Основы технологии производства и ремонта автомобилей (2)

метки: Технология, Автомобиль, Изготовление, Процесс, Точность, Заготовка, Технологический, Производство

1. Основы технологии автомобилестроения

1.1 Основные понятия и определения

1.1.1 Автомобилестроение как отрасль массового машиностроения

1.1.2 Этапы развития автомобилестроения

1.1.3 Краткий исторический очерк развития науки о технологии машиностроения

1.1.4 Основные понятия и определения изделия, производственного и технологического процессов, элементов операции

1.1.5 Задачи, решаемые при разработке технологического процесса

1.1.6 Виды машиностроительных производств

1.2 Основы точности механической обработки

1.2.1 Понятие точности обработки. Понятие о случайных и систематических погрешностях. Определение суммарной ошибки

1.2.2 Различные виды установочных поверхностей деталей и правило шести точек. Базы конструкторские, сборочные, технологические. Погрешности базирования

1.2.3 Статистические методы регулирования качества технологического процесса

1.3 Контроль точности и качества изделий машиностроительного производства

1.3.1 Понятие о входном, текущем и выходном контроле точности заготовок и деталей. Статистические методы контроля

1.3.2 Основные понятия и определения качества поверхности деталей машин

1.3.3 Упрочнение поверхностного слоя

1.3.4 Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства детали

1.3.5 Формирование поверхностного слоя методами технологического воздействия

1.4.4 Получение заготовок другими способами

1.4.5 Понятие о припуске на обработку. Методы определения операционных и общих припусков на обработку заготовок. Определение операционных размеров и допусков

1.5 Экономичность механической обработки

1.5.1 Краткая характеристика различных типов станков. Методы агрегатирования станков

1.5.2 Основные критерии оптимизации выбора станка

1.5.3 Определение оптимальных режимов резания

1.5.4 Анализ экономичности применения различных типов режущего, измерительного инструментов. Экономический анализ технологических процессов

1.6 Технологичность изделия

1.6.1 Классификация и определение показателей технологичности конструкции изделия. Методические основы оценки технологичности конструкции изделий

1.6.2 Технологичность конструкции исходя из условий сборки

1.6.3 Технологичность конструкции исходя из условий обработки резанием

1.6.4 Технологичность литых заготовок

1.6.5 Технологичность деталей из пластмасс

1.7 Проектирование технологических процессов механической обработки

1.7.1 Проектирование технологических процессов обработки деталей машин

1.7.2 Типизация технологических процессов. Особенности проектирования техпроцессов при поточно автоматизированном производстве

«Методики и технологии обработки деталей на станках с ЧПУ»…………….65 ...

... проектирование технологического процесса механической обработки детали ... технологичности детали Технологичность конструкции по количественной оценки детали выполняют по показателям: 1) коэффициент точности обработки детали- КТ 2) коэффициент шероховатости детали ... операций: ... методы производства. Предусмотрены различные базы в процессе обработки. заданные требования к точности размеров и формы детали ...

1.7.3 Особенности проектирования технологических процессов обработки деталей на станках с программным управлением

1.8 Основы проектирования приспособлений

1.8.1 Назначение и классификация приспособлений. Основные элементы приспособлений

1.8.2 Универсально — сборные приспособления

1.8.3 Методика проектирования и основы расчета приспособлений

1.9 Технологические процессы обработки типовых деталей

1.9.1 Корпусные детали

1.9.2 Круглые стержни и диски

1.9.3 Некруглые стержни

2. Основы ремонта автомобилей

2.1 Система ремонта автомобилей

2.1.1 Краткая характеристика процессов старения автомобиля; понятие о предельном состоянии автомобиля и его агрегатов

2.1.2 Процессы восстановления деталей автомобилей, их основные характеристики и функции

2.1.3 Производственный и технологический процессы ремонта автомобилей

2.1.4 Особенности технологии ремонта автомобилей

2.1.5 Законы распределения сроков службы автомобилей; методика расчета числа ремонтов

2.1.6 Система ремонта автомобилей и их составных частей

2.2 Основы технологии разборочно-моечных процессов при ремонте автомобилей

2.2.1 Разборочно-моечные процессы и их роль в обеспечении качества и экономической эффективности ремонта автомобилей

2.2.2 Технологический процесс разборки автомобилей и их агрегатов

2.2.3 Организация процесса разборки. Средства механизации

разборочных работ

2.2.4 Виды и характер загрязнений

2.2.5 Классификация моечно-очистительных операций на различных этапах выполнения разборочных работ

2.2.6 Сущность процесса обезжиривания деталей

2.2.7 Способы очистки деталей от нагара, накипи, коррозии и других загрязнений

2.3 Методы оценки технического состояния деталей при ремонте автомобилей

2.3.1 Классификация дефектов деталей

2.3.2 Технические условия на контроль и сортировку деталей

2.3.3 Понятие о предельном и допустимом износе

2.3.4 Контроль размеров рабочих поверхностей деталей и погрешностей их формы

2.3.5 Методы обнаружения скрытых дефектов и современные способы дефектации

2.3.6 Определение коэффициентов готовности и восстановления деталей

2.4 Краткая характеристика основных технологических методов, применяемых при ремонте автомобилей

2.4.1 Восстановление деталей — один из основных источников экономической эффективности ремонта автомобилей

2.4.2 Классификация технологических методов, применяемых при восстановлении деталей

2.4.3 Методы восстановления размеров изношенных поверхностей деталей

2.5 Основы технологии сборочных процессов при ремонте автомобилей

2.5.1 Понятие о конструктивно-сборочных элементах автомобиля

2.5.2 Структура технологического процесса сборки; стадии сборочного процесса

Тормозные механизмы автомобиля КамАЗ: ремонт и техническое обслуживание

... техническим элементом технического обслуживания и ремонта автомобилей. Цель диагностирования при техническом обслуживании заключается в определении действительной потребности в выполнении работ технического обслуживания ... подгонка при сборке. 3. Вентиляторы - разборка, ремонт, сборка. 4. Головки ... шумам, нагреву деталей, вибрациям), также измеряемым ... системой на автомобилях КамАЗ является моторный ...

