Методы менеджмента качества

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:

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. 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

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

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

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-