Реферат: Обеспечение качества машин

В деталях указанного типа, изготовленных по неизмененным технологиче­ским маршрутам, одного и того же химического состава, но из заготовок, полу­ченных раз­ными методами, получается в итоге различный уровень остаточных напряжений. Термическая обработка меняет уровень напряжений, даже изменя­ется их знак, но общий вывод остается неизменным и должен приниматься в расчет при технологиче­ском обеспечении качества.

Эффект технологического наследования особенно следует учитывать при из­готов­лении типа колец. Заготовки колец, изготовленные на горизонтально-ко­вочных ма­шинах, неизменно получают отклонение формы наружной поверхно­сти в виде овала. Указанная погрешность оказывается исключительно устойчи­вой, на всех операциях технологического процесса она уменьшается. Ставя за­дачу повышения качества, нельзя игнорировать форму заготовки. Для качест­венных колец необходимо ограни­чить отклонение формы заготовок. Вторым условием повышения качества следует считать использование зажимных уст­ройств с закреплением заготовок по торцам. Этими мероприятиями вполне можно предотвратить передачу вредных наследствен­ных свойств.

Проблема обеспечения качества деталей типа колец, втулок и гильз непосред­ст­венно связана с особенностями закрепления их при обработке резанием. Даже при закреплении заготовок распределенными нагрузками передача погрешно­стей с на­ружной поверхности на внутреннюю оказывается ощутимой. Поэтому крайне важно обеспечить малые отклонения формы установочных поверхно­стей.

Указанные детали часто работают в условиях изнашивания, и в связи с этим в по­верхностных слоях предпочтительнее напряжение сжатия. Однако вследст­вие раз­нообразия методов обработки, различных сочетаний силовых и тепловых факторов воздействия инструмента на обрабатываемую поверхность возникают остаточные тангенциальные напряжения, различные по величине и по знаку, что следует учиты­вать при технологическом формировании такого показателя качества, как износо­стойкость.

Вопрос о напряжениях непосредственно связан с отклонениями формы по­верхно­стей колец, втулок, гильз. Реальные поверхности всегда имеют волни­стость (гран­ность). После токарной обработки заготовок диаметром 50-80 мм под такой поверх­ностью возникает слой со структурой, отличной от структуры основного материала. Глубина этого слоя составляет 25-50 мкм. После термиче­ской обработки на операции шлифования можно достичь очень малых отклоне­ний формы. Однако установлено, что на глубине 10-12 мкм от поверхности прошлифованного образца располагается пояс аустенитных зерен. Толщина этого пояса оказывается различной и периодиче­ски повторяющейся. С течением времени нестабильный по структуре слой аустенита превращается в мартенсит. При этом, естественно, изменяется (увеличивается) объем материала. В тех мес­тах, где слой аустенита был шире, происходит большее измене­ние объема (уве­личение), и наоборот. Поэтому деталь, имевшая после шлифования весьма ма­лые отклонения формы, получает наследственную волнистость. Для уменьше­ния отклонений формы необходимо рассматриваемую поверхность обрабо­тать дополнительно с помощью методов, создающих сжимающие напряжения, так как они замедляют процесс превращения аустенита в мартенсит. Одним из та­ких ме­тодов является алмазное выглаживание. В результате такой обработки отклонение формы за один и тот же промежуток времени оказывается почти в 3 раза меньше, чем после шлифования эль бором.

Конструктивные формы корпусных деталей непосредственно влияют на теп­лоот­вод при растачивании основных отверстий. Следствием его является откло­нение от соосности. При последовательном растачивании показатели качества более низкие, чем при одновременном. Наилучшие результаты получены при одновременном рас­тачивании симметричных частей корпусов.

Особо следует отметить опасность искажения формы главных отверстий кор­пус­ных деталей при их закреплении на металлорежущих станках. Для техноло­гического обеспечения качества корпусных деталей в связи с использованием технологической оснастки необходима экспериментальная отработка в услови­ях заводских лаборато­рий схемы закрепления с указанием сил закрепления и координат их приложения. Наивысшую точность обеспечивает схема закрепле­ния, соответствующая схеме за­крепления корпуса после сборки его в готовой машине.

Для деталей других типов существуют свои технологические приемы повы­шения качества, и вопрос решается аналогично тому, как он решается примени­тельно к де­талям, рассматриваемым выше.

