Технологическое обеспечение взаимозаменяемости
Требования к влажности заготовок. В результате вторичной механической обработки получают готовые детали, которые должны отвечать всем требованиям нормативной документации. Для завершения технологического процесса производства изделий изготовленные детали должны быть взаимозаменяемыми и качественными. Это обеспечивается соответствующим контролем после завершения технологических операций окончательной обработки заготовок и подготовки к отделке. Древесины гигроскопична и способна при изменении влажности воздуха изменять свои размеры. Для сохранения точности размеров изготовленных деталей необходимо, чтобы возможное изменение влажности древесины на протяжении дальнейшего пребывания их в производственном помещении не оказывало существенного влияния на размеры, определяющие взаимозаменяемость деталей. Исследования показали, что в производственных условиях детали, влажность древесины в которых на 1—1,5 % выше или на 3—3,5 % ниже равновесной влажности древесины, соответствующей условиям цеха, практически не изменяют свою влажность при нормальной температуре. Изменение влажности древесины для всех пород одинаково. Имеется характерная зона в пределах выше 1,5 % и ниже 3 % равновесной влажности, в которой влажность древесины практически при хранении в условиях производства не изменяется. Это показывает, что для обеспечения стабильной влажности древесины на протяжении всего производственного цикла необходимо изготавливать детали из древесины влажностью в пределах 6—10%. Установленный предел влажности иногда называют эксплуатационной влажностью древесины. При эксплуатации изделий в отапливаемых помещениях влажность древесины в них изменяется в этих же пределах.
Если технологические приемы определяют необходимость изменения влажности древесины в деталях свыше этих пределов (смачивание, нагрев и т. п.), то необходимо принять меры для
того, чтобы привести их влажность в установленные пределы первоначальной влажности. Учитывая это, устанавливают пределы оптимальной влажности древесины после сушки с учетом возможных изменений ее. Массивная древесина для деталей изделий, эксплуатируемых в закрытых и отапливаемых помещениях, должна быть высушена до 8±2 %, щиты — до 7±1 %; облицовочный шпон, фанера— до 6 ±1 %. Как видно, для обеспечения взаимозаменяемости готовых деталей при хранении их в производственных условиях необходимо сушить древесину до влажности ниже 10 %. Если эксплуатационная влажность древесины в изделиях отличается от установленных пределов 8±2%, то при изготовлении таких изделий необходимо древесину сушить до соответствующей влажности, а в производстве создать такие условия, которые сохранят эту влажность в установленных пределах. Для этого можно применять кондиционирование воздуха в производственных помещениях или организовать хранение деталей в специальных камерах или контейнерах, которые не допускают изменения их влажности. Такое хранение целесообразно для технологических выдержек после склеивания и облицовывания для предотвращения коробления. Категории качества сушки должны соответствовать установленной точности деталей: первая категория сушки для деталей 10—11-го квали-тетов, вторая—12—14-го; третья — 15-го; четвертая — все остальные. Верхний предел влажности устанавливается в соответствии с нормативно-технической документацией. Влажность заготовок должна быть на 1 % ниже этого предела. Допускаемый перепад влажности зависит от толщины материала и категории качества сушки.
Толщина материала, мм... До 20 21—40 41—60 61—80 Перепад влажности по сечению, %: I категории........................ 1,5 2,0 2,5 3,0 II и III категорий.......... 2,0 3,0 3,5 4,0 Пиломатериалы и заготовки после сушки не должны иметь внутренних напряжений. Внутренние напряжения устраняют тепловлагообработкой. После сушки материалы рекомендуется выдержать в остывочном помещении в плотных штабелях до охлаждения и выравнивания влажности. Требования к точности оборудования. Точность размеров и формы изготавливаемых деталей в большой степени зависит от точности применяемого оборудования. Необходимая точность взаимозаменяемых деталей из древесины и древесных материалов установлена комплексом стандартов ГОСТ 6449. 1—82, ГОСТ 6449.5—82. В общем случае условия взаимозаменяемости можно обеспечить на оборудовании любой точности.
