Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Глава 8. Точность изготовления деталей приборов и методы ее обеспеченияСтр 1 из 8Следующая ⇒
Глава 8. Точность изготовления деталей приборов и методы ее обеспечения Точность большинства изделий приборостроения является важнейшей характеристикой их качества. Современные мощные и высокоскоростные машины и приборы не могут функционировать при недостаточной точности их изготовления в связи с возникновением дополнительных динамических нагрузок и вибраций, нарушающих нормальную работу изделий и вызывающих разрушение.
Рис. 8.1 Схема реализации метода пробных ходов и промеров.
Метод пробных ходов и промеров имеет следующие достоинства.
В месте с тем метод пробных ходов и промеров имеет ряд серьезных недостатков.
При токарной обработке доведенными резцами эта толщина не меньше 0,005мм, а при точении обычно заточенными резцами она составляет 0,02мм (при некотором затуплении резца даже 0,05мм; очевидно, что при работе пробными ходами рабочий не может внести в размер заготовки поправку менее толщины снимаемой стружки, а следовательно, и гарантировать получение размера с погрешностью, меньшей этой толщины.
Пятый пункт требует пояснений. Условия обработки обрабатываемой поверхности после завершения пробных ходов и промеров отличается от условий «проб» как минимум одним параметром – глубинной резания t, а значит и деформацией, т.е. погрешностью обработки. Кроме того, свойства и материала заготовки, и ее геометрические погрешности, и жесткость могут существенно изменяться по траектории обработки. В связи с перечисленными недостатками метода пробных ходов и промеров он используется, как правило, при единичном или мелкосерийном производстве изделий, в опытном производстве, а также в ремонтных и инструментальных цехах. Особенно часто этот метод применяется в тяжелом машиностроении. При серийном производстве этот метод находит применение для получения годных деталей из неполноценных исходных заготовок("спасение" брака по литью и штамповке). Рис. 8.2. Обработка заготовок по методу автоматического получения размеров. При обработке заготовок по методу автоматического получения размеров станок предварительно настраивается таким образом, чтобы требуемая от заготовки точность достигалась автоматически, т.е. почти независимо от квалификации и внимания рабочего.
К преимуществам метода автоматического получения размеров относятся: - повышение точности обработки и снижение брака; точность обработки не зависит от минимально возможной толщины снимаемой стружки(так как припуск на обработку на настроенном станке устанавливают заведомо больше этой величины) и от квалификации и внимательности рабочего; - рост производительности обработки за счет устранения потерь времени на предварительную разметку заготовки и осуществление пробных ходов и промеров; кроме того, специалист на настроенном станке по упорам, а не по пробным промерам проводит работу более уверенно и спокойно; в процессе обработки возникает определенный ритм целесообразных и продуманных движений, дающих наименьшую утомляемость и высокую производительность; - рациональное использование рабочих высокой квалификации; работу на настроенных станках могут производить ученики и малоквалифицированные рабочие-операторы, а в дальнейшем, с ростом автоматизации производственных процессов, она будет полностью возложена на станки-автоматы и промышленные роботы; высококвалифицированные рабочие выполняют настройку станков и обслуживают одновременно по 8-12 станков; - метод не исключает вероятности появления брака. Все причины возможного брака при использовании метода пробных ходов и промеров сохраняются в различной степени и здесь. И, если колебания глубины резания здесь обусловлены, в основном, геометрическими погрешностями заготовки и нестабильностью жесткости заготовок, то эти и другие непостоянства в пределах партии заготовок проявляются в гораздо большей степени, чем в пределах одной заготовки. К тому же набегают погрешности износа инструмента, что требует своевременной поднастройки оборудования. Преимущества метода автоматического получения размеров на настроенных станках предопределяют его широкое распространение в условиях современного серийного и массового производства. Использование этого метода в условиях мелкосерийного производства ограничивается некоторыми экономическими соображениями: потери времени на предварительную настройку станков могут превзойти выигрыш времени от автоматического получения размеров; затраты на изготовление однородных и точных заготовок, требуемых для работы на настроенных станках, могут не окупиться при малых количествах выпускаемой продукции; тщательная технологическая подготовка производства с подробной разработкой технологических процессов и схем настройки станков неосуществима в условиях мелкосерийного и многономенклатурного производства.
