1 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТАКОНТРОЛЯ И ЕГО СЛУЖЕБНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ
Объектом контроляявляется зубчатое колесо промежуточного вала (поз. 9), которое входит в состав редуктораЦ2-650К-50-22М-Т3, который предназначен для передачи и изменения крутящегомомента (рисунок 1).
/>
Рисунок 1. Редукторцилиндрический двухступенчатый горизонтальный крановый Ц2-650К-50-22М-Т3
Зубчатое колесо служитдля промежуточного преобразования крутящего момента и его передачи напромежуточный вал при работе в паре с шестерней. Номинальный передаваемыймомент редуктора — 18500 Нм, частота вращения входного вала – 950 мин-1,максимальная мощность, передаваемая редуктором – 37 кВт, номинальноепередаточное число- 50, КПД – 0,96, масса не более 1090 кг. Зубчатое колесо представляет собой деталь типа «диск». В центре детали выполнено сквозноеотверстие, которое служит для посадки на вал; соединение с валом осуществляетсяпосредством призматической шпонки. В детали выполнены круговые выточки иотверстия, которые предназначены для уменьшения массы зубчатого колеса. Зубчатоеколесо сделано из высококачественной стали 12ХН3А. При этом поверхность зубьевподвергается цементации на твердость 56…62 HRС. Заготовку детали получают методом пластическогодеформирования.
2 ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ОБЪЕКТАВ РЕДУКТОРЕ
Зубчатое колесо служитдля передачи крутящего момента с быстроходного вала на промежуточный. Зубчатоеколесо в паре с шестерней быстроходного вала образует первую ступеньпреобразования крутящего момента. При работе зубчатого колеса в редукторе контактнуюнагрузку воспринимает его поверхность и шпоночный паз.
Данное зубчатое колесоизготовлено из стали марки 12ХН3А. Эта марка стали относится квысококачественным сталям. Она содержит 0,12 % С, около 1 % Cr и 3 % Ni, и менее 0,25 % S и P.
К показателям качествазубчатых колес, определяемым при приемосдаточных и периодических испытанияхотносят:
1. показатели,характеризующие кинематическую точность зубчатого колеса:
а) кинематическаяпогрешность колеса;
б) кинематическаяпогрешность передачи;
в) накопленнаяпогрешность;
г) накопленнаяпогрешность шага;
д) погрешность обката;
е) колебание длины общейнормали;
ж) колебаниеизмерительного межосевого расстояния за оборот колеса;
з) радиальное биениезубчатого венца;
2. показатели,характеризующие плавность работы:
а) отклонение шагазацепления;
б) отклонение шагазубчатого колеса;
в) погрешность профиля;
г) местная кинематическаяпогрешность колеса;
д) циклическаяпогрешность колеса;
3. показатели,характеризующие полноту контактов зубьев:
а) суммарное пятноконтакта;
б) мгновенное пятноконтакта;
в) погрешностьнаправления зуба;
г) суммарная погрешностьконтактной линии;
д) отклонение осевыхшагов по нормали;
4. показатели,характеризующие боковой зазор:
а) отклонение среднейдлины общей нормали;
б) допуск на смещениеисходного контура;
в) допуск на среднююдлину общей нормали;
г) допуск на длину общейнормали;
д) нижнее предельноеотклонение межосевого расстояния.
5. показателифизико-механических свойств материалов:
а) твердость поверхности;
б) глубина цементации.
При входном контролекачества материала стали марки 12ХН3А, определяют такие показатели, как:
- химический состав;
- механические свойства;
- микро- и макроструктура;
- основные и технологические свойства;
- геометрические размеры;
- качество поверхности металлопродукции
3. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯК ДЕТАЛИ
При разработкетехнологического контроля зубчатого колеса и качества материала необходимо, впервую очередь, выявить технические требования, т.е. те, которые будутконтролироваться соответственно при приемочном и входном контроле. К такимтребованиям относятся: требования геометрической точности детали и качестваповерхностей, требования физико-механических свойств материала детали и ееэлементов – при приемочном контроле зубчатого колеса; химический состав имеханические свойства – при входном контроле качества материала.
3.1 Требованиягеометрической точности детали и качества поверхностей
Требования геометрическойточности зубчатого колеса и качества ее поверхностей приведены в таблице 1.
Таблица 1 — Требованиягеометрической точности зубчатого колеса и качества ее поверхностей Наименование требования геометрической точности Обозначение Значение отклонения от предельного значения Длина общей нормали, мм W
/> Допуск на накопленную погрешность шага, мм
Fpr 0,112 Допуск на радиальное биение зубчатого венца, мкм
Fr 0,071 Предельное отклонение шага зацепления, мкм
fpb ±0,019 Допуск на погрешность профиля зуба, мкм
fr 0,020 Делительный диаметр, мм d 490 Допуск на направление зуба, мкм
Fβ 0,016 Среднее арифметическое отклонение профиля, мкм
Ra 3,2; 1,6; 0,8 /> /> /> />
3.2 Требованияфизико-механических свойств материала детали и ее элементов
К основным требованиямфизико-механических свойств детали относится твердость рабочих поверхностей, всвязи с чем поверхность зубьев подвергается цементации с последующейтермообработкой на глубину h =0,8…1,2 на твердость 56…62 HRСэ,при этом твердость сердцевины зуба должна составлять Н≥28 HRСэ.
Остальныефизико-механические свойства для готового изделия не регламентируются и должнысоответствовать общим показателям физико-механических свойств стали марки 12ХН3А.
Требования, предъявляемыек качеству материала при входном контроле приведены соответственно в таблице 2и 3.
