Точность изделий. Точность обработки и сборки изделий.

Точность изделий - это степень соответствия действительных значений геометрических, физических, химических, механических и других характеристик реальных изделий значениям этих характеристик, заданных чертежом и техническими условиями (текстовые документы). Геометрические характеристики – это форма поверхности изделий и размеры. Физические характеристики – это температура плавления, коэффициент теплового линейного расширения и другие. Химические характеристики– это химический состав материала деталей. Механические характеристики – это прочность (не ломается), жесткость (не деформируется) и другие.

Точность изделий определяется четырьмя составляющими:

1) Конструкторская - это установление необходимой точности исходя из условий правильного функционирования изделий. Конструкторская точность устанавливается конструктором и указывается в чертежах и других конструкторских документах (технических описаниях, схемах и других). Конструктор при определении точности деталей, сборок, отсеков и всего КА или РН исходит из надежности РН и КА, из поставленных перед ними задач.

2) Технологическая - это технологические методы обеспечения заданной точности. Технологическая точность определяется технологом, который так разрабатывает технологический процесс, выбирает такие оборудование и инструмент для изготовления деталей или проведения процесса сборки деталей, что обеспечивается достижение точности, указанной в конструкторской документации.

3) Метрологическая - это методы и средства определения точности, т.е. с помощью каких измерительных инструментов и каким образом (метод) проконтролировать точность у изготовленных деталей, сборочных единиц, отсеков и полностью собранных РН и КА. На предприятиях ракетно-космической техники существует специальная метрологическая служба, которая и решает эти вопросы.

4) Организационно-экономическая - это решение организационных и экономических задач обеспечения и контроля точности. Организационные задачи – это когда, в каком цехе, с помощью какого измерительного инструмента и оборудования контролировать точность изделий, это обучение персонала методам работы со сложным измерительным инструментом и оборудованием. Экономические задачи – это решение финансовых вопросов по закупке измерительного инструмента и оборудования.

Погрешности и их причины.

При изготовлении деталей и выполнении сборочных работ неизбежны погрешности в точности изделий. Важно, чтобы эти погрешности не выходили за указанные пределы точности размеров, формы, шероховатости поверхности и другие.

Для механической обработки, как наиболее распространенного метода обработки деталей, основными причинами появления погрешностей являются следующие:

1) погрешности станка - геометрические неточности в деталях станках, а также вибрация станка при его работе;

2) погрешности изготовления инструмента – геометрические неточности сверл, резцов, фрез будут переносится на изготавляемые детали;

3) износ инструмента – затупление режущих кромок ухудшает точность;

4) тепловые деформации инструмента и детали – при резании металла происходит нагрев инструмента и детали, что приводит к увеличению их размеров, а также они становятся менее жесткими (немного изгибаются);

5) ошибки исполнителя (рабочего) – зависят от конкретного рабочего и носят случайный характер.

Обеспечение качества поверхности материалов. Методы и средства оценки качества поверхности.

Качество поверхности – это состояние обработанного поверхностного слоя детали. Качество поверхности характеризуется двумя видами показателей:

1) Геометрические показатели – рельеф поверхности.

2) Физико-механические показатели.

К физико-механическим показателям относятся температура плавления, плотность, электро- и теплопроводность, коэффициент линейного расширения, способность к химическому взаимодействию с агрессивными средами, антикоррозионные свойства, отражательная и поглощательная способность, прочность, пластичность, твердость, износостойкость.

Приведем некоторые определения этих показателей.

Прочность – это способность материала сопротивляться деформированию или разрушению под действием нагрузок.

Пластичность – свойство материала изменять без разрушения форму и размеры под влиянием нагрузки, устойчиво сохраняя образовавшуюся форму и размер после прекращения этого влияния.

Твердость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого тела, например, стального шарика при испытании на твердость.

Износостойкость – способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения.

Геометрическое состояние поверхности характеризуется тремя параметрами:

1) Макрогеометрия.

2) Волнистость.

3) Микрогеометрия (шероховатость).

Все неровности поверхности детали, т.е. вершины и впадины называют рельефом поверхности детали. При увеличении такой рельеф детали напоминает горный рельеф поверхности Земли. Сделать поверхность детали абсолютно ровной, гладкой трудно, а часто и не нужно. Нужно лишь установить определенные правила для отклонений рельефа поверхности детали от абсолютно ровной формы. Инженер устанавливает отклонения рельефа поверхности и указывает их в конструкторской и технологической документации. Для ответственных деталей эти отклонения будут выбираться поменьше (более гладкая поверхность), а для неответственных деталей – по-больше. Такие правила для отклонений рельефа поверхности детали в чем-то аналогичны правилам по отклонениям размеров детали (Единая система допусков и посадок).

Чтобы отличать макрогеометрию, волнистость и микрогеометрию (шероховатость) используют отношение длины шага (L) к высоте (H) неровностей профиля поверхности - L/H. Высота неровностей профиля поверхности H – это расстояние между самой высокой вершиной и самой глубокой впадиной. Абсолютно гладкую, ровную поверхность называют теоретической или номинальной формой поверхности. Линию, проходящую по такой теоретической поверхности, называют средней линией профиля поверхности детали. Соответственно, вершины профиля будут располагаться над этой средней линией, а впадины – под этой линией. Рельеф профиля, пересекающий среднюю линию в трех соседних точках, образует шаг профиля поверхности. Длина шага неровностей профиля L – это расстояние между двумя крайними точками из этих трех точек шага.

Макрогеометрия определяется единичными отклонениями поверхности от теоретической формы. У макрогеометрии большое отношение длины шага к высоте неровностей профиля – L/H больше 1000. Такую макрогеометрию называют еще погрешностями формы. К таким отклонениям относят овальность, конусность, бочкообразность.

Волнистость – это совокупность периодически чередующихся возвышений и впадин с относительно большим шагом (L/H = 50….1000). Причиной появления волнистости на поверхности детали может быть, например, вибрация при изготовлении детали.

Микрогеометрия (шероховатость поверхности) – это совокупность микронеровностей с малыми шагами (L/H меньше 50). Шероховатость поверхности детали – это микрорельеф поверхности.

Дальше рассмотрим шероховатость поверхности детали. Оценку шероховатости поверхности можно производить двумя методами:

1) качественным,

2) количественным.

Качественный метод оценки шероховатости основан на сравнении оцениваемой поверхности с эталонами. Это сравнение производится путем визуального (на глаз) сопоставления детали с эталоном, или путем сопоставления ощущений при ощупывании детали и эталона, т.е. сравнение пальцами. При визуальном сравнении детали с эталоном можно применять лупу или микроскоп. Выпускаются специальные комплекты эталонов для проведения качественного метода оценки шероховатости поверхности. Эти наборы эталонов выпускаются разные для различных материалов и методов обработки.

Качественный метод является субъективным, т.е. зависит от конкретного человека (сколько людей – столько и мнений). Качественный метод не определяет величину (цифру) шероховатости поверхности, а определяет только годится или нет деталь по своей шероховатости. Качественного метода вполне достаточно для определения шероховатости для неответственных деталей.

Количественный метод определения шероховатости поверхности заключается в измерении микронеровностей c определением конкретной цифры шероховатости. Этот метод уже объективен (не зависит от конкретного человека). Измерение микронеровностей производят с помощью специальных приборов: профилометр, профилограф, двойной микроскоп, микроинтерферометр. Единицей измерения микронеровностей (шероховатости) является микрометр – одна тысячная миллиметра, или одна миллионная метра: 1мкм = 1^.10^-3 мм = 1^.10^-6м.