Машиностроение в 21 веке

Общие положения.

Согласно  ГОСТу 15.467-70 под качеством приборов понимается совокупность свойств продукции (прибора), обуславливающих их пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением

Свойство  прибора - это объективная особенность продукции приборостроительного производства, проявляющаяся при ее создании и эксплуатации. К свойствам приборов можно отнести точность, стабильность, экономичность, надежность работы изделия и др

Количественной  характеристикой  свойств приборов, входящих в состав ее качества (применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации) является показатель качества приборов.

Единичный показатель качества - это показатель качества прибора, относящийся только к одному из его свойств. Например, единичным показателем качества усилителей низкой частоты будут: коэффициент нелинейных искажений, выраженный в процентах; неравномерность частотной характеристики и динамический диапазон, выраженные в децибелах и др

Комплексным показателем качества продукции называется такой показатель качества продукции, который относится к нескольким ее свойствам. С помощью данного показателя можно в целом охарактеризовать качество того или иного прибора. Разновидностью комплексного показателя качества, позволяющего с экономической точки зрения определить оптимальную совокупность свойств изделия, является интегральный показатель качества . Это комплексный показатель качества, который отражает соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации и суммарных затрат на создание и эксплуатацию прибора

Для определения  относительной характеристики качества прибора используют базовый показатель качества , принятый за исходный при сравнительных оценках качества

Относительной характеристикой качества продукции  основанной на сравнении совокупности показателей ее качества с соответствующей  совокупностью базовых показателей, является уровень качества приборов

Основные  группы показателей  качества.

Качество  продукции не является результатом  только производственного процесса, оно формируется на всех этапах создания и потребления изделия - проектирования, изготовления и эксплуатации

Поскольку качество рассматривается как степень  соответствия свойств изделия требованиям  потребителя, то она определяется на всех этапах, где учитываются нужды  потребителя, определяются и реализуются  свойства изделия

В настоящее  время показатели качества рекомендуется классифицировать по следующим восьми группам :

1. Показатели назначения , которые определяют полезный эффект от использования прибора по назначению и область его применения. К ним относятся показатели, используемые для классификации по назначению характеризующие конструкцию прибора, его техническое совершенство, состав, структуру, транспортабельность (например, точность, коэффициент нелинейных искажений, динамический диапазон, полоса воспроизводимых частот, выходная мощность, к.п.д., масса, габаритные размеры и т.п.)

2. Показатели надежности и долговечности , которые характеризуют безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность прибора определяется ГОСТ 133777-75

3. Показатели технологичности , характеризующие эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте прибора. К этим показателям относятся: коэффициент сборности изделий, коэффициент рационального использования материалов, а также удельные показатели трудоемкости производства. Термины и определения технологичности конструкции приводятся в ГОСТ 18831-73

4. Эргономические показатели , характеризующие систему «человек-изделие-среда». Для многих приборов такие показатели являются одними из основных

Эргономические  показатели можно классифицировать на:

а) гигиенические  показатели (уровни оснащенности, температуры, влажности, давления, напряженности  магнитного и электрического полей, запыленности, излучения, шума, вибрации и перегрузки);

б) антропометрические показатели (соответствие конструкции  изделия размерам тела человека и  его отдельных частей, распределение  веса человека);

в) физиологические  и психофизиологические показатели (соответствие конструкции изделия  силовым возможностям человека, скоростным возможностям, зрительным, психофизиологическим, слуховым и осязательным);

г) психологические  показатели (соответствие изделия возможностям восприятия и переработки информации, закрепляемым и вновь формируемым  навыкам человека при пользовании  изделием

5. Эстетические показатели , характеризующие художественность, выразительность и оригинальность формы изделия, гармоничность и целостность конструкции изделия среде и стилю, цветовое и декоративное решение изделия, художественное решение упаковки и т.п

Основной  закон художественного конструирования  можно сформулировать следующим  образом: неразрывная связь функции, конструкции и формы, или иначе  единство функционального, конструктивного  и эстетического

6. Показатели стандартизации и унификации характеризуют степень использования в конкретном изделии стандартизированных деталей, сборочных единиц, блоков и уровень унификации составных частей изделия. Для его оценки используются такие характеристики, как коэффициент унификации, коэффициент применяемости, коэффициент повторяемости и др

7. Патентно-правовые показатели , характеризующие степень патентной защиты и патентной чистоты изделий

При определении  данных показателей, учитываются наличие  в изделии отечественных изобретений, защищаемых авторскими свидетельствами  СССР и патентами за рубежом и  наличии регистрации промышленного  образца и товарного в СССР и странах предполагаемого экспорта. Для более объективного определения  патентно-правовых показателей следует  учитывать неравноценный технико-экономический  эффект от внедрения этих изобретений, степень и время известности  технических решений, заложенных в  изделии; значимость нарушаемых патентов для изделия в целом