0,4. Для проверки станка на технологическую точность его настраивают на применяемый размер и обрабатывают 100 деталей Но при использовании оборудования низкой точности будут появляться потери при отбраковке изготовленных деталей, которые не соответствуют условиям взаимозаменяемости. Стоимость годных деталей при этом окажется высокой. По этой причине применяемое оборудование низкой точности будет экономически невыгодным. Слишком высокая точность оборудования также неоправдана, поскольку повысится стоимость его обслуживания и снизится производительность. Точность оборудования, применяемого при изготовлении взаимозаменяемых деталей, должна соответствовать установленной точности деталей. Технологическая точность работы станка определяется полем рассеяния размеров при одной настройке. При этом определяются суммарные погрешности контролируемых размеров детали. Техническое состояние станка оценивается его геометрической точностью: соответствием установочных поверхностей, базирующих заготовки и режущий инструмент, геометрически правильным формам; точностью взаимного расположения установочных поверхностей относительно направлений основных перемещений; соответствием фактических перемещений узлов станка расчетным. Кроме того, в оценке состояния станка имеет значение жесткость — сопротивляемость основных узлов действию возможных нагрузок при обработке заготовок. Геометрическую точность и жесткость станков проверяют технические службы. Технологическая точность определяется технологами. До последнего времени деревообрабатывающее оборудование по точности делилось на четыре класса: нормальной Н; средней С; повышенной П и особой точности О. Такое деление условно, лишено количественных характеристик, позволяющих объективно оценивать и сравнивать оборудование по точности. Оценку точности оборудования целесообразно увязать с точностью получаемых на нем размеров по квалитетам ГОСТ 6449. 1—82, сопоставляя поле рассеяния формируемых на оборудовании размеров с допусками квалитетов.
По величине поля рассеяния деревообрабатывающие станки можно подразделить на четыре класса точности соответственно допускам следующих квалитетов: (О) класс особой точности Ю—11; П — повышенной точности 12—14; С — средней 15—16; Н — низкой 17—18. В зависимости от класса точности устанавливают и требования к точности системы размерной настройки. Поле рассеяния системы размерной настройки (погрешности настройки) должно быть для первого класса не более 0,1 от поля рассеяния размеров, формируемых на этом оборудовании; для второго — 0,2; третьего — 0,3 и четвертого —. Полученные размеры измеряют с точностью до 0,01 мм микрометром.
Результатами многих исследований установлено, что деревообрабатывающее оборудование дает рассеяние погрешностей по нормальному закону распределения. Полученные размеры группируют и анализируют для выявления возможных ошибок при измерении. Для этого последовательно сравнивают величины двух смежных размеров — максимальный и минимальный. Если разности между смежными размерами превышают определенный для данной совокупности предел, то крайние значения измерений погрешностей являются ошибками, их необходимо исключить. По оставшимся измерениям вычисляют среднее значение n X = ∑ Xi/n l и среднеквадратическое отклонение размера
_ S =√ [∑ (Xi − X)2]/ n,
где Хг — текущее значение измеренного размера; п — число измеренных деталей. По формуле «и = 65 находят поле рассеяния размеров, которое характеризует технологическую точность станка. Для оценки технологической точности станка в соответствии с установленными по ГОСТ 6449. 1 — 82 квалитетами_ полученное поле рассеяния сравнивают с допусками размера X по соответствующим квалитетам. Технологическая точность станка соответствует тому квалитету, допуск которого для размера X равен или немного больше величины 6S. Технологическая точность станка характеризует его состояние и возможности. Для различных размеров она может соответствовать различным квалитетам. При выборе оборудования для выполнения механической обработки с установленной точностью исполнения размеров необходимо учитывать соотношение требуемой точности и технологической точности станка. Это соотношение выражается коэффициентом использования допуска. Коэффициент использования допуска определяется по формуле
