Причины рассеяния параметров при изготовлении деталей.

ТЕМА 2 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Причины рассеяния параметров при изготовлении деталей.

I – виды погрешностей: а – отклонение размера; б – отклонение расположения (отклонение от параллельности); в – отклонение формы (конусообразность); г – волнистость;

д – шероховатость;

II – причины погрешностей: е – неточность инструмента; ж – неточность оборудования

(отклонение от параллельности стола фрезерного станка и оси вращения его шпинделя);

з – погрешность (конусообразность) заготовки; и – износ шлифовального круга;

к – колебания в процессе плоского шлифования

Рисунок 1 Примеры возникновения погрешностей обработки

Точность – это степень соответствия действительных значений геометрических параметров их заданным (расчетным) значениям. Мерой точности является погрешность. Точность геометрических параметров является комплексным понятием, включающим:

- точность размеров элементов деталей;

- точность геометрических форм поверхностей;

- точность взаимного расположения элементов;

- шероховатость поверхностей;

- волнистость поверхностей.

Образование погрешностей геометрических параметров вызывается действием оборудования и технологической оснастки, инструментов, деформаций и вибраций, тепловых деформаций, погрешностей базирования и т. д. Погрешности бывают систематические, случайные и грубые погрешности.

2 Нормирование точности параметров (однопредельное и двухпредельное).Для предотвращения при изготовлении чрезмерного разброса параметров, эти разбросы ограничивают. Ограничения могут быть односторонними (не более чего-то, или не менее) и двусторонними (от сих до сих). Соблюдение этих требований обеспечивает взаимозаменяемость. Норма, ограничивающая рассеяние параметра предельными значениями, называется допуском.

В массовом и крупносерийном производстве заданная точность обеспечивается применением предельных и нормальных калибров, которые бывают рабочими, приемными и контрольными.

3 Допуски размеров, формы, расположения поверхностей, волнистость и шероховатость поверхностей.Точность геометрических параметров включает в себя пять составляющих.

Рисунок 2 — Отклонения различных порядков геометрических параметров детали

Все отклонения геометрических параметров классифицируются в следующим образом (см. рис. 2):

а) отклонения размера (DD на рисунке 9) это отклонения нулевого порядка;

б) отклонения расположения поверхностей (е) — отклонения 1-го порядка;

в) отклонения формы поверхности (DФ) — отклонениям 2-го порядка;

г) волнистость — отклонениям 3-го порядка;

д) шероховатость поверхности — отклонениям 4-го порядка.

Если отклонения этих параметров лежат в определенных пределах это не скажется на качестве, но параметры могут заметно отличаться в большую или меньшую сторону от номинала. Разница между большим допустимым параметром, при котором деталь считается годной и меньшим допустимым, называется допуском. Допуск всегда положительная величина.

Рисунок 3 – Иллюстрация понятия допуска размера и формы вала

Для диаметра детали допуск – это разница между наибольшим и наименьшим диаметрами, при которых, по мнению конструктора, деталь будет работать нормально.

Допуск формы – это наибольшие допускаемые значения отклонений формы. Его ограничивают максимальной высотой неровности.

Допуск расположения касается поверхностей различных элементов деталей. Пространство, в пределах которого можно сместить поверхность от идеального положения, не ухудшая качество изделия, является допуском расположения поверхности.

Под волнистостью поверхности понимают совокупность периодически повторяющихся неровностей, у которых расстояние между смежными возвышенностями или впадинами превышает базовую длину l, на которой измеряется шероховатость. Для волнистости ограничения задаются с помощью допусков высоты и шага волнистости.

Шероховатость поверхности – это то ее качество, которое мы можем ощутить, если поскрести поверхность ногтем. В работе машины шероховатость сопрягаемых поверхностей сильнее всего влияет на величину износа. Конструктор обычно выбирает максимальный размер неровностей при нормировании шероховатости, но может назначить наибольший и наименьший пределы высот, разница между которыми и будет допуском шероховатости.

4 Погрешности измерений параметров, их влияние на качество изделий.Погрешность измерения — это разность между показаниями прибора и истинным значением величины. Истинное значение определить невозможно. Мы находим всегда действительное значение. Происходит это потому, что процесс измерения, как и любая другая работа, сопровождается ошибками, которые вызываются несовершенством измерительных средств, нестабильностью условий проведения измерений, несовершенством самого метода и методики измерений, недостаточным опытом и несовершенством органов чувств человека, выполняющего измерения, а также другими факторами.

При нормальных условиях (температура 293К / 20°С; атмосферное давление 101,3 кПа / 100 кПа или 760 / 750 мм рт. ст.; относительная влажность 60 %) проявляется основная погрешность. Измененные условия измерений приводят к появлению дополнительной погрешности.

Погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины, называется абсолютной: Рисунок 4 – Δ = А – Х _ист ≈ А – Х_д.

Она не всегда является информативной. Более информативной является относительная погрешность:

Рисунок 5 – Δ = (А – Х _ист) / Х _ист ≈ (А – Х_д) / Х_д.

Приведенная погрешность — это отношение абсолютной погрешности к конечному значению шкалы: Рисунок 6 – γ = ± (Δ / Х_N)100%.

По закономерностям проявления погрешности измерения делятся на систематические, случайные и грубые промахи.

Систематическими называют погрешности, которые при повторных измерениях остаются постоянными или изменяются по какому-либо закону.

Случайными называют погрешности, принимающие при повторных измерениях различные, независимые по знаку и величине значения, не подчиняющиеся какой-либо закономерности.

Грубые погрешности (промахи) — это погрешности, не характерные для данного случая или результата и приводящие к явным искажениям результатов измерения.

5 Формы представления результатов измерений.Результат измерений представляют в соответствии с рекомендациями МИ 1317-2004 именованным или неименованным числом.

Рисунок 7 – Пример:

100 кВт; 20 °С — именованные числа;

0,44; 2,765 - неименованные числа.

С результатом измерений записывают характеристики его погрешности или их статистические оценки. При использовании аттестованной методики выполнения измерений (МВИ), результаты можно сопровождать ссылкой на свидетельство об аттестации МВИ.

Можно представлять результат измерений доверительным интервалом, покрывающим с указываемой доверительной вероятностью истинное значение измеряемой величины.

Представление результатов измерений изменяющейся во времени измеряемой величины сопровождают указаниями моментов времени.

Среднее арифметическое значение результатов многократных наблюдений, сопровождают указанием числа наблюдений и интервала времени, в течение которого они проведены.

Например:

Рисунок 8 – Пример 1. Запись в протоколе результата измерений расхода жидкости, полученного по аттестованной МВИ:

Результат измерений 10,75 м³/с. Характеристики погрешности и условия измерений — в соответствии со свидетельством об аттестации МВИ № 17 от 05.07.2011 г.

Рисунок 9 – Пример 2. Запись в протоколе результата измерений расхода жидкости, полученного по неаттестованной МВИ. Статистические оценки характеристик погрешности измерений определены в процессе измерений:

Рисунок 10 – а) Результат измерений 10,75 м³/с; = 0,08 м³/с; = 0,10 м³/c. Условия измерений: температура жидкости 20 °С, кинематическая вязкость 1,5×10^–6 м²/с;

или

Рисунок 11 – б) Значение измеряемого расхода — в интервале от 10,50 до 11,00 м³/с с доверительной вероятностью 0,95. Условия измерений: температура жидкости 20°С, кинематическая вязкость 1,5×10^–6 м²/с.