Реферат

Мета роботи

Підвищення стабільності технологічного процесу на основі аналізу факторів, що впливають на точність оброблених поверхонь.

В умовах великосерійного виробництва заводу «Компресор», який входить до групи «NORD» проводяться експериментальні дослідження сполучень: вал-корпус і поршень-корпус. Обидва ці сполучення використовуються в компресорі холодильника і є найбільш відповідальним вузлом. На рис. 1 представлена робота основного вузла компресора.

Пошук і аналіз чинників, що впливають на точність оброблених поверхонь, проводиться на операціях фінішної обробки сполучуваних деталей.

Можна виділити деякі чинники, що найбільше впливають на аналізований технологічний процес:

• зміщення елементів технологічної системи під дією сил різання;
• геометрична неточність верстата;
• наладка та подналадка технологічної системи на розмір;
• похибка вимірювання;
• розмірний знос обробних інструментів;
• мікроструктура;
• розподіл внутрішніх напружень;
• неоднакова твердість оброблюваних виробів;
• температурні деформації.

Об'єкт дослідження — операції фінішної обробки сполучень вал-корпус і поршень-корпус.

Предмет дослідження — вибірки з вимірами валу, поршня і двох сполучених отворів у корпусі.

Методи досліджень — експеримент грунтується на статистичному аналізі даних, отриманих при вимірюванні.

Актуальність теми

При вивченні точності технологічних процесів і визначенні закономірностей виробничих похибок при виготовленні деталей застосовуються аналітичний та статистичний методи аналізу.

Аналітичний метод заснований на встановленні функціональної залежності між значеннями кожної первинної похибки і остаточної точністю готового виробу.

Насправді визначаючі моделі не відображають у всій повноті технологічні процеси, тому що неможливо аналітично визначити всю сукупність факторів та їх вплив на точність вихідних параметрів процесу. Тому даний метод застосовується лише для оцінки впливу окремих факторів на точність виготовлення одиничних деталей.

Більш широке застосування при оцінці точності технологічних процесів отримав статистичний метод. Цей метод базується на теорії ймовірності та математичної статистики. Статистичний метод базується на одержанні й обробці великої кількості спостережень, що забезпечують необхідний об'єм інформації.

Статистичний метод застосовують для дослідження точності технологічних процесів в серійному і масовому виробництвах з використанням кривих розподілу, кореляційного та дисперсного аналізу, точносних діаграм.

Статистичний метод відрізняється не тільки своєю невисокою вартістю і трудомісткістю, але й тим, що він дозволяє відшукати умови оптимального функціонування досліджуваного процесу.

Наукова новизна

У перспективі буде запропонована методика оцінки точності технологічного процесу на основі дисперсійного і кореляційного аналізу.

Практична цінність

Отримання експериментальних даних, що характеризують роботу сполучень вал-корпус і поршень-корпус з точки зору їх точності, і виявлення факторів, що впливають на стабільність технологічного процесу, поява бракованих деталей; методика усунення браку.

Огляд досліджень

У світовому масштабі найбільш вагомий внесок у розвиток статистичних методів планування експерименту внесли: Рональд Фішер, який вперше показав доцільність одночасного варіювання всіма факторами в противагу широко поширеному однофакторного експерименту; а також Бокс і Уїлсон, які запропонували метод крутого сходження.

У масштабі Донецького національного технічного університету схожою роботою займалися магістри кафедри «Технологія машинобудування» Кудрявцев О.О. на тему «Дослідження обробки роликів прокатного стану на верстаті з ЧПК» и Лобко А.О. на тему «Технологічне забезпечення підвищення якості деталей гідравлічного циліндра».

Короткий виклад власних результатів

На даному етапі проводиться дослідження сполучення вал-корпус. На рис. 2 зображена схема кривошипно-шатунного механізму.

Де d_в1 - діаметр короткої ділянки валу, d_в2 - діаметр довгої ділянки валу, D_min - мінімальний діаметр отвору, D_max - максимальний діаметр отвору.

Вихідними даними є вимірювання відхилень розмірів d_в1, d_в2, D_min, D_max за трьома вибірках. Кожна вибірка складається з 50 вимірювань. Вибірки вибиралися з періодичністю один тиждень. Результати, отримані при вимірюванні вибірок, представлені в табл. 1.

Діаграми розподілу розмірів по першій вибірці для параметрів d_в1, d_в2 представлені на рис. 3.

Таблиця 1. Результати вимірювань відхилень сполучуваних деталей, мкм

Для того, щоб спростити розрахунок визначався середній діаметр отвору D_ср по всіх значеннях у вибірках:

Надійна і продуктивна робота компресора забезпечується оптимальними зазорами у всіх рухомих з'єднаннях. Тому для кожної вибірки визначалися зазори J₁ і J₂ як різниця розмірів середнього діаметра отвору і діаметрів відповідних поверхонь валу:

Діаграма розподілу розмірів J₁ і J₂ по першій вибірці представлена на рис. 4.

Для перевірки однорідності двох дисперсій на практиці найчастіше використовують критерій Фішера (F-критерій), який полягає в тому, що береться відношення більшої дисперсії (S₁²) до меншої (S₂²) [1]:

(4)

Розрахункове значення критерію порівнюється з критичним табличним, визначеним для прийнятого рівня значущості та відповідних S₁² і S₂² ступенів свободи f₁ і f₂. Якщо розрахункове значення F більше табличного F_α, то дисперсії неоднорідні та необхідно порівнювати інші дисперсії. Якщо розрахункове значення F менше табличного F_α, то дисперсії однорідні; у цьому випадку необхідно користуватися середньозваженими значенням дисперсії:

(5)

Характеристики вибірок (обсяг вибірки n, число ступенів свободи f, середнє арифметичне X і оцінка дисперсії S_x²) представлені в табл. 2.

Таблиця 2. Статистичні характеристики вибірок

Висновок

Надалі планується провести дисперсійний та кореляційний аналізи сполучень вал-корпус і поршень-корпус з великою кількістю вибірок. Інтервал між вибірками буде складати мінімум один тиждень, а це означає, що змінюються властивості матеріалу оброблюваних заготовок і стан обробного інструменту. І потім можна буде встановити вплив тих чи інших факторів на характеристики технологічного процесу.

При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: грудень 2010. Повний текст роботи та матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.

1. Теория инженерного эксперимента: Учеб. пособие / Тимошенко Г.М., Зима П.Ф. – К.: УМК ВО, 1991.
2. Справочник по теории вероятностей и математической статистике / Королюк В.С., Портенко Н.И., Скороход А.В., Турбин А.Ф. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985.
3. Кутай А.К., Кордонский X.Б. Анализ точности и контроль, качества в машиностроении с применением методов математической статистики. М.- Л., Машгиз, 1958.
4. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981.-184 с., ил.
5. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976.-279 с.
6. Вознесенский В. А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. М., Статистика, 1974. 192 с.
7. Вознесенский В. А. Статистические решения в технологических задачах. Кишинев, Картя молдовеняска, 1968. 232 с.
8. Х. Шенк. Теория инженерного эксперимента.- Пер. с англ.- М.: Мир, 1972.
9. Фишер Р.А. Статистические методы для исследователей. М.: Госстатиздат, 1958
10. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Том 1. (2-е изд.). М.: Мир, 1964
11. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. Том 2. М.: Мир, 1967
12. Математическая теория планирования эксперимента./Под редакцией С.М. Ермакова.-М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983.-392 с.
13. Xальд А. Математическая статистика с техническими приложениями. М.: ил, 1956