ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 391
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Рисунок 4 – Схема закрепления кольца с некруглой
Рисунок 17--Схема образования погрешности закрепления
Поэтому и для технологической системы необходимо, чтобы
3.5.3 Задание к лабораторной работе
3.5.5 Методика и порядок выполнения лабораторной работы
4. Проников А.С. Надёжность машин. М. Маш. 1978. 591с.
5. Когаев В.П., Дроздов Ю.Н. прочность и износостойкость деталей машин. М. ВШ.1991.319с.
6. Аристов А.В. управление качеством. М. Инфра М. 2000. 238с.
3.6.2.2 Погрешности, связанные с тепловыми деформациями технологических систем
Количественная оценка геометрических показателей дает возможность управлять качеством в соединениях деталей. Так, если одна из сопрягаемых деталей имеет существенное отклонение от цилиндричности, то при малых нагрузках перемещение в стыке оказывается примерно в 1,5 раза выше, чем в соединениях "идеальной" формы. Если в шариковых подшипниках применять тела качения II степени точности вместо III, то долговечность подшипников увеличивается примерно на 30%. Снижение уровня погрешностей формы рабочих поверхностей подшипников с 2,5 до 1,0 мкм повышает контактную выносливость примерно в 3 раза. Увеличение точности формы шеек коленчатых валов с 10 до 6 мкм повышает срок службы вкладышей подшипников в 2,5-4 раза и т.д.
В центре внимания инженеров и ученых всего мира находится и другая геометрическая характеристика, связанная с шероховатостью поверхностей деталей. Микронеровности поверхностей, обусловленные технологическим процессом изготовления деталей, решающим образом определяют качество соединения и машины в целом. Они являются важной составной частью понятия "качество поверхностного слоя" и наиболее существенным образом влияют на такой показатель качества, как износостойкость. Если транспортная машина, имеющая массу 3-5т, теряет в массе из-за износа 3-4кг, а подшипник качения массой 10-14кг теряет 20-30г, то такие изделия полностью утрачивают свою работоспособность. Шпиндели же прецизионных станков, имеющих массу порядка 10-12кг, уже не могут эксплуатироваться после изнашивания их поверхностей на доли грамма.
Реальная поверхность любой детали всегда несовершенна. Геометрические отклонения поверхностей оценивают, в общем, по отношению шага неровностей к их высоте. В зависимости от числовых значений этого отношения различают шероховатость и волнистость поверхностей. При значениях указанного отношения более 1000 отклонения считают макроскопическими. Регламентирование микронеровностей должно полностью подчиняться удовлетворению эксплуатационных показателей деталей. Однако системы регламентирования, разработанные в различных странах, этому условию пока не соответствуют. Количество параметров оценки шероховатости оказывается разным. Так, во Франции и Дании шероховатость оценивается по 10 параметрам, в Италии ― по 7, в ФРГ ― по 6, а в Японии ― по одному. В России такая оценка производится по 6 параметрам.
Назначение параметров шероховатости, проводимое конструктором, непосредственно связано с качеством деталей машин. Современная система оценки шероховатости позволяет назначать шероховатость в зависимости от эксплуатационного свойства детали. Для деталей, работающих в условиях изнашивания, наиболее важными характеристиками оказываются: среднее арифметическое отклонение профиля, средний шаг неровностей профиля по средней линии и относительная опорная длина профиля. Для деталей, работающих в условиях знакопеременной нагрузки, наиболее важной является наибольшая высота профиля, а для обеспечения высокой прочности сцепления с покрытием ― высота неровностей профиля по десяти точкам. Особо предусматривается направление следов обработки на поверхностях деталей, а также взаимное расположение этих следов на сопрягаемых поверхностях.
Несмотря на широкие возможности управления качеством деталей за счет рационального выбора характеристик шероховатости поверхностей, система его оценки еще не используется в полной мере, особенно в части разумного комбинирования различных характеристик, предусмотренных ГОСТом. С другой стороны, назначение методов обработки деталей в зависимости от заданных характеристик шероховатости оказывается делом чрезвычайно сложным. Для практических целей количественные зависимости возникающей после обработки шероховатости и условий обработки получают двумя методами: теоретическим методом углубленных исследований физических явлений, происходящих в поверхностном слое при обработке, и путем специальных спланированных статистических экспериментальных исследований. Второй метод требует меньших затрат и позволяет получить результаты в виде статистических моделей. Такие модели уже разработаны для всех основных методов механической обработки заготовок.
