K005292 Дипломная работа Анализ исходных данных для разработки процессов контроля

СОДЕРЖАНИЕ………………………………………………………………….. 5

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………….………........... 7

1. Анализ исходных данных для разработки процессов контроля……........ 9

1.1 Метрологические требования к точности.…………….……………........... 9

1.2 Маршрутная технология………………………………..……………........... 10

2. Разработка технологических операций технического контроля……….… 12

2.1 Входной контроль…………………………….........……………......……… 12

2.2 Операционный контроль………………………..……………….......……… 16

2.3 Приемочный контроль…………………………...…….….......……………. 21

3. Конструирование контрольного приспособления……………………….... 23

3.1 Выбор схемы измерения……………………..…….……...….…………… 23

3.1.1 Контроль торцевого биения…………………...……....………………… 23

3.1.2 Контроль перекоса осей…………………………………...……...………. 24

3.2 Проектирование приспособления……………………..………..….………. 28

3.2.1 Расчет посадок в конструкции…...…..…………….................………….. 34

3.2.1.1 Расчет переходной посадки зажима..…...……………….................….. 34

3.2.1.2 Расчет переходной посадки штатива.…...……………….................….. 35

3.2.2 Выбор первичного преобразователя………………..................….…… 36

3.2.3 Подбор двигателя ……………………...…………………….....…………. 37

3.2.3.1 Подбор шагового двигателя.................................................................. 37

3.2.3.2 Подбор шагового линейного актуатора................................................... 39

3.2.4 Функциональная схема контрольного приспособления………………... 41

3.3 Оценка погрешности приспособления……………………..….……........... 42

3.3.1 Оценка погрешности торцевого биения…………………...……..……… 42

3.3.2 Оценка погрешности перекоса осей………………….…………..………. 45

4. Исследовательская часть………………………………………...................... 49

4.1 Критерий согласия Пирсона………………………………………………... 58

4.2 Критерий согласия Колмогорова…………………………………………… 60

4.3 Критерий согласия Крамера - Мизеса - Смирнова……………………..…. 62

4.4 Критерий согласия Андерсона-Дарлинга………………………………….. 63

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………..………………………………… 66

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………...….……….……… 67

ПРИЛОЖЕНИЯ…………………………………………………………………. 70

 

ВВЕДЕНИЕ

Для повышения точности изготавливаемых деталей наряду с технологией изготовления необходимо разрабатывать технологию контроля. В технологии машиностроения для целого ряда деталей предусмотрены типовые технологии изготовления. Они значительно облегчают процесс подготовки производства. Однако в этих технологиях очень мало внимания уделяется методам и средствам контроля. Чаще всего не учитываются особенности и специфика вопросов базирования, которые в большинстве случаев являются важнейшими и определяют точность проводимых измерений и контроля. В связи с этим наряду с технологией изготовления необходимо разрабатывать технологию контроля, причем в ряде случаев целесообразно разрабатывать типовые технологии контроля, которые могут быть распространены на целую группу однотипных деталей. Разработка типовой технологии позволяет сократить разнообразие элементов контроля без ущерба разнообразия систем и ситуаций, в которых они применяются. Использование типовой технологии позволяет сократить цикл подготовки контрольных операций 15-25%.

К таким категориям деталей, которые могут быть объединены в целый класс, можно отнести целую совокупность типовых кронштейнов. Характерным представителем этой группы можно считать кронштейн для измерительного прибора на рисунке 1, который является исходным чертежом задания. Эта деталь выбрана типовым представителем, так как сочетает в себе наибольшее разнообразие всевозможных поверхностей. В проекте будем разрабатывать технологию контроля для всех деталей такого типа, но для рассуждений и расчетов будем использовать только чертеж детали-представителя. Разработанная для данного кронштейна технология контроля может считаться типовой и применяться как базовая для деталей этой группы.

 

Рисунок 1 – Чертеж задания

Разработка технологии контроля включает в себя проработку многих вопросов. К ним относятся вопросы правильного базирования, вопросы выбора допускаемой погрешности измерения, выбора средства измерения, проектирования специальных средств контроля, которые можно было бы применять для всех деталей этого типа, выбора типа контроля (сплошной или выборочный), выбор типа измерительного наконечника, последовательности измерительных операций, их числа и ряд других вопросов.

Анализ исходных данных для разработки процессов контроля.

Разработка технологии контроля включает в себя несколько этапов:

проведение метрологической экспертизы чертежа детали и маршрутной технологии ее обработки;

анализ контролируемых параметров;

проведение входного контроля;

проведение операционного контроля;

проведение выходного (приемочного) контроля. [1]

Метрологические требования к точности

Анализ требований к точности элементов выбранного кронштейна наиболее наглядно это можно представить на рисунке 2.

