2.Ознакомиться с конструкцией предельных калибров и некоторыми примерами их применения.

3.Ознакомиться с конструкцией штанген-инструментов и определить с их помощью основные размеры детали.

4.Ознакомиться с конструкцией микромера и произвести его настройку на нулевую отметку с помощью концевой меры длины или установочной меры, имеющейся в комплекте прибора. Измерить с помощью микрометра цилиндрическую деталь. Определить погрешность ее формы, начертить схему измерений этой детали.

5.Выбрать измерительный инструмент для разрабатываемой операции технологического процесса механической обработки, указав его тип и характерные размеры.

6.Произвести измерения детали, которую выдает преподаватель.

Оформление отчета

В отчет включить цель и задание работы, общие сведения о метрологическом обеспечении технологического процесса, краткую характеристику групп измерений.

Зарисовать эскиз детали с указанием ее размеров, выбрать измерительный инструмент для разрабатываемой операции технологического процесса механической обработки.

Дать вывод о проделанной работе, в котором обосновать выбор средств измерений для разрабатываемой операции механической обработки детали.

285

ПРАКТИЧЕСКОЕЗАНЯТИЕ№2

Тема. Изучение механических свойств машиностроительных материалов.

Цель работы. Изучить основные механические свойства машиностроительных материалов и научиться определять твердость металлов методом Бринелля и Роквелла.

Оборудование и материалы. Твердомеры типа ТШ и ТК, лупа или микроскоп для измерения диаметров отпечатков, комплекты образцов из углеродистых, конструкционных и инструментальных сталей, комплект образцов из цветных металлов и сплавов, таблица определения твердости НВ

(ГОСТ 9012-59, СТ СЭВ 468-77).

Краткиетеоретическиесведения

Механические свойства машиностроительных материалов определяют не только способность работы конструкции, но также и технологию обработки, вид режущего инструмента, режимы и время обработки, качество обрабатываемой поверхности, т.е. главные технико-экономические параметры обработки металлов резанием. Основными из этих свойств являются твердость, прочность, ударная вязкость и пластичность.

Твердость – это способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Твердость металлов тесно связана с их обрабатываемостью: чем тверже металл, тем более надо приложить усилий для его обработки. От твердости зависит и износостойкость металлов, т.е. их способность сопротивляться истиранию, разрушению поверхности под действием сил трения. Твердость также является основной характеристикой при оценке качества режущих иизмерительных инструментов.

Наиболее часто для определения твердости пользуются методами Бринелля и Роквелла, твердость по Бринеллю определяется путем вдавливания в испытуемый материал стального закаленного шарика диаметром D под постоянной нагрузкой Р в течение определенного времени (рис. 1).

Рис. 1. Схема испытанияпоБринеллю

286

Прибор Бринелля является бесшкальным прибором, и о твердости судят подиаметруполученногоотпечатка, дляалюминияиегосплавовНВ20 – 40.

Испытания на прочность при растяжении производятся на специальных разрывных машинах, на образцах стандартного сечения. В процессе испытания автоматически записывается диаграмма удлинение – нагрузка и определяетсяпределпрочностиσb.

Пластичность – это способность материала необратимо изменять без разрушения форму и размеры под действием внешних сил. Пластичность характеризуется максимальнымудлинениемобразцаприразрыве.

Ударная вязкость характеризуется способностью материала выдерживать ударные нагрузки без разрушения. По этому параметру оценивается прочность при динамических нагрузках. Испытание на ударную вязкость производят на копре маятникового типа. Сущность испытаний состоит в том, что поднятый на высоту Н маятник свободно падает и ударяется по образцу, установленному на опорах прибора. В результате удара образец разрушается, а маятник после разрушения поднимается на высоту h, затратив при этом работу А = Р (H-h), МДж, где Р – вес маятника. Отношение этой работы и площади сечения испытуемогообразцаназываетсяударнойвязкостью.

Ввиду ограниченности учебного времени в настоящей работе предусмотренолишьэкспериментальноеопределениетвердости.

Порядок выполнения работы

1. Определение твердости металлов твердомером «ТК Бринелль».

1.1.Осмотреть образцы и убедиться в отсутствии дефектов поверхности, которые могут исказить результаты испытания. Образец должен иметь параллельные поверхности, быть без окалины, ржавчины или ка- ких-либо неровностей.

1.2.Условия проведения испытаний: нагрузка Р = 3000 кгс, диаметр шарика D = 10 мм, время выдержки Т = 10 с.

1.3.В зависимости от формы испытуемого образца подбирают опорный столик. Твердость плоских образцов измеряют на плоском столике, а цилиндрических – на призматическом столе.

1.4.Работа с прибором при испытании. Образец устанавливается на столике таким образом, что центр отпечатка располагается от края образца на расстоянии не менее 2,5 D, а от центра соседнего отпечатка – не менее

287

двух диаметров отпечатка. Затем подводится образец к шарику вращением маховика по часовой стрелке. Вращение маховика продолжают до упора образца в ограничитель. Запускают двигатель прибора, который через систему рычагов сообщает шариковому наконечнику нагрузку Р. Этот момент фиксируется загоранием лампочки. После соответствующей выдержки испытуемого образцаподнагрузкойРвращениемотораавтоматически переключаетсянаобратное.