2.5.3 Организационные формы сборки

2.5.4 Понятие о точности сборки; классификация методов обеспечения требуемой точности сборки

2.5.5 Расчет предельных размеров замыкающих звеньев сборочных единиц в зависимости от применяемого метода

2.5.6 Краткая характеристика технологических методов сборки сопряжений

2.5.7 Балансировка деталей и узлов

2.5.8 Методика проектирования технологических процессов сборки

2.5.9 Механизация и автоматизация процессов сборки

2.5.10 Контроль при сборке и испытание агрегатов и автомобилей

2.5.11 Технологическая документация; типизация технологических процессов

2.6 Ремонтопригодность автомобиля

2.6.1 Понятия и терминология по ремонтопригодности

2.6.2 Ремонтопригодность — важнейшее свойство автомобиля; ее значение для авторемонтного производства

2.6.3 Факторы, определяющие ремонтопригодность

2.6.4 Показатели ремонтной технологичности

2.6.5 Методы оценки ремонтопригодности

2.6.6 Управление ремонтопригодностью на этапе проектирования автомобилей , Литература

Введение

Эффективная эксплуатация автомобильного транспорта обеспечивается высоким качеством технического обслуживания и ремонта. Успешное решение этой задачи зависит от квалификации специалистов, подготовка которых ведется по специальностям «280540 — Автомобили и автомобильное хозяйство» и «050713 — Транспорт, транспортная техника и технологии».

Основная задача преподавания дисциплины «Основы технологии производства и ремонта автомобилей» — дать будущим специалистам знания, позволяющие с технико-экономической целесообразностью применять прогрессивные методы ремонта автомобилей, повышения их качества и надежности, обеспечивающих доведение ресурса отремонтированных машин до уровня близкого к ресурсу новых.

Для глубокого понимания и усвоения вопросов технологии ремонта автомобилей необходимо изучить основные положения механической обработки восстанавливаемых деталей и сборки автомобилей, которые базируются на технологии автостроения, основы которой приведены в первом разделе конспекта лекций.

Второй раздел «Основы ремонта автомобилей» является основным по назначению и содержанию дисциплины. В этом разделе излагаются методы обнаружения скрытых дефектов деталей, технологии их восстановления, контроля при комплектации, методы сборки и испытания узлов и автомобиля в целом.

Целью написания конспекта лекций является изложение курса в объеме программы дисциплины наиболее кратко и обеспечение студентов учебным пособием, позволяющим им выполнять самостоятельную работу в соответствии с программой дисциплины «Основы технологии производства и ремонта автомобилей» для студентов.

1.1.1 Автомобилестроение как отрасль массового машиностроения

Проектирование электроснабжения цеха механической сборки деталей

... настоящего дипломного проекта является проектирование электроснабжения механического цеха механической сборки деталей №9. Основной задачей настоящего проекта является проектирование надежного бесперебойного электроснабжения приемников цеха с минимальными капитальными затратами и эксплуатационными издержками и обеспечение высокой безопасности. Системы электроснабжения промышленных ...

Автомобилестроение относится к массовому производству — наиболее эффективному. Производственный процесс автозавода охватывает все этапы производства автомобилей: изготовление заготовок деталей, все виды их механической, тепловой, гальванической и других обработок, сборку узлов, агрегатов и машины, испытание и окраску, технический контроль на всех стадиях производства, транспортировку материалов, заготовок, деталей, узлов и агрегатов на хранение на складах.

Производственный процесс автозавода осуществляется в различных цехах, которые по своему назначению делятся на заготовительные, обрабатывающие и вспомогательные. Заготовительные — литейные, кузнечные, прессовые. Обрабатывающие — механические, термические, сварочные, окрасочные. Заготовительные и обрабатывающие цехи относятся к основным цехам. К основным цехам относятся также модельный, ремонтно-механический, инструментальный и т. п. Цехи, занятые обслуживанием основных цехов, являются вспомогательными: электроцех, цех безрельсового транспорта.

1.1.2 Этапы развития автомобилестроения

Первый этап — до Великой отечественной войны. Строительство

автомобильных заводов с технической помощью иностранных фирм и постановка на производство автомобилей зарубежных марок: АМО (ЗИЛ) — форд, ГАЗ-АА — форд. Первый легковой автомобиль ЗИС-101 в качестве аналога был использован американский Бьюик (1934г.).

Завод имени Коммунистического интернационала молодежи (Москвич) выпускал легковые автомобили КИМ-10 на базе английского «Форда Префект». В 1944 году были получены чертежи, оборудование и оснастка для изготовления автомобиля «Опель».

Второй этап — после окончания войны и до распада СССР (1991) Строятся новые заводы: Минский, Кременчугский, Кутаисский, Уральский, Камский, Волжский, Львовский, Ликинский.

Разрабатываются отечественные конструкции и осваивается производство новых машин: ЗИЛ-130, ГАЗ-53, КрАЗ-257, КамАЗ-5320, Урал-4320, МАЗ-5335, Москвич-2140, УАЗ-469 (Ульяновский завод), ЛАЗ-4202, микроавтобус РАФ (Рижский завод), автобус КАВЗ (Курганский завод) и другие.

Третий этап — после распада СССР.

