Основы технологии машиностроения. Учебное пособие для вузов
.pdf
Погрешности механообработки принято исследовать на осно- ве статистического метода оценки точности с помощью кривых распределения.
8.3.2. Законы распределения случайных величин, характеризующие изменения качества, погрешности формы и расположения поверхностей деталей машины
Вид кривой распределения размеров (линейных, диаметраль- ных, угловых) при обработке заготовок на предварительно на- строенных станках зависит от характера (вида) погрешности.
Для равномерно возрастающих погрешностей (погрешности, вызываемые размерным износом режущего инструмента) рас- пределение - по закону равной вероятности - кривая распреде- ления - прямоугольник (8.1)
Рис. 8.1 Кривая распределения размеров обработанных деталей при износе инструмента
Систематическая постоянная погрешность не оказывает влияния на форму кривой распределения. Влияние этой погреш- ности оказывается лишь в том, что кривая распределения для
данной партии сдвигается на величину H этой погрешности по оси абсцисс (рис. 8.2).
Если наряду со случайными погрешностями имеются и сис- тематические закономерно изменяющиеся, то кривая распреде- ления искажается. Такая кривая может получиться, когда на точность обработки сильное влияние оказывает размерный из-
121
Рис. 8.2 Кривая распределения размеров обработанных деталей при погрешности настройки
нос инструмента (рис. 8.3)
Рис.8.3. Композиция кривой Гаусса и равной вероятности
Кривая распределения для двух партий деталей, обработка которых производилась при двух различных настройках станка, получается двухвершинной. Для нескольких настроек может получиться многовершинная кривая. (рис. 8.4).
Кривая распределения погрешностей взаимного расположе- ния поверхностей обработанных деталей (эксцентриситеты, уводы осей), а также погрешности формы поверхностей (оваль- ность, смещение контуров) приближаются к кривой Максвелла и имеют несимметричную форму, поскольку величины указан- ных погрешностей являются существенно положительными ве-
122
Рис. 8.4 Кривая распределения размеров обработанных деталей при нескольких настройках станка
личинами и изменяются от нуля до определенного значения. Характер этой кривой говорит, что деталей с нулевым эксцен- триситетом нет, большая часть деталей имеет незначительный
эксцентриситет, деталей с большим эксцентриситетом - немного
(рис. 8.5).
Рис.8.5 Кривая распределения размеров обработанных деталей при погрешностях взаимного расположения поверхностей детали
При наличии погрешности, доминирующей в данном случае, изменение которой в первой половине времени имеет замедлен- ный характер, а во второй - ускоренный, закон распределения - закон Симпсона (рис. 8.6).
123
Рис. 8.6. Кривая распределения размеров обработанных деталей с изменением динамики диминирующей погрешности
Работы многих исследователей показали, что распределение размеров, выполняемых на предварительно настроенных стан- ках, близко к нормальному закону или закону Гаусса (рис. 8.7).
Рис. 8.7 Нормальный закон распределения размеров обработанных деталей
С применением рассматриваемого метода:
-в массовом производстве можно разработать нормативы по точности характерных операций, в серийном производстве - то же для типовых операций;
-кривые распределения позволяют сразу выявить действие постоянных погрешностей и закон случайных;
124
- кривые распределения позволяют заранее определить веро-
ятность брака деталей, брака который можно доработать и нель- зя;
- в условиях массового и серийного производства представля- ется возможным вводить статистические методы контроля и управлять техпроцессом.
Исследование процессов обработки методом кривых распре- деления позволяет объективно оценить точность выполнения данной операции.
8.3.3. Статистическое регулирование технологического процесса
Другой метод исследования точности техпроцесса основан на построении точечных диаграмм или контрольных карт.
Сущность метода: систематическое наблюдение за точностью обрабатываемых деталей, путем выборочного обмера деталей. Контроль производят через равные промежутки времени. Пар- тия деталей, отобранная на контроль, носит название пробы (от 2-х до 10-ти деталей).
По горизонтальной оси - номер обрабатываемых деталей в той последовательности, как они сходят со станка. По верти- кальной оси - результаты измерений деталей. Подобные диа- граммы можно построить как для одной, так и для нескольких последовательно обрабатываемых партий деталей (рис. 8.8).
Рис. 8.8 Точечная диаграмма для партии обработанных деталей
125
Длину диаграмм можно сократить, если по горизонтальной оси откладывать не номера деталей, а номера групп деталей, причем в каждую группу входит одинаковое количество после- довательно снимаемых со станка деталей (рис. 8.9).
Рис. 8.9 Точечная диаграмма для групп обработанных деталей
По вертикальной оси для групп деталей обычно откладыва- ются средние арифметические значения размеров деталей, вхо- дящих в каждую группу. В этом случае гораздо легче уловить
общую тенденцию изменения выполняемых размеров с течени- ем времени (рис. 8.10).
Рис. 8.10 Точечная диаграмма для групп обработанных деталей
Для контроля точности техпроцесса используют контрольные карты (8.11).