1.5.По окончании испытания опустить стол, снять образец и при помощи отсчетного микроскопа измерить полученный отпечаток в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Для вычисления НВ по диаметрам отпечаткаследует пользоватьсяспециальнойтаблицей(табл. П.1.1).

1.6.Результатыиспытанийзанестивжурнал(табл. П.1.2).

2.Определение твердости металлов твердомером типа ТК (прибором Рок-

велла).

2.1.Подготовить образцы к испытанию. Испытываемая поверхность образца должна быть параллельна опорной и не иметь царапин и забоин. Минимальная толщина образца в зависимости от его твердости составляет 0,7 – 2,0 ммприиспытаниипошкалеВи0,7 – 1,5 мм– пошкалеС.

2.2.Определить по табл. П.1.3 шкалу твердости, вид наконечника и нагрузки. Шкалой В пользуются при измерении твердости мягких металлов, сырых незакаленных сталей, цветных металлов и их сплавов. Шкалой

С– при измерении твердости закаленных сталей. Шкалой А – при измерении твердости изделий с твердыми поверхностями (поверхностными слоями, полученными в результате химико-термической обработки, наплавки, а также твердых сплавов).

2.3.ПодготовитьприборРоквеллакиспытаниям.

2.4.Работа с прибором. Установить испытуемый образец на столике, вращая маховик, приблизить образец к наконечнику и, продолжая плавное вращение маховика, сообщить наконечнику предварительную нагрузку 10 кгс. Требуемая величина нагрузки будет в тот момент, когда малая стрелка на циферблате будет находиться против красной точки. Большая стрелка в это время должна оставаться в положении, близком к вертикали. Вращением ранта индикатора устанавливают нуль шкалы С против большой стрелки независимо от шкалы измерений. После этого наконечнику сообщают основную нагрузку; при нагружении большая стрелка вращается против часовой стрелки. Затем нагрузка снимается, при этом большая стрелка вращается по часовой стрелке и останавливается, указывая на соответствующей шкале число твердости по Роквеллу. Испытания проводят еще два раза, с тем, чтобы на каждом образце их былонеменеетрех.

288

2.5.Вращаямаховик, опуститьстоликиснятьобразец.

2.6.Заполнить журнал испытаний (табл. П.1.4). Площадь отпечатка будет тем меньше, чем тверже металл. Число твердости по Бринеллю НВ определяется как отношение нагрузки Р, действующей на шарик, к площади отпечатка:

Площадь отпечатка F определяется по формуле:

Дляиспытанийиспользуютзакаленныестальныешарики.

Для облегчения подсчета заранее составляют таблицы зависимости числа твердости от диаметра отпечатка d при определенных нагрузках и диаметре шарика. Диаметр отпечатка определяется с помощью микроскопа с прозрачнойшкалой(рис. 2).

Рис. 2. Схема измерениядиаметраотпечатка

Наиболее распространенным прибором для определения твердости по методу БринелляявляетсяприбортипаТШ.

Определение твердости металлов по методу Бринелля имеет ряд существенных недостатков. В частности, на приборе Бринелля нельзя испытывать закаленную сталь с твердостью НВ 450, так как шарик в процессе испытания деформируется и показания становятся неправильными. По методу Бринелля нельзя испытать поверхностно-упрочненные образцы, например, химикотермической обработкой. Этот метод, кроме того, характеризуется низкой производительностью. Это вызвало необходимость создания других, более универсальных методов определения твердости металлов. Одним из таких методовявляетсяметодРоквелла.

289

Твердость по Роквеллу определяется вдавливанием алмазного конуса в испытуемый материал. Метод Роквелла используется для испытания закаленных сталей. Этот метод благодаря простоте проведения испытаний, высокой производительности и малой погрешности получил преимущественное применение в промышленности и в научных исследованиях.

Числа твердости по Бринеллю можно перевести в числа твердости по Роквеллу.

Прочностью называют способность материала сопротивляться пластической деформации и разрушению под действием статистических и динамических нагрузок. В зависимости от направления внешних сил различают прочность на растяжение, сжатие, кручение, срез и смятие. Показателем прочности является предел прочности при растяжении в МПа, представляющей собой максимальное напряжение, которое выдерживает образец при испытании.

О прочности металлов в известной мере можно судить по их твердости. В частности, между твердостью по Бринеллю НВ и пределом прочности существует следующая приблизительная зависимость:

дня стали с твердостью НВ 150 – 450

для меди и медных сплавов

Оформлениеотчета

В отчете необходимо указать задание, цель работы, кратко изложить последовательность ее выполнения на приборах Бринелля и Роквелла. Экспериментальнуючастьзанестивжурналыиспытаний(табл. П.1.2, П.1.4).

290