 Рисунок 2 – Анализ требований к точности

Проанализировав все параметры и элементы детали-представителя, разделим задачи контроля на группы сообразно обеспечиваемым ими метрологическим требованиям:

контроль линейных размеров;

контроль отклонений формы и взаимного расположения;

контроль шероховатости.

1.2  Маршрутная технология

В таблице 1 приведен маршрут обработки кронштейна.

Таблица 1

Операция Содержание или наименование операции Станок, оборудование Оснастка

005 Литье  

010 Обрубка и очистка отливки  

015 Фрезеровать литники Вертикально-фрезерный консольный 6Т13 Тиски

020 Навесить бирку с номером детали  

025 Фрезеровать нижнюю плоскость с припуском под шлифование Вертикально-фрезерный консольный 6Т13 Приспособление

030 Шлифовать нижнюю плоскость окончательно Плоскошлифовальный с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем повышенной точности 3П722ДВ

 

Операция Содержание или наименование операции Станок, оборудование Оснастка

035 В первой позиции: фрезеровать поверхности бобышек в размер ∅80 и ∅50 окончательно, расточить отверстия ∅50H7, ∅30H7 и фаски окончательно; Во второй позиции: сверлить и обработать три отверстия ∅32/∅17/М16 и одно отверстие М10 окончательно, фрезеровать паз В=4 окончательно Многоцелевой (сверлильно-фрезерно-расточный) вертикальный высокой точности 2256ВМФ4 Наладка УСПО двухпозиционная

040 Зачистить заусенцы Машина для снятия заусенцев Наладка УСПО двухпозиционная

045 Моечная Моечная машина

050 Технический контроль  

 

2. Разработка технического контроля

2.1 Входной контроль

Входной контроль качества изделий, полуфабрикатов и материалов вво¬дится на предприятиях в целях установления соответствия качества комплектующих изделий, полуфабрикатов, заготовок и материалов по параметрам, которые указаны в стандартах, технических условиях, договорах о поставке на эти изделия, полуфабрикаты и материалы. Если при проведении входного контроля выявляют низкое качество постав¬ляемых комплектующих изделий, полуфабрикатов и материалов, то входной контроль проводят в полном объеме в соответствии с норма¬тивно-технической документацией о поставке этих комплектующих из¬делий, полуфабрикатов и материалов. [1]

Следует отметить несколько основополагающих моментов для данной технологии:

Заготовкой для данной детали является отливка. Материал – Al2.

Входной контроль – выборочный, так как требования на заготовке низкие, допуск на геометрический параметр большой, заготовки поставляют с другого предприятия, на котором осуществляют их выходной контроль и практика показала, что продукция данного предприятия высокого качества и заслуживает доверия.

Контроль осуществляется рабочими в цехе. Контролируемые параметры представлены в таблице 2.

Таблица 2

Контролируемый параметр Номинальный размер, мм Допуск, мкм Допускаемая погрешность измерений, мкм

По ГОСТ 8.051-81

Длина заготовки 261 1300 260

Высота заготовки H 86 870 180

Высота заготовки h 40 620 140

Диаметр заготовки D 48 620 140

Диаметр заготовки d 28 520 120

Параметры входного контроля:

Длина 261 мм. Т=1300 мкм, допускаемая погрешность измерений δ=260 мкм. Средство контроля выбираем по РД 50-98-86. Выбрана скоба индикаторная (СИ):

диапазон показаний, мм…………200-300

цена деления, мм……………………..……0,01

погрешность измерений, мкм…………40

Высота 86 мм. Т=870 мкм, допускаемая погрешность измерений δ=180 мкм. Средство контроля выбираем по РД 50-98-86. Выбран Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05:

диапазон показаний, мм……….……0-250

цена деления, мм……………………..……0,05

погрешность измерений, мкм………100

Высота 40 мм. Т=620 мкм, допускаемая погрешность измерений δ=140 мкм. Средство контроля выбираем по РД 50-98-86. Выбран Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05:

диапазон показаний, мм……….……0-250

цена деления, мм……………………..……0,05

погрешность измерений, мкм………100

Диаметр 48 мм. Т=620 мкм, допускаемая погрешность измерений δ=140 мкм. Средство контроля выбираем по РД 50-98-86. Выбран Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05:

диапазон показаний, мм……….……0-250

цена деления, мм……………………..……0,05

погрешность измерений, мкм………100

Диаметр 28 мм. Т=520 мкм, допускаемая погрешность измерений δ=120 мкм. Средство контроля выбираем по РД 50-98-86. Выбран Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05:

диапазон показаний, мм……….……0-250

цена деления, мм……………………..……0,05

погрешность измерений, мкм………100

Несплошность. Отсутствие несплошностей проверяется методом металлографии.

