Влияние показателей качества технологического обору дования на производительность труда

Существенное влияние на рост общественной производительно-

сти труда оказывает повышение качества продукции, которое дает возможность удовлетворять общественные потребности с меньшими затратами труда и средств: изделия лучшего качества заменяют боль- шее количество изделий более низкого качества. Улучшение качества во многих отраслях выражается в увеличении срока службы изделий. Повышение же долговечности тех или иных средств труда равнознач- но дополнительному увеличению выпуска этих изделий. Однако по- вышение качества этих видов продукции будет эффективно лишь в том случае, если их физический и моральный износ будут примерно совпадать.

Значительное влияние на рост производительности труда оказы- вает внедрение достижений научно-технического прогресса, которое проявляется в использовании экономичного оборудования и совре- менной технологии, что способствует экономии живого труда (зар- плата) и увеличению прошлого труда (амортизация). Однако прирост-стоимости прошлого труда всегда меньше, чем экономия живого тру-

да, иначе внедрение достижений научно-технического прогресса эко- номически не оправдано (исключением является повышение качества продукции). Повышение качества продукции выпускаемой продукции является одним из основных направлений поиска резервов роста про- изводительности.

 

Зависимость качества машин от технологии их изготов ления

На качественные характеристики поверхностей деталей при ме-

ханической обработке влияет большое число значимых факторов, а

именно:

- метод изготовления; - режимы обработки;

- физико-механические свойства материала детали;

- способ охлаждения и свойства смазочно-охлаждающей жид-

кости (СОЖ);

- исходная шероховатость обрабатываемых поверхностей;

- характеристики материала инструмента (абразивного и лез-

вийного);

- геометрия заточки инструмента;

- техническое состояние оборудования и средств оснащения; - факторы технологической наследственности.

Сложность конкретного анализа влияния перечисленных факто-

ров на качественные характеристики поверхностей при каждом мето- де обработки различна. В общем случае можно установить, что ос- новные качественные характеристики поверхностей деталей зависят от степени пластического деформирования поверхностного слоя ме- талла в процессе обработки и температуры в зоне резания. Чем выше степень пластического деформирования, тем больше наклеп металла и тем выше микротвердость и остаточные напряжения (сжимающие) в поверхностном слое деталей. Эта зависимость четко прослеживается при методах обработки деталей, основанных на пластическом дефор- мировании (выглаживающие и обкатные методы) и других низкотем- пературных методах обработки. Вместе с тем, если в зоне резания при

обработке имеет место температура, равная (0,25...0,*)⋅Тпл (Тпл - тем-

пература плавления металла), то происходит разупрочнение поверх-

ностного слоя.

Температурный фактор и пластическое деформирование оказы-

вают влияние не только на физико-механические характеристики по- верхностного слоя, но и на шероховатость поверхности при обработ- ке. Под действием высоких температур поверхностный слой металла размягчается и увлекаемый шлифовальным кругом, размазывается по поверхности. Обработочные риски при этом покрываются ровным однородным слоем металла.

Точность в машиностроении - понятие комплексное. Оно характеризует не только геометрические параметры машин, но и единооб- разие свойств изготавливаемых изделий (упругих, динамических, магнитных, электрических и др.).

Понятие геометрической точности включает в себя следующие

параметры:

- точность размеров;

- точность формы поверхностей;

- точность относительного расположения поверхностей;

- шероховатость поверхностей;

- волнистость;

- физико-механические свойства поверхностного слоя.

 

Теория размерных цепей. Основные понятия и опреде-

Ления

Размерные цепи отражают объективные размерные связи в кон-

струкции машины, в технологических процессах изготовления ее де- талей и сборки, при измерении, возникающие в соответствии с усло- виями решаемых задач.

Размерная цепь - совокупность размеров, непосредственно уча- ствующих в решении поставленной задачи и образующих замкнутый контур. Обозначаются размерные цепи прописными буквами русско- го алфавита (А, Б, В, ¼, Я), если они образованы линейными разме-

рами, и строчными буквами греческого алфавита (b, g, ¼, кроме букв

a, d, x, l, w), если их составляют угловые размеры.

Размерные цепи, связывающие исполнительные поверхности

машины, называются сборочными размерными цепями. Размерные цепи, при помощи которых проводят измерения, - измерительными размерными цепями. Технологическая размерная цепь - это размерная цепь, связывающая межпереходные размеры поверхностей обрабаты- ваемой детали, так же как и размерные цепи станков, при помощи ко- торых они образованны.