В различных отраслях машиностроения наблюдается повышенный интерес к гиб­кому производству, в том числе автоматизированному, использованию станков с программным управлением. В связи с этим иногда полают, что во­просы техниче­ского обеспечения качества продукции можно решить только благодаря этой, так на­зываемой новой технике. Такая точка зрения, безусловно, ошибочна. Во-первых, ука­занные технологические системы обладают практиче­с­ки теми же недостатками, что и системы обычные, во-вторых, масштабы их применения малы и пока не играют ощу­тимой роли в общей массе изготавли­ваемых деталей машин, в-третьих, надежность их находится не на таком уровне, чтобы можно говорить об устойчивых технологи­ческих процессах. Вместе с тем тенденция развития и совершенствования таких тех­нологических систем оче­видна. Проблема технического обеспечения качества дета­лей машин должна решаться с применением любых технологических систем в пер­вую очередь - автоматических.

С увеличением точности на сборке требуется особый подход к оценке баз как гео­метрических образов. Производственные погрешности и деформации на сборке вы­зывают существенные отклонения от плоскостности, цилиндрично­сти, конусности, перпендикулярности и пр. Поэтому следует принимать в рас­чет реальные формы ба­зовых поверхностей.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА МАШИН НА ОПЕРАЦИЯХ СБОРКИ.

Сборка является заключительным этапом производства. Но этот этап принци­пи­ально отличается от других этапов тем, что именно в нем проявляются раз­личные связи деталей, особенности их взаимодействия. После сборки совокуп­ность свойств представляется как показатель качества машины. Машина мо­жет считаться качест­венной, если погрешность лежит в заданных пределах.

Большое разнообразие машин не позволяет дать единой картины повышения каче­ства машин на сборке. Сборка по методу полной взаимозаменяемости, при­меняемая в массовом и серийном производствах, не допускает подбора деталей, регулировок и пригонок. Качество машины обеспечивается самой компоновкой собираемых дета­лей, точность которых оказывается сравнительно высокой, равно как м себестои­мость изготовления. Тогда замыкающие звенья имеют же­сткие допуски. Экономиче­ские оценки играют в этом случае очень важную роль.

Метод неполной взаимозаменяемости не гарантирует необходимое качество всех собираемых машин, так как у сравнительно небольшого количества объек­тов точ­ность замыкающего звена не будет обеспечена.

Широкое распространение получил метод сборки с групповой взаимозаме­няемо­стью. Все изготовленные детали разбивают на размерные группы, а со­единение по­лучают непосредственным подбором деталей, взятых из соответст­вующих групп. При этом допуски на детали каждой группы оказываются жест­кими, что обеспечи­вает сборку весьма точных соединений. Однако повышение качества изделий этим методом не представляется возможным в условиях по­точной сборки, так как нельзя гарантировать, что время на подбор двух деталей соединения будет постоянным и равным такту.

Сборка с регулировкой представляет собой метод обеспечения качества ма­шин. Ре­гулировку выполняют перемещением одной из деталей, которая играет роль компен­сатора. Поэтому представляется возможным получать высокое ка­чество всей цепи при сравнительно низкой точности звеньев.

Точностные показатели сборки в оценке качества машин являются

Одними из основных. Их обеспечение сопряжено с преодолением ряда техноло­гиче­ских трудностей. Сюда относят неточности изготовления собираемых дета­лей. Каж­дый тип производства имеет свои особенности сборки.

В массовом производстве характерной является сборка на конвейерах, кото­рые пе­ремещаются непрерывно или периодически. Но главным является нали­чие потока, когда продолжительность сборки на различных рабочих местах ока­зывается практи­чески одинаковой и соответствует такту. Именно для этого слу­чая сборки особенно важна обработка конструкции на технологичность, что обеспечивает высокое каче­ство соединений в условиях жесткого такта.

Многие вопросы сборки в условиях массового производства успешно решены с помощью средств автоматизации, которая обеспечивает постоянство условий сборки, что повышает качество машины

Следует считать прогрессивными такие технические решения, когда один узел на сборке устанавливается относительно другого узла с помощью луча света, а опера­тор, получив сигнал о правильности расположения узлов, дает команду на их закреп­ление на базовой детали.