Выбор средств контроля представлен в таблице 3.

Таблица 3

Номинальный размер Допуск, мкм Допускаемая погрешность измерений, мкм

По ГОСТ 8.051-81 Средство контроля по РД 50-98-86

261 1300 260 Скоба индикаторная (СИ)

86 870 180 Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05

40 620 140 Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05

48 620 140 Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05

28 520 120 Штангенциркуль ШЦ-II-250-0,05

Необходимо применять статистические методы контроля, так как количество заготовок позволяет применять статистический метод (если параметры деталей и будут выходить за границы допуска, то это мало повлияет). [1]

Априорная информация о риске:

Риск поставщика: α=9%.

Риск потребителя: β=4,5%.

Приемлемый уровень качества: Qα=5%.

Браковочный уровень качества: Qβ=20%.

План контроля:

Используя программу Project1, получаем значения n=44, c=4, при выборке N=100 (для гипергеометрического распределения). Оперативная характеристика входного контроля представлена на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Оперативная характеристика входного контроля

Используя программу Metrology, получаем ограничения применения метода последовательного анализа на рисунке 4.

 

Рисунок 4 – Метод последовательного анализа

В данном случае принимаем решение использовать приемочные границы, полученные при использовании программы Metrology, с условием, что при n=44 прекратить контроль.

2.2 Операционный контроль

Операционный контроль проводят с целью своевременного предот-вращения отступлений от требований конструкторской и нормативно-технической документации при изготовлении деталей, сборочных еди¬ниц, а также для выявления характера и причин отклонений от технологических процессов в ходе производства и разработки меро¬приятий, направленных на обеспечение стабильности качества выпу¬скаемой продукции.

Операционный контроль осуществляется, как правило, на всех ста¬диях производства. При организации операционного контроля очень важно обеспечить непрерывность контроля и охват контролем всех технологических операций, определяющих качество изделия. Принцип непрерывности контроля основывается на неразрывной связи техноло¬гического процесса и контрольных операций. При этом технологиче¬ский процесс контролируется и корректируется на протяжении всего времени его выполнения. [2]

Рассмотрим решение задач контроля для каждой операции отдельно.

Операция 025 – Вертикально-фрезерная с ЧПУ. На данной операции производится фрезерование нижней плоскости.

Операция 030 – Контрольная. Контролируемые параметры: высота детали. Выбор средств контроля представлен в таблице 4.

Таблица 4

Номинальный размер Вид обработки Допуск,мкм Допускаемая погрешность измерений, мкм

По ГОСТ 8.051-81 Средство контроля по РД 50-98-86

85,1 Фрезерование 140 30 Микрометр МК Н 100

погрешность измерения 10 мкм

39,1 Фрезерование 100 20 Микрометр МК Н 50

погрешность измерения    7 мкм

Ошибки контроля вычислены с помощью программы «Lena 10», реализуемой в визуальной среде математического моделирования MathCAD.

Ошибки 1-ого рода:α_∑=0,006718=0,67%

Ошибки 2-ого рода: β_∑=0,001002=0,10%

Операция 035 – Плоскошлифовальная. На данной операции производится шлифование нижней плоскости.

Операция 040 – Контрольная. Контролируемые параметры: высота детали, шероховатость. Выбор средств контроля представлен в таблице 5.

Таблица 5

Номинальный размер Вид обработки Допуск, мкм Допускаемая погрешность измерений, мкм

По ГОСТ 8.051-81 Средство контроля по РД 50-98-86

85 Шлифование 35 10 Микрометр МК Н 100

погрешность измерения 10 мкм

39 Шлифование 25 7 Микрометр МК Н 50

погрешность измерения    7 мкм

Так же на этой операции контролируют шероховатость Ra1,25.

Средство контроля: измеритель шероховатости поверхности TR210.

Диапазон измерений по параметру Ra:0,025-12,5 мкм.

Дискретность индикации: 0,001 мкм.

Погрешность измерений: ±10%.

Ошибки контроля вычислены с помощью программы «Lena 10», реализуемой в визуальной среде математического моделирования MathCAD.

Ошибки 1-ого рода:〖 α〗_∑=0,014324=1,43%

Ошибки 2-ого рода: β_∑=0,001142=0,11%

Операция 045 – Вертикально-фрезерная с ЧПУ. На данной операции производится:

фрезерование бобышек;

растачивание отверстий ∅50H7, ∅30H7;

сверление отверстий ∅32, ∅17;

нарезание резьбы М16, М10.

Операция 050 – Контрольная. Контролируемые параметры: диаметры отверстий, диаметры бобышек, паз, шероховатость. Выбор средств контроля представлен в таблице 6.

