Характеристики и категории точности

Глава 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ

Развитие машиностроения, в том числе и авиационного двигателестроения, характеризуется непрерывным повышением требований к точности изготовления деталей и сборки изделий. Точность деталей и узлов машин существенно влияет на долговечность и надежность их работы в условиях эксплуатации [6].

Повышение точности технологических операций имеет важное значение и для производства. Повышение точности заготовок снижает трудоемкость формообразования, уменьшает технологические потери металла. Повышение точности обработки деталей позволяет частично или полностью устранить подгоночные работы при сборке, сократить ее трудоемкость.

Конструирование, технология и метрология взаимосвязаны и должны решаться совместными усилиями конструктора, технолога и метролога. Это позволит создать технологичные конструкции, обеспечивающие высокое качество и экономичность их изготовления.

 

Характеристики и категории точности

Каждая деталь машины характеризуется геометрическими и другими параметрами (химическим составом материала, прочностью, весом и др.). Все эти параметры конструктор считает необходимым задать в чертеже и технических условиях с определенной точностью. Говоря о геометрических параметрах, в чертеже указываются некоторый диапазон (допуск), в пределах которого возможно колебание того или иного размера (например, диаметра отверстия, толщины цементированного слоя и т.п.). Реализуя технологию, достигают действительных геометрических параметров.

Точность формообразования – это степень соответствия действительных геометрических параметров детали заданным параметрам.

 

 

 

Рис. 3.1. К вопросу о характеристиках точности(пояснения в тексте)

 

Анализируя геометрический облик детали, можно выделить две характеристики точности:

- первая характеристика - это точность самой поверхности (на рис. 3.1 точность диаметра D);

- вторая характеристика – точность положения этой поверхности относительно других поверхностей детали (на рис. 3.1 точность размера L).

Характеризуя точностные параметры детали, можно отметить, что существуют три категории точности: заданная (требуемая), действительная, ожидаемая (расчетная).

Заданная (требуемая) точность. Следует заметить, что бóльшую часть геометрических параметров детали задают в виде линейных размеров. На рис. 3.2 показаны линейные размеры по отношению к цилиндрической поверхности (а), перпендикулярности (б) и параллельности (в). В этой связи в последующем все основные положения точности будут относиться применительно к линейным размерам.

 

 

		б

 

Рис.3.2. К вопросу о действительной точности(пояснения в тексте)

 

Заданная точность Т_з численно равна допуску на размер а или интервалу между максимальным заданным размером L_{з max} и минимальным заданным L_{з min}

 

Т_з = а = L_{з max} - L_{з min} (3.1)

 

Действительная точность. Сопоставляя действительный размер детали L _д (найденный измерением) с каждым из двух предельных значений заданного размера, получают действительную точность обработки Т _д детали:

 

Т _д1 = L _д – L _{з max}, Т _д2 = L _д – L _{з min}.

 

Эти два результата, по существу, являются полным и исчерпывающим числовым выражением действительной точности детали.

Получение числового выражения действительной точности партии деталей Т _д^п сопряжено с рядом трудностей. Это обусловлено тем, что размеры обработанных деталей колеблются в пределах поля рассеяния. Величина этого рассеяния V есть разность между наибольшим и наименьшим размерами деталей в партии:

V = L _{д max} – L _{д min}

 

Для оценки точности партии деталей пользуются различными приемами и условностями.

1. Графически изображают действительную точность и строят кривые распределения. Однако этот трудоемкий прием используют, когда надо получить полное и наглядное представление о точности (см. выше).

2. Оценка точности партии только по точности ее крайних размеров L _{д max} и L _{д min}. При таком упрощении действительную точность партии можно выразить только двумя числами:

Т _д1^п = L _{д max} – L _{з max} ; Т _д2^п = L _дmin – L _{з max}.

 

Существование такого упрощения оправдывается тем, что во многих случаях первоочередной интерес представляют именно крайние значения размеров. Чаще всего необходимо узнать, как близко действительные размеры приближаются к верхнему и нижнему предельным значениям заданного размера.

3. Прибегают к условности, называя действительной точностью обработки партии деталей величину V – рассеяния размеров, т.е. считают Т _д^п = V.

Основанием для такой условности служит аналогия с заданной точностью обработки. Интервал L _{з max} – L _{з min} = a, в котором должны лежать действительные размеры, представляет собой заданную точность размера. По аналогии интервал L _{д max} – L _{д min} называют действительной точностью. Благодаря однозначности величин а и V их легко сопоставлять друг с другом. Поэтому такая условность широко принята и в практике и в технической литературе.

