Конспект(1)

Из приведенных примеров видно, что о содержании

функциональных показателей и показателей технической эффективности нельзя говорить обобщенно, т. е. безотносительно к конкретному объекту исследования и к его назначению. Объект, его сущность, принцип действия и т. д. предопределяют перечень и смысл показателей, характеризующих функциональную и техническую эффективность объекта исследования. По этой причине можно рассматривать показатели функционально-технической эффективности только конкретных изделий.

4.1.3. КОНСТРУКТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Конструктивные показатели характеризуют основные проектноконструкторские решения: типоразмер, возможность и удобство монтажа и установки, агрегатирование, взаимозаменяемость продукции и т. п. Для продукции, на которую разработана конструкторская документация, применение конструктивных показателей при оценке уровня качества является обязательным.

К конструктивным показателям относятся: коэффициент сборности (блочности), уровень механизации или автоматизации работы