 Таблица 6

Номинальный размер Допуск, мкм Допускаемая погрешность измерений, мкм

По ГОСТ 8.051-81 Средство контроля по РД 50-98-86

50 25 7 Нутромер 50-100 ГОСТ 9244-75

Погрешность измерения 7 мкм

80 120 30 Микрометр МК Н 100

погрешность измерения 10 мкм

32 50 16 Нутромер НИ 18-50 ГОСТ 868-82

Погрешность измерения 12 мкм

 

Номинальный размер Допуск, мкм Допускаемая погрешность измерений, мкм

По ГОСТ 8.051-81 Средство контроля по РД 50-98-86

15 35 10 Нутромер НИ 10-18 ГОСТ 868-82

Погрешность измерения 8 мкм

М16 27 7 Нутромер 10-18 ГОСТ 9244-75

Погрешность измерения 7 мкм

М10 22 5 Нутромер 6-10 ГОСТ 9244-75

Погрешность измерения 3,5 мкм

4 30 8 Нутромер 3-6

ГОСТ 9244-75

Погрешность измерения 3,5 мкм

Так же на этой операции контролируют шероховатость Ra1,25.

Средство контроля: измеритель шероховатости поверхности TR210.

Диапазон измерений по параметру Ra:0,025-12,5 мкм.

Дискретность индикации: 0,001 мкм.

Погрешность измерений: ±10%.

Ошибки контроля вычислены с помощью программы «Lena 10», реализуемой в визуальной среде математического моделирования MathCAD.

Ошибки 1-ого рода:α_∑=0,063256=6,3%

Ошибки 2-ого рода: β_∑=0,006922=0,69%

2.3 Приемочный контроль

Приемочный контроль проводится с целью установить пригодность к поставке или использованию бездефектных укомплектованных изде¬лий. Контроль осуществляется в лабораториях и ОТК.

Тип выходного контроля: сплошной – с использованием статистических методов контроля. Так как сплошной контроль больших партий стоит дорого, а при выборочном контроле заключение о приёмке или браковке всей партии делается на основании результатов статистического анализа размеров выборки. При этом оценивается качество не отдельных единиц, а серии в целом. Но кронштейн измерительного прибора - ответственное изделие, так что целесообразно проводить сплошной контроль.

При проведении выходного контроля необходимо проверить все геометрические параметры детали, как это было описано выше в операционном контроле. Приемочный контроль представлен в таблице 7.

Таблица 7

Контролируемый параметр Номинальный размер, мм Допуск, мкм Допускаемая погрешность измерений, мкм

Длина детали 260 810 180

Высота детали 85 140 30

Высота детали 39 25 7

Диаметр отверстия детали 50 25 7

Диаметр отверстия детали 30 21 6

Диаметр проточки 32 50 16

Резьбовое отверстие детали М10х1-8G 22 5

 

Контролируемый параметр Номинальный размер, мм Допуск, мкм Допускаемая погрешность измерений, мкм

Резьбовое отверстие детали М16х1-8G 27 7

Перекос осей отверстий 0 30 9

Торцевое биение 0 30 9

Шероховатость 0 20 5

Шероховатость 0 10 2,5

Шероховатость 0 6,3 1,6

Шероховатость 0 5 1,25

Шероховатость 0 1,25 0,25

Ошибки контроля вычислены с помощью программы «Lena 10», реализуемой в визуальной среде математического моделирования MathCAD.

Ошибки 1-ого рода: α_∑=0,081194=8,12%

Ошибки 2-ого рода: β_∑=0,008521=0,85%

 

3. Проектирование и расчет контрольно-измерительного приспособления

3.1 Выбор схемы измерения

Объектом контроля являются отклонения формы. Рассмотрим существующие конструкции для выбора новой схемы.

3.1.1 Контроль торцевого биения

На рисунке 5 представлена схема технологии сканирования Kreon. Лазерный луч в единичный момент времени образует на сканируемой поверхности светящуюся точку, которая фиксируется матрицей видеокамеры. При формировании лучом лазера строчки на измеряемой поверхности, на матрице фиксируется размытая (градиентная) кривая, которая затем фильтруется по точкам с максимальной интенсивностью свечения. Из этих точек с максимальной интенсивностью свечения формируется облако. Из 3D модели определяется торцевое биение. Погрешность  3D сканера- 1,5 мкм.

 

Рисунок 5 – Схема контроля торцевого биения методом сканирования

На рисунке 6 представлена схема измерения торцевого биения при расположении детали на установочном валу, наконечник измерительной головки подводят к проверяемой торцовой поверхности. Значение торцового биения определяют по разности показаний прибора за один оборот детали в центрах. Допускаемая погрешность измерительной головки-0,1 мкм.

 

Рисунок 6 – Схема контроля торцевого биения с помощью измерительной      головки