При всем совершенстве системы оценки геометрических параметров поверхностей деталей нельзя не заметить одной важной особенности. Параметры устанавливаются в соответствии с информацией по одной трассе измерения детали или образца. Вторая трасса измерения может дать другие параметры. Поэтому необходимо усилить внимание к топографии поверхностей. Именно топография поверхности, а не одно какое-либо ее сечение, позволяет пролить свет на формирование отказа, т.е. полнее оценить качество детали. Микротопографические карты поверхностей позволяют правильно представить их взаимодействие в конкретных условиях. Но в данном направлении предстоит еще очень много работы, прежде всего по созданию серийных приборов для оценки топографических параметров.
Поверхностный слой любой детали всегда отличается от основного материала. Условия предшествующей обработки, особенности воздействия инструмента и окружающей среды, а также действие других причин определенным образом фиксируется в поверхностном слое. Комбинация поверхностного слоя и основного материала может рассматриваться как своеобразный композит. Подобное представление о слое тем более уместно, что стало возможным воздействие на поверхность, которое изменяет ее свойства: создание защитных оксидных пленок, введение микродобавок легирующих элементов для получения особых защитных свойств поверхностей, например, за счет ионной имплантации. Важнейшим показателем физико-механических свойств поверхностных слоев являются остаточные напряжения. Вид и режимы технологического воздействия определяют знак, величину и картину распределения остаточных напряжений. Растягивающие напряжения чаще всего отрицательно влияют на эксплуатационные характеристики. В этом случае качество деталей, работающих в условиях знакопеременной нагрузки и имеющих растягивающие напряжения поверхностных слоев, оказывается особенно низким. Для таких деталей необходимо технологическое формирование сжимающих остаточных напряжений, что достигается специальной упрочняющей технологией.
Качество высокоточных деталей обеспечивается небольшим уровнем остаточных напряжений, поскольку с течением времени без воздействия внешних нагрузок первоначальная форма этих деталей не должна ощутимо изменяться. На практике это положение часто игнорируется. Годная, казалось бы, по всем параметрам деталь через определенное время уже в собранной машине, находящейся в стадии хранения, и не нагруженная, оказывается некондиционной. При воздействии на такие детали эксплуатационных нагрузок качество их падает значительно быстрее. Так, изменяющиеся во времени остаточные напряжения в цилиндрах автомобильных и авиационных двигателей приводят к овализации цилиндров. Увеличение овальности нарастает очень быстро. При достижении для определенных двигателей значения овальности более 30 мкм происходит сокращение срока службы двигателей в 1,5-2,0 раза. Аналогичный проект наблюдается при работе машин, имеющих соединение «вал-подшипник скольжения», когда отклонения формы приводят к изменению толщины масляного слоя и при вращении с постоянной угловой скоростью - к резкому снижению качества.
В целом оценивать качество деталей по параметру остаточных напряжений бывает крайне необходимо, и такая оценка представляется очень важной для деталей машин самого различного назначения. Трудности же оценки связываются с наличием в тонком поверхностном слое напряжений обоих знаков и самого различного уровня.
Важным показателем качества деталей является их твердость. Она существенно может измениться в процессе резания, так как поверхностный слой наклепывается, а его твердость повышается. Упругопластическое деформирование и нагрев поверхностных слоев приводят к структурным и фазовым превращениям. Последние также являются важным показателем качества.
Отмеченные показатели, имеющие для машиностроения важнейшее значение, можно назвать макроскопическим. Вместе с тем, в последнее время оценка качества поверхностного слоя все чаще и чаще производится с учетом сложных явлений, происходящих на атомном уровне. Разделение качественных показателей поверхностного слоя на геометрические и физико-механические оказывается условным. Собственно поверхность представляется крайне неоднородной во всех отношениях. Охарактеризовать подробно поверхностный слой вне его химической природы уже не представляется возможным.
