Методы менеджмента качества
.pdf210 |
ГЛАВА 13. Конструктивные способы снижения влияниядействующих.. |
Рис. 13.6. Схема влияния вылетов на неопределенность положения толкателя
кулачкового механизма
Пример 2. Рассмотрим влияние первичной неопределенности из-за перекоса в зазоре (посадка колеса на вал с зазором) на неопределен ность положения зубчатого венца конического и цилиндрического зуб чатых колес в осевом направлении L (рис. 13.7). Для цилиндрического зубчатого колеса (рис. 13.7, а, 6) данный показатель не нормируется, так как он не влияет на суммарную кинематическую погрешность зуб чатой передачи. Для конических колес (рис. 13.7, в) данный показатель является критичным и нормируется соответствующим ГОСТ 1758-81. Для того чтобы обеспечить заданную неопределенность положения зубчатого венца конического колеса uL в осевом направлении (про дольный вылет I), следует использовать правило ограничения попе речных вылетов:
Н uq
В
Конструктивно уменьшить влияние первичной неопределенности uq (например, перекоса узубчатого колеса в пределах зазора в посадке) на неопределенность положения uL зубчатого венца в направления L мож но тремя путями:
1)уменьшить величину зазора в посадке uq;
2)уменьшить величину вылета Я (уменьшить диаметр колеса);
3)увеличить базовое расстояние В (увеличить длину ступицы).
Примечание. Для цилиндрических колес эти меры не являются актуаль ными, поэтому варианты конструктивного исполнения зубчатых колес а) и б) (рис. 13.7) эквивалентны.
Пример 3. Рассмотрим влияние первичной неопределенности типа «отклонение от прямолинейности хода направляющих» контрольного
13.2. Методыснижения влияниядействующихнеопределенностей параметров... 211
приспособления для контроля полного радиального биения на инстру ментальную составляющую погрешности измерения.
а
L
В
в
Рис. 13.7. Варианты конструктивного исполнения зубчатых колес с точки зрения
минимизации вылетов рабочих элементов
Схема измерения полного радиального биения приведена на рис. 13.8. Инструментальная составляющая погрешности измерения в тер минах проектирования норм точности может быть представлена как неопределенность взаимного положения измерительного наконечника и оси измеряемой детали типа «тело вращения» вдоль линии измере ния Я.
При анализе схемы измерения следует, что отклонение от прямоли нейности хода направляющих вызывает отклонение от перпендикуляр ности (перекос у) линии измерений относительно оси базирующей цанги, предназначенной для крепления контролируемой детали.
Для того чтобы обеспечить заданную неопределенность взаимного положения иН измерительного наконечника и оси измеряемой детали вдоль линии измерения (поперечный вылет Я), следует использовать правило ограничения поперечных вылетов:
212 |
ГЛАВА 13. Конструктивные способы снижения влияниядействующих.. |
Рис. 13.8. Первоначальная схема измерения полного радиального биения: 1 — шпиндель; 2 — оправка разжимная цанговая; 3 — измеряемая деталь;
4 — измерительная головка
Конструктивно уменьшить влияние первичной неопределенности uq (отклонение от прямолинейности хода направляющих) на неопреде ленность взаимного положения иН измерительного наконечника и оси измеряемой детали можно по аналогии с предыдущими примерами тре мя путями:
1)уменьшить допуск прямолинейности хода направляющих uq;
2)уменьшить величину вылета L\
3)увеличить базовое расстояние В (увеличить базовую длину на правляющих).
Р и с . 13.9. Скорректированная схема измерения полного радиального биения
13.2. Методыснижения влияниядействующихнеопределенностей параметров... 213
Принято решение — разработать более корректную схему измере ний, при которой иН = О (рис. 13.9).
5.Увеличить заданное значение неопределенности параметра Az , предварительно согласовав его с требованиями заказчика.
Данный путь не является предметом рассмотрения в пособии и от носится к разряду договорных отношений с заказчиком.
6.Ввести в цепь дополнительное звено — компенсатор, благодаря которому для каждого конкретного случая исполнения будет обеспече
но условие € AL .
Как уже отмечалось, данный подход реализует метод неполной взаи мозаменяемости и поэтому должен применяться тогда, когда предыду щие пять не дали ожидаемого результата. Рассмотрим его подробно в следующей главе.
ГЛАВА 14
КОМПЕНСИРОВАНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ ПАРАМЕТРОВ ЦЕПИ
14.1. Общие положения
Если заданную точность положения/перемещения рабочего элемен та изделия или его структурного компонента невозможно достичь ме тодами полной взаимозаменяемости по экономическим или иным при чинам (глава 13), то прибегают к специальным методам обеспечения точности — методам компенсации неопределенностей параметров.
