Научная Петербургская Академия

Курсовая: Обеспечение качества машин

Курсовая: Обеспечение качества машин

Содержание.

стр

1.Понятие о качестве промышленной продукции.

2

-показатели качества

2.Проблема надежности в машиностроении.

2

а) 2 подхода к анализу конструкций и функционированию машин

-детерминистический подход

-схоластический подход

3.Технологическое формирование качества.

3

а) технологическое обеспечение показателей качества деталей.

4.Обеспечение качества машин.

8

а) обеспечение качества машин на операциях сборки

5.Перспективы развития теории надежности.

11

а) новое направление-механика разрушения

6.Список используемой литературы.

12

ПОНЯТИЕ О КАЧЕСТВЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ.

Современный уровень развития народного хозяйства и научно-технического

про­гресса, а также растущие потребности населения настоятельно требуют

повышения качества выпускаемой продукции. Качество продукции по мере развития

НТП все в большей степени зависит от уровня технологии и определяется рядом

таких факто­ров, как механизация и автоматизация технологических процессов,

их непрерыв­ность, качество исходных материалов, организация труда,

требование техники безо­пасности и охраны труда на производстве. Необходимо

учитывать также и экономи­ческие критерии управления качеством. Недопустимо

повышение качества продук­ции за счет ухудшения гигиенических, экологических,

эстетических и других усло­вий производства.

В соответствии с методикой оценки качества промышленной продукции

установ­лено 8 групп показателей качества:

1. Показатели назначения характеризуют полезный эффект от использования

про­дукции по назначению и определяют область ее применения.

2. Показатели надежности - безотказность, сохраняемость,

ремонтопригодность, долговечность.

3. Показатели технологичности характеризуют эффективность конструктивно-

тех­нологических решений для обеспечения высокой производительности труда при

изготовлении и ремонте продукции.

4. Показатели стандартизации и унификации характеризуют степень

использования в продукции стандартизированных изделий и уровень унификации

составных частей изделия.

5. Эргономические показатели характеризуют систему * человек - изделие -

среда * и учитывают комплекс гигиенических, физиологических,

антропологических свойств человека, проявляющихся в производственных и

бытовых процессах.

6. Эстетические показатели характеризуют такие свойства продукции, как

вырази­тельность, оригинальность, соответствие среде и стилю и т.д.

7. Патентно-правовые показатели характеризуют степень патентоспособности

изде­лия в России и за рубежом

8. Экономические показатели отражают затраты на разработку, изготовление

и эксплуатацию изделий, а также экономическую эффективность эксплуатации.

ПРОБЛЕМА НАДЕЖНОСТИ В МАШИНОСТРОЕНИИ.

Надежность - одна из составных частей качества любой технической системы.

Про­грамма прогнозирования, нормирования и обеспечения надежности возни­кает

в ма­шиностроении, энергетике, строительстве, на транспорте и т.п.

Под надежностью технического объекта понимают его свойство сохранять во

вре­мени способность к выполнению требуемых функций при условии, что

со­блюдены правила эксплуатации.

Теоретический анализ явлений, технических процессов и функционирования

ма­шин и конструкций основан на выборе определенных моделей или расчетных

схем. При этом выделяют существенные факторы и отбрасывают несуществен­ные,

второ­степенные. Возможны два подхода к анализу: детерминистический и

схоластический (вероятностный, статистический). При детерминистическом

подходе все факторы, влияющие на поведение модели, считают вполне

опреде­ленными. Однако выводы, основанные на детерминистических моделях,

могут расходиться с разными опытами наблюдений, потому что поведение реальных

систем в той или иной мере носит не­однозначный, случайный характер. В

отли­чие от детерминистического подхода, схо­ластический подход к анализу

явлений учитывает случайные факторы и дает пред­сказания, содержащие

вероятност­ные оценки.

Методы описания сельскохозяйственных моделей и обеспечения на их ос­нове

ве­роятностных выводов дает математическая дисциплина - теория вероят­ностей,

в ос­нове которой лежит понятие случайного события.

Применение вероятностных методов для решения проблем надежности встре­чает

существенное технически и психологические трудности, особенно по от­ношению к

надежности уникальных систем и малосерийных объектов. Теория вероятности в

значительной степени базируется на статистическом истолкова­нии теории

вероятно­сти, применимой только к массовым событиям.