Заводы распределились по разным странам — бывшим республикам СССР. Нарушились производственные связи. Многие заводы прекратили производство автомобилей или резко сократили объемы. Крупнейшие заводы ЗИЛ, ГАЗ освоили малотоннажные грузовики ГАЗель, Бычок и их модификации. На заводах начали разрабатывать и осваивать типоразмерный ряд автомобилей разных назначений и разной грузоподъемности.

В Усть-Каменогорске освоено производство автомобилей «Нива» Волжского автозавода.

1.1.3 Краткий исторический очерк развития науки о технологии машиностроения

В первый период развития автомобилестроения производство автомобилей носило мелкосерийный характер, технологические процессы выполнялись рабочими высокой квалификации, трудоемкость изготовления автомобилей была высокой.

Оборудование, технология и организация производства на автомобильных заводах были для того времени передовыми в отечественном машиностроении. В заготовительных цехах использовались машинная формовка и конвейерная заливка опок, паровоздушные молоты, горизонтально-ковочные машины и другое оборудование. В механосборочных цехах применялись поточные линии, специальные и агрегатные станки, оснащенные высокопроизводительными приспособлениями и специальным режущим инструментом. Общая и узловая сборка производилась поточным методом на конвейерах.

Актуальные проблемы в области производства продуктов питания; ...

... с актуальными проблемами в области производства продуктов питания; технологией производства основных производственных операций; изучить технологии, методы и приемы в области технологии производства продуктов питания и использование в ... действуйте в соответствии с нашими указаниями". 5 Индивидуальное задание на тему «Способы приготовления пшеничного теста за рубежом» Основными принципами способов ...

В годы второй пятилетки развитие технологии автостроения характеризуется дальнейшим освоением принципов поточно-автоматизированного производства и увеличением выпуска автомобилей.

Научные основы технологии автостроения включают выбор метода получения заготовок и базирование их при обработке резанием с обеспечением высокой точности и качества, методику определения эффективности разработанного технологического процесса, методы расчета высокопроизводительных приспособлений, повышающих эффективность процесса и облегчающих труд станочника.

Решение проблемы повышения эффективности производственных процессов потребовало внедрения новых автоматических систем и комплексов, более рационального использования исходных материалов, приспособлений и инструментов, что является основным направлением работы ученых научно-исследовательских организаций и учебных заведений.

1.1.4 Основные понятия и определения изделия, производственного и технологических процессов, элементов операции

Изделие характеризуется большим разнообразием свойств: конструктивных, технологических и эксплуатационных.

Для оценки качества изделий машиностроения используют восемь видов показателей качества: показатели назначения, надежности, уровня стандартизации и унификации, технологичности, эстетические, эргономические, патентно-правовые и экономические.

Совокупность показателей можно разделить на две категории:

• показатели технического характера, отражающие степень пригодности изделия к использованию его по прямому назначению (надежность, эргономика и т.д.);
• показатели экономического характера, показывающие непосредственно или косвенно уровень материальных, трудовых и финансовых затрат на достижение и реализацию показателей первой категории, во всех возможных сферах проявления (создания, производства и эксплуатации) качества изделия;
• показатели второй категории включают в основном показатели технологичности.

Как объект проектирования изделие проходит ряд стадий по ГОСТ 2.103-68.

Как объект производства изделие рассматривается с позиций технологической подготовки производства, методов получения заготовок, обработки, сборки, испытания и контроля.

Как объект эксплуатации изделие анализируется по соответствию эксплуатационных параметров техническому заданию; удобству и сокращению трудоемкости подготовки изделия к функционированию и контролю его работоспособности, удобству и сокращению трудоемкости профилактических и ремонтных работ, требуемых для повышения срока службы и восстановления работоспособности изделия, по сохранению технических параметров изделия в период длительного хранения.

Изделие состоит из деталей и узлов. Детали и узлы могут соединяться в группы. Различают изделия основного производства и изделия вспомогательного производства.

Деталь — элементарная часть машины, изготовленная без применения сборочных приспособлений.

Узел (сборочная единица) — разъемное или неразъемное соединение деталей.

Технология обработки конических и фасонных поверхностей на токарных станках

... Технология обработки конических поверхностей на токарных станках 1. Настройка станка при растачивании и развертывании конических отверстий. Контроль качества. 2. Обработка конических отверстий. Приемы установки резцов. 3. Обработка наружных конических поверхностей ... минут. Для более точной проверки конусов в серийном производстве применяют специальные калибры. Для проверки отверстия калибр, имеющий ...

Группа — соединение узлов и деталей, являющихся одной из основных составных частей машин, а также совокупность узлов и деталей, объединенных общностью выполняемых функций.

Под изделиями понимаются машины, узлы машин, детали, приборы, электроаппараты, их узлы и детали.

Производственным процессом называется совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Технологический процесс (ГОСТ 3.1109-82) — часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Технологическая операция — законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Рабочее место — участок производственной площади, оборудованный применительно к выполняемой операции или выполняемой работе.

Установ — часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Позиция — фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

Технологический переход — законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.

Вспомогательный переход — законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и чистоты поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода, например, установка заготовки, смена инструмента.

Рабочий ход — законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, чистоты поверхности или свойств заготовки.

Вспомогательный ход — законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, чистоты поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Технологический процесс может быть выполнен в виде типового, маршрутного и операционного.

Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.

Маршрутный технологический процесс выполняется по документации, в которой содержание операции излагается без указания переходов и режимов обработки.

Операционный технологический процесс выполняется по документации, в которой содержание операции излагается с указанием переходов и режимов обработки.

1.1.5 Задачи, решаемые при разработке технологического процесса

Основной задачей разработки технологических процессов является обеспечение при заданной программе выпуска деталей высокого качества при минимальной себестоимости. При этом производится:

• выбор способа изготовления и заготовки;
• выбор оборудования с учетом имеющегося на предприятии;
• разработка операций обработки;
• разработка приспособлений для обработки и контроля;
• выбор режущего инструмента.