Таблица2 — Химический состав в стали 12ХН3АC,% Si,% Mn,% Ni,% S,% P,% Cr,% Cu,% 0.09-0.16 0.17-0.37 0.3-0.6 2.75-3.15 до 0.025 до 0.025 0.6-0.9 до 0.3
Предел кратковременной прочности σВ, МПа
Педел пропорциональности (предел текучести для остаточной деформации) σТ, МПа
Относительное удлинение при разрыве δ5,% Относительное сужение Ψ,%
Ударная вязкость KCU, кДж / м2 930 685 11 55 880
Таблица3 — Механические свойства стали 12ХН3А
4. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАЗРАБОТКИ ИОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА КОНТРОЛЯ. СТАТУС КОНТРОЛЯ
При контроле качествапроверяется соответствие показателей качества установленным требованиям.
Задача приемочногоконтроля – изъятие бракованных изделий. При этом необходимо не допуститьпопадания некачественного изделия потребителю.
Основными задачамивходного контроля являются:
проведение контроляналичия сопроводительной документации на продукцию;
контроль соответствиякачества и комплектности продукции требованиям конструкторской инормативно-технической документации;
накопление статистическихданных о фактическом уровне качества получаемой продукции и разработка на этойоснове предложений по повышению качества и, при необходимости, пересмотрутребований НТД на продукцию;
периодический контроль засоблюдением правил и сроков хранения продукции поставщиков.
При входном контролекачества материала стали марки 12ХН3А главной задачей является изъятие изделия,не соответствующего установленным требованиям. Цель такого контроля –предупреждение брака.
Содержание контроляхарактеризуется выполнением следующих этапов:
— получение информации офактическом состоянии контролируемого объекта, о признаках и показателях егосвойств;
— сопоставление первичнойинформации с заранее установленными в документации требованиями, нормами,критериями или оценка соответсвия или несоответствия фактических данныхтребуемым.
Статус контроляопределяет, что продукция:
— не прошла контроль;
— прошла контроль ипринята;
— прошла контроль, непринята и ожидает принятия решения;
— прошла контроль изабракована.
Идентификация статусаконтроля обеспечивает прослеживаемость выполнения необходимого контроля впроцессе производства, что гарантирует отправку потребителю только тойпродукции, которая прошла необходимый контроль.
Идентификация статусаконтроля на предприятии производится путем клеймения, оформлениясопроводительной документации.
Для приемочного контроля зубчатого колеса и входного контроля качества материала целесообразно применять статистический контроль. Потребитель, как правило, не имеет возможности контролировать качество продукции в процессе ее изготовления. Тем не менее, он должен быть уверен, что получаемая им от изготовителя продукция соответствует установленным требованиям, и, если это не подтвердится, он вправе потребовать от изготовителя замены брака или устранения дефектов.
Основным видом контроля поступающих потребителю сырья, материалов и готовых изделий является статистический приемочный контроль качества продукции.
В отраслях промышленности статистические методы применяются для проведения анализа качества продукции и процесса. Анализом качества является анализ, посредством которого с помощью данных и статистических методов определяется отношение между точными и замененными качественными характеристиками. Анализом процесса является анализ, позволяющий уяснить связь между причинными факторами и такими результатами, как качество, стоимость, производительность и т.д. Контроль процесса предусматривает выявление причинных факторов, влияющих на бесперебойное функционирование производственного процесса. Качество, стоимость и производительность являются результатами процесса контроля.
Статистические методы контроля качества продукции в настоящее время приобретают все большее признание и распространение в промышленности. Научные методы статистического контроля качества продукции используются в следующих отраслях: в машиностроении, в легкой промышленности, в области коммунальных услуг.
Основной задачей статистических методов контроля является обеспечение производства пригодной к употреблению продукции и оказание полезных услуг с наименьшими затратами.
Статистические методы контроля качества продукции дают значительные результаты по следующим показателям:
- повышение качества закупаемого сырья;
- экономия сырья и рабочей силы;
- повышение качества производимой продукции;
- снижение затрат на проведение контроля;
- снижение количества брака;
- улучшение взаимосвязи между производством и потребителем;
- облегчение перехода производства с одного вида продукции на другой.
Главная задача – не просто увеличить качество продукции, а увеличить количество такой продукции, которая была бы пригодной к употреблению.
Два основных понятия в контроле качества – это измерение контролируемых параметров и их распределение. Для того чтобы можно было судить о качестве продукции необязательно измерить такие параметры, как прочность материала, бумаги, масса предмета, качество окраски и т.д.
Второе понятие – распределение значений контролируемого параметра – основано на том, что нет двух совершенно одинаковых по величине параметров у одних и тех же изделий; по мере того, как измерения становятся все более точными, в результатах измерений параметра обнаруживаются небольшие расхождения.
Изменчивость «поведения» контролируемого параметра бывает 2 видов. Первый случай – когда значения его составляют совокупность случайных величин, образующихся в нормальных условиях; второй – когда совокупность его случайных величин образуется в условиях, отличных от нормальных под действием определенных причин.
Персонал, осуществляющий управление процессом, в котором формируется контролируемый параметр, должен по его значениям установить: во-первых, в каких условиях они получены (нормальных или отличных от них); и если они получены в условиях, отличных от нормальных, то каковы причины нарушения нормальных условий процесса. Затем принимается управляющее воздействие по устранению этих причин.
5. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССАКОНТРОЛЯ
Исходную информацию дляразработки процессов технического контроля содержат следующие виды документов:
— конструкторскаядокументация на изделие;
— технологическаядокументация на изготовление и испытание изделий;
— программа и срокиизготовления изделия;
— директивные процессыконтроля;
— производственныеинструкции на проведение контроля;
— каталоги,номенклатурные справочники прогрессивных средств контроля;
— прогнозынаучно-технического прогресса и планы повышения технического уровняпроизводства;
— классификатор объектовконтроля;
— стандарты и каталоги насредства контроля, нормативы режимов контроля;
— материальные и трудовыенормативы.
При проведении контроляиспользуются государственные стандарты и технические условия, комплектыконструкторской и эксплуатационной документации, другие нормативные документы,правила приемки, рабочие методики.