Качество поверхностного слоя наряду с топографией неизменно связывается с его элементным составом, а также с градиентом этого состава, молекулярным составом, структурой. С практической точки зрения, необходимо установление связей и количественных соотношений показателей поверхностного слоя и режимов его обработки. Этому способствует появление целого ряда методов оценки элементного состава и химических связей. Особую роль здесь играет метод электронной спектроскопии для химического анализа поверхностных слоев деталей. Электроны, которые несут информацию о качественных показателях, исходят из толщины слоя менее 0,01мкм, что позволяет весьма глубоко изучать явления, происходящие при обработке слоя и изменения его свойств в зависимости от конкретных условий. В связи с этим следует ожидать в недалеком будущем увеличения числа показателей качества поверхностного слоя и методов его оценки.
Используя терминологию из области живой природы, можно считать, что в технологии машиностроения многие показатели имеют наследственную природу. Поэтому правомерным является использование понятия «технологическая наследственность».
Что же понимается под технологической наследственностью в технологии машиностроения?
Все объекты машиностроения ― детали и изделия в целом ― имеют соответствующие показатели качества. Эти показатели устанавливают исходя из служебного назначения объектов. Для одних главными являются размеры, для других ― шероховатость поверхности или форма, напряжения поверхностных слоев, взаимное расположение поверхностей и т.п. Погрешности обработки и сборки возникают всегда. Изделий без отклонений от номинального значения показателя качества не бывает. Однако любое отклонение должно находиться в допустимых пределах ― допусках.
В технологии машиностроения важно не только определить количественно данное отклонение, но и установить, почему именно оно возникло, какие условия способствовали его возникновению, как это отклонение формировалось на протяжении всего технологического процесса.
Информация об истории возникновения каждого отклонения важна потому, что с ее помощью представляется возможным влиять на величину отклонения и тем самым повышать показатели качества машиностроительных изделий. Поэтому в процессе создания изделий, начиная с выбора материала для заготовки конкретной детали, обработки заготовки и т.д. возникает необходимость рассмотрения производственного процесса изготовления изделия во времени. При этом появляется и понятие о технологической наследственности.
Технологическим наследованием называется явление переноса свойств объектов от предшествующих технологических операций к последующим. Эти свойства могут быть как полезными, так и вредными. Сохранение же этих свойств у объектов называют технологической наследственностью. Такие термины являются достаточно емкими. С помощью их и соответствующих методик можно проследить за состоянием объекта производства в любой момент времени с учетом всех предшествующих технологических воздействий. В процессе передачи свойств важную роль играет так называемая наследственная информация. Она заключается в материале деталей и поверхностных слоях этих деталей. Информация представляет собой большой перечень показателей качества.
Изучение явлений технологической наследственности способствует повышению надежности работы реальных деталей, так как позволяет установить причины явлений и условия регулирования параметров технологических процессов, в ходе которых формируются свойства этих деталей.
Очень существенным является установление общих закономерностей технологического наследования, определение количественной стороны технологического наследования таких параметров, как конструктивные формы заготовок и деталей, погрешностей технологических баз, погрешностей формы и пространственных отклонений заготовки, их волнистости, физико-механических свойств поверхностных слоев и др. Исключительно большое значение имеют наследственные погрешности при сборке.
Научный анализ вопросов технологического наследования дока не нашел в технической литературе достаточно полного отражения. Даже сам термин "технологическая наследственность" не имеет широкого распространения, хотя в механике уже сравнительно давно оперируют понятиями "наследственно-упругая" и "наследственно-пластическая" среда. Явление наследования может быть иллюстрировано с помощью теории графов, выражено системой простых уравнений. Общий подход к решению задач качества изделий на базе технологической наследственности с успехом может быть использован в машиностроительном производстве.
Технологическая наследственность предусматривает взаимосвязь отдельных элементов системы. Под системой можно понимать как технологический процесс, так и сам объект обработки. В последнем случае систему могут составлять микроэлементы материала, определенным образом расположенные на поверхности и в глубинных слоях, геометрические параметры поверхностей, их размеры и т.д. Однако во всех случаях система представляет собой замкнутое целое. Поэтому для описания поведения системы возможно использование принципов кибернетики, которая является главным инструментом исследования систем. Система, рассматриваемая с позиций технологической наследственности, не разрозненное скопление отдельных элементов, а прочно связанная информационная сеть. Поэтому не имеет смысла рассматривать отдельно взятые, обособленные состояния обрабатываемого объекта. Такой подход не позволяет установить связи внутри системы.