«Современные проблемы технологии производства машин» (стр. 3 )

Для того чтобы машина экономично выполняла свое служебное назначение, она должна обладать необходимым для этого качеством. Под качеством машины понимают совокупность ее свойств, определяющих соответствие ее служебному назначению и отличающих данную машину от других. Качество каждой машины характеризуется рядом показателей, на каждый из которых должна быть установлена количественная величина с

допуском на ее отклонения, оправдываемые экономичностью выполнения машиной ее служебного назначения. К основным показателям качества машины относятся: стабильность выполнения машиной ее служебного назначения; качество выпускаемой машиной продукции, долговечность физическая, т. е. способность сохранять первоначальное качество во времени; долговечность моральная, или способность экономично выполнять служебное

назначение во времени; производительность; безопасность работы; удобство и простота обслуживания и управления; уровень шума, коэффициент полезного действия, степень механизации и автоматизации и т. д. Каждый из перечисленных основных показателей применительно к тому или иному типу машины конкретизируется в виде целой системы

дополнительных качественных и количественных показателей, характеризующих особенности, которыми должны обладать машины данного типа, предназначенные для выполнения данного служебного назначения. Правильная и ясная постановка задачи в значительной степени предопределяет успех наиболее быстрого и экономичного ее решения.

Следовательно, разработка качественных и количественных показателей является одной из наиболее ответственных задач, так как от ее правильного решения зависят качество и экономичность выполнения машиной служебного назначения, быстрота освоения и экономичность изготовления.

Лекция 7. Тема 5 -Технологическое обеспечение точности размеров изделий машиностроения. Основные понятия и методы расчета точности изделий и технологических систем. Технологическое обеспечение точности изделий машиностроения. Современное понятие о точности. Конструкторские и технологические допуски.

Механическая обработка поверхностей осуществляется пластическим деформированием и резанием. В машиностроении большинство поверхностей подвергается обработке резанием для получения требуемой формы, точности и качества поверхности. При этом различают: допустимую точность, которая достигается при идеальных условиях обработки ( новый станок, инструмент, рабочий высокой квалификации, неограниченное время обработки); экономически обоснованную точность, которая достигается в производственных условиях (станок средней изношенности, квалификация рабочего соответствует выполняемой работе, инструмент стандартный, время обработки нормируется). При выборе метода обработки в производственных условиях следует руководствоваться факторами качества и производительности. Например, при обтачивании наружной поверхности вала можно обеспечить точность по 7 квалитету, шероховатость 0,4 мкм Ra. Эти же требования чертежа можно обеспечить шлифованием. Однако производительность обработки в первом случае на порядок выше. Необходимо также учитывать, что с увеличением точности обработки себестоимость резко повышается, так как для обеспечения более высокой точности требуется более высокая квалификация рабочего, станки повышенной и высокой точности, увеличиваются затраты на контроль и настройку. Таким образом, для технологического обеспечения качества машин необходимо учитывать факторы, оказывающие на них влияние, и выбирать методы обработки и средства обеспечения параметров качества поверхностей деталей, которые обеспечивают это качество при наибольшей производительности и меньшей себестоимости.

Показателем качества машин, достижение и обеспечение которого вызывает наибольшие трудности и затраты в процессе создания и особенно в процессе изготовления машин, является точность машин. Поэтому рассмотрим вначале показатели, которыми характеризуется точность машины и ее деталей. Качество продукции охватывает не только потребительские, но и технологические свойства, конструкторские особенности, надежность в эксплуатации, дизайн, уровень стандартизации и унификации и др. Качество машин характеризуется следующими основными группами показателей: технический уровень, определяющий степень совершенства машины (мощность, КПД, производительность, экономичность и др.); производственно-технологические показатели ( технологичность

конструкции), дающие представление об эффективности принятых конструктивных решениях с точки зрения оптимизации затрат труда и средств на изготовление изделия, его эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт; Эксплуатационные показатели: а) надежность изделия; б) эргономическая характеристика или степень учета комплекса гигиенических, физиологических и др. потребностей человека в системе человек-машина-среда; в) эстетическая оценка - совершенство дизайнерских композиций, внешнего оформления и др.