В таких документах вобщем случае устанавливают:
-требования к продукции,подлежащие контролю;
— категории и видыконтроля, включая состав проверок, последовательность их проведения ираспространение проверок по категориям контроля;
— планы контроля;
— методы контроля,условия контроля;
— требования к средствамконтроля;
— требования поколичеству единиц продукции, отбираемых для каждой категории контроля, установленнойв документации, а также по порядку отбора единиц продукции;
— требования поподготовке к проведению контроля;
— порядок обработкиданных, полученных при контроле, и категории принятия решений по ним, а такжепорядок оформления и представления результатов контроля;
— требования попринимаемым решениям и области распространения результатов контроля.
При разработкетехнологического процесса контроля руководствуются требованиями:
— контроль долженосуществляться в условиях, максимально приближенных к условиям эксплуатации;
— контроль должен бытьнепрерывным и профилактическим, чтобы предотвратить поступление дефектнойпродукции на следующий этап производственного цикла;
— контроль должен бытьактивным и непосредственно влиять на качество производственного процесса;
— контроль должен быть вмаксимальной степени объективным, производиться с помощью объективных средств ине зависеть от субъективных особенностей исполнителя контроля;
— контроль проводят наоснове безусловной ответственности исполнителя за качество выпускаемойпродукции и качество выполняемых операций;
— контроль не долженнарушать ритмичности производства и обеспечивать выпуск заданного количествапродукции в единицу времени за определенный промежуток времени, т.е. обладатьопределенной производительностью;
— затраты на техническийконтроль должны быть оптимальными.
При разработке процессовтехнического контроля должно обеспечиваться:
— внедрение прогрессивныхметодов контроля и оценки качества продукции, в том числе неразрушающих,автоматических и статистических методов контроля, а также статистическихметодов регулирования технологических процессов, анализа и оценки качествапродукции, средств механизации и автоматизации контрольных операций;
— систематическоеповышение производительности труда;
— снижение трудоемкостиконтроля с тяжелыми и вредными условиями труда.
5.1 Технологическиймаршрут обработки детали объекта контроля
Маршрут обработкизубчатого колеса представлен в таблице 4 с указанием наименования и содержанияопераций и используемого оборудования.
Таблица 4 -Технологическиймаршрут обработки зубчатого колеса№ операции Наименование операции Содержание операции Используемое оборудование 000 Заготовительная - - 005 Токарно-револьверная
Подрезание торца, черновое зенкерование отверстия, чистовое зенкерование отверстия, черновое развертывание отверстия, чистовое
развертывание отверстия, зенкование фасок Токарно-револьверный станок мод.1П365 010 Автоматно-токарная Подрезание торца обода и ступицы, обточка по направлению диаметра Автоматно-токарный станок мод. 1А730 015 Автоматно-токарная
Подрезание другого
торца обода и ступицы, обточка по направлению диаметра Автоматно-токарный станок мод. 1А730 020 Горизонтально-протяжная Протягивание шпоночного паза Горизонтально-протяжной станок мод. 76510 025 Зубофрезерная Нарезание зубьев Зубофрезерный станок мод. 5К324 А 030 Шевинговальная Отделочная обработка зубьев Шевинговальный станок мод.5А703 035 Термообработка Насыщение углеродом, подстуживание закалка, отпуск Участок термического цеха 040 Зубопритирочная Окончательная отделочная обработка зубьев Стенд /> /> /> /> /> />
5.2 Определение типапроизводства и вида технологического процесса контроля
В машиностроении условноразличают три основных типа производства: массовое, серийное и единичное.
При массовом производствеизделия изготавливаются непрерывно в течение нескольких лет. Характернымпризнаком массового производства является выполнение на большинстве рабочихмест только одной закрепленной операции.
При серийном производствеизготавливают серию изделий, регулярно повторяющихся через определенныепромежутки времени. Характерный признак серийного производства – выполнение нарабочих местах нескольких повторяющихся операций. Исходя из объемов выпуска,серийное производство подразделяют на крупносерийное и мелкосерийное.
При единичномпроизводстве выполняются изделия широкой номенклатуры в малых количествах,которые либо не повторяются совершенно, либо повторяются через неопределенноевремя.
На основе рабочихчертежей, размерного анализа и намеченного количества деталей, подлежащихизготовлению в единицу времени и по неизменяемым чертежам, выбираются вид иорганизационная форма производственного процесса изготовления детали. Решающимфактором является количество изделий, подлежащих изготовлению.
В связи с тем, что годоваяпрограмма выпуска численно равна 1000 изделий, то можно сделать вывод – данныйтип производства относится к серийному.
При определении видатехнологического процесса контроля необходимо руководствоваться экономическойобоснованностью. Вид технологического процесса контроля зубчатого колеса икачества материала в зависимости от классификационного признака приведен втаблице 5.
Таблица 5 — Классификациявидов ТККлассификационный признак ТК Объект контроля Качества продукции Стадии создания и существования продукции Эксплуатационный Этапы процесса производства Входной, приемочный Полнота охвата контролем Выборочный, статистический Связь с объектом контроля во времени Непрерывный Эффективность контроля Инспекционный Исполнитель контроля Контроль работником отдела технического контроля Влияние на объект контроля Разрушающий (при контроле качества материала), неразрушающий (при контроле зубчатого колеса) Применяемые СК Измерительный, допусковый, по контрольному образцу Степень механизации и автоматизации Ручной, механизированный Характер воздействия на ход производственного процесса Пассивный Место размещения средств контроля Встроенный Обязательность проведения Текущий Место проведения Стационарный
Тип контролируемых признаков
Химических, физических, геометрических, качественных признаков объекта /> /> />
Именно при таком контролепринимают решение о приемке или браковке партии продукции.
6. ГРУППИРОВАНИЕЭЛЕМЕНТОВ КОНТРОЛЯ ПО КОНТРОЛИРУЕМЫМ ПРИЗНАКАМ
Задача группирования состоитв предварительном формировании совокупности количественных и качественныхпризнаков, которые могут быть выбраны в качестве контролируемых.
Группирование элементовобъекта контроля по контролируемым признакам отражено в таблице 6.
Таблица 6 — Группированиеэлементов объекта контроля по контролируемым признакамПризнак группирования Контролируемые параметры (все поверхности обозначены на рабочем чертеже контролируемого изделия) 1. Геометрические размеры
Ø490h11-0,43,
Ø290,
Ø100Н7,
Ø420,
Ø116,
Ø120,
Ø46Н7,
ширина шпоночного паза 25js9(±0,026),
высота шпоночного паза 105,4+0,2 2. Показатели, характеризующие геометрическую точность и качество поверхности
параметр шероховатости поверхности зубьев R/>=0,8,
параметр шероховатости поверхности по направлению диаметра R/>=3,2,
параметр шероховатости отверстия R/>=1,6,
параметр шероховатости сквозных отверстий R/>=3,2,
параметр шероховатости шпоночного паза R/>=3,2,
торцевое биение поверхности по направлению диаметра не более 0,03,
радиальное биение поверхности зубьев не более 0,03,
отклонение от параллельности шпоночного паза относительно главной оси не более 0,026мм,
отклонение от симметричности шпоночного паза относительно главной оси не более 0,104мм.
3. Показатели, характеризующие точность зубчатого колеса
длина общей нормали W=/>,
допуск на накопленную погрешность шага Fpr =0,112,
допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr=0,071,
предельное отклонение шага зацепления fpb=±0,019,
допуск на погрешность профиля зуба fr=0,020,
допуск на направление зуба Fβ=0,016.
4. Показатели, характеризующие физико-механические свойства стали
глубина цементации h = 0,8…1,2;
твердость поверхности зубчатого колеса 56…62 HRСэ;
твердость сердцевины зуба Н≥28 HRСэ.
7. ГРУППИРОВАНИЕЭЛЕМЕНТОВ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ ПО МЕТРОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ
Метрологическимипризнаками являются: вид контролируемых параметров, единицы измерения, видприменяемого оборудования, точность применяемого оборудования, метод и средствоконтроля.
Группирование элементовобъекта контроля по метрологическому признаку отражено в таблице 7.
Таблица 7 — Группированиеэлементов объекта контроля по метрологическому признаку Признак группирования Контролируемые параметры (все поверхности обозначены на рабочем чертеже контролируемого изделия 1.По точности измерения
Размеры, относящиеся к 11 квалитету: Ø490h11-0,43, Ø290, Ø420, Ø116, Ø120.
Размеры, относящиеся к 7 квалитету:Ø90Н7/к6, Ø46Н7.
Параметры шероховатости: Параметр шероховатости поверхности зубьев R/>=0,8, параметр шероховатости поверхности по направлению диаметра R/>=3,2, параметр шероховатости отверстия R/>=1,6, параметр шероховатости сквозных отверстий R/>=3,2, параметр шероховатости шпоночного паза R/>=3,2
Параметры взаимного расположения поверхностей: торцевое биение поверхности по направлению диаметра не более 0,03, радиальное биение поверхности зубьев не более 0,03, отклонение от параллельности шпоночного паза относительно главной оси не более 0,026мм, отклонение от симметричности шпоночного паза относительно главной оси не более 0,104мм.
Параметры зацепления Длина общей нормали W=/>, допуск на накопленную погрешность шага Fpr =0,112, допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr=0,071, предельное отклонение шага зацепления
fpb=±0,019, допуск на погрешность профиля зуба fr=0,020, допуск на направление зуба Fβ=0,016.
Параметры, характеризующие физико-механические свойства стали: Глубина термообработки h = 0,8…1,2; твердость поверхности зубчатого колеса 56…62 HRСэ; твердость сердцевины зуба Н≥28 HRСэ. /> /> />
8. ВЫБОР ТИПОВОГОПРОЦЕССА ТК
Построение технологическогопроцесса контроля должно быть согласованно с другими процессами, осуществлениекоторых необходимо для обеспечения жизненного цикла продукции. Для этогонеобходимо выбрать типовой процесс ТК.
В качестве типовогопроцесса приемочного ТК выберем контроль в механообрабатывающем производстве.Типовой процесс ТК приведен в таблице 8.
Таблица 8 — Типовойпроцесс приемочного ТККонтролируемый параметр Схема измерения Методы и средства контроля, область применения 1. Наружный диаметр
/> Скоба со шкальными измерительными головками, калибры. Преимущественно в многомерных приспособлениях для контроля многоступенчатых валов. 2. Внутренние диаметры
/>
/>
/> Нутромеры, калибры
3. Параллельность поверхностей
/> Шкальный индикатор. Измеряется разность показаний измерительной головки в крайних точках на заданной длине
4. Радиальное биение
/> Шкальный индикаторный прибор. Определяется разностью между наибольшим и наименьшим показаниями измерительной головки, полученными при повороте детали на полный оборот.
5. Симметричность
/>
Шкальные индикаторные приборы, />.
Деталь поворачивают на 180 ° и определяют при помощи измерительной головки симметричность как полуразность расстояний А и В. 6. Твердость - Твердомер Роквелла 7.Глубина термообработки - Микроскоп металлографический /> /> /> /> /> /> />
Типовой процесс входногоТК качества материала содержит такие операции как:
- проверка сопроводительнойдокументации, удостоверяющей качество (сертификата, паспорта);
- проверка маркировки,тары, упаковки;
- проверка геометрическихразмеров (микрометр, штангенциркуль);
- проверка состоянияповерхности (визуально, используя контрольный образец));
- проверка маркиматериала (химического состава), механических свойств, структуры (спектральныйанализ).
9. РАЗРАБОТКАТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ПРОЦЕССА ТК
Технологический маршрут процессаприемочного ТК зубчатого колеса приведен в таблице 9.
Таблица 9 — Технологический маршрут процесса приемочного ТК зубчатого колеса№ операции Наименование операции Содержание операции Используемое оборудование
000 Внешний вид Визуально -
001 Наружный диаметр
Контролирование размеров Ø490h11-0,43. Штангенциркуль ШЦ-II
002 Внутренний диаметр Ø90Н7 Калибр-пробка по ГОСТ 14817-69
003 Параметры шероховатости
Контролирование шероховатости поверхности
зубьев R/>=0,8, поверхности по направлению диаметра R/>=3,2, отверстия R/>=1,6, сквозных отверстий R/>=3,2, шпоночного паза R/>=3,2 Образец шероховатости по ГОСТ 9378-75
004 Торцевое биение Контроль торцевого биения поверхности по направлению диаметра не более 0,03 Биениемер по ГОСТ 8137-81 005 Расположение шпоночного паза Контроль отклонения от параллельности шпоночного паза относительно главной оси не более 0,026мм, отклонения от симметричности шпоночного паза относительно главной оси не более 0,104мм Калибр-призма шпоночный по ГОСТ 24114 006 Параметры зубчатого колеса
Длина общей нормали W=/>, допуск на
накопленную погрешность шага Fpr =0,112, допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr=0,071, предельное отклонение шага зацепления fpb=±0,019, допуск на погрешность профиля зуба fr=0,020, допуск Нормалемер по ГОСТ 7760-81, угловой шагомер БВ-5030, биениемер по ГОСТ 8137-81, шагомер по ГОСТ 3883-81, эвольвентомер универсальный БВ-5078, ходомер БВ-5076
на направление зуба Fβ=0,016 007 Твердость поверхности
Контроль твердости поверхности зубчатого колеса 56…62 HRСэ; твердости сердцевины зуба Н≥28 HRСэ. Твердомер Бринелля по ГОСТ 23677 008 Глубина термообработки Контроль глубины термообработки h = 0,8…1,2 Микроскоп металлографический /> /> /> /> /> /> /> />
Технологический маршрутпроцесса входного ТК качества материала приведен в таблице 10.
Таблица 10 — Технологический маршрут процесса входного ТК качества материала№ операции Наименование операции Содержание операции Используемое оборудование 000 Внешний вид Визуально - 001 Качество поверхности Визуальная проверка на наличие дефектов Контрольный образец по ГОСТ 9378-75 002 Химический состав
Контроль химического состава:
C,%= 0.09-0.16;
Si,%= 0.17-0.37;
Mn,%= 0.3-0.6;
S,%= до 0.025;
P,%= до 0.025;
Cr,%= 0.6-0.9;
Cu,%= до 0.3 Стилоскоп СЛ-13 003 Механические свойства Контроль предела кратковременной
прочности σВ, МПа=930; педел пропорциональности
(предел текучести для остаточной деформации) σТ, МПа=685; относительное удлинение при разрыве δ5,%= 11; относительное сужение Ψ,% =55; ударная вязкость KCU, кДж / м2=880 /> /> /> /> /> />
Численность работниковОТК определяют, используя известные методы расчетов численности вспомогательныхрабочих, т.е. по трудоемкости работ, нормам выработки, нормативам численности ирабочим местам. Кроме того, при серийном производстве число контролеров можетбыть определено по формуле
/>, (1)
где /> - численность основных производственных рабочих (станочников) для каждойсмены в отдельности (20 человек);
/> - норма обслуживания, скорректированная в соответствии с фактическимипроизводственными условиями. Рассчитывается по формуле
/>,
где /> - число основныхпроизводственных рабочих, обслуживаемых одним контролером (норма обслуживания)для каждой смены в отдельности, равная 12 [2, с. 87].
Кт, Ксл, Кк — коэффициенты, учитывающие соответственно точностьдеталей, их сложность и вид контроля. Определяются по табл. 29, 30, 32 [2].Кт = 1, Ксл = 0,9, Кк = 1.
/>= 10,8
Подставляя найденныезначения в формулу (1), получаем
/> = 1,8 чел.
Операция контроля можетсостоять из различных частей, называемых переходами (установить деталь,измерить контролируемый параметр). В свою очередь переходы состоять из приемов.Например, переход «установить деталь» состоит из приемов: взять заготовку изтары, переместить к приспособлению, установить в приспособление, закрепить.
Нахождение трудоемкостиотдельных операций заключается в определении времени на переходы и приемы ипоследующем их суммировании. Расчет суммарной трудоемкости контроля можновыполнить, суммируя трудоемкости отдельных операций контроля, полученные поформуле
/>,
где Тпкi – трудоемкость перехода контроля, мин;
Твсi – вспомогательное время на установку и снятие ОК, мин;
Тпвi – время на поворот ОК, мин;
Тпз – подготовительно-заключительное время на контроль, мин
/>,
где Кпз – коэффициент подготовительно-заключительного времени,равный 15-30%;
n – число контролируемых параметров наоперации контроля.
Кдоп – коэффициент, учитывающий время на выполнениеконтролерами дополнительных функций. Кдоп =1,35.
Кв – коэффициент выборочности контроля
/>,
где Ов – объем выборки(80 штук),
N – объем партии (1000).
Кв = 0,08.
Ксл-поправочный коэффициент для уточнения трудоемкости контроля по сложностиконструкции детали.
Ксл=0,9.
Нормы времени контролязубчатого колеса приведены в табл. 11.