Технологический процесс оформляется в соответствии с Единой системой технологической документации (ЕСТД) — ГОСТ 3.1102-81.

1.1.6 Виды машиностроительных производств

В машиностроении различают три типа производств: единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется изготовлением небольших количеств изделий разнообразных по конструкции, применением универсального оборудования, высокой квалификацией рабочих и более высокой себестоимостью продукции по сравнению с другими типами производства. К единичному производству на автозаводах относятся изготовление опытных образцов автомобилей в экспериментальном цехе, в тяжелом машиностроении — производство крупных гидротурбин, прокатных станов и т.п.

В серийном производстве изготовление деталей осуществляется партиями, изделий сериями, повторяющимися через определенные промежутки времени. После изготовления данной партии деталей производится переналадка станков на выполнение операций той же или другой партии. Серийное производство характеризуется применением как универсального, так и специального оборудования и приспособлений, расстановкой оборудования как по типам станков, так и по технологическому процессу.

В зависимости от величины партии заготовок или изделий в серии различают мелкосерийное, средне- и крупносерийное производства. К серийному производству относятся станкостроение, производство стационарных двигателей внутреннего сгорания, компрессоров.

Массовым производством называется производство, при котором изготовление однотипных деталей и изделий ведется непрерывно и в большом количестве в течении длительного времени (несколько лет).

Массовое производство характеризуется специализацией рабочих на выполнение отдельных операций, применением высокопроизводительного оборудования, специальных приспособлений и инструмента, расположением оборудования в последовательности, соответствующей выполнению операции, т.е. по потоку, высокой степенью механизации и автоматизации технологических процессов. В технико-экономическом отношении массовое производство является наиболее эффективным. К массовому производству относятся автомобилестроение и тракторостроение.

Приведенное деление машиностроительного производства по типам является в известной мере условным. Провести резкую грань между массовым и крупносерийным производствами или между единичным и мелкосерийным затруднительно, поскольку принцип поточно-массового производства в той или иной мере осуществляется в крупносерийном и даже в среднесерийном производстве, а характерные особенности единичного производства свойственны мелкосерийному производству.

Унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства, сокращению номенклатуры изделий и увеличению объемов их выпуска, а это позволяет шире применять поточные методы и автоматизацию производства.

1.2 Основы точности механической обработки

1.2.1 Понятие точности обработки. Понятие о случайных и систематических погрешностях. Определение суммарной ошибки

Под точностью изготовления детали понимается степень соответствия ее параметров параметрам, заданным конструктором в рабочем чертеже детали.

Соответствие деталей — реальной и заданной конструктором — определяется следующими параметрами:

• точностью формы детали или ее рабочих поверхностей, характеризуемой обычно овальностью, конусностью, прямолинейностью и другими;
• точностью размеров деталей, определяемой отклонением размеров от номинальных;
• точностью взаимного расположения поверхностей, задаваемой параллельностью, перпендикулярностью, концентричностью;
• качеством поверхности, определяемым шероховатостью и физико-механическими свойствами (материалом, термообработкой, поверхностной твердостью и другими).

Точность обработки может быть обеспечена двумя методами:

• установкой инструмента на размер способом пробных проходов и промеров и автоматическим получением размеров;
• наладкой станка (установка инструмента в определенное положение относительно станка один раз при его наладке на операцию) и автоматическим получением размеров.

Точность обработки в процессе выполнения операции достигается автоматически контролем и подналадкой инструмента или станка при выходе деталей из поля допуска.

Точность находится в обратной зависимости от производительности труда и стоимости обработки. Стоимость обработки резко возрастает при высоких точностях (рисунок 1.2.1, участок А), а при низких — медленно (участок В).

Экономическая точность обработки обуславливается отклонениями от номинальных размеров обрабатываемой поверхности, полученных в нормальных условиях при использовании исправного оборудования, стандартного инструмента, средней квалификации рабочего и при затратах времени и средств, не превышающих эти затраты при других сопоставимых способах обработки. Она зависит также от материала детали и припуска на обработку.

Отклонения параметров реальной детали от заданных параметров называются погрешностью.

Причины возникновения погрешностей при обработке:

• неточность изготовления и износ станка и приспособлений;
• неточность изготовления и износ режущего инструмента;
• упругие деформации системы СПИД;
• температурные деформации системы СПИД;
• деформации деталей под влиянием внутренних напряжений;
• неточность настройки станка на размер;
• неточность установки, базирования и измерения.

Жесткостью системы СПИД называется отношение составляющей силы резания , направленной по нормали к обрабатываемой поверхности, к смещению лезвия инструмента, измеренному в направлении действия этой силы (Н/мкм).

(1.1)

Величина обратная жесткости называется податливостью системы (мкм/Н)

(1.2)

Деформация системы (мкм)

(1.3)

Температурные деформации.

Теплота, образующаяся в зоне резания распределяется между стружкой, обрабатываемой заготовкой, инструментом и частично рассеивается в окружающую среду. Например, при токарной обработке в стружку отходит 50-90% теплоты, в резец 10-40%, в заготовку 3-9%, в окружающую среду 1%.

Из-за нагрева резца в процессе обработки удлинение его достигает 30-50 мкм.

Деформация от внутреннего напряжения.

Внутренние напряжения возникают при изготовлении заготовок и в процессе их механической обработки. В литых заготовках, штамповках и поковках возникновение внутренних напряжений происходит из-за неравномерного охлаждения, а при термической обработке деталей — по причине неравномерного нагрева и охлаждения и структурных превращений. Для полного или частичного снятия внутренних напряжений в литых заготовках их подвергают естественному или искусственному старению. Естественное старение происходит при длительной выдержке заготовки на воздухе. Искусственное старение осуществляется путем медленного нагрева заготовок до 500…600, выдержки при этой температуре в течение 1-6 часов и последующего медленного охлаждения.