Лекция 8.Тема 5 – Технологическое обеспечение качества поверхности деталей машин. Факторы, влияющие на образование шероховатости. Взаимосвязь параметров шероховатости с условиями: абразивной обработки; отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием. Электрофизические и электрохимические методы обработки. Современными исследованиями установлено, что при использовании структурного анализа при детализации операций технологического процесса - необходимо выделение из многочисленных технологических воздействий управляющих технологических факторов обработки. При использовании структурного анализа комбинированной трибомеханической обработки для детализации на структурной диаграмме технологической операции следует разделять группы физико-механических и геометрических параметров качества. Установлено, что для управления геометрическими параметрами следует использовать факторы размещения и движения инструмента, а для управления физико-механическими параметрами - термомеханические факторы. Предлагаются мероприятия по оперативному управлению процессом - регулирование интенсивности тепловыделения и скорости движений обработки, а также долговременный статистический контроль определяющих геометрические и физико-механические параметры качества. Технический уровень отрасли машиностроения влияет на ряд показателей качества изделия. Качество применения материалов определяет показатели надежности, материалоемкости, технологичности изготовления и т. д. Например, применение низколегированных сталей вместо сталей обыкновенного качества позволяет уменьшить металлоемкость до 50%. Уровень организации производства оказывает влияние на качество машин. Оно может быть организовано по принципу технологического потока или по группам металлорежущего и другого оборудования. Уровень технологии и технических средств существенно влияет на качество обработки поверхностей деталей и качества сборки. К техническим средствам относятся металлорежущие станки, инструмент, технологическая оснастка и др. Например, качество поверхностей, обработанных резанием, зависит от точности станков, от которой зависят квалитеты точности, параметры шероховатости, точность формы и др. К факторам, влияющим на качество поверхности относятся: физико-механические показатели, геометрические показатели, структура, шероховатость, волнистость, твердость, напряжения, точность размеров, формы и расположения поверхностей.

Качество поверхности детали обеспечивается на стадии изготовления заготовок, их дальнейшей механической и термической обработки. При этом изменяется структура металла, что связано с дроблением зерен металла, ориентации их в направлении главного движения при обработке резанием и пластическим деформированием. Структура металла изменяется в результате термической обработки с целью повышения твердости. Изменение твердости происходит и в процессе резания в результате пластического деформирования металла режущей кромкой инструмента. При этом в поверхностном слое возникают сжимающие и растягивающие напряжения. Благоприятными являются сжимающие напряжения, особенно при знакопеременных нагрузках. Растягивающие напряжения, возникающие на поверхности детали, особенно при грубой обработке резанием, суммируются с рабочими, возникающими при эксплуатации. При превышении предела прочности материала может произойти поломка детали или сборочной единицы.

Лекция 9. Тема 6 - Технологическая наследственность при обеспечении качества изделий машиностроения. Закономерности технологического наследования. Проблемы технологического наследования качества поверхностного слоя. Учет технологического наследования при проектировании технологии упрочняющей механической обработки. Определение функциональных связей параметров состояния поверхностного слоя с параметрами эксплуатации. Проблемы технологического наследования качества поверхностного слоя. Анализ процесса формирования состояния на всех стадиях жизненного цикла детали. Качественные и количественные связи технологического наследования. Старейшему основоположнику учения о технологической наследственности в этом году исполнилось бы 95 лет. На основе синергетического подхода сформирована математическая модель технологического и эксплуатационного наследования показателей качества, описывающая различные режимы поведения при производстве и применении технических систем. Использование математической модели при компьютерном проектировании предоставляет широкие возможности для сокращения затрат при изготовлении и эксплуатации конструктивно-сложных изделий машиностроения. С позиций технологического наследования эксплуатационных показателей предлагается ряд мероприятий по обеспечению качества изделий.

Технологическое наследование рассматривается как совокупность сложных явлений переноса зависимых друг от друга параметров качества детали. Технологическое наследование не может быть описано одномерными моделями, а рассмотрение технологической цепочки "режим - состояние поверхностного слоя - эксплуатационные свойства" предполагает наличие сложных связей в виде функционалов.

Общая структура технологического процесса представляется как сложная многомерная система. в которой на вход поступают различные характеристики заготовки, а на выходе обеспечивается соответствующий набор тех же характеристик для готовой детали. Эти изменения определяются действием совокупности технологических факторов для каждой операции технологического процесса. Анализ существующих систем проектирования технологических процессов с помощью ЭВМ показывает необходимость разработки количественных зависимостей, описывающих связи предшествующих операций с последующими. Математическая модель элементарного технологического процесса может быть представлена графом, вершины которого соответствуют определенному состоянию качества поверхности, а множество дуг - технологическим переходам (операциям).