Таблица 1.
Погрешности геометрической точности станков полностью или частично переносятся на обрабатываемые заготовки в виде систематических погрешностей. Величина этих систематических погрешностей поддается предварительному анализу и расчету. Например, при непараллельности оси шпинделя токарного станка направлению движения суппорта в горизонтальной плоскости цилиндрическая поверхность обрабатываемой заготовки, закрепленной в патроне станка, превращается в коническую. При этом изменение радиуса r заготовки равно линейному отклонению а оси от параллельности по отношению к направляющим на длине заготовки, т.е. r max=r+a. При непараллельности оси шпинделя относительно направляющих в вертикальной плоскости обрабатываемая поверхность приобретает форму гиперболойда вращения, наибольший радиус которого , где b - линейное отклонение оси шпинделя от параллельности по отношению к направляющим в вертикальной плоскости на длине L обрабатываемой заготовки. Рис.8.3 Зависимость износа инструмента U от длины пути резания. В соответствии с общими закономерностями износа при трении - скольжении в начальный период работы инструмента, называемый периодом начального износа (участок I на рис.8.3), износ наиболее интенсивен. В период начального износа происходит приработка режущего лезвия инструмента, сопровождающаяся выкрашиванием отдельных неровностей и заглаживанием штрихов - следов заточки режущих граней. В этот период шероховатость обработанной поверхности обычно постепенно уменьшается. Начальный износ Uн и его продолжительность Lн (т.е. продолжительность приработки инструмента) зависят от материалов режущего инструмента и изделия, качества заточки, а также от доводки инструмента и режимов резания. Обычно продолжительность начального износа, выраженная длиной "L" пути резания, находится в пределах 500-2000 м (первая цифра соответствует хорошо доведённым инструментам, вторая - заточенным инструментам). Второй период износа (участок II) характеризуется нормальным износом инструмента, прямо пропорциональным пути резания. Интенсивность этого периода износа принято оценивать относительным (удельным) износом Uо, определяемым формулой Uо=U/L, где U - размер износа в мкм на пути резания L; L - путь резания в зоне нормального износа в км. Длина L пути резания в период нормального износа при обработке стали резцами Т15К6 может достигать 50 км.
Рис. 8.5. Схема обработки цилиндрической заготовки в центрах токарного станка. Как известно, под жесткостью элемента технологической системы принято понимать отношение силы, приложенной к этому элементу, к деформации элемента в направлении действия силы, т.е. J = P/y, Н/м или кгс/мм. Очевидно, что чем больше жесткость элемента, тем меньше его деформация под действием конкретной силы и наоборот. Погрешности, обусловленные упругими деформациями заготовки зависят не только от ее жесткости, но и от соотношения этой жесткости с жесткостью контактирующих с заготовкой элементов технологической системы. В примере, изображенном на рисунке 8.4. это жесткости передней бабки (j п.б.) и жесткость задней бабки (j з.б.). Рассмотрим два противоположных варианта: 1) j п.б. и j з.б. >> j заг.; 2) j п.б. и j з.б. <<j заг.
Очевидно, что в первом случае при расположении резца в середине заготовки суммарная деформация заготовки и обеих бабок, а значит и отход резца от заготовки, будет максимальной. Минимальная деформация будет при нахождении резца напротив задней и передней бабок. Очевидно, что при таком соотношении жесткостей мы получим погрешность формы в виде бочкообразности. Очевидно также, что при втором условии мы получим противоположный результат, т.е. погрешность формы в виде седлообразности. Следует лишь добавить, что действующей в этих случаях силой является составляющая силы резания Py, а расчет ведется по формулам сопромата с учетом размеров, формы и свойств материала заготовки, а также с учетом реального расположения и характера опор. Рис 8.6 Распределение действительных размеров заготовок. Таблица 2.