Однако рассеяние размеров V, являясь как бы мерой стабильности условий операции, не является действительной точностью обработки деталей. Например, получив V = 0,15, мы ещё не знаем действительной точности детали (0,15 может находиться полностью или частично за пределами поля допуска, и тогда при достаточно малом V окажутся бракованные детали). Из рис. 3.3 следует, что середина поля рассеяния действительных размеров по отношению к середине поля заданных размеров смещена на величину μ. В такой ситуации, хотя V < a, нижняя граница поля рассеяния оказалась ниже границы заданных размеров на величину D. В пределах величины D действительные размеры деталей будут не соответствовать требованиям заданной точности. Таким образом, в результате обработки требуется соблюдать не только условие V £ a, но и обеспечивать для каждой детали выполнение условия L _{з max} ³ L _д ³ L _{з min}.

 

 

 

Рис. 3.3. К вопросу о точности партии детали(пояснения в тексте)

 

Таким образом, действительная точность обработки партии деталей численно выражается величиной поля рассеяния V действительных размерови величиной смещения μ этого поля относительно среднего значения заданного размера.

Расчетная (ожидаемая) точность. В ряде случаев необходимо с достаточной достоверностью прогнозировать величину точности при реализации технологии выбранными технологическими средствами. Отсюда возникает понятие расчетной точности. Расчет, как это будет показано ниже, сводится к нахождению некоторой величины (вероятной) поля рассеивания получаемых размеров. Это поле формируется вследствие наличия различных погрешностей элементов технологической системы. Таким образом, ожидаемая (расчетная) точность находится посредством выявления отдельных погрешностей, их расчетом и определением суммарной величины погрешности D_S.

 

На практике, как правило, принимают следующие наиболее простые соотношения между категориями точности:

- заданная точность равна допуску на размер или Т _з = а;

- действительная точность равна действительному рассеянию размеров и смещению середины поля рассеяния действительных размеров относительно середины поля заданных размеров, или

 

Т _д = f (V, μ);

 

- расчетная точность равна сумме погрешностей элементов технологической системы, установки и обработки, или

 

Т _р = D_S.

 

Как видно, чтобы оценить расчетную точность, необходимо выполнить анализ технологической системы с выявлением погрешностей станка, инструмента, приспособления, заготовки, погрешностей их установки, погрешности процесса и средств измерения.

 

Составляющие погрешности

 

В зависимости от порождающих факторов все погрешности можно разделить на две группы, образующие статическую и динамическую составляющие ожидаемой погрешности:

 

D_S = D_ст + D_дн, (3.2)

 

где D_дн – динамическая составляющая погрешности (деформации механические, температурные деформации, износ инструмента и др.), оценка которой осуществляется на основе статистических исследований.

Статическая составляющая погрешности размера D_ст в общем случае равна суммарной погрешности всех компонентов технологической системы плюс сумма погрешностей их взаимного расположения:

 

D_ст =(D_з + D_п+ D_с +D_и) + (D_уз + D_уп+D_уи), (3.3)

 

где D_з – погрешность заготовки;

D_п – погрешность приспособления;

D_с – погрешность станка;

D_и – погрешность инструмента;

D_уз – погрешность установки заготовки в приспособлении;

D_уп – погрешность установки приспособления на станке;

D_уи – погрешность установки инструмента на станке.

Для иллюстрации сказанного на рис. 3.4 в качестве примера показан вариант обработки плоской поверхности на цилиндрической детали, установленной в приспособлении типа центровая оправка. Размер, который следует выдержать, – L от измерительной базы А. Точность размера L будет зависеть от погрешностей всей системы, причем эти погрешности будут влиять на перемещение точки А в пределах D_ст (исходим из того, что операция настроена и размер L получается в условиях автоматического получения размера; все детали будут обработаны при настройке инструмента на размер С ± а ₃). Анализируя совместно зависимость (3.3) и операционный эскиз (рис. 3.4), можно определить численные значения погрешностей, влияющих на положение точки А, следовательно, и на точность размера L. В частности на положение точки А (следовательно, на величину D_ст) будет влиять точность (погрешность) диаметра D (погрешность заготовки D_з); погрешность приспособления D_п складывается из погрешности диаметра оправки d _оп и биения Тв этой поверхности относительно оси центров; погрешность D_с равна биению шпинделя; погрешность инструмента зависит от точности торцовых лезвий инструмента; погрешность установки заготовки D_уз будет зависеть от точности диаметра d и d _оп и наличия зазора между этими поверхностями; погрешность установки приспособления D_уп зависит от точности центровых отверстий и конусов; погрешность установки инструмента D_уи зависит от точности размера С. Все рассмотренные погрешности известны из предыдущих операций ТП и технической документации на средства технологического оснащения.

 

 

 

Рис. 3.4. К вопросу о составляющих погрешности(пояснения в тексте)

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: