The choice of universal measuring instruments for monitoring the cylinder liners of the engine during selective assembly

Full Text

Введение Качество единичного и мелкосерийного машиностроительного производства, в том числе ремонта машин [1], в настоящее время низкое в силу ряда объективных факторов [2], которые связаны с культурой проектирования и производства, заложенной еще при социализме [3]. Требуемая точность посадок в сборочных единицах техники, выраженная квалитетами [4], не обеспечивается реальным технологическим оборудованием как при единичном производстве, так и при ремонте машин [5]. Требования к метрологическому обеспечению работ в машиностроении и при техническом обслуживании и ремонте машин постоянно совершенствуются и в настоящее время представляют собой комплекс мероприятий, которые направлены на обеспечение единства измерений и требуемой точности [6]. Соблюдение точности измерений приводит к снижению таких составляющих затрат на качество [7], как затраты на измерения [8], потери от внутреннего и внешнего брака [9]. Но в номенклатуре универсальных средств измерений, которые широко применяются в единичном и мелкосерийном производстве и при ремонте машин, присутствуют обычно несколько приборов, которые удовлетворяют указанным требованиям [10]. Возникает вопрос, какое из них нужно выбрать, особенно для такого ответственного процесса, как сортировка по группам селекции обработанных под ремонтный размер гильз цилиндров. Цель исследований Целью исследования является изучение вопроса влияния погрешности измерений на формирование рассеяния размеров гильз цилиндров двигателя ЯМЗ при селективной сборке с учетом выявления количества неправильно принятых и неправильно забракованных деталей, а также определение вероятностной величины выхода измеряемого параметра за каждую границу допуска у неправильно принятых изделий. Существующие методики Выбор средств измерений (СИ) для обеспечения необходимой точности является комплексной задачей и должен проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 8.051-81 и РД 50-98-86 [11]. СИ выбирают с учетом метрологических и экономических факторов [12]. На выбор СИ влияет и программа производства [13]. Для массового производства обычно применяют оригинальные высокопроизводительные СИ с высокой степенью автоматизации и роботизации, а для мелкосерийного и единичного -универсальные СИ. Рассеяние погрешности измерения накладывается на зону рассеяния действительных размеров, и возникает неопределенность при принятии решения - годное изделие или бракованное. Под влияние наложения рассеяний попадают действительные размеры изделия, которые находятся около границ поля допуска. Взаимосвязь между допуском Т, параметрами рассеяния действительных размеров изделия (зоной рассеяния а>тех и среднеквадратическим отклонением а ) и рассеянием самой погрешности измерения Л при распределении их по закону нормального распределения представлена на рис. 1. (1) Конкретное СИ выбирают из таблиц так, чтобы предельная погрешность измерения Slim была не более допускаемой нормируемой погрешности измерения Л [14]: Slim < Л. Влияние погрешности измерения на результаты разбраковки оценивают следующими параметрами (рис. 1) [15]: - m (m1) - число неправильно принятых изделий в процентах от общего числа измеренных (числа принятых); - n (n1) - число неправильно забракованных изделий в процентах от общего числа измеренных (числа годных); - с (с:) - вероятностная величина выхода измеряемого параметра за каждую границу допуска у неправильно принятых изделий (от числа принятых деталей). (2) Наиболее целесообразно в расчетах использовать относительную величину [15]: 4ет(°) = (°мет/ T) ■ 100%, где Дмет(^) - относительная погрешность измерения (коэффициент точности измерений); <змет - среднеквадратическое отклонение погрешности измерения <змет = Alim /2; T - допуск контролируемого параметра. Средства и методы исследований Для анализа формирования распределения размеров в процессе селективной сборки гильз цилиндров двигателей ЯМЗ были выбраны следующие средства измерений: - нутромер индикаторный (НИ) с ценой деления отсчетного устройства 0,001 мм при настройке по концевым мерам 1 класса Alim(1) = ± 6,5 мкм; - нутромер индикаторный (НИ) с ценой деления отсчетного устройства 0,001 мм при настройке по установочным кольцам Alim(22) = ± 4 мкм. Гильзы цилиндров измерялись в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и в двух сечениях - в верхнем и нижнем. Высчитывался средний размер, который принимался как действительный размер детали. Определение количества неправильно забракованных деталей