8. Экономические показатели характеризуют затраты на проведение научно-технических и опытно-конструкторских работ, связанных с разработкой данного изделия, а также экономическую эффективность эксплуатации

Это особый вид показателей, оценивающих ремонтопригодность продукции, ее технологичность, уровень  стандартизации и унификации и патентную  чистоту

9. Точность  – это степень соответствия  изготовленого параметра изделия заданному параметру. Различают заданную, полученную и ожидаемую точность. Также различают способы получения требуемой точности: 1 – последовательного получения на заготовке заданной точности, 2- автоматического получения заданной точности

Понятие о качестве поверхности.

Эксплуатационные  характеристики деталей (износостойкость, стойкость против коррозии, прочность, величина сил трения и др.) в значительной степени зависят от качества поверхности

Под качеством  поверхности деталей понимают физико-механическое и геометрическое состояние поверхности

С физико-механической точки зрения качество поверхности  определяют отклонение физических и  механических свойств поверхностного слоя металла от его свойств в  середине детали. При каждом методе обработки происходит изменение  поверхностного слоя. Так при резании  возникают структуры, микротвердости (степень и глубина наклепа), возникают остаточные напряжения

В процессе резания происходит пластическое деформирование слоя металла и изменение структуры. Металл в результате пластического  деформирования становится упрочненным: увеличивается прочность и появляются остаточные напряжения

Степень упрочнения и глубина упрочненного слоя зависят  от метода обработки, режима резания, геометрии  состояния (остроты) рабочей кромки инструмента и свойств исходного  металла, скорости резания

Степень упрочнения и глубину упрочненного слоя обработанной поверхности определяют путем измерения  микротвердости на поверхности среза прибором ПМТ-3

Данные измерения  показывают, что при всех методах  механической обработки в поверхностном  слое возникает упрочнение:

Знак остаточных напряжений зависит от режима и метода обработки. Так при обтачивании  с малой скоростью в поверхностном  слое возникают сжимающие напряжения, а при больших скоростях растягивающие. При выборе режимов резания следует  учитывать, что остаточные напряжения сжатия в поверхностном слое увеличивают  усталостную прочность, растяжение - снижают. Внутренние напряжения могут  с течением времени приводить  к изменению формы детали. При  горячей обработке (горячая штамповка, литье, прокатка) поверхностный слой обезуглероживается на глубину 50-200 мк, у холоднотянутой калиброванной стали наблюдается частичное обезуглероживание до 70 мк. Обезуглероживание поверхностного слоя имеет место и при резании, когда возникают значительные температуры (например, шлифование)

С геометрической точки зрения качество поверхности  оценивается следующими параметрами:

- макронеровностью,

- волнистостью,

- микронеровностью (шероховатостью)

Под макронеровностью понимают единичные, неповторяющиеся регулярно отклонения поверхности от номинальной формы с малой высотой и очень большим числом (для цилиндрических деталей- овальность сечения, криволинейность, огранка, конусность, бочкообразность, выгнутость и т.д.)

Волнистость - периодическое чередование выступов и впадин, вызванные неравномерностью процесса резания (вибрацией)

Микронеровность (шероховатость) - действительное состояние  поверхности на малом ее участке (1 кв.мм)

Пример: микронеровность  и волнистость поверхности

Критерий:

Lнб/Ннб >1000 макронеровность,

L1/Н1 = 50...100 -волнистость,

Lнм/Ннм <50 -микронеровность

Шероховатость поверхности (ГОСТ 2789-73)

Параметры шероховатости поверхности:

Ra - среднее арифметическое отклонение профиля (100-0.008 мкм),

Rz - высота неровностей профиля по десяти точкам (1600-0.025 мкм),

Rmax - наибольшая высота неровностей профиля (1600-0.025 мкм),

Sm - средний шаг неровностей (12.5-0.002 мкм),

S - средний  шаг неровностей по вершинам (12.5- 0.002 мм ),

tp - относительная опорная длина профиля, p- значение уровня сечения профиля

Предельные  значения параметров указаны выше в  скобках. При необходимости устанавливают  направление неровностей поверхности

Ra - среднее арифметическое абсолютных значений отклонений в пределах базовой длины

n

Ra 1/n * S |yi|,

i=L

где L - базовая  длина

Rz - сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших минимумов и пяти наибольших максимумов в пределах базовой длины

5 5

Rz= 1/5 *( S |Himax|+| S |Himin|),

i=1 i=1

где Himax - отклонение пяти наибольших максимумов профиля; Himin - отклонение пяти наибольших минимумов профиля