Таблица 11 — Нормывремени контроля зубчатого колесаОперация ТК Ткп Тпк Твс Тпв Тпз Внешний вид 0,47 0,47 0,34 0,1 0,162 Глубина термообработки 0,75 0,75 0,34 0,1 0,218 Определение твердости 0,48 0,48 0,34 0,1 0,164
Контролирование размеров Ø490h11-0,43. 0,116 0,232 0,34 0,1 0,1144 Контролирование внутреннего диаметра Ø90Н7 0,180 0,360 0,34 0,1 0,14
Контролирование шероховатости поверхности
зубьев R/>=0,8 0,7 1,4 0,34 0,1 0,348
Контролирование шероховатости поверхности по направлению диаметра R/>=3,2, 0,7 1,4 0,34 0,1 0,348
Контролирование шероховатости поверхности отверстия R/>=1,6 0,7 1,4 0,34 0,1 0,348
Контролирование шероховатости поверхности сквозных отверстий R/>=3,2 0,7 1,4 0,34 0,1 0,348
Контролирование шероховатости поверхности шпоночного паза R/>=3,2 0,7 1,4 0,34 0,1 0,348 Контроль торцевого биения поверхности по направлению диаметра не более 0,03, 0,64 1,28 0,34 0,1 0,324 Расположение шпоночного паза 0,130 0,26 0,34 0,1 0,12
Длина общей нормали W=/> 0,040 0,08 0,34 0,1 0,084
Допуск на
накопленную погрешность шага Fpr =0,112 0,08 0,16 0,34 0,1 0,1
Допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr=0,071 0,21 0,42 0,34 0,1 0,152
Предельное отклонение шага зацепления fpb=±0,019 0,07 0,14 0,34 0,1 0,096
Допуск на погрешность профиля зуба fr=0,020 0,09 0,18 0,34 0,1 0,104
Допуск на направление зуба Fβ=0,016 0,09 0,18 0,34 0,1 0,104 Итого 6,846 11,992 6,12 1,8 3,6224
Трудоемкость переходаконтроля определяют по формуле
Тпк=ТкпКТ,
где
Ткп — нормативвремени на контроль параметра определенным средством контроля для деталейсредней сложности, среднем квалитете контролируемого параметра и среднемразряде работ исполнителя контроля;
КТ- число контрольныхточек.
Ток = 2,8 мин.
10. РАЗРАБОТКАТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ТК
Технологические операциитехнического контроля в соответствии с «Классификатором технологическихопераций машиностроения и приборостроения» классифицируются в зависимости отвида технологического процесса, типа или вида контролируемого параметра.
Для разработкитехнологических операций технического контроля выбираем три операции контролязубчатого колеса:
– Контроль наружногодиаметра Ø490h11-0,43;
– Контроль внутреннего диаметраØ90Н7;
– Контроль торцевогобиения поверхности по направлению диаметра.
Технологические операциитехнического контроля отражены в таблице 12.
Таблица 12 –Технологические операции технического контроля зубчатого колесаНомер операции Наименование операции Содержание операции Контролируемый размер, мм Используемые средства контроля Исполнитель контроля 1 2 3 4 5 6 005 Контрольная Проверка наружного диаметра
Ø490h11-0,43 Штангенциркуль ШЦ-II Контроллер 010 Контрольная Проверка внутреннего диаметра Ø90Н7 Калибр-пробка по ГОСТ 14817-69 Контроллер 015 Контрольная Проверка торцевого биения поверхности по направлению диаметра не более 0,03 Биениемер по ГОСТ 8137-81 Контроллер
11. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМАКОНТРОЛЯ. ПЛАНЫ КОНТРОЛЯ
Определение объемаконтроля предполагает решение следующих задач:
– определение совокупностиконтролируемых признаков и параметров;
– определение мест контроля качествапродукции по технологическому процессу;
– определение целесообразностисплошного или выборочного (статистического) контроля и планов контроля.
Совокупностьконтролируемых признаков приведена в 3 разделе курсового проекта.
Так как в нашем случаеимеет место приемочный контроль зубчатого колеса и входной контроль качестваматериала, то контроль качества соответственно осуществляет служба техническогоконтроля качества предприятия (ОТК) и бюро входного контроля (БВК), входящее всостав ОТК.
Целесообразность выборконтроля оговорена в 4 разделе курсового проекта.
План контроля – совокупность данных о виде контроля, объемах контролируемойпартии продукции, выборок или проб, о контрольных нормативах и решающихправилах.
Дляразработки правил контроля должны быть установлены:
- контролируемыесвойства продукции;
- виды дефектов;
- приемочныйуровень дефектности (AQL) для отдельных свойств или для группсвойств и способ его определения;
- уровень контроля;
- тип планаконтроля;
- объем партии;
- план контроля посоответствующей таблице планов.
Приемочный уровеньдефектности AQL выбираем равным 0,15. Чтобыопределить риск потребителя при отдельных приемках на основании определенногоплана выборочного контроля следует использовать оперативную характеристикуплана или в обоснованных случаях следует вычислить предел среднего выходногоуровня дефектности AQL. Сначала выбираем уровень контроля. В нашем случае он равен2. Код объема выборки при 2 уровне контроля – J. Оперативная характеристика показывает вероятность принятияпартии в зависимости от действительной доли дефектных единиц продукции этойпартии.
Оперативнуюхарактеристику следует учитывать при выборе плана контроля, особенно в случае,когда важным является риск потребителя и поставщика во время отдельных приемок.
Планконтроля определяют следующие величины:
приемочныйуровень дефектности AQL (см. п. 1.3);
браковочныйуровень дефектности LQ (ГОСТ 15895-77);
пределсреднего выходного уровня дефектности AOQL;
среднийвыходной уровень дефектности AOQ;
приемочноечисло Ас;
браковочноечисло Re.
Определяемтип плана контроля. Для приемочного контроля зубчатого колеса выбираемодноступенчатый план контроля и нормальный вид контроля, так как производствозубчатых колес будем считать устоявшимся.