Тем не менее необходимость учета факторов случайности и неопределенности при

рассмотрении вопросов надежности уже широко признана. Вероятностные подходы

используются даже в гражданской авиации и атомной энергетике, где требования

и надежность весьма высоки, рассматриваемые события и объекты нельзя признать

массовыми.

В настоящее время инженеры, работающие в разных отраслях, находят

сба­ланси­рованную точку зрения на теорию надежности как на дисциплину,

осно­ванную на вероятностных моделях. Этому в немалой степени способствовал

прогресс в области вычислительной техники. Для этого служит статистическое

моделирование, назы­ваемое методом Монте-Карло, который основан на

много­кратном, численном моде­лировании поведения объекта при исходных

данных, которые являются выбороч­ными значениями некоторых случайных величин

и случайных функций. Статисти­ческая обработка дает оценку для показателей

надежности.

В теории надежности существуют два направления, родственные по идеоло­гии и

общей системе понятий, но отличающиеся по подходу. Первое направле­ние -

сис­темная, статистическая или математическая теория надежности, вто­рое

направление можно условно можно условно назвать физической теорией

надежности.

Современные машины и системы машин содержат большое число немехани­ческих

элементов и соединений. Это требует применения физических и сис­темных

моделей в комплексе. Показатели надежности механических элементов и систем

оценивают на основе физических моделей, в то время как для оценки показателей

надежности машин в целом или систем машин чаще используются модели системной

теории на­дежности.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА

ДЕТАЛЕЙ МАШИН.

Проблема технологического обеспечения качества деталей машин решается на базе

разработки типовых технологических процессов. Поскольку существует

бесчислен­ное множество различных деталей, разобрать методы проверки

каче­ства для каждой из них не представляется возможным. Все детали

классифици­руют, разбив их по ти­пам. Такой подход оказался правомерным и

полезным, поскольку можно выработать единство технологического решения для

деталей каждого типа вне их связи с кон­кретной отраслью производства.

Возникает по­нятие о типовой детали. Так, напри­мер, зубчатое колесо

встречается в техноло­гии машиностроения и в приборострое­нии. Тем не менее,

несмотря на огром­ную разницу в размерах, зубчатое колесо явля­ется типовой

деталью и можно говорить о единых технологических методах и осо­бенностях

приготовления таких деталей. Поэтому типовая деталь вызывает к жизни типовой

технологиче­ский процесс.

Типовой технологический процесс /типовая технология/ рассчитан на наибо­лее

часто встречающиеся конструктивные решения деталей, устойчиво повто­ряющиеся

элементы. Так, для деталей типа валов характерна ступенчатая форма,

определяющая отношение длины к диаметру и др. Поэтому наиболее удобной

является типовая об­работка в центрах, выбор определенного вида ос­настки и

металлорежущих станков. Типовая технология является той основой

поверхностного качества деталей, на кото­рой могут реализоваться различные

методы обработки с учетом эксплуатационных особенностей деталей. Валы,

работающие на кручение, и валы, работающие в усло­виях изгиба

знакоперемен­ной нагрузкой, могут иметь одинаковые технические обра­ботки.

Вместе с тем, должен быть проведен учет и наследственных явлений, и

осо­бенностей прове­дения финишных операций, которые могут весьма существенно

от­личаться в обоих случаях друг от друга. Так, валы, работающие на изгиб,

должны иметь специфическую шероховатость поверхности и подвергаться

специальной тер­мообработке, чего в случае валов, работающих на кручение

можно не предус­матри­вать.

Задача повышения качества машин должна решаться путем повышения каче­ст­ва

всех деталей, однако это требование не может быть распространено на все

детали в равной степени. Существует круг деталей, которые в наибольшей

сте­пени опреде­ляют качество всей машины. Для таких деталей достигнуты

весьма высокие показа­тели геометрической точности. Это достигается

применением жестких и точных станков с использованием специфических методов

обработки и высокоточных изме­рительных устройств.

Большую группу составляют детали типа колец, втулок и гильз. Достижение в

про­изводственных условиях высоких показателей качества может быть

рассмот­рено как своеобразная технологическая надстройка над основой в виде

типового процесса об­работки деталей.