Для снятия внутренних напряжений в штамповках и поковках их подвергают нормализации.

Неточность настройки станка на заданный размер связана с тем, что при установке режущего инструмента на размер с помощью измерительных средств или по готовой детали возникают погрешности, влияющие на точность обработки. На точность обработки оказывает влияние большое число разнообразных причин, вызывающих систематические и случайные погрешности.

Суммирование погрешностей производится по следующим основным правилам:

• систематические погрешности суммируются с учетом их знака, т.е. алгебраически;
• суммирование систематических и случайных погрешностей производится арифметически, поскольку знак случайной погрешности заранее неизвестен (наиболее неблагоприятный результат);

случайные погрешности суммируются по формуле:

, (1.4)

где — коэффициенты, зависящие от вида кривой

распределения составляющих погрешностей.

Если погрешности подчиняются одному закону распределения, то

• (1.5)

Тогда . (1.6)

1.2.2 Различные виды установочных поверхностей деталей и правило шести точек. Базы конструкторские, сборочные, технологические. Погрешности базирования

Обрабатываемая деталь, как и всякое тело, имеет шесть степеней свободы, три возможных перемещения вдоль трех взаимно перпендикулярных осей координат и три возможных вращения относительно их. Для правильной ориентации заготовки в приспособлении или механизме необходимо и достаточно шести опорных жестких точек, расположенных определенным образом на поверхности данной детали (правило шести точек).

Рисунок 1.2.2 — Положение детали в системе координат

Для лишения шести степеней свободы заготовки требуется шесть неподвижных опорных точек, расположенных в трех перпендикулярных плоскостях. Точность базирования заготовки зависит от выбранной схемы базирования, т.е. схемы расположения опорных точек на базах заготовки. Опорные точки на схеме базирования изображают условными знаками и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек. В этом случае число проекций заготовки на схеме базирования должно быть достаточным для четкого представления о размещении опорных точек.

Базой называется совокупность поверхностей, линий или точек детали (заготовки), по отношению к которым ориентируют другие поверхности детали при обработке или измерении, или по отношению к которым ориентируют другие детали узла, агрегата при сборке.

Конструкторским базами называют поверхности, линии или точки, относительно которых на рабочем чертеже детали конструктор задает взаимное положение других поверхностей, линий или точек.

Сборочными базами называют поверхности детали, определяющие ее положение относительно другой детали в собранном изделии.

Установочными базами называют поверхности детали, с помощью которых ее ориентируют при установке в приспособлении или непосредственно на станке.

Измерительными базами называют поверхности, линии или точки, относительно которых производят отсчет размеров при обработке детали.

Установочные и измерительные базы используются в технологическом процессе обработки детали и называются технологическими базами.

Основными установочными базами называют поверхности, используемые для установки детали при обработке, которыми детали ориентируются в собранном узле или агрегате относительно других деталей.

Вспомогательными установочными базами называют поверхности, которые для работы детали в изделии не нужны, но специально обрабатываются для установки детали при обработке.

По месту расположения в технологическом процессе установочные базы делятся на черновые (первичные), промежуточные и чистовые (окончательные).

При выборе чистовых баз следует по возможности руководствоваться принципом совмещения баз. При совмещении установочной базы с конструкторской базой погрешность базирования равна нулю.

Принцип единства баз — данную поверхность и поверхность, являющуюся по отношению к ней конструкторской базой, обрабатывают, пользуясь одной и той же базой (установочной).

Принцип постоянства установочной базы состоит в том, что на всех технологических операциях обработки используют одну и ту же (постоянную) установочную базу.

Рисунок 1.2.3 — Совмещение баз

Погрешностью базирования называется разность предельных расстояний измерительной базы относительно установленного на размер инструмента. Погрешность базирования имеет место при несовмещении измерительной и установочной баз заготовки. В этом случае положение измерительных баз отдельных заготовок в партии будет различным относительно обрабатываемой поверхности.

Как погрешность положения, погрешность базирования влияет на точность выполнения размеров (кроме диаметральных и связывающих единовременно обрабатываемые поверхности одним инструментом или одной инструментальной наладкой), на точность взаимного положения поверхностей и не влияет на точность их форм.

Погрешность установки заготовки:

, (1.7)

где — неточность базирования заготовки;

• неточность формы базирующих поверхностей и зазоров меж-

ду ними и опорными элементами приспособлений;

• погрешность закрепления заготовки;
• погрешность положения установочных элементов приспособления на станке.

1.2.3 Статистические методы регулирования качества технологического процесса

Статистические методы исследования позволяют оценивать точность обработки по кривым распределения действительных размеров деталей, входящих в партию. При этом различают три вида погрешностей обработки:

• систематические постоянно действующие;
• систематические закономерно изменяющиеся;
• случайные.

Систематические постоянные погрешности легко обнаруживаются и устраняются подналадкой станка.

Погрешность называется систематической закономерно изменяющейся, если в процессе обработки наблюдается закономерность в изменении погрешности детали, например под влиянием износа лезвия режущего инструмента.

Случайные погрешности возникают под действием многих причин, не связанных между собой какой-либо зависимостью, поэтому заранее нельзя установить закономерность изменения и величину погрешности. Случайные погрешности вызывают рассеивание размеров в партии деталей, обрабатываемых в одинаковых условиях. Размах (поле) рассеивания и характер распределения размеров деталей определяют по кривым распределения. Для построения кривых распределения производят измерение размеров всех деталей, обрабатываемых в данной партии, и разбивают их на интервалы. Затем определяют количество деталей в каждом интервале (частость) и строят гистограмму. Соединив средние значения величин интервалов прямыми линиями, получаем эмпирическую (практическую) кривую распределения.