Так как приемочныйуровень дефектности AQL=0,15 %, а кодобъема выборки J, то определяемиз ГОСТ Р 50779.30 приобъеме выборки 80 приемочное число Ac=0, браковочноечисло Re=1. Браковочный уровень дефектности LQ (доля дефектных единиц) при β =10 % для приемочного уровня дефектности AQL=0,15 равен 2,8. Предел среднего выходного уровня дефектности AOQL при приемочном уровне дефектности AQL=0,15 соответственно равен 0,46.
Для получения точногозначения предела среднего выходного уровня дефектности AOQL умножим на />.
AOQL=0,46(1-/>)=0,46(1-/>)=0,42.
Дляопределения соответствия партии продукции установленным требованиям следует:
1) отобратьслучайным образом выборку продукции объемом, указанным в принятом планеконтроля;
2)проверить каждое изделие в выборке на соответствие установленным требованиям иустановить изделия с дефектами;
3)сравнить найденное число дефектных единиц в выборке с приемочным числом;
4)считать партию продукции соответствующей установленным требованиям, еслинайденное число дефектных единиц в выборке z меньше или равно приемочному числу Ас для данного планаконтроля;
5)считать партию не соответствующей установленным требованиям, если числодефектных единиц z в выборке равноили больше браковочного числа Re дляданного плана контроля.
Партияпродукции принимается, если количество дефектных единиц продукции в выборкеменьше или равно приемочному числу 0, и бракуется, если количество дефектныхединиц продукции в выборке больше или равно браковочному числу 1.
Основным вероятностнымпоказателем плана статистического контроля является его оперативнаяхарактеристика, которая представляет собой зависимость вероятности приемкипартии Р(q) от доли дефектных единиц продукции q. Исходные данные для построенияоперативной характеристики выбранного статистического контроля приведены втаблице 13, график этого статистического показателя на рисунке 2.
Таблица 13 – Исходныеданные для построения оперативной характеристикиДоля дефектных единиц продукции q,% 0,013 0,094 0,132 0,359 0,863 1,72 2,84 3,68 5,59 Вероятность приемки контролируемой партии Р(q),% 99 95 90 75 50 25 10 5 1
/>
Рисунок 2. Оперативнаяхарактеристика зависимостивероятности приемки партии Р(q) отдоли дефектных единиц продукции q
При выборочном контролесуществует риск забраковать партию продукции, соответствующую установленным требованияк ее качеству. Этот риск называют риском поставщика α, поскольку онприводит к убыткам последнего от забраковки годной продукции. Также существуетриск потребителя β – риск принять партию продукции, не соответствующуюустановленным требования./>
12. ВЫБОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ
Средство контроля –техническое устройство для проведения контроля. СК используют для полученияпервичной информации об объекте контроля, а также для преобразованияинформации, поступающей от объекта контроля.
По ГОСТ 14.306-73 выборсредств контроля основывается на обеспечении заданных показателей процесса ТК ианализе затрат на реализацию процесса контроля. К обязательным показателямконтроля относят точность измерения, достоверность, трудоемкость, стоимостьконтроля.
При выборе средстваконтроля необходимо обеспечить:
— оптимальное применениедля данных условий прогрессивных и автоматизированных, универсальныхстандартизованных средств контроля;
— систематическоеповышение трудоемкости контроля и особенно с тяжелыми и вредными условиямитруда;
— безопасность труда;
— требуемую точность иэкономичность производства, при которой предпочтение отдается более дешевымсредствам, более простым в использовании, требующим для работы контроллераневысокой квалификации и условий работы со свободным температурным режимом,возможность переналадки и многократного использования при изменении объектаконтроля;
— выдачу информации вформе, удобной для оперативного использования.
Выбор средства контроляпо точности представим в виде алгоритма. Алгоритм выбора средства контроля поточности представлен в графической части. Алгоритм составлен таким образом, чтоот процедуры к процедуре номенклатура выбираемых средств ограничивается.
Схема алгоритма выборасредства контроля составлена из блоков. Процедуры, отнесенные к одному блоку,выполняют по определенным правилам.
Блок 1 —подготовка исходных данных контроля, т. е. получение сведений об операцияхконтроля, объекте контроля (массе детали, ее конфигурации и деформируемости) иконтролируемых параметрах — виде параметра, его номинальном значении, допуске(квалитете) или степени точности параметра.
Блок 2 —выбор СК по виду контролируемых параметров.
Блок 3 —проверка наличия СК для контролируемого параметра,
Блок 4 —выбор СК по диапазону измерения.
Блок 5 —проверка наличия СК, диапазон измерения которых соответствует номинальномуразмеру контролируемого параметра.
Блок 6 —проверка возможности контроля косвенным расчетом с расширением областиприменения СК. При проверке оценивают возможность вычисления с необходимойточностью фактического значения конкретного контролируемого параметра с помощьюарифметических действий (суммирования, вычитания и т. д.) над некоторымидругими параметрами.
Блок 7 —выявление состава параметров, с помощью которых можно вычислить с необходимойточностью фактическое значение конкретного контролируемого параметра.
Блок 8 —выбор СК по точности измерения; допустимую погрешность измерения (ДПИ) линейныхразмеров 1 — 500 мм принимают по ГОСТ 8.051-81.
Последовательностьвыбора:
1.Определение ДПИ для случаев:
заданыотклонения параметра; по известному номинальному размеру контролируемогопараметра и допуску определяют квалитет и допустимую погрешность измерения;
заданквалитет; по известному номинальному размеру контролируемого параметра иквалитету определяют допустимую погрешность измерения.
2.Сопоставление ДПИ и погрешности />СК />≤ ДПИ.
Порезультатам сопоставления ограничивают номенклатуру средств контроля.Погрешность средства контроля задается в соответствующем массиве.