Компенсаторами называются особые методы, процессы и средства, целенаправленно воздействующие на один или несколько параметров изделия или его структурного компонента, с целью уменьшения не определенности положения/перемещения его рабочего элемента.
Основными условиями применения компенсаторов в процессе про ектирования норм точности параметрической цепи являются:
♦невозможность обеспечить заданную точность положения/перемещения рабочего элемента доступными для обычных производствен ных условий методами, процессами и средствами;
♦внешние факторы, обусловленные условиями функционирова ния, вызывают появление сильно влияющих эксплуатационных не определенностей.
Примечание. Процесс компенсирования часто называют регулированием параметрической цепи.
Компенсаторы играют двоякую роль:
♦с одной стороны, это эффективное средство решения задачи обес печения заданного уровня точности изделия или его структурного ком понента при экономическомуровне точности технологических процессов (возможность расширить допуски на изготовление элементов конструк ции при сохранении заданной точности механизма);
♦с другой стороны, наличие компенсаторов снижает конкуренто способность продукции по причине нарушения принципа полной взаи
14.2. Условия иограничения применения компенсации неопределенностей. 215
мозаменяемости и вытекающих отсюда последствий: дополнительные затраты на организацию операций регулирования, проблемы с органи зацией дополнительного регулирования изделия или его структурного компонента при периодическом ремонте и замене отдельных элемен тов конструкции и т. д.
14.2. Условия и ограничения применения компенсации неопределенностей параметров цепи
14.2.1.Условия применения компенсации
Условием применения компенсации для решения задачи проектиро вания норм точности параметрической цепи является известное выра-
л о |
ж |
А |
и д а е лм о е _ |
* о ж и д а е м о |
жениел^. |
|
причем ожидаемое поле допуска |
|
значительно отличается от заданного поля допуска Ат(рис. 14.1).
С учетом выражения (2.9) условие необходимости введения компен сатора можно выразить в виде двух частных условий:
{)ет ожидаемое ^ ет ; |
(14.1) |
|
2 т) |
« Т о ж и д а е м |
о е |
I |
I |
|
Очевидно, что комплексная задача обеспечения соответствия дейст вительного значения показателя качества изделия или его структурно го компонента установленному критерию (диапазону допустимых зна чений) включает две самостоятельные задачи компенсирования:
1) задача центрирования, заключающаяся в совмещении математи ческого ожидания значений показателя качества (в частном случае — среднего отклонения его ожидаемого диапазона рассеяния) и среднего значения заданного поля допуска:
^ о ж и д а е м о е
2) задача снижениярассеяния, заключающаяся в снижении диапазо на ожидаемого рассеяния значений показателя качества до уровня, меньшего, чем заданное значение допуска:
грч, дожидаемое |
( 1 4 4 ) |
Для решения этих задач могут использоваться различные методы
исредства, рассмотренные ниже.
Вобщем случае компенсировать можно все виды неопределеннос тей, т. е. теоретические, технологические, свойств материала и эксплуа
тационные.
210_________ ГЛАВА 14. Компенсирование неопределенностей параметров цепи
Типичная ситуация для начала процедуры компенсации:
1)поле действительного рассеяния параметра качества смещено относительно поля допуска (emL * ет™ );
2)величина рассеяния превышает допуск ( TI mmam>Tz)
1-й этап: центрирование поля рассеяния относительно поля допуска. Цель: етг =
Рис. 14.1. Условия и механизм компенсирования неопределенности параметра
параметрической цепи
14.2. Условия иограничения применения компенсации неопределенностей. 217
Для теоретических неопределенностей, имеющих, как правило, не случайный характер, применение компенсирования наиболее эффек тивно и имеет в силу этого свойства свою специфику.
Если в процессе проектировочного расчета норм точности установ лено, что теоретическая неопределенность параметра имеет аддитив ный или близкий к этому характер, рационально принять решение о приемлемости значения неопределенности и ввести соответствую щую поправку. Такая практика «виртуального» компенсирования ограничена допустимым соотношением между теоретической неопре деленностью параметра и его допуском. Обычно доля теоретических неопределенностей не должна превышать четверти (в крайнем случае, половины) допуска замыкающего параметра цепи.
Если наибольшее значение аддитивной теоретической неопределен ности окажется выше нормы или неопределенность имеет мультипли кативный характер, требуется компенсация. Задача компенсирования мультипликативных теоретических неопределенностей фактически сводится к целенаправленному введению дополнительных теоретичес ких неопределенностей с противоположным знаком, материализован ных тем или иным способом (глава 5). Даже если невозможно реализо вать полную компенсацию теоретической неопределенности, имеющей сложный (нелинейный) характер зависимости от входной координаты, другой целенаправленно вводимой теоретической неопределенностью, имеющей, например линейный характер зависимости от входной коор динаты, эффект, как правило, большой, несмотря на остаточную недокомпенсацию.