K = lT/S, (133) где 1Т — допуск на размер детали; S — среднеквадратическое отклонение рассеяния размеров станком. Коэффициент использования допуска в деревообработке для станков общего назначения обычно устанавливается 4 — 9, чаще всего практически K=6. Исходя из этих соотношений, оценивают технологическую точность станков по квалитетам. Теоретические основы настройки размероформирующих комплексов. Соответствие размеров, полученных при обработке
заготовок на станке, заданным параметрам определяется точностью настройки станка. Технологическая точность станка характеризует его потенциальные возможности выполнить работу по определенному квалитету. Точность настройки станка реализует практически эти возможности. Недостаточная точность настройки станка даже при его высокой технологической точности может привести к несоответствию действительных размеров деталей заданным. Погрешность настройки является систематической погрешностью. При настройке необходимо добиваться, чтобы центр группирования размеров, получаемых при обработке, численно совпадал с номинальным настроечным размером, соответствующим середине поля допуска. Такое совпадение практически может быть только случайным. Обычно действительный средний размер партии обработанных деталей или заготовок отличается от номинального настроечного на величину погрешности настройки. При каждой настройке погрешность может быть различной. Таким образом, при настройке станка на заданный размер многократно будет возникать рассеяние погрешностей настройки. Чаще всего это рассеяние подчиняется закону нормального распределения Гаусса. Точность настройки оценивается показателем уровня настройки, или относительной точностью"^ настройки, определяемой отношением предельной погрешности настройки к среднеквадратическому отклонению рассеяния размеров на станке:
T=3Sн/Sc, где SН — среднеквадратическое отклонение рассеяния погрешностей настройки; SС — среднеквадратическое отклонение рассеяния станка. Уровень настройки характеризует качественно применяемый метод настройки. Принято, что настройка является отличной, если уровень настройки t<1; хорошей при t — 2; удовлетворительной при t = 3. Точность настройки должна быть такой, чтобы все обрабатываемые при этой настройке заготовки соответствовали предписанным требованиям по точности контролируемого параметра. Их отклонения должны находиться в пределах допуска. Это условие удовлетворяется в том случае, если имеется соотношение
(Х0-еs)>(Хi + 3Sс)>(Хi-3Sс)>(Х0-еi), (134)
где Х0 — номинальный размер детали; еs, еi — верхнее и нижнее предельные отклонения; Хi — средний размер контрольной выборки; SС — среднеквадратическое отклонение рассеяния размеров, характеризующее технологическую точность станка. Технологические операции механической обработки характеризуются показателями точности и стабильности. Точность и
стабильность технологических операций следует оценивать по тем параметрам, которые оказывают влияние на качество изделий и нормальное протекание технологического процесса. Точность механической обработки оценивается показателем уровня настройки, выраженным отношением абсолютной погрешности настройки к установленному допуску. Показатель уровня настройки определяется в первой мгновенной контрольной выборке сразу после настройки станка. Важной характеристикой хода технологического процесса при данной настройке является показатель смещения центра рассеяния контролируемого параметра. Показатель смещения центра рассеяния /Сц рассчитывается по формуле Kц = (Хn−Хl)/ΙT, (135) где Х\ и Хп — средние значения контролируемого параметра в контрольных выборках в начале настройки и конце работы; 1Т — допуск на контролируемый параметр. Стабильность хода технологической операции оценивается показателем межнастроечной стабильности Kм.с = S1/S/7, (136) где S1 и Sn — среднеквадратические отклонения в первой и последней выборках одной настройки. Значения среднеквадратических отклонений удобнее определять по размаху контролируемого параметра в каждой пробе, пользуясь формулой S1 = (Х1max −Xi min) (137) где 5,- — среднеквадратическое отклонение в 1-й пробе; Х,-тах— и.У/т1п — соответственно максимальное и минимальное значения параметра в 1-й пробе; и — коэффициент, определяемый по таблице в зависимости от объема выборки по ГОСТ 16467—70. Устойчивость контролируемого параметра в ходе технологической операции оценивается показателями рассеяния и стабильности. Показатель рассеяния характеризует степень соответствия поля рассеяния полю допуска. Его определяют по формуле Кр = о/1Т, (138) где со— поле рассеяния; 1Т — допуск на контролируемый параметр. В деревообработке при нормальном ходе технологической операции обычно коэффициент рассеяния составляет от 0,6 до 1. Если Д"Р>1, необходимо повысить точность, если /(р<0,6, точность чрезмерно высокая. Показатель стабильности технологической операции /Сс характеризует изменение показателей рассечения с течением времени. Его определяют как отношение 408
