Конструкторско-технологические факторы, обеспечивающие качество деталей. Оценка степени их влияния на эксплуатационные свойства.

ТЕМА №1.  Введение. Показатели качества изделий

Содержание лекции: Экономическое значение повышения эксплуатационных свойств изделий. Конструкторско-технологические факторы, обеспечивающие качество де­талей. Оценка степени их влияния на эксплуатационные свойства. Влияние технологии и условий производства на ресурс деталей и изделий.

Экономическое значение повышения эксплуатационных свойств изделий

В современном машиностроении важнейшей задачей является повышение качества продукции. Значение этой проблемы возрастает в связи с тем, что непрерывно повышаются мощности машин при одновременном уменьшении их габаритов и материалоемкости. Изделие должно в течении длительного периода сохранять точность и надежно работать. Комплексной характеристикой качества изделий является надежность – свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные свойства, в течении требуемого промежутка времени.

При анализе экономической эффективности повышения надежности машин следует учитывать: 1) экономию от производства машин на заводе изготовителе; 2) экономию при эксплуатации; 3) экономию в масштабах хозяйства всей страны. Повышение уровня надежности машин оказывает неоднозначное влияние на экономику завода изготовителя и потребителя. Для первого – осуществление таких работ связано, как правило, с дополнительными затратами, для второго – улучшением технико-экономических показателей эксплуатации.

Возникает задача соизмерения дополнительных капитальных затрат при изготовлении и получаемого экономического эффекта в процессе эксплуатации. При этом непременным условием должен быть рост экономического эффекта по сравнению с ростом дополнительных затрат, поскольку общество заинтересовано не в повсеместном повышении качества продукции, а в экономически оправданном.

Конструкторско-технологические факторы, обеспечивающие качество деталей. Оценка степени их влияния на эксплуатационные свойства.

Изделие может быть правильно сконструировано и плохо работать, т.е. неудовлетворительно выполнять свое назначение, если некачественно изготовлено. Технологический фактор при обеспечении надежности в настоящее время является решающим, так как в общем машиностроении 60 – 70% отказов в работе машин возникает по вине заводов изготовителей. Поэтому, наряду с работами по созданию наиболее эффективных конструкций машин требуется улучшение технологии их изготовления. Эта задача должна решаться комплексно по ходу всего технологического процесса проектирования и изготовления машин.

Таким образом, для управления качеством деталей машин: 1) необходимо знание влияния отдельных элементов конструкции, механической обработки, материала и способов термической обработки на показатели качества деталей; 2) необходимо иметь надежные методы расчета и прогнозирования показателей качества.

1.3. Влияние технологии и условий производства на ресурс деталей и изделий

На сегодняшний день технологические процессы изготовления деталей с высокими показателями точности и прочности являются сложными и противоречивыми.

Иногда возникают неблагоприятные остаточные напряжения, снижается прочность и твердость рабочих поверхностей.

Особенно необходим учет влияния технологии в производстве летательных аппаратов, где очень высоки требования к надежности обеспечения требуемого ресурса изделий. Применение высокопрочных материалов (жаропрочных сталей и сплавов на никелевой основе, а также титановых и алюминиевых высокопрочных сплавов) весьма чувствительных к воздействиям на них условий эксплуатации и технологических процессов, привело к необходимости разработки требований по снижению шероховатости поверхности, обеспечивающей сопротивление усталости конструкции. При определении требований к деталям с целью обеспечения требуемых эксплуатационных свойств назначаются не только требования к точности и параметрам шероховатости, но и требования к качеству поверхностного слоя (остаточные напряжения, степень и глубина наклепа, плотность дислокаций и др.).

Влияние технологии механической обработки на усталостную прочность можно иллюстрировать следующим примером обработки лопаток ротора турбины авиационного двигателя. Обработаны основные рабочие поверхности лопатки по четырем вариантам (см. рисунок):

 

1 вар. – ЭХО, тонкое полирование;

2 вар. – ЭХО, шлифование, ручное полирование;

3 вар. – ЭХО, ручное полирование фетровым кругом;

4 вар. – фрезерование, шлифование, ручное полирование.

 

Сопоставление пределов выносливости лопаток в зависимости от варианта технологии
обработки (база испытания 2 × 10⁷ циклов, частота – 700 Гц.)

 

Анализ предела выносливости материала детали от зависимости технологии её изготовления позволяет сделать следующие выводы. Наибольшую выносливость имеют детали после электрохимической обработки с последующим тонким полированием, а наименьшую выносливость имеют детали, обработанные фрезерование, шлифованием и ручным полированием. Такое отличие объясняется различной глубиной наклепа в поверхностном слое деталей, так как шероховатость и остаточные напряжения в поверхностном слое были идентичны по всем четырем вариантам изготовления лопаток.

Таким образом, технология изготовления деталей и изделия в целом оказывает не менее важное влияние на эксплуатационные свойства, чем их конструкция. Это проявляется не только через параметры точности обработки и сборки, но и через параметры качества поверхностного слоя. Иногда последние оказывают большее влияние на эксплуатационные свойства, нежели характеристики точности.