|
Под качеством промышленной продукции понимают совокупность свойств продукции, обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии со своим назначением.
В нашем случае речь пойдет о технологическом обеспечении показателей качества изделий машиностроения: станка, трактора, редуктора и др. Показатели качества изделий, характеризующие одно их свойство, называют частными, два свойства или более - комплексными. Они могут быть абсолютными и относительными, или удельными. Уровнем качества называют относительную характеристику качества машины, основанную на сравнении ее показателей качества с базовыми значениями соответствующих показателей.
Показатели качества изделия, установленные ГОСТ 15467-79, обычно разделяют на три группы: определяющие технический уровень, эксплуатационные и производственно-технологические.
К показателям, определяющим технический уровень, относят мощность, точность работы и производительность (например станка), КПД, удельный расход горюче-смазочных материалов (например двигателя), степень механизации и автоматизации, экономичность, экологичность и т.д.
Эти показатели, используемые при сравнении изделия с лучшими отечественными и зарубежными образцами-аналогами, часто называют коммерческими, характеризующими потребительские свойства изделий машиностроения. Технический уровень машин закладывается на начальной стадии их создания, и так же, как технические возможности промышленности, в значительной степени зависит от компетентности и способностей разработчиков. Технический уровень создаваемых машин непосредственно влияет на их моральную долговечность: свойство изделия считаться «совершенным», быть конкурентоспособным и успешно эксплуатироваться в течение максимально длительного срока. Примером поразительной моральной долговечности служит разработанный в 1947 г. Конструкторским бюро О.Антонова и до сих пор успешно эксплуатируемый в России и многих странах мира универсальный транспортно-пассажирский самолет АН-2.
Однако в машиностроении известно множество случаев, когда изделие стареет морально прежде, чем промышленность освоит его выпуск. Это значит, что показатели качества такого изделия уступают аналогичным показателям изделий-аналогов, производимых другими предприятиями и фирмами.
Относительными показателями качества изделий, характеризующими их технический уровень, считают количество энергии, расходуемой на выпуск единицы продукции, отношение массы транспортного средства к его грузоподъемности, удельный расход горючего (отношение объема истраченного топлива к пройденному пути) и др.
Показатели качества изделия с течением времени изменяются. В длительно работающем двигателе, например, возрастает расход топлива, а мощность его при этом падает; снижается точность металлорежущих станков, появляются утечки в гидроагрегатах и т. п.
Важнейшим эксплуатационным показателем качества изделия является надежность. Надежность - свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в определенных пределах в течение требуемого промежутка времени или наработки. Например, отечественные заводы гарантируют бесперебойную работу холодильников в течение трех лет; автомобилей - в течение одного года эксплуатации или 20 тыс. км пробега и т.д. Это значит, что в процессе наработки или в указанные периоды эксплуатации все показатели качества изделия должны находиться в пределах, указанных в гарантийных обязательствах.
Надежность машин во многом определяется прочностью и жесткостью их конструкций: правильным выбором схемы нагружения, рациональной расстановкой опор, приданием конструкциям жестких форм и т.п.
Надежность - это комплексный показатель, который в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации может включать в себя безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность и долговечность изделия и его частей.
Безотказность - свойство изделия сохранять работоспособность в заданных условиях эксплуатации в течение некоторого времени или при выполнении определенного объема работы без вынужденных перерывов. В технологии машиностроения под работоспособностью понимают состояние изделия, при котором в данный момент времени его основные (рабочие) параметры находятся в пределах, установленных требованиями технической документации.
Сохраняемость - свойство изделия сохранять исправное и работоспособное состояние в течение и после хранения и (или) транспортирования.
Ремонтопригодность - свойство изделия, заключающееся в его приспособленности к предупреждению, отысканию и устранению в нем отказов и неисправностей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Ремонтопригодность характеризуется затратами труда, времени и средств на поддержание и восстановление работоспособности машин и оборудования. Например: нормальная работа современных ЭВМ быстро восстанавливается, путем замены отказавших блоков; колесо автомобиля с проколотой шиной тут же заменяют другим. Для поддержания оборудования в работоспособном состоянии на машиностроительных предприятиях составляют, а затем строго выполняют график планово-предупредительных ремонтов и т.д.
Эти и другие примеры свидетельствуют о том, что конструкторы, как правило, достаточно заботятся о ремонтопригодности своих изделий.
Долговечность - свойство изделия сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонтов. Понятию долговечности тождественно понятие ресурса машины (изделия), т. е. общее время работы в часах до первого капитального ремонта.
К основным факторам, снижающим долговечность и надежность изделий, относятся: износ трущихся поверхностей; повреждение поверхностей в результате действия контактных напряжений; наклеп, коррозия и старение; пластическое деформирование деталей, вызываемое местным и общим переходом напряжения за предел текучести или ползучести (при повышенных температурах).
Качество и надежность изделий непосредственно зависят от точности их изготовления. Под точностью в технологии машиностроения понимают степень соответствия производимых изделий их заранее установленным эталонам или образцам. Точность - понятие комплексное, которое характеризует не только геометрические параметры изделий и их элементов, но и единообразие различных свойств: упругих, динамических, электрических и т.д. Одним из основных показателей, определяющих точность машины, является точность относительных движений рабочих органов, т.е. максимальное приближение действительного характера движения исполнительных поверхностей к теоретическому закону движения, выбранному исходя из служебного назначения изделия.
Точность характеризует единообразие и многих других качественных показателей машин, например, развиваемой мощности, давления, производительности, КПД, и чем уже разброс этих показателей, тем точнее они выдерживаются.