Условия применения компенсирования для технологических неоп ределенностей связаны с технологическими возможностями производ ства. Конструкцию устройства можно считать, безусловно, технологич ной требуемой точности, если все поля допусков на технологические первичные неопределенности назначены по экономическому уровню точности, т. е. могут быть реализованы в обычных производственных условиях. Разумеется, здесь речь идет о некоторых усредненных усло виях, поскольку они неодинаковы для различных отраслей и даже внут ри одной отрасли. Принятие решения о применения компенсирования в отношении технологических неопределенностей параметров прини мают в случае, если в результате проектировочного расчета поля допус ков на технологические первичные неопределенности назначены по производственному или техническому уровню точности для конкрет ного производства.
Для эксплуатационных неопределенностей часто не удается провес ти строгих расчетов и оценок ввиду обычной нерегулярности силово
218 |
ГЛАВА 14. Компенсирование неопределенностей параметров цепи |
го, температурного и динамического режимов работы устройства. Критерием применения компенсирования эксплуатационных неопре деленностей, как и для теоретических неопределенностей, является допустимое соотношение между эксплуатационной неопределен ностью параметра и его допуском. Причем предельное соотношение между эксплуатационной неопределенностью параметра и допуском принимают более жестким, чем для теоретических неопределеннос тей, что обусловливает широкое применение компенсации для этих видов неопределенностей.
14.2.2. Ограничения применения компенсации
Традиционно различают принципиальные и технические ограниче ния применения компенсирования в параметрических цепях.
Принципиальные ограничения применения компенсирования связа ны с характером проявления неопределенностей.
Как известно из главы 2, неопределенность параметра цепи в общем случае включает систематическую (математическое ожидание, норми руемое в виде номинального значения и/или среднего отклонения) и слу чайную (диапазон рассеяния, нормируемый в виде допуска) состав ляющие.
Принципиально могут быть компенсированы систематические со ставляющие неопределенностей параметров цепи. Случайные состав ляющие неопределенностей для отдельных экземпляров изделий или их структурных компонентов принципиально не являются объектом компенсирования.
Технические ограничения применения компенсации ассоциируются
свозможностью ее технического осуществления. Чем сложнее функ ция связи между неопределенностью параметра цепи, подлежащей компенсации, и неопределенностью замыкающего параметра (коэф фициент влияния), тем технически сложнее реализовать компенси рование.
Принятие решения о введении компенсирования неизбежно связано
срешением задачи о числе компенсаторов в цепи. Практика свидетель ствует, что если параметрическая цепь включает однородные по харак теру действия и величине первичные неопределенности параметров, то можно обойтись одним компенсатором. Это наиболее часто встречаю щийся случай. Однако встречаются параметрические цепи, включаю щие неоднородные неопределенности параметров, для компенсации которых требуется несколько компенсаторов. Как правило, в данном случае компенсации подлежат сильно доминирующие над остальными неопределенности параметров.
14.3. Методы компенсации неопределенностей |
219 |
14.3. Методы компенсации неопределенностей
Практикой создания изделий различного назначения и уровня слож ности выработан ряд эффективных методов и средств, с помощью ко торых осуществляется компенсация неопределенностей. Их подразде ляют на группы по двум признакам: по объектам воздействия и по средствам компенсирования (рис. 14.2).
По объектам воздействия различают:
♦компенсаторы источников неопределенности;
♦компенсаторы частных неопределенностей.
По средствам воздействия различают компенсаторы:
♦технологические;
♦конструктивные;
♦организационно-технические.
Методы компенсации неопределенностей
Воздействие на источник |
Воздействие на частные |
|||
неопределенностей |
неопределенности |
|
||
Доводки поверхностей |
Технологические _ |
_ Конструктивные |
Ступенчатые |
|
компенсаторы |
||||
|
|
|
||
Пригонки поверхностей |
|
|
Регулировочные |
|
пар деталей |
|
|
устройства |
|
Ступенчатые |
Конструктивные |
|
Автоматическая |
|
компенсаторы |
|
компенсация |
||
Регулировочные |
|
Организационно- |
Градуировка |
|
устройства |
|
|||
Автоматическая |
|
технические |
|
|
|
|
Обычная |
||
компенсация |
|
|
||
|
|
регулировка |
||
|
|
|
||
Ступенчатые |
Организационно |
|
Селекция при |
|
|
сборке |
|||
компенсаторы |
технические |
|
Ри с . 14.2. Структура методов и средств компенсирования неопределенностей
параметров
Компенсация путем воздействия на источники неопределенностей
предполагает, что при разработке конструкции изделия или его струк турного компонента должны предусматриваться методы и средства снижения действия сильно влияющих источников неопределенностей параметров. Например, для технологических неопределенностей пара метров данный способ означает либо дополнительную технологичес-