Звено размерной цепи - это размер, определяющий относитель-

ное расстояние или поворот поверхностей детали или их осей. Исход- ное звено - это размер, с которого начинается построение размерной цепи. Замыкающим называют звено размерной цепи, получающееся последним в результате построения. Составляющие звенья - это зве- нья, изменение величины которых приводит к изменению исходного или замыкающего звена. Уменьшающее звено - это звено, с увеличе- нием которого уменьшается исходное или замыкающее звено. Увели- чивающим называют звено, с увеличением которого возрастает ис- ходное или замыкающие звено. Компенсирующие звено - это звено, изменением величины которого поглощается, против допустимой, ве- личина отклонения замыкающего звена. Плоская размерная цепь - это цепь, все звенья которой находятся в одной плоскости или нескольких параллельных плоскостях. Пространственной называют размерную цепь в том случае, если хотя бы одно, входящее в нее звено не удов- летворяет условиям, установленным для плоской размерной цепи.

      10.Погрешность замыкающего звена размерной цепи

При определении погрешности замыкающего звена размерной

цепи следует различать два вида задач:

1) определение погрешности у одной детали или изделия;

*) определение погрешности у партии деталей или изделий.

При решении задач первого вида следует принимать во внима-

ние тот факт, что при выполнении любого технологического процесса происходит непрерывное изменение величин всех действующих фак- торов. Поэтому определение погрешности замыкающего звена раз- мерной цепи у одного экземпляра детали или изделия рассматривает- ся как изменение погрешности в выбранный момент времени. При этом считается, что величины всех составляющих звеньев размерной цепи в течение этого момента времени остаются постоянными. Прак- тически это условие реализуется тем, что измерение происходит в регламентированном месте и при строго регламентированных усло- виях. Поэтому погрешность замыкающего звена будет равна алгеб- раической сумме погрешностей составляющих звеньев размерной це- пи, т.е. с учетом их влияния на замыкающее звено в данный момент времени для данной детали или изделия.

При решении задач второго вида, а именно, определении по- грешности замыкающего звена размерной цепи при изготовлении партии деталей или сборке партии изделий правильнее и строже го- ворить не о погрешности, а о рассеивании размера замыкающего звена, т.к. приходится иметь дело с полями рассеивания всех состав-

ляющих звеньев. В этом случае погрешность замыкающего звена бу- дет равна арифметической сумме полей рассеивания всех состав- ляющих звеньев данной размерной цепи.

22-24Методы достижения точности замыкающего звена раз мерной цепи

Обеспечение точности создаваемой машины сводится к дости-

жению требуемой точности замыкающих звеньев размерных цепей, заложенных в ее конструкцию, и размерных цепей, возникающих в процессе изготовления машины. Задача обеспечения требуемой точ- ности замыкающего звена в зависимости от предъявляемых к нему требований, типа и условий производства может быть решена эконо- мично одним из пяти методов: полной, неполной, групповой взаимоза- меняемости, пригонки или регулирования.

Метод полной взаимозаменяемости предусматривает сборку машин без какой-либо дополнительной обработки деталей с установ- кой и заменой любой детали без пригонки. При сборке по этому ме- тоду требуется более высокая точность изготовления деталей, специ- альное оборудование и оснастка.

Простейшим примером использования данного метода является достижение требуемой точности зазора при соединении электроламп и патронов, в которые они ввертываются при эксплуатации.

Преимуществами метода полной взаимозаменяемости являют-

ся:

- наибольшая простота достижения требуемой точности замы- кающего звена, так как построение размерной цепи сводится к про-

стому соединению всех составляющих ее звеньев;

- простота нормирования процессов во времени;

- возможность широкого использования основных преимуществ

кооперирования различных цехов и отдельных заводов для изготов-

ления деталей или сборочных единиц машин;

- возможность выполнения технологических процессов сборки рабочими, не обладающими высокой квалификацией, поскольку про- цесс сводится к простому соединению деталей.

Решение о применении сборки с полной взаимозаменяемостью должно базироваться на анализе работы механизмов и на технико- экономических расчетах. При этом основными факторами, ограничи- вающими использование этого метода сборки, являются требования применения точных методов обработки большого количества деталей,

сложных и точных приспособлений и контрольно-измерительных

приборов, что нерентабельно при небольшом объеме производства. Использование метода полной взаимозаменяемости целесообразно в массовом и крупносерийном производствах, в этом случае капиталь- ные затраты на оснащение производства окупаются большим количе- ством изготовляемых машин.

Границы применения метода полной взаимозаменяемости опре- деляют экономикой производства. В этом легко убедится, если рас- смотреть график (рис.2.5.), показывающий зависимость величины возможного брака в партии деталей в зависимости от установленной величины допуска на один из размеров детали.

Рассматривая кривую 1, можно видеть, что по мере уменьшения величины допуска количество выходящих за пределы поля допуска деталей увеличивается. Вначале этот процесс идет медленно (участок а-б), затем темп роста брака увеличивается (участок б-в), наконец при малых величинах допусков брак возрастает настолько резко (участок в-г), что обработка деталей становится неэкономичной и возможно появление сплошного брака.