Рисунок 1.2.4 — Построение кривой распределения размеров

При автоматическом получении размеров деталей, обрабатываемых на предварительно настроенных станках, распределение размеров подчиняется закону Гаусса — закону нормального распределения.

Дифференциальная функция (плотность вероятности) кривой нормального распределения имеет вид:

, (1.8)

гле — переменная случайная величина;

• среднее квадратическое отклонение случайной величины ;
• от среднего значения ;
• среднее значение (математическое ожидание) случайной величины ;
• основание натуральных логарифмов.

Рисунок 1.2.5 — Кривая нормального распределения

Среднее значение значение случайной величины:

(1.9)

Среднеквадратическое значение:

(1.10)

Другие законы распределения:

• закон равной вероятности с кривой распределения, имеющей

вид прямоугольника;

• закон треугольника (закон Симпсона);
• закон Максвелла (рассеивание величин биения, дисбаланса, эксцентриситета и т.п.);
• закон модуля разности (распределение овальности цилиндрических поверхностей, непараллельности осей, отклонение шага резьбы).

Кривые распределения не дают представления об изменении рассеивания размеров деталей во времени, т.е. в последовательности их обработки. Для регулирования технологического процесса и контроля качества применяется метод медиан и индивидуальных значений и метод средних арифметических значений и размеров (ГОСТ 15899-93).

Оба метода распространяются на показатели качества продукции, значение которых распределяются по законам Гаусса или Максвелла.

Стандарты распространяются на технологические процессы с запасом точности, для которых коэффициент точности находится в пределах 0,75-0,85.

Метод медиан и индивидуальных значений рекомендуется применять во всех случаях при отсутствии автоматических средств измерения, вычисления и управления процессом по статистическим оценкам хода процесса. Второй метод средних арифметических размеров рекомендуется применять для процессов с высокими требованиями к точности и для единиц продукции, связанных с обеспечением безопасности движения, экспресс-лабораторных анализов, а также для измерения, вычисления и управления процессами по результатам определения статистических характеристик при наличии автоматических устройств.

Рассмотрим второй метод , который по своему назначению больше, чем метод , относится к массовому производству, хотя оба метода применяются в автомобилестроении.

Коэффициент точности процесса для значений показателей качества, подчиняющихся закону Гаусса, рассчитывается по формуле:

, (1.11)

а для значений показателей качества, подчиняющихся закону Максвелла:

, (1.12)

где — среднеквадратичное отклонение показателя качества;

• допуск показателя качества;

(1.13)

(1.14)

Для показателей качества, значения которых распределяются по закону Максвелла, диаграмма средних арифметических значений имеет одну верхнюю границу . Значения коэффициента зависят от объема выборки (таблица 1.2.2).

Таблица 1.2.1 — Контрольная карта статистического регулирования и контроля качества методом

Шифр продукции и регулируемые показатели	Дата, смена и номера выборок и проб
	5.02.04	5.02.04
	1-я смена	2-я смена
	1	2	3	4	5	6	7	1	2	3
Шкворень 0001. Твердость НRC 60 5 4 3 2 1 0	65
	64
	63
	62
	61
	60
	61 60 63 63 62	65 62 62 64 63	67 62 63 62 61	65 66 66 61 66	63 64 64 65 61	59 60 61 60 62	64 63 63 62 64	62 61 63 64 62	65 62 62 64 63	62 61 63 64 62
	309	316	309	324	317	302	316	312	316	312
	62	63	62	65	63	60	63	62	63	62
	63	65	63	66	65	62	64	64	65	64
	60	62	61	61	61	59	62	61	62	61
	3	3	2	5	4	3	2	3	3	3
А	*	*	*	+	*	—	*	*	*	*
Б	*	*	*	+	*	*	*	*	*	*

• линии пределов допуска;
• линии границ допускаемых отклонений средних

арифметических значений выборок.

Граница регулирования размахов равна

(1.15)

Динамика уровня процесса характеризуется линией , а динамика точности процесса линией .

(1.16)

(*) — в допуске,

(+) — завышен,

(-) — занижен.

На контрольной карте наносится отметка в виде стрелки, указывающая на разладку процесса, а продукция, изготовленная между двумя очередными выборками, подлежит сплошному контролю.

Таблица 1.2.2 — Коэффициенты для расчета границ регулирования

Объем выборки	Коэффициенты
3	0,428	1,45	0,69
4	0,500	1,56	0,65
5	0,559	1,63	0,62
6	0,592	1,68	0,60
7	0,622	1,72	0,58
8	0,646	1,75	0,57
9	0,667	1,78	0,55
10	0,684	1,81	0,54

Другие показатели качества данной операции и параметры технологического процесса проверяются обычными методами по каждой выборке и результаты проверки заносятся в инструкционную карту, которая прилагается к картам технологического процесса. Объем выборки 3…10 штук. При большем объеме выборки данный стандарт не применяется.

Контрольная карта, является носителем статистической информации о состоянии технологического процесса, может размещаться на формуляре, перфоленте, а также в памяти компьютера.

1.3 Контроль точности и качества изделий машиностроительного производства

1.3.1 Понятие о входном, текущем и выходном контроле точности заготовок и деталей. Статистические методы контроля

Качество изделия — это совокупность свойств, определяющих его пригодность к выполнению заданных функций при использовании по назначению.

Контроль качества продукции на машиностроительных предприятиях возложен на отдел технического контроля (ОТК).

Наряду с этим проверку соответствия качества изделий установленным требованиям осуществляют рабочие, производственные мастера, начальники цехов, персонал отдела главного конструктора, отдела главного технолога и другие.