Корпусные детали имеют две группы ответственных поверхностей, определя­ющих

качественные показатели: отверстия под подшипники и плоские направ­ляющие

по­верхности.

Названные типы деталей представляют собой основу создания машин. Детали в

виде указанных выше тел вращения в общем количестве деталей машино­строе­ния

35 %, на их изготовление приходится 27% общей стоимости изготов­ления всех

дета­лей; 15% всех деталей составляют корпусные детали, но на их изготовление

прихо­дится 53% общей стоимости. Таким образом, на изготовле­ние оставшихся

50% дета­лей расходуется только 20% средств.

Для деталей типа плит геометрические показатели качества решающим обра­зом

зависят от их размеров. Так, для плит-столов 1120х630 мм отклонение от

плоскост­ности в среднем не превышает 6 мкм, а отклонение от параллельности

направляю­щих и основной плоскости стола находится в пределах 5 мкм.

Базовые детали в виде колонн. Стоек могут иметь точные направляющие

эле­менты. Показатели качества в виде геометрических характеристик в этом

случае соответст­вуют отклонениям для поверхностей корпусных деталей плит и

нахо­дятся в пределах 3-5 мкм.

Для других деталей, которые имеют меньшее распространение в машино­строении,

также существуют соответствующие показатели качества. Приведен­ные значения

не представляют собой предельно допустимую точность формы и размеров; они

могут быть и более высокими. Вместе с тем они показывают вы­сокий уровень

качествен­ных характеристик, устойчиво достигаемых в механо­сборочном

производстве. Во всех случаях, когда имеется возможность умень­шить

требования к геометрической точности, это следует осуществлять по

эко­номическим соображениям. Основная технологическая трудность достижения

высоких показателей качества связана с тем, что каждый элемент

технологиче­ской системы при ее функционировании вносит свои погрешности в

общее зна­чение показателя качества. Одним из методов оценки технологического

влияния на показатель качества является использование положе­ний теории

вероятно­стей. Установление корреляционных зависимостей позволяет оценить

влияние каждого из элементов на их суммарный результат. Тем не менее, для

такой оценки нужна своеобразная информация, полученная как результат

изме­рений уже произведенной продукции. В этом случае существенно ослабляется

дейст­вие человека на технологический процесс для его совершенствования.

Расчетно-аналитический метод определения показателей качества основан на

оценке действия каждого из элементов технологической системы. В первом

прибли­жении оценивают значение шести элементов системы еще до начала ее

функциони­рования или даже до создания такой системы в металле.

С помощью расчетов и опытных данных оценивают погрешность установки

заго­товок на станках, влияние на геометрическую точность детали упругих

пе­ре­мещений системы, тепловых ее деформаций, износа режущих инструментов,

погрешности их настройки и геометрической точности металлорежущих стан­ков.

Поскольку каждая из названных погрешностей представляет собой вектор в

пространстве, сложение по­грешностей как векторных величин для

технологиче­ских решений представляет из­вестные неудобства. Если же

рассматривать по­грешности как случайные /а часть из них систематические

постоянные/ и учесть законы их распределения, то суммирова­ние погрешностей

существенно упрощается. Суммарное значение ожидаемой по­грешности должно быть

меньше или равно допуску на параметр, установленному конструктором. Если

погрешность исчисляется несколькими микрометрами, то ее составляющие

ока­зываются существенно меньше и обеспечение их на практике свя­зано с

преодо­лением существенных технологических трудностей. Рассмотрение пу­тей их

преодоления представляет принципиальный интерес.

Технологическое обеспечение показателей качества деталей начинается уже на

ста­дии проектирования. Поскольку технологическое наследование конструк­тивных

форм, конструктор должен представить себе картину деформированного состояния

вала в процессе обработки. Так, например, полые валы, имеющие ко­ническое

отвер­стие, обрабатывают << от отверстия>> т.е. на его базе. При

этом в отверстие вала устанавливают коническую пробку и далее проводят

обработку в центрах. Деформа­ция как составляющая суммарной погрешности может

быть определена расчетом и учтена при установке заготовок на станок. При

сложной форме наружной поверхно­сти вала такой расчет несколько затрудняется и

на помощь должен прийти экспери­мент, организуемый в заводских лабораториях.

Конструктор обязан учитывать ука­занные погрешности наряду с обработкой детали

на технологичность.