от количества годных, количества неправильно принятых деталей от количества принятых, предельной величины выхода размера за границу поля допуска производились по методике, описанной в работе [15]. Результаты и обсуждение В начале исследований был произведен замер партий гильз цилиндров в количестве 100 штук. Результаты измерений представлены в виде гистограммы, полигона и теоретической кривой распределения на рис. 2. Анализ полученных данных представлен в табл. 1, откуда видно, что процесс обработки гильзы можно считать неудовлетворительным, так как имеется определенное количество исправимого брака - 4 % и неисправимого брака -2 %, зона рассеяния смещена в сторону исправимого брака, что характеризует хорошую квалификацию рабочих, выполняющих данную операцию. '(1) 6,5 2 Среднеквадратическое отклонение погрешности измерения для СИ1: 'мет(1) Alim, : 3,25 мкм. Среднеквадратическое отклонение погрешности измерения для СИ2: 'мет(2) '(2) Alim, 4 2 2 мкм. По методике, изложенной в работе [15], определено количество неправильно забракованных деталей (n, %) от количества годных, количество неправильно принятых деталей (m, %) от количества принятых и предельную величину выхода размера за границу поля допуска (с, мкм). Полученные данные сведены в табл. 2 Из табл. 2 видно, что в результате действия погрешности измерений при измерении нутромером НИ-160-0,001 при настройке по концевым мерам 1 кл. с погрешностью 6,5 мкм: - часть деталей - 4,75 % из годных второй группы попадает в третью, а другая часть -4 % - из третьей во вторую; - часть деталей - 7,6 % из годных второй группы попадает в первую, а из первой во вторую попало 7,7 % деталей; - в исправимый брак неправильно забракованных деталей попало 1,9 %; - в неисправимый брак неправильно забракованных попало 0,45 % деталей; - количество неправильно принятых деталей (попавших из брака в годные) в первой группе 1,35 %, в третьей - 0,2 %. Суммарное количество неправильно принятых в группу деталей составило 13,25 %, неправильно вышедших из группы или забракованных - 14,7 %. Наибольшая величина выхода измеряемого параметра за границу допуска с = 2,28 мкм. В результате действия погрешности измерений при измерении нутромером НИ-160-0,001 при настройке по установочным кольцам 1 кл. с погрешностью 4 мкм: - из первой группы во вторую попало 5 % деталей; - из второй группы в первую - 5,25 % деталей; - из второй группы в третью попало 2,85 %, из третьей во вторую - 2,9 %; - неправильно принятых деталей в первой группе составило 0,45 % деталей, в третьей - 0,2 %; - в исправимый брак неправильно забракованных деталей попало 1,25 % деталей, в неисправимый брак - 0,4 %. Суммарное количество неправильно принятых деталей составило 8,55 %, неправильно вышедших из группы или забракованных - 9,75 %. Наибольшая величина выхода измеряемого параметра за границу допуска с = 1,75 мкм. Таким образом, при использовании средства измерения с погрешностью 6,5 мкм количество неправильно вышедших из группы или забракованных деталей на 4,95 % больше, количество неправильно принятых деталей на 4,7 % больше, чем при использовании средства измерения с погрешностью 4 мкм. В технических требованиях на капитальный ремонт двигателей ЯМЗ для контроля обработки гильз цилиндров под ремонтный размер предлагается использовать нутромер индикаторный (НИ) с ценой деления отсчет-ного устройства 0,01 мм, и при настройке по устаночным кольцам будет погрешность Slim = ±10 мкм, а по концевым мерам - Slim = ±15 мкм. При таких значениях погрешностей количество неправильно принятых деталей и неправильно вышедших из группы или забракованных возрастет минимум в два раза. Выводы Таким образом, при выборе средства измерений для контроля качества обработки гильз цилиндров двигателей ЯМЗ в условиях единичного, мелкосерийного и ремонтного производства из предлагаемой номенклатуры универсальных средств измерений линейных размеров следует использовать самое точное -нутромер индикаторный (НИ) с ценой деления отсчетного устройства 0,001 мм при настройке по установочным кольцам, при этом погрешность измерений будет наименьшая: ±4 мкм. Это приведет к значительному снижению количества неправильно принятых в группу и неправильно вышедших из группы или забракованных деталей, что, в свою очередь, отразится не только на качестве последующей сборки соединения, но и на экономике предприятия.

About the authors

O. A Leonov

Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: ulkabr07@mail.ru
DSc in Engineering

U. Yu Antonova

Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Email: ulkabr07@mail.ru

References

Supplementary files