За меру точности принимают величину отклонений отдельных показателей (параметров) от их заранее установленных значений.
Разность между действительными (фактическими) и теоретическими (расчетными) значениями каких-либо показателей называют погрешностью.
Сокращение погрешностей или повышение точности изготовления часто способствует повышению надежности и долговечности изделий. Например, установлено, что повышение точности изготовления деталей подшипника и сокращение зазора между телами качения и беговыми дорожками с 20 до 10 мкм способствует увеличению срока службы подшипника почти вдвое (с 740 до 1 210 ч). Одновременно всякое повышение точности влечет за собой рост производственных затрат. Поэтому подход «чем точнее, тем лучше» в общем случае считается ошибочным, свидетельствующим об отсутствии знаний действительных условий эксплуатации изделия.
Задача установления показателей точности решается конструктором на основе результатов теоретических и экспериментальных исследований с учетом опыта эксплуатации прототипов и экономически обосновывается. Обширный материал с необходимыми требованиями к точности изделий, соединений и отдельных деталей машин приводится в справочниках для конструкторов и в другой технической литературе. Технологи на всех этапах изготовления изделий должны стремиться к последовательному достижению точности и выполнению всех других технических требований, определенных технической документацией.
К прочим эксплуатационным показателям качества изделия относят эргономические показатели, характеризующие степень учета антропометрических, биохимических, физиологических и других свойств человека в системе человек - машина - среда (удобство, простота и безопасность обслуживания, уровень шума, вибраций и др.), и эстетические показатели (композиция, внешнее оформление и пр.).
Производственно-технические показатели, или показатели технологичности конструкции, устанавливают эффективность конструктивных решений с точки зрения обеспечения оптимальных затрат труда и средств на изготовление изделия, его эксплуатацию, техническое обслуживание и ремонт. Более подробно эти показатели рассмотрены в подразд. 5.3.
Качество изделия, заложенное в конструкцию на стадии проектно-конструкторских разработок, обеспечивается на заданном уровне при производстве и поддерживается в течение определенного времени при эксплуатации. Каждый показатель качества должен тщательно прорабатываться методически. Всякое ужесточение допусков показателей качества вызывает увеличение затрат на изготовление и эксплуатацию изделий. Рациональное значение допуска устанавливают на основе технико-экономических расчетов.
Например, исследование работы компрессора ГАВ-8 показало, что зазор между поршнем и цилиндром должен быть 0,093... 0,7 мм. Меньший зазор не позволяет компенсировать тепловые деформации поршня и цилиндра, имеющих различную температуру, их силовые деформации, порождаемые нагрузками и др. При зазоре более 0,7 мм компрессор теряет производительность. Была установлена посадка поршня в цилиндр диаметром 80H8/d8 с наименьшим зазором 100 мкм, что близко к расчетной величине. При этих условиях на увеличение зазора, связанного с износом деталей, остается около 0,5 мм. Если за год эксплуатации компрессора зазор возрастает на 0,08...0,12 мм, то это значит, что до максимально допустимого зазора компрессор должен проработать 5 - 6 лет вместо 3 - 4 лет при существовавшей практике назначения допусков. Экономичность такого решения не вызывает сомнений. Заметим, что часть допуска может идти на изготовление, сборку и регулирование, а другая - на компенсацию износа.
Следует отметить, что требования к точности в последние годы резко возросли. Ужесточение параметров точности деталей машиностроения постепенно становится нормой. При конструировании прецизионных деталей допуски на различные геометрические параметры изделий назначают в микрометрах и долях микрометра. В работе [15] приводятся примеры, когда для таких деталей, как золотники, роторы, подпятники и прочие, допуски формы (круглость, прямолинейность, плоскостность и др.) и расположения поверхностей (параллельность, перпендикулярность, соосность и т.д.) назначают в пределах 1 ...5 мкм. Еще меньшие допуски устанавливают на размеры и показатели шероховатости поверхностей (Ra, Rz) прецизионных деталей.
Указанную точность все труднее обеспечивать резанием. Дело в том, что режущий клин инструмента (лезвийного и абразивного) имеет скругления режущей кромки с радиусами в единицы и десятки микрометров, и не может обеспечить требуемой точности. При изготовлении прецизионных деталей все чаще отказываются от резания, связанного с удалением материала, и все чаще для достижения точности размеров, форм и расположения прибегают к наращиванию поверхностей.
Наращивание выполняют разными методами. В одном случае на подложку наносят тонкий слой жидкого материала, который затем затвердевает, в другом - слой порошка, который преобразуется в монолит под действием лазерного излучения. Входит в обиход термин «выращивание». Проблему размерной точности решают с помощью ионной обработки: напыление на деталь тончайших слоев изменяет размер, исчисляемый с точностью до тысячных долей микрометра. Такие процессы составляют суть нанотехнологии.
Производство прецизионных деталей требует особой организации производства и больших материальных затрат. Окончательную доводку таких деталей производят в термоконстантных помещениях (цехах) со среднегодовой температурой (20 ± 0,5) °С, как правило, при отсутствии дневного света, и при повышенных требованиях к содержанию пыли в воздухе и т. п.
Основные показатели качества изделия вместе с техническими условиями и нормами точности на приемку изделий могут утверждаться в виде государственных стандартов, например государственные стандарты на подшипники, электродвигатели, металлорежущие станки и др. Качество изделий во многом определяется качеством деталей и сборочных единиц, а также качеством сборки.
|
ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЯ
МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА МАШИН