показателей рассеяния, вычисленных по выборкам, взятым в разное время. Предельные значения показателей точности и стабильности устанавливают в зависимости от конкретных условий производства. Поскольку приведенные характеристики точности технологических операций являются величинами вероятностными, необходимо оценивать их достоверность. Достоверность может оцениваться указанием доверительного интервала, определяемого расчетом, в зависимости от принятой доверительной вероятности, объема выборки и среднеквадрати-ческого отклонения в выборке. Достоверность приведенных выше характеристик технологической операции можно также проверить методом сравнения средних дисперсий. Эти показатели статистические, их следует анализировать на основе физической сущности технологической операции. Механизация и автоматизация процесса настройки линии сокращает затраты времени и повышает ее точность. Системы настройки линий различают на механизированные, дистанционные и автоматизированные (программные). В механизированной системе настройки рабочий орган перемещается механизмом, управляемым оператором, визуально контролирующим его положение по измерительному устройству. Такая система не обеспечивает высокой точности. Для устранения этого механизированные системы снабжаются дополнительными отсчетными устройствами и ручной поднастройкой. В дистанционных системах используются телеметрические отсчетные устройства, использующие датчики импульсов, сельсины, поворотные трансформаторы, потенциометры и т. п. Сигналы с датчиков передаются на сигнальный цифровой прибор, с которого оператор считывает координаты настраиваемого объекта. Дистанционная система эффективна при настройке многопозиционных станков с использованием одного сигнального прибора. Точность зависит от скорости перемещения рабочего органа и точности отсчетного устройства. Системы автоматической настройки могут быть с ограниченным числом программ или универсальные. Системы с ограниченным числом программ имеют ряд конечных выключателей, установленных в соответствующих местах фиксации рабочего органа. Их положение корректируется по размерам пробных деталей. Для повышения точности настройки с помощью конечных выключателей используют принцип моделирования путем увеличения скорости или хода элемента, воздействующего на конечный выключатель, что сокращает зону нелинейности срабатывания системы настройки. В универсальных системах автоматической программной настройки используют блоки регистрации совпадения сигналов от датчика и программы. Механизм настройки срабатывает только при совпадении сигналов. Точность работы обеспечива-
Рис. 141. Принципиальные схемы систем настройки размероформирующих комплексов ется корректировкой программы при первой настройке путем коррекции положения рабочего органа. В этих системах используются счетно-импульсный или кодовый принципы связи. При счетно-импульсном принципе каждый импульс датчика преобразуется в одиночное перемещение рабочего органа 0,1 или 0,01 мм. При совпадении числа импульсов от датчика с числом импульсов программы происходит останов рабочего органа. В кодовых системах каждому программируемому положению рабочего органа соответствует определенная комбинация сигналов в двоичном коде. При совпадении комбинации сигналов программы датчиков происходит останов рабочего органа. На рис. 141 показаны принципиальные схемы настройки размероформирующих комплексов. На схемах показаны и обозначены следующие системы настройки: механическая — а; дистанционная — б; автоматизированная— в; г и д — структура систем числового программного управления. На схемах а, б и в обозначено: 1 — базовая поверхность станка; 2 — обрабатываемая деталь; 3 — инстру