ОТК обеспечивает приемку объектов производства, материалов и комплектующих изделий, своевременную проверку средств измерений и их надлежащее содержание, контролирует выполнение мероприятий по техническому учету, анализу и предупреждению брака, осуществляет связь с заказчиками по вопросам качества выпускаемой продукции.

Входной контроль осуществляется применительно к поступающим на завод материалам, комплектующим изделиям и другой продукции, поступающей от других предприятий, либо участков производства данного предприятия.

Операционный (текущий) контроль выполняется по завершении определенной производственной операции и заключается в проверке изделий либо технологического процесса.

Приемочный (выходной) контроль — это контроль готовой продукции, при котором принимается решение о ее пригодности к использованию.

Статистические методы контроля приведены в теме 1.2 (контроль качества методом точечных диаграмм).

1.3.2 Основные понятия и определения качества поверхности деталей машин

Качество поверхности характеризуется физико-механическими и геометрическими свойствами поверхностного слоя детали.

К физико-механическим свойствам относятся структура поверхностного слоя, твердость, степень и глубина наклепа, остаточные напряжения.

Геометрическими свойствами являются шероховатость и направление неровностей поверхности, погрешности формы (конусность, овальность и др.).

Качество поверхности оказывает влияние на все эксплуатационные свойства деталей машин: износостойкость, усталостную прочность, прочность неподвижных посадок, коррозийную стойкость и др.

Из геометрических свойств наибольшее влияние на точность механической обработки и эксплуатационные свойства деталей оказывает шероховатость.

Шероховатость поверхности — совокупность неровностей поверхности с относительно малыми шагами на базовой длине.

Базовая длина — длина базовой линии, используемая для выделения неровностей, характеризующих шероховатость поверхности, и для количественного определения ее параметров.

Шероховатость характеризует микрогеометрию поверхности.

Овальность, конусность, бочкообразность и т.д. характеризуют макрогеометрию поверхности.

Шероховатость поверхности деталей различных машин оценивается по ГОСТ 2789-73. ГОСТом установлено 14 классов шероховатости. Классы с 6 по 14 разделяются еще на разделы, по три раздела «а, б, в» в каждом.

Первому классу соответствует максимально шероховатая, а 14-му наиболее гладкая поверхность.

Среднее арифметическое отклонение профиля определяется как среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля в пределах базовой длины .

(1.3.1) (1.17)

Приближенно:

(1.3.2) (1.18)

Высота неровностей профиля по десяти точкам — сумма средних арифметических абсолютных отклонений точек пяти наибольших максимумов и пяти наибольших минимумов профиля в пределах базовой длины .

Рисунок 1.3.1 — Параметры качества поверхности.

(1.19)

• отклонения пяти наибольших максимумов,
• отклонения пяти наибольших минимумов профиля.

Наибольшая высота неровностей — расстояние между ли-нией выступов и линией впадин профиля в пределах базовой длины .

Средний шаг неровностей профиля и средний шаг неровностей профиля по вершинам определяется так

(1.20)

• (1.21)

Средняя линия профиля m — базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная так, что в пределах базовой длины средневзвешенное отклонение профиля по этой линии минимально.

Опорная длина профиля L равна сумме длин отрезков bi в пределах базовой длины, отсекаемых на заданном уровне в материале выступов профиля линией , эквидистантной средней линии профиля m . Относительная опорная длина профиля:

• (1.22)

где — базовая длина,

Значения указанных параметров, регламентированные ГОСТ, находятся в пределах:

• =10-90%;
• уровень сечения профиля = 5-90 % от ;

• = 0,01-25 мм;
• = 12,5-0,002мм;
• = 12,5-0,002мм;

• = 1600-0,025мкм; = 100-0.008мкм.

является основной шкалой для 6-12 классов, а для 1-5 и 13-14 классов основная шкала .

Обозначения шероховатости и правила нанесения их на чертежах деталей по ГОСТ 2.309-73.

Профилометрами (КВ-7М, ПЧ-3 и др.) определяется численное значение высоты микронеровностей по в пределах 6-12 классов.

Профилограф — профилометр «Калибр- ВЭИ» — 6-14 класса.

Для измерения шероховатости поверхности 3-9 классов в лабораторных условиях используется микроскоп МИС-11, для 10-14 класса — МИИ-1 и МИИ-5.

1.3.3 Упрочнение поверхностного слоя

В процессе обработки под влиянием высокого давления инструмента и высокого нагрева структура поверхностного слоя существенно отличается от структуры основного металла. Поверхностный слой получает повышенную твердость вследствие наклепа, и в нем возникают внутренние напряжения. Глубина и степень наклепа зависят от свойств металла деталей, способов и режимов обработки.

При очень тонкой обработке глубина наклепа составляет 1-2 мкм, при грубой до сотен мкм.

Для определения глубины и степени наклепа существует ряд методов:

• косых срезов — исследуемую поверхность срезают под очень малым углом (1-2%) параллельно направлению штрихов обработки или перпендикулярно к ним. Плоскость косого сечения позволяет значительно растянуть глубину наклепанного слоя (в 30-50 раз).

  Чтобы замерить микротвердость, косой срез травят;

• химическое травление и электрополирование — постепенно удаляется поверхностный слой и измеряется твердость до выявления твердого исходного металла;
• рентгеноскопия — на рентгенограммах искаженной кристал-лической решетки поверхности наклеп выявляется в виде размытого кольца. По мере стравливания наклепанных слоев интенсивность изображения кольца возрастает, а ширина линий уменьшается.

— вдавливанием и царапанием с помощью прибора ПМТ-3, при котором вдавливается алмазный наконечник с ромбическим основанием, с углами между ребрами при вершине 130є и 172є30′. Давление на исследуемой поверхности составляет 0,2-5 Н.