Влияниепогрешности измерения оценивают параметрами:
m — числом деталей (от общего числаизмеренных деталей), имеющих размеры, превышающие предельные, и принятых вчисле годных (неправильно принятые);
n — числом деталей (в процентах отобщего числа измеренных), имеющих размеры, не превышающие предельные, нозабракованных (неправильно забракованных);
с — вероятностной величиной выходаразмера за предельные значения у неправильно принятых деталей.
Параметрыm, n и с определяют по таблице 14 в зависимости от
значения:
/>,
где /> — среднее квадратичноеотклонение погрешности измерения;
IT – допуск контролируемого размера.
Таблица 14 – Определениехарактеристик m,%, n,%, с в зависимости от />,%
/>,% m,% n,%
/> 1,6 Св. 0,37 до 0,39 Св. 0,7 до 0,75 0,01 3 » 0,87 » 0,9 » 1,2 » 1,3 0,03 5 » 1,6 » 1,7 » 2,0 » 2,25 0,06 8 » 2,6 » 2,8 » 3,4 » 3,7 0,10 10 » 3,1 » 3,5 » 4,5 » 4,75 0,14 12 » 3,75 » 4,1 » 5,4 » 5,8 0,17 16 » 5,0 » 5,4 » 7,8 » 8,25 0,25
При определениипараметров m, n и с принимают следующие значения />%: 16 для квалитетов 2 — 7; 12 —для квалитетов 8 и 9; 10 — для квалитетов 10 и грубее.
Втаблице 15 дан способ определения характеристик: m1 —процента неправильно принятых деталей от числа принятых; ni — процента неправильно забракованныхгодных деталей от общего числа годных деталей.
Таблица15 — Определение характеристик m1 и n1 в зависимости от />,%
/>,% Закон распределения погрешности измерения нормальный равной вероятности
m1
n1
m1
n1 1,6 1,01 1,28 1,11 1,38 3 2,12 2,39 2,33 2,60 5 3,71 3,98 4,06 4,33 8 6,11 6,38 6,66 6,93 10 6,71 7,98 8,38 8,65 12 3,31 9,58 10,13 10,40 16 12,53 12,80 13,85 13,85
Придопусках, не соответствующих значениям, указанным в таблице, погрешностиизмерения выбирают по ближайшему меньшему значению допуска для соответствующегоразмера.
Приуменьшении или увеличении погрешности измерения характеристики результатовизмерения находят по соответствующим квалитетам из таблиц 14 и 15.
Блок 9 —проверка наличия СК с погрешностью, соответствующей ДПИ контролируемогопараметра.
Блок 10— окончательный выбор СК.
Каждому процессутехнического контроля присущ метод его осуществления. Метод контроля – правилаприменения определенных принципов и средств контроля. Существуют разрушающий инеразрушающий методы контроля. Наиболее предпочтительным являетсянеразрушающий, но все же существуют такие испытания, где без примененияразрушающего контроля не обойтись.
Наименование выбранныхсредств, а также методы контроля приведены в таблице 16.
Таблица 16 – Выборсредств и методов контроляНаименование контролируемого параметра Средство контроля Метод контроля Наименование Модель, основные характеристики
Наружный диаметр Ø490h11-0,43. Штангенциркуль ШЦ-II; диапазон измерения 250-630 мм, показания по нониусу 0,1 мм, допускаемая погрешность при отсчете по нониусу ±0,1 мм. Неразрушающий Внутренний диаметр Ø90Н7 Калибр-пробка по ГОСТ 14817-69 диапазон измерений 50-100 мм; проверяемый квалитет 9 и грубее Неразрушающий
Параметр шероховатости R/>=0,8 Образец шероховатости по ГОСТ 9378-75
R/>=0,8, базовая длина 0,8 мм, допускаемое отклонение среднего значения R/>от номинального +10;-20 %; допускаемое
среднеквадратическое отклонение σ =4% Неразрушающий
Параметр шероховатости R/>=1,6 Образец шероховатости по ГОСТ 9378-75
R/>=1,6, базовая длина 0,8 мм, допускаемое отклонение среднего значения R/>от номинального +10;-20 %; допускаемое
среднеквадратическое отклонение σ =4% Неразрушающий
Параметр шероховатости R/>=3,2 Образец шероховатости по ГОСТ 9378-75
R/>=3,2, базовая длина 2, 5 мм, допускаемое отклонение среднего значения R/>от номинального +10;-20 %; допускаемое
среднеквадратическое отклонение σ =12% Неразрушающий торцевое биение поверхности по направлению диаметра не более 0,03 Головка измерительная рычажно-зубчатая по ГОСТ 18833 Мод. 1ИГ; диапазон показаний 0,1 мм; цена деления 0,001 мм Неразрушающий Расположение шпоночного паза Калибр-призма шпоночная по ГОСТ 24114 Неразрушающий
Длина общей нормали W=/> Нормалемер по ГОСТ 7760-81 БВ-5046; цена деления 0,002 мм, габаритные размеры 455×72×36, масса 3,3 кг Неразрушающий
Допуск на
накопленную погрешность шага
Fpr =0,112 угловой шагомер БВ-5030 Неразрушающий
Допуск на радиальное биение зубчатого венца Fr=0,071 биениемер по ГОСТ 8137-81 Мод. Б-10М; цена деления 0,001; класс точности АВ Неразрушающий
Предельное отклонение шага зацепления fpb=±0,019 шагомер по ГОСТ 3883-81 Мод. БВ-5070; цена деления 0,001 мм; класс точности В Неразрушающий
Допуск на погрешность профиля зуба fr=0,020 эвольвентомер универсальный БВ-5078; цена деления 0,002, класс точности АВ Неразрушающий
Допуск на направление зуба Fβ=0,016 ходомер БВ-5076; цена деления 0,005; класс точности В Неразрушающий Твердость поверхности Твердомер Бринелля по ГОСТ 23677
ТБП 5013;
диапазон измерения твердости 8-450 HB Метод Бринелля Глубина термообработки Микроскоп металлографический Оптический /> /> /> /> /> /> />