4 — суппорт; 5 — ходовой винт; 6 — редуктор; 7 — лимб ручной поднастройки; 8 — привод; 9 — пульт управления; 10 — оператор; 11 —линейка; 12 — индекс; 13 — шкала; 14 — винт коррекции; 15 — пульт; 16 — вторичный прибор; 17 — датчик; 18 — блок управления; 19 — блок программы; 20 — блок совпадения. На схемах г и д показана структура числового программного управления с разомкнутым и замкнутым контуром: / — программоноситель; 2 — устройство программного управления; 3 — исполнительное устройство; 4 — управляемый элемент станка с ЧПУ; 5 — исполнительный элемент станка; б — контрольно-измерительная система; С — сигнал программоносителя; К — команда; Я — выходной сигнал приводного элемента; Р — сигнал реакции по результатам измерения контролируемого параметра. Средства и методы контроля точности деталей. Детали, полученные после вторичной обработки, должны отвечать требованиям взаимозаменяемости. Размерная взаимозаменяемость обеспечивается измерительным контролем фактических размеров и формы деталей. Контроль измерением представляет собой единство средств и методов измерения. Применяемые при контроле средства измерения по принципу использования их можно разбить на четыре вида: меры, эталоны, калибры и универсальные измерительные средства. Меры — тела, вещества и устройства, предназначенные для конкретного воспроизведения единицы измерения. Эталоны — образцовые меры, или приборы, служащие для воспроизведения единиц измерения с наивысшей точностью. Калибры — бесшкальные измерительные инструменты, предназначенные для установления наличия отклонений формы и размеров в определенных пределах. Универсальные измерительные средства — инструменты и приборы, которые дают возможность определять значение контролируемой величины. Средства измерения различаются в каждом виде по назначению, типам и конструкциям. При выборе измерительных средств необходимо учитывать конкретные условия их применения и возможность получить действительные размеры в установленных для них пределах, обеспечить расширение производственных допусков за счет сокращения, погрешностей измерения, снизить затраты на средства и контроль. Методы измерения точности различают по характеру осуществления. Абсолютный метод измерения показывает значение всей измеряемой величины в ее физическом представлении. При относительном методе измерения определяют отклонение измеряемой величины от эталона. Прямой метод измерения непосредственно оценивает значение искомой величины или отклонения от нее. Косвенный метод выявляет только определенные значения искомой величины
или отклонения от нее по результатам измерения другой величины, которая связана с контролируемой определенной зависимостью. Комплексный метод измерения определяет суммарную погрешность размеров при помощи калибров. При дифференциальном методе измерения определяют значения каждого контролируемого элемента независимо от других. При этом проверяют соответствие установленных норм, сопоставляя и анализируя полученные данные всех измерений. Контактный метод измерения — это непосредственное соприкосновение мерительных поверхностей прибора с объектом контроля, бесконтактный — без соприкосновения. В производстве изделий из древесины для контроля точности деталей используют универсальные измерительные приборы и калибры. Из универсальных измерительных приборов широко применяют штриховые линейки, складные метры, штангенциркули, микрометры и угломеры. В качестве эталона угловой меры — угольник. Время, затрачиваемое на измерение детали, установлено от 16 до 40 с на стадии первичной обработки и от 16 до 96 с — на стадии окончательной обработки заготовок. Наиболее трудоемкими являются измерения размеров щитовых деталей, диаметров отверстий и контроль межцентровых расстояний. Более простым и производительным является контроль с помощью калибров. Калибры различают по принципу их применения на предельные и нормальные. С помощью предельных калибров пригодность детали определяется однозначно по предельным отклонениям. Нормальные калибры (шаблоны) используют для контроля сложных форм деталей путем сопоставления формы калибра с формой детали. В зависимости от контролируемого размера калибры различают трех типов: пробки, скобы, уступомеры. Калибр-пробки предназначены для контроля размеров отверстий; калибр-скобы предназначены для контроля внешних размеров; калибр-уступомеры — для контроля выступов и глубин пазов. По назначению использования калибры различают рабочие и контрольные. Рабочие калибры используют при контроле размеров деталей. Контрольные — для контроля рабочих калибров, их иногда называют контркалибрами, так как они должны иметь форму, противоположную форме рабочего калибра. Контрольные калибры обычно используют для контроля калибр-скоб. В производстве изделий контроль калибр-пробок осуществляют с помощью универсальных измерительных средств. По конструкции предельные калибры подразделяют на однопредельные и двухпредельные, односторонние и двусторонние, регулируемые и нерегулируемые, стационарные и переносные, комплексные и элементные, цельные и составные. Однопредельные калибры изготавливают на номинальный размер; это обыкновенные калибры или шаблоны. Двухпредельные калибры имеют два измерительных раз-