В таких случаях для достижения высокой точности необходимо перейти на новый технологический процесс (кривая 2), а следова- тельно, большей частью и на новый вид оборудования. Однако изме- нение технологического процесса и особенно переход на новый вид оборудования, дающего более высокую точность, обычно связаны с

увеличением затрат и, следовательно, себестоимости изготовления детали (изделия).

Относительная себестоимость возрастает с уменьшением допус- ка по гиперболической кривой, т.к. новое дополнительное оборудова- ние обычно более дорогое и зачастую менее производительное.

Использование метода полной взаимозаменяемости является экономичным в условиях достижения высокой точности при помощи малозвенных размерных цепей. При этом решающее значение имеет также и количество изделий, подлежащих изготовлению. С увеличе- нием количества изделий возрастают возможности экономичного ис- пользования более дорогого, но и более производительного и точного оборудования, инструмента и другой технологической оснастки. Если величина допуска в производственных условиях, соответствующих этапу развития техники, оказывается не экономичной, то от использо- вания метода полной взаимозаменяемости приходится отказываться и переходить на другие методы.

Сущность метода неполной (частичной) взаимозаменяемости заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена раз- мерной цепи достигается с некоторым, заранее обусловленным рис- ком путем включения в нее составляющих звеньев без выбора, подбо- ра или изменения их значений.

Преднамеренный риск выхода значений замыкающего звена за пределы допуска, определяемого условиями задачи, обычно незначи- телен. Однако этот риск позволяет расширить допуски составляющих звеньев в сравнении с их значениями, установленными при достиже- нии точности замыкающего звена методом полной взаимозаменяемо- сти. Эта возможность создается малой вероятностью возникновения крайних отклонений составляющих звеньев и попаданий таких откло- нений в одно изделие. Таким образом, метод основан на учете веро- ятностей отклонений размеров, составляющих размерную цепь.

Отличие рассматриваемого метода от предыдущего заключается в установлении больших по величине допусков на составляющие зве- нья, что делает изготовление деталей более экономичным. При этом идут на риск получения небольшого процента случаев выхода по- грешности замыкающего эвена размерной цепи за пределы установ- ленного допуска. В основе рассматриваемого метода лежит одно из известных положений теории вероятностей, по которому возможные сочетания крайних значений погрешностей всех составляющих размерную цепь звеньев встречаются несравненно реже, чем средних

значений, вследствие чего возможный процент изделий, имеющих выход погрешностей замыкающего звена за пределы требуемого до- пуска, обычно крайне мал.

Дополнительные затраты труда и средств на исправление не- большого количества изделий, вышедших за пределы допуска, в по- давляющем большинстве случаев малы, по сравнению с экономией труда и средств, получаемой за счет изготовления составляющих звеньев с большими величинами допусков.

Преимущества данного метода по сравнению с предыдущим возрастают по мере повышения требований к точности замыкающего звена и увеличения количества звеньев в размерной цепи.

Сущность метода групповой взаимозаменяемости (селектив- ной сборки), заключается в том, что требуемая точность исходного (замыкающего) звена достигается путем включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно разбиты.

Добавочные расходы, связанные с необходимостью измерения всех деталей точным измерительным инструментом вручную или ав- томатически с *opтировкой, хранением и доставкой деталей отдель- ными группами на сборку, должны окупаться за счет экономии, полу- чаемой от обработки деталей по широким, экономически достижи- мым допускам.

Обычно данный метод используется для достижения более вы- сокой точности замыкающих звеньев малозвенных размерных цепей в шарикоподшипниковой промышленности, в соединениях поршней и пальцев авиационных и автомобильных двигателей и т.д.

Сущность метода пригонки заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена достигается в результате изменения ве- личины одного из заранее намеченных составляющих звеньев (ком- пенсатора) путем снятия с него необходимого слоя металла.

При этом на все составляющие звенья размерной цепи устанав- ливаются экономичные в данных производственных условиях допус- ки, что и является основным преимуществом этого метода.

Существенным недостатком метода является необходимость до- полнительных работ, связанных с пригонкой компенсаторов по «мес- ту», причем в подавляющем большинстве случаев эти работы выпол- няются вручную и требуют высокой квалификации рабочего.

 

Данный метод применим при изготовлении единичных изделий,

у которых при большом количестве звеньев в размерных цепях требу- ется обеспечить высокую точность замыкающего звена.

Сущность метода регулировки заключается в том, что требуе- мая точность замыкающего звена достигается путем изменения вели- чины заранее забранного компенсирующего звена 6eз снятия с него слоя материала.

Метод регулировки может осуществляться двумя путями:

- изменением положения одной из деталей (метод подвижных

компенсаторов);

- введением в размерную цепь специальной детали требуемого размера (метод неподвижного компенсатора, в том числе и метод шайб).