I зона - допустимого размера, зона действия случайных по- грешностей;
126
Рис.8.11 Контрольная карта для партии обработанных деталей
II зона - предупредительная зона о переналадке станка;
III брак - для валов исправимый (вверху) и неисправимый (внизу).
В последнее время внедряется механизация статистического контроля. Применение комбинированных приборов, при помо- щи которых производится измерение размеров и фиксация их величины на контрольную ленту.
Применением статистического контроля предупреждается брак, так как контролируется не вся совокупность уже изготов- ленных деталей (как при обычных способах контроля), а пра- вильность выполнения самого технологического процесса; при обнаружении отклонений своевременно принимаются меры для их устранения.
127
9. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТАНОЧНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЯХ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В МАШИНОСТРОЕНИИ
Приспособления делятся (по назначению) на станочные (в процессах механической обработки), сборочные, для термооб- работки, контроля, транспортирования деталей.
Наиболее важное место (по количеству, общей стоимости) для каждого завода занимают станочные приспособления.
Станочные приспособления - устройства (дополнительное оборудование) к станку, при помощи которых можно получать на станке нужное взаимное расположение инструмента и обра- батываемой детали и осуществлять их взаимное перемещение, требуемое для выполнения обработки. Эту группу приспособле- ний и рассмотрим более подробно. Заметим только, что основ- ные положения и расчетные зависимости, приводимые для ста- ночных приспособлений относятся и к остальным группам при- способлений, особенно к сборочным.
Приспособления делятся по применимости на группы:
-общего назначения или универсальные – изготавливаются специализированными инструментальными заводами или при- лагаются к станкам заводами-поставщиками. В этой группе при- способлений различают универсально-сборные;
-нормализованные (изготавливаются из стандартных, нор- мализованных узлов и элементов);
-специальные - проектируются и изготавливаются только для одной операции данного технологического процесса.
Станочные приспособления классифицируются в зависимо- сти от типа станка, на котором они могут быть применены на токарные, фрезерные, сверлильные и т.д. Различают два вида станочных приспособлений:
-для установки деталей (связывающие деталь со станком);
128
-для установки инструмента (связывающие инструмент со станком).
Основное назначение приспособления:
-расширение технологических возможностей станка (уста- новка детали для обработки без тщательной выверки и разметки
стребуемой точностью);
-повышение производительности станка и снижение разряда рабочего за счет сокращения вспомогательного времени на ус- тановку и закрепление детали (точная ориентация детали, при- менение быстродействующих зажимов); увеличения числа од- новременно работающих инструментов (многошпиндельная сверлильная головка); одновременной обработки нескольких деталей (многоместное приспособление для фрезерования); по- вышения режимов резания за счет увеличения жесткости и точ- ности ориентации детали;
-изменение назначения станка (например, токарный станок приспособить для проведения суперфиниша, шлифовка на то- карном станке).
К приспособлениям предъявляются следующих три основных требования:
-приспособление должно отвечать своему назначению. Если назначение приспособления - расширение технологических воз- можностей станка, то оно должно быть максимально простым и дешевым. Если назначение - увеличение производительности, то сложность и стоимость приспособления должны соответство- вать требуемому увеличению производительности;
-точность расположения относительно исходных баз элемен- тов детали, обработанных с помощью приспособления, должна лежать в пределах, допустимых операционным эскизом или чер- тежом детали. Это требование обеспечивается соответствующей конструкцией и точностью элементов приспособления, опреде- ляющих положение детали в приспособлении (установочных элементов) и положение инструмента относительно приспособ-
129
ления (направляющих элементов); жесткостью корпуса приспо- собления, гарантирующей неизменность положения элементов приспособления и отсутствие вибраций; надежностью зажимов, обеспечивающих неизменность положения детали во время об- работки; соответствующей точностью установки приспособле- ния на станке;
-эксплуатационные удобства, то есть удобство установки и снятие детали; удобное расположение рабочих рукояток; лег- кость очистки стружки; простота установки на станке; отсутст- вие мелких отъемных частей, могущих затеряться; легкость в обращении (без затраты больших физических усилий); безопас- ность в работе.
Независимо от принадлежности приспособления к той или
иной группе приспособления состоят из следующих элементов (элемент приспособления - одна деталь или простейший узел приспособления, предназначенные для выполнения определен- ных функций):
-установочные;
-зажимные (в том числе самоцентрирующиеся зажимные);
-элементы для направления инструмента;
-корпусы приспособлений;
-делительные устройства;
-копировальные устройства;
-разные детали.
Наиболее распространенные и применяемые типовые конст-
рукции этих элементов рассматриваются в специальной литера-
туре [2, 15].
Последовательность проектирования приспособлений:
-по рабочему чертежу детали намечаются технологические базовые поверхности, которые могут быть использованы для закрепления, фиксации и ориентирования детали в приспособ- лении;
-определяются установочные базы приспособления;
130