мера, соответствующих предельным отклонениям. С их помощью устанавливают соответствие контролируемого размера установленным пределам. Регулируемые калибры используют для контроля различных размеров, которые устанавливают путем регулирования калибра, перемещая при этом измерительные поверхности. Такие калибры иногда называют универсальными. Стационарными называют калибры, закрепляемые на неподвижных устройствах (столах, плитах и т. п.). Комплексными называют такие калибры, которые предназначены для контроля нескольких размеров и их расположения. Односторонние предельные калибры имеют оба контролируемых предельных размера с одной стороны. Таким калибром контролируют размер за один промер. Комплексные и односторонние предельные калибры обеспечивают высокую производительность контроля. Для контроля точности деталей в производстве изделий широко используют предельные калибры. При пользовании предельными калибрами необходимо соблюдать определенные правила, обеспечивающие единство условий контроля: до начала контроля необходимо выравнить температуры калибра и детали; сопряжение калибра с контролируемой деталью должно происходить под действием собственного веса калибра. Массу калибра определяют в зависимости от требуемого усилия для сопряжения. Калибры, масса которых выше расчетной, подвешивают на блоках с противовесом. Для контроля в массовом производстве изделий необходимо иметь три комплекта предельных калибров, предназначенных для рабочего, контролера и лаборатории. Все калибры должны иметь маркировку и паспорт. Условия, при которых хранят калибры, должны предохранять их от повреждения. Все калибры, находящиеся в эксплуатации, должны периодически проверяться в лаборатории по графику не реже 1 раза в месяц. Калибры выдают под расписку. Ремонт, регулирование калибров рабочими, пользующимися этими калибрами, запрещены. Размеры предельных калибров рассчитывают в зависимости от предельных размеров контролируемой детали с учетом допуска на изготовление калибра и его износа в процессе эксплуатации. На рис. 142 приведены основные виды предельных рабочих калибров и расположение полей допусков их исполнительных размеров относительно предельных отклонений контролируемого размера. На схеме обозначены: Апах и Отщ — предельные значения контролируемого размера; Т — его допуск; Д,Р, А«— номинальные размеры проходной и непроходной сторон рабочего калибра; Н — допуск на изготовление калибра; а—величина компенсации возможной погрешности контроля непроходной стороной калибра; 2 — отклонение середины поля допуска
пробка
Н Еmax = Dmax +eS2 Н Еmin = Dmax +ei2
Для изношенных проходных сторон соответственно: для скобы П Ризн = Dmin + w; П Ризн = Dmax + ω. (141)
В этих формулах обозначено: Dmax и Dmin— предельные значения контролируемых размеров; ESl, ES2, eS1 eS1— верхние отклонения проходных и непроходных сторон калибров; Е11 Е12, еi еi2 — нижние, ш и ш — допуски износа проходных сторон скобы и пробки. Применение предельных калибров при контроле размеров изготавливаемых деталей имеет недостаток: предельные калибры устанавливают факт годности или негодности детали. При этом не фиксируется контролируемый параметр, который может отражать динамику изменения качества и давать представление о процессе его формирования. В условиях управления качеством продукции контроль с помощью предельных калибров становится неэффективным. Контроль с помощью предельных калибров заменяется автоматическими системами контроля или статистическим регулированием технологического процесса. При этом используют станки с программным управлением. Имеются устройства с адаптивным управлением, при котором происходит постоянный анализ текущей информации об изменениях контролируемых параметров и причин, вызывающих их изменения. Результаты этого анализа формируются в виде поправок в программу настройки, которые вносятся в нее периодически, не допуская выхода контролируемых параметров за установленные пределы. Такие устройства в производстве изделий из древесины пока не имеют широкого применения. Такой же эффект может быть достигнут путем статистических методов регулирования технологических процессов с применением контрольных карт. Глава 10 СБОРКА
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|