1.3.4 Влияние качества поверхности на эксплуатационные свойства детали

Эксплуатационные свойства деталей находятся в прямой связи с геометрическими характеристиками поверхности и свойствами поверхностного слоя. Износ деталей в значительной степени зависит от высоты и формы неровностей поверхности. Износоустойчивость детали определяется главным образом верхней частью профиля поверхности.

В начальный период работы в местах контакта развиваются напряжения, часто превышающие предел текучести.

При больших удельных давлениях и без смазки износ мало зависит от шероховатости, при облегченных условиях — зависит от шероховатости.

— при сухом трении износ увеличивается во всех случаях с увеличением шероховатости, но наибольший износ имеет место при направлении неровностей перпендикулярно направлению рабочего движения;

— при граничном (полужидкостном) трении и малой шероховатости поверхности наибольший износ наблюдается при параллельности неровностей направлению рабочего движения; с увеличением шероховатости поверхности износ увеличивается при перпендикулярности направления неровностей направлению рабочего движения;

• при жидкостном трении влияние шероховатости сказывается лишь на толщине несущего слоя.

Необходимо выбирать такой метод обработки резанием, который дает наиболее благоприятное с позиций износа направление неровностей.

Так, коленвалы, работающие при обильной смазке, должны иметь направление неровностей поверхности, параллельное рабочему движению.

Рисунок 1.3.4 — Влияние направления неровностей и шероховатости поверхности на износ

Таким образом, отделочные операции для трущихся поверхностей следует назначать исходя из условий эксплуатации, а не только из удобств обработки резанием.

Поверхности, у которых направление неровностей совпадает, имеет наибольший коэффициент трения.

Наименьший коэффициент трения достигается при расположении направления неровностей на сопряженных поверхностях под углом или произвольно (притирка, хонингование и т.п.).

1.3.5 Формирование поверхностного слоя методами технологического воздействия

Образование в поверхностном слое детали наклепа препятствует росту имеющихся и возникновению новых усталостных трещин. Этим объясняется заметное повышение усталостной прочности деталей, подвергнутых дробеструйной обработке, наклепыванию шариком, обкатке роликами и другим операциям, создающим в поверхностном слое благоприятно направленные остаточные напряжения. Наклеп снижает пластичность трущихся поверхностей, уменьшает схватывание металлов, что также способствует уменьшению износа. Однако при большой степени наклепа износ может увеличиваться. Влияние наклепа на износ сильнее проявляется у металлов склонных к наклепу.

Управляя процессом резания, можно получить такое сочетание остаточных напряжений и напряжений, возникающих в процессе эксплуатации, которое благоприятно отразится на усталостной прочности.

1.4 Заготовки деталей

1.4.1 Виды заготовок. Методы получения заготовок

При изготовлении первичных заготовок деталей машин требуется максимально снижать их трудоемкость, объем механической обработки и расход материала.

Заготовки изготавливаются различными технологическими методами: отливкой, ковкой, горячей объемной штамповкой, холодной штамповкой из листа, штампосваркой, формообразованием из порошковых материалов, отливкой и штамповкой из пластмасс, изготовлением из проката (стандартного и специального) и другие.

В условиях крупносерийного и массового производства первичная заготовка по форме и размерам должна максимально приближаться к форме и размерам готовой детали.

Коэффициент использования металла должен быть высоким до 0,9…0,95. (Холодная штамповка из листа 0,7-0,75).

(1.23)

где — масса детали и заготовки.

1.4.2 Изготовление заготовок литьем

Литыми заготовками в автомобилестроении являются преимущественно корпусные детали — блоки и головки цилиндров, картеры различных агрегатов и узлов, а также ступицы колес и коробки сателлитов дифференциала, гильзы цилиндров.

Корпусные детали в большинстве случаев изготавливаются из серого чугуна отливкой в земляные формы, полученные машинной формовкой по металлическим моделям, стержневые и оболочковые формы.

Заготовки корпусных деталей из алюминиевых сплавов получа-ют отливкой в земляные формы машинной формовкой по металлическим моделям, в стержневые формы и литьем под давлением на литьевых машинах.

Точность отливки в земляные формы составляет 9 класс, а для литья в формы, собираемые из стержней по шаблонам и кондукторам — 7…9 класс.

Отливка заготовок из цветного и черных металлов в постоянные металлические формы — кокиль обеспечивает получение точности отливок 4…7 класса с шероховатостью поверхности 3-4 класса. Производительность труда в 2 раза выше по сравнению с литьем в земляные формы.

Изготовление заготовок из цветных металлов и сплавов литьем под давлением на специальных литьевых машинах применяется для таких сложных тонкостенных отливок, как блоки цилиндров V-образного 8-цилиндрового двигателя автомобиля ГАЗ-53.

Отливка в оболочковые формы обеспечивает получение заготовок 4…5 класса точности и шероховатости поверхности 3…4 класса; применяется для отливок заготовок сложных деталей, например, чугунных коленчатых и распределительных валов двигателей автомобилей «Волга».

Оболочковая форма изготавливается из песчано-смолистой смеси, состоящей по весу из 90…95% кварцевого песка и 10…5% термореактивной смолы пульвер-бакелита (смесь фенола и формальдегида).

Термореактивная смола обладает свойством полимеризации, т.е. перехода в твердое состояние при температуре 300-350є С. Формовочная смесь при помещении в нее металлической модели, предварительно нагретой до 200…250єС, прилепает к модели, образуя корку толщиной 4…8 мм. Модель с коркой в течение 2…4 минут нагревают в печи при t = 340…390єС для отвердения корки. Затем модель извлекают из твердой оболочки и получают две полуформы, образующие при соединении оболочковую форму, в которую заливают металл.