В развитие высказанного технического решения можно привести пример сбо­роч­ной системы, построенной в МВТУ им. Баумана. Она предназначена для сборки де­талей типа втулок с корпусными деталями методом охлаждения. Лю­бая втулка имеет на наружной (установочной) поверхности отклонение от ци­линдричности (гран­ность), что объясняется особенностями ее изготовления. Аналогичные отклонения имеет и отверстие корпуса. Сборка с натягом в этих условиях повлечет за собой пе­редачу отклонений от цилиндричности сопрягае­мых поверхностей на отверстие втулки.

Сборочная система состоит из трех участков: измерительного, вычислитель­ного и сборочного. На измерительном участке проводят 100%-ную аттестацию всех посту­пающих на сборку деталей по параметру отклонения формы. Полу­ченную информа­цию передают на вычислительный участок, где с помощью микропроцессора прово­дится гармонический анализ обеих сопрягаемых цилин­дрических поверхностей. Ре­зультаты анализа позволяют провести ориентирова­ние собираемых деталей. Оно со­стоит во взаимном повороте по разработанной программе одной из деталей вокруг своей оси так, чтобы имеющиеся погрешно­сти формы сочетались на обеих поверхно­стях оптимальным образом. При этом перенос отклонений формы сопрягаемых по­верхностей на отверстие втулки произойдет в наименьшей степени. Далее рука ро­бота переносит уже ориенти­рованную втулку в охлаждающую среду и по истечении определенного времени подает ее в отверстие корпуса для сборки поперечно-прессо­вым методом. В итоге каждая пара сопрягаемых деталей сочетается характерным только для нее образом, однако все действия системы не нарушают такта поточной сборки. Та­кой подход может представлять принципиальный интерес для массового произ­водства.

Серийное производство имеет свои существенные отличия на сборке, но именно здесь могут встретиться самые различные организационные формы. С одной сто­роны, необходимо использовать преимущества автоматизированной сборки, с другой стороны, - автоматизация сдерживает возможность перена­ладки сборочного обору­дования на изготовление новой партии изделий. Как и в массовом производстве, для повышения качества машин большую роль играет отработка конструкций на техно­логичность и соблюдение требований техноло­гического процесса сборки.

Широкое применение на сборке находят ориентирующие устройства. Их на­значе­ние оказывается различным. При больших партиях собираемых деталей эти устрой­ства могут играть роль распознавателей образов и давать команду на поворот и по­ступательное перемещение в пространстве деталей для сопряжения с другой дета­лью. В ориентирующих устройствах используются механические, электрические и пневматические элементы. Созданные в МВТУ им. Баумана оптические ориенти­рующие устройства позволяют подавать на сборку детали с исключительно малой асимметрией. Переналадка таких устройств с целью обеспечения гибкости сбороч­ного оборудования занимают несколько минут.

Положительным фактором является сочетание в этих устройствах функций ориен­тирования с функциями контроля деталей. Исключительно важную роль играют уст­ройства, которые ориентируют одну деталь на сборке относительно другой. В усло­виях серийного производства оптические устройства позволяют выверять детали с использованием лучей лазера и затем закреплять их. Исполь­зование оптических уст­ройств на сборке в целом позволило значительно повы­сить качество машин.

Автоматизация собственно процессов сборки в условиях серийного производ­ства для всех видов соединений маловероятна. Вместе с тем для повышения ка­чества от­дельных сопряжений или сопряжения группы деталей использование автоматиза­ции необходимо. Логичным оказывается использование сборочных комплексов, ко­торые способны выполнять функции контроля качества сборки. Широкое использо­вание координатно-измерительных машин существенно по­вышает качество сборки.

Наибольший эффект при сборке обеспечивают гибкие автоматизированные устрой­ства для отдельных наиболее ответственных соединений. Так, в станко­строении вы­деляют две группы деталей. Для каждой из групп решается про­блема обеспечения качества с помощью автоматизации сборке на основе груп­пой технологии.

Повышению качества машин и их соединений способствует появление инте­ресных технологических решений, в частности, сборка пар ходовой винт-гайка. Такая пара обладает высоким качеством, когда обеспечивается заданное приле­гание по регла­ментированному числу витков резьбы. Создан ряд технологиче­ских систем, объеди­няющих станки воедино. Если при окончательном изготов­лении гайки возникает по­грешность, то она фиксируется, и информация о ней передается на второй станок. Такая информация позволяет самонастраиваться станку для изготовления винтов с учетом погрешностей гайки.