Целостность ответственных поверхностей валов непосредственно связана с

выбо­ром материала и проведением термической обработки. Наиболее правиль­ным

реше­нием для таких валов является использование сталей, получаемых в

вакууме, хотя недостатки микроструктуры металла невакуумной плавки,

вы­званные некачествен­ной термообработкой, могут устраняться нагревом токами

высокой частоты рабочих шеек валов с охлаждением на воздухе. Неметалличе­ские

же включения при этом ос­таются и могут быть обнаружены в виде поро­ков на

поверхности малой шерохова­тости. Такие пороки могут представляться в виде

характерных лунок. Мнение о том, что указанные дефекты не влияют на работу

кинематических пар, если последние имеют малые отклонения формы, являются

ошибочным. Очевидно, что в целом ка­чество пары вал- втулка снижа­ется.

Большое внимание должно быть обращено на выбор заготовок и формирова­ние

требований к ним. Даже для типовой технологии необходимо учитывать, что

про­странственные отклонения валов после чернового прохода составляют 0,06

от от­клонений заготовки, а после чистового прохода - 0,04 отклонения,

возникшего после чернового прохода.

Эти данные, естественно, могут меняться в зависимости от жесткости

техноло­гиче­ских систем, но при обеспечении качества валов должны быть

учтены. Нельзя про­странственные погрешности исправлять исключительно на

финиш­ных операциях. Более того, при многопроходном шлифовании валов с

постоян­ной подачей исходная погрешность, оставшаяся после обработки

лезвийным инструментом, постоянно уве­личивается, так как постоянно

увеличивается раз­ность между заданной и фактиче­ской глубинами резания. Для

постоянного уменьшения погрешностей следует при каждом последующем проходе

умень­шать подачу и глубину.

При бесцентровом шлифовании наиболее часто приходится исправлять от­клонение

формы в виде наследственных трех - и пятигранников, что обеспечи­вается

рацио­нальной наладкой станков. Поэтому для обеспечения высоких тре­бований

по откло­нениям формы нельзя при одной и той же наладке станка шлифовать

заготовки, на­пример, с овальной исходной погрешностью и заготов­ки с

исходными пятигранни­ками в поперечном сечении (отклонение формы

ус­танавливаются с помощью круг­ломеров). Анализ наладок станков очень удобно

проводить с помощью рядов Фурье.

Обработку валов, как правило, проводят в центрах. Возникающая

наследст­вен­ная погрешность является весьма устойчивой. Мерами борьбы с

такой по­грешностью яв­ляются использование отверстий с криволинейными

образую­щими, обеспечение не­обходимого соотношения углов центровых

отверстий и центров, повышение точно­сти формы центровых отверстий. Хорошие

резуль­таты достигнуты при шлифовании центровых отверстий, а также при правке

гранеными твердосплавными центрами с числом граней 3 или 5.

Если уменьшать отклонение формы в еще большей степени, то наступает

своеоб­разный предел, и технологическая система, являясь консервативной,

та­кое уменьше­ние уже не обеспечивает. Для дальнейшего повышения качества

валов по этому па­раметру следует применять специальные методы. Так. Можно по

определенному за­кону изменять круговую подачу шлифования валов. Дру­гим

методом является созда­ние специальных колеблющихся систем, установ­ленных на

столе шлифовальных станков, для того чтобы * размыть * наследст­венные

погрешности.

Проблема уменьшения отклонений формы оказывается очень сложной, и ошибочно

думать, что такие технологические методы, как суперфиниширова­ние, могут

всегда уменьшить погрешности. Решить задачу уменьшения погреш­ностей помогает

гармо­нический анализ.

Промышленность накопила богатый опыт по обеспечению заданной шерохо­вато­сти

как параметра качества. Однако пока не представляется возможным предложить

строгие математические зависимости шероховатости от многих производственных

факторов и приходится использовать эмпирические фор­мулы. Если известны

гео­метрические размеры детали, ее материал, тип токар­но­го станка, тип

инструмента и глубина резания, то можно назначать оптималь­ные режимы

обработки для обеспече­ния заданной шероховатости. Успешно решаются

аналогичные задачи по выбору оптимальных методов обработки за­готовок по

заданным параметрам их поверхно­сти. Использование ЭВМ суще­ственно упрощает

эту работу.