Распределение размеров деталей можно представить в виде таблиц и графиков. На практике значения действительных размеров деталей разбивают на интервалы или разряды таким образом, чтобы цена интервала (разность между наибольшим и наименьшим размерами в пределах одного интервала) была несколько больше цены деления шкалы измерительного устройства. Этим компенсируются погрешности измерения. Частость в этом случае представляет собой отношение числа m деталей, действительные размеры которых попали в данный интервал, к общему количеству n изготовленных и измеренных деталей партии. Закон нормального распределения (закон Гаусса). Многочисленные исследования, проведённые профессорами А.Б.Яхиным, А.А.Зыковым и другими, показали, что распределение действительных размеров деталей изготовленных, обработанных на настроенных станках, очень часто подчиняется закону нормального распределения (закону Гаусса). Уравнение кривой нормального распределения имеет следующий вид: , (8.1) где - среднее квадратическое отклонение, определяемое по формуле ; (8.2) где Li – текущий действительный размер; Lсред – среднее арифметическое значение действительных размеров деталей данной партии. Значение Lсред можно определить из выражения. , (8.3) где - частота(количество данного интервала размеров); n – количество деталей партии.
Кривая, характеризующая дифференциальный закон нормального распределения, показана на рис. 8.7. Среднее арифметическое Lср действительных размеров деталей данной партии характеризует положение центра группирования размеров. Рис. 8.7 Кривая нормального распределения (Закон Гаусса). Влияние сигмы на форму кривой нормального распределения показана на рис 8.8. Рис. 8.8 Влияние среднего квадратического отклонения на форму кривой нормального распределения. Закон равнобедренного треугольника (закон Симпсона). При обработке заготовок с точностью 7-го и 8-го а в некоторых случаях и 6-го квалитетов распределение размеров деталей в большинстве случаев подчиняется закону Симпсона, который графически выражается равнобедренным треугольником (рис. 8.9, а) с полем рассеяния
(8.4) Рис.8.9Распределение размеров обработанных заготовок по Закону Симпсона (а) и по закону равной вероятности(б, в). Величина среднего квадратического отклонения сигмы и в этом случае определяется по формуле (8.2).
, (8.5) Среднее квадратическое: , (8.6)
Фактическое поле рассеяния:
, (8.7)
Закон равной вероятности распространяется на распределение размеров деталей повышенной точности (5-6-й квалитеты и выше) при их изготовлении по методу пробных ходов и ромеров. Из-за сложности получения размеров очень высокой точности вероятность попадания размера заготовки в узкие границы допуска по среднему, наибольшему или наименьшему его значению становится одинаковой. Рис.8.11 Возникновение погрешностей базирования и установки заготовок Общее (суммарное) рассеяние размеров деталей и общая погрешность обработки заготовок. Суммарное поле общего рассеяния размеров партии деталей, изготовленных на настроенном станке по методу автоматического получения размеров, выражается формулой приведенной ниже. (8.14)
или та же формула, но в развернутом виде (8.15)
Численные значения величин, входящих в формулу (8.15), определяются для конкретных условий выполнения операции по фактическим значениям полей рассеяния или приближенно по справочным, литературным и статистическим данным. По статистическим данным величина поля рассеяния вида обработки составляет: для средних револьверных станков - 0,016 - 0,039мм; токарных - 0,013 - 0,036мм; круглошлифовальных - 0,004 - 0,017 мм.
8.5 Суммарные погрешности изготовления деталей.