Метод регулировки имеет следующие преимущества:

- возможность достижения любой степени требуемой точности

замыкающего звена при экономичных допусках на все составляющие

звенья;

- отсутствие пригоночных работ;

- возможность периодически, а в ряде случаев - непрерывно и

автоматически сохранять требуемую точность замыкающего звена.

Данный метод эффективен при решении задач достижения вы- сокой точности замыкающего звена в многозвенных размерных це- пях, а также в таких размерных цепях, где имеются звенья, изменяю- щиеся по величине вследствие износа, колебаний температуры и т.д.

Недостатком метода регулировки является увеличение в некото- рых случаях количества деталей в машине.

11.Расчет прямой и обратной задачи методом полной взаимозаме няемости

При решении размерной цепи приходится иметь дело с двумя

видами задач:

1)           Прямая - когда при известных величинах допуска и коор-

динаты его середины для замыкающего звена размерной цепи требу- ется определить величины допусков и координат их середин всех со- ставляющих звеньев размерной цепи.

2)           Обратная задача - когда при известных величинах допус-

ков и координат их середин всех составляющих звеньев размерной цепи требуется определить допуск и координату его середины для за- мыкающего звена.

Если обратная задача имеет математически однозначное реше-

ние, то прямая задача имеет математически неоднозначное решение, т.к. уравнений для расчета, всегда меньше, чем неизвестных величин. Поэтому решение прямой задачи может быть однозначным только при совместном решении уравнения с другими техноэкономическими закономерностями.

Рассмотрим методики решения этих двух задач.

Обратная задача. Для ее решения Ивановым В.В. предложена

следующая методика. Построив схему размерной цепи, подсчитывают допуск замыкающего звена, для чего допуски увеличивающих и уменьшающих звеньев сводят в расчетную таблицу (+,-) руководству- ясь следующими правилами записи: для увеличивающих звеньев верхняя граница допуска записывается в колонку «+», а нижняя - в колонку «-», а для уменьшающих звеньев наоборот - нижняя граница допуска - в колонку «+», а верхняя - в колонку «-».

Причем, если при занесении в таблицу (+,-) значения верхних и нижних границ допусков увеличивающих звеньев берутся с теми же знаками, что и на чертеже, то для уменьшающих звеньев знак меняет- ся на обратный.

Затем производится алгебраическое суммирование величин по колонкам и в результате получаем для замыкающего звена верхнюю границу допуска (в колонке +) и нижнюю (в колонке -), причем уже со знаком границ допусков.

то есть, получен тот же результат, что и методом Иванова.

При решении прямой задачи, когда по замыкающему звену оп- ределяются составляющие звенья, на практике используются три спо-

соба распределения допусков:

1) Равномерное распределение допуска Т ∆ между составляю-

щими звеньями - способ равных допусков или принцип равных влия- ний, т.е. полагается, что все звенья в равной степени влияют на обра- зование погрешности замыкающего звена, и, следовательно, величи- ны их допусков могут быть равны. При этом условии средняя величи-

на допуска Тср  определяется из формулы

 

Т ср  Т ∆ 

* -1

где m - количество звеньев в размерной цепи.

 

 

Если эта средняя величина допуска оказывается экономически приемлемой в производственных условиях, то ее корректируют, учи- тывая трудности и экономику получения требуемой точности для ка- ждого из составляющих звеньев размерной цепи.

2) Способ назначения допусков на составляющие звенья, соот- ветствующие одному и тому же квалитету точности обработки - способ равной точности, т.е. в его основу положен принцип одинаковой

сложности изготовления всех размеров звеньев.

Сложность изготовления звеньев зависит от их номинальных размеров. Так при механической обработке проще получить размер

40-0,** , чем размер 400-0,05. Это видно из таблиц допусков. Поэтому в

основу построения таблиц допусков и посадок положена единица до-

пусков (ЕД), которая выражается следующей формулой

 

ЕД  0,53  d

где d - средний размер в мм той группы размеров, в которую входит

данный номинальный размер.

 

   4.Основные положения по получению и выбору заготовок

Выбор заготовки тесно связан с последующей ее обработкой.

Поэтому в современном производстве одним из основных направле- ний развития технологии механообработки является использование заготовок с экономичными конструктивными формами, обеспечи- вающими возможность применения наиболее рациональных и эконо- мичных способов их обработки на металлорежущих станках. Это на- правление особенно важно для условий поточного и автоматизиро- ванного производства.

В практике возможны следующие варианты выбора заготовок:

1) когда при проектировании детали конструктор указывает

только марку материала и, если нужно, то термообработку и твер-

дость. В этом случае технолог сам выбирает вид заготовки;

2) когда заготовка имеет довольно сложную конструкцию (на- пример: корпус коробки передач, коленчатый вал и др.). В этом слу- чае конструктор согласовывает вид заготовки с технологами загото- вительных и механических цехов.