Типовые технологические процессы изготовления колец, втулок, и гильз схожи

между собой. Основными технологическими трудностями изготовления этих деталей

является обеспечение требований по малым отклонениям формы наружных и

внут­ренних поверхностей, малым отклонениям от цилиндричности, биению

поверхно­стей. Преодоление этих трудностей на фоне типовой техноло­гии

представляет собой основу повышения качества деталей.

Конструктивные элементы деталей в виде отверстий, пазов порождают откло­нения

формы на ответственных поверхностях. Такие отклонения следует пре­одолевать

на основе расчета возникающих упругих перемещений под действием сил резания.

По­следние выбирают исходя из соображения того, что перемеще­ния должны быть

меньше допуска на отклонение формы.

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.

Возможности металлорежущих станков с ЧПУ привели к мысли об объедине­нии в

серийном производстве в едином технологическом комплексе процессов

изготовле­ния деталей и их сборки. Такое решение может обеспечить высокое

качество соеди­нений.

Многообразие методов повышения качества на сборке объясняется условиями

еди­ничного производства и широким ассортиментом собираемых изделий - от

объектов тяжелого машиностроения до приборов. Для каждого вида продукции

требуются особые условия сборки. Например, именно на сборке обеспечивается

качество высо­кооборотных приводов (шпинделей) шлифовальных станков вы­сокой

точности. Обеспечение на сборке изделия высокой точности является серьезной

технологиче­ской проблемой.

Необходимо учитывать деформации деталей на сборке. Упругие деформации вполне

соизмеримы с допусками на изготовление деталей. В ряде случаев де­форма­ция

может превосходить допустимое значение выходного параметра из­делия. Так

высокоточные детали на сборке могут превратиться в детали низкой точности.

Соб­ранное изделие, если и сможет работать, будет иметь низкую на­дёжность.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ МАШИН.

Теория надежности останется как в ближайшее время, так и в отдаленной

перспективе основой для прикладных методов расчета и эксплуатации

механических систем. Методологические вопросы теории надежности машин и

конструкций могут быть отнесены к фундаментальным вопросам науки.

Наряду с традиционными направлениями теории надежности машин и конструкций в

ближайшем будущем получат развитие новые направления. Среди них: методоло­гия

оценки надежности и безопасного срока службы тех­нического объекта с целью

принятия решений о его дальнейшей эксплуатации. К новым направлениям

отно­сятся: методы прогнозирования надежности по рас­четным схемам,

максимизация приближения к реальным объектам, методы оценки безопасности

объектов по отно­шению к редким природным и техноген­ным воздействиям; учет

человеческого фак­тора в расчетах сооружений на на­дежность и т.д.

Перечисленные новые направления останутся наиболее перспективными в научном

отношении. Полученные результаты найдут применения при создании норм расчета

и проектирования нового оборудования. Одним из основных напрвления развития

тео- рии надежности на перспективу будет более глубокое взаимное

проникновение кон- цепций надежности в механику.

Среди новых разделов механики одной из ведущих мест принадлежит механике

разрушения. Трещины практически неизбежны в любой крупногабаритной конст-

рукции. Требования отсутствия таких трещин чрезвычайно обременительно и за-

частую просто невыполнимо. Назначение мехинки разрушения - указать пути для

выбора материала, отвечающих разумному копромису между требованиями эконо-

мичности и требованиями высокой безопасности и надежности.Крупные успехи ме-

ханики развития позволили разработать методы оценки трещино-стойкости конст-

рукционных материалов, наметить пути создания конструкций, обладающих повы-

шенной живучестью при наличии трещин.

В настоящее время одно из основных проблем механики является создание теории

зарождения и роста трещин.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Машиностроительная энциклопедия в сорока томах.

Под ред. К. С. Колесникова Том IV-3.-М.:1998

2. Технологические основы обеспечения качества машин.

Под ред. К. С. Колесникова. М.: Машиностроение 1990

3. Технология важнейших отраслей промышленности.

Под ред. А.М. Гинберга, Б.А. Хохлова М.: Высшая школа 1985

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ИЗДАНИЯ

1. Кулапин Р.П. Проблемы развития рынка отечественной машиностроительной

продукции.// Вестник машиностроения,1998,№ 7

­



(C) 2009