(8.16)
Величина представляет собой алгебраическую сумму неустранимых при настройке станка систематических погрешностей, возникающих при обработке заготовок и влияющих на размеры деталей, и наибольших значений переменных систематических погрешностей, возникающих при обработке заготовок. Ранее было отмечено, что систематические погрешности не изменяют форму кривой рассеяния размеров деталей, а только сдвигают положение ее вершины, соответственно увеличивая общее поле колебаний размеров партии изготовленных деталей (см. рис. 8.13, б - г), а следовательно, и общую погрешность обработки. Особенно большое практическое значение при этом имеет определение величины и знаков переменных систематических погрешностей. Рис 8.13 изменение формы суммарной кривой рассеяния под влиянием при обработке нескольких партий заготовок с поднастройкой станка, а - кривая Гаусса; б - смещение кривой Гаусса на велечину погрешности; в, г - кривая имеет несколько вершин разной высоты соответственно числу настроек и количеству заготовок, обработанных с каждой настройки. Известно, что переменные систематические погрешности, обусловленные износом режущего инструмента, изменяются по закону равной вероятности. Однако при нахождении суммарной погрешности обработки заготовок определять полную долю погрешности, вызываемую износом режущего инструмента, по этому закону практически не всегда нужно, так как эта составляющая погрешности задается при настройке станков, исходя из условий проведения операции и необходимого периода работы станка между его поднастройками, которые компенсируются смещением центра группирования размеров, связанное с износом инструмента. Размерный износ инструмента, увеличивающий погрешность обработки партии заготовок, учитывается в формуле (8.16) с соответствующим знаком. Рис. 8.14 Условие обработки заготовок без брака для разных законов распределения, действительных размеров. Для закона нормального распределения это выражение принимает вид . При наличии систематической погрешности , вызывающее смещение поля рассеяния, условие обработки без брака: . В этом выражении часто принимается: (где - погрешность настройки), так как и другие систематические погрешности во многих случаях удается компенсировать при настройке станка. Расчет количества вероятного брака деталей. В тех случаях, когда поле рассеяния действительных размеров деталей на данной операции превосходит поле допуска , условие обработки без брака не выполняется и брак заготовок является возможным. Вероятностный процент брака всей партии обработанных заготовок вычисляется следующим образом. При рассеянии размеров, соответствующем закону нормального распределения Гаусса, принимается с погрешностью не более 0,27%, что все заготовки партии имеют действительный размер в пределах поля рассеяния . При этом очевидно, что площадь, ограниченная кривой нормального распределения и осью абсцисс (рис. 8.15), равна единице и представляет собой количество(в долях единицы или в процентах) деталей, выходящих по размерам за пределы допуска.
Рис. 8.15 Количество вероятного брака при симметричном (а) и несим-метричном(б) расположении поля рассеяния относительно поля допуска. Для определения количества годных деталей необходимо найти площадь, ограниченную кривой и осью абсцисс на длине, равной допуску . При симметричном расположении поля рассеяния относительно поля допуска (рис.8.15) следует найти удвоенное значение интеграла, определяющего половину площади, ограниченной кривой Гаусса и абсциссой , (8.18)
где - коэффициент риска. Эту функцию можно записать в нормированном виде в форме известной функции Лапласа: (8.19) Эта функция табулирована, т.е. ее значения для различных значений коэффициента риска t приводиться в таблицах теоретических справочниках. С помощью законов распределения действительных размеров можно решать не только выше перечисленные задачи, но и много-много других задач, связанных с исследованием влияния различных факторов на точность изготовления деталей. Для этого достаточно построить закон распределения действительных размеров для различных значений исследуемого фактора. Из сказанного выше следует, что подавляющее количество источников всех погрешностей деталей, изготавливаемых на металлургических станках, лежат внутри технологической системы: станок – приспособление – заготовка – инструмент. В конечном итоге, речь идет о величине отклонений относительно положения режущего лезвия инструмента и материала заготовки от его расчетного или требуемого положения, т.е. об упругой деформации элементов технологической системы. С достаточной для практики степенью точности эти деформации можно рассчитать с помощью классических формул сопромата. Для этого необходимо знать величину и направление действующих сил, жесткость или податливость элементов (величина обратная жесткости: w=1/j; м/мгН; мкм/кгс), свойства материалов и геометрические характеристики элементов технологической системы. Сошлемся на несколь
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-09-25; просмотров: 162; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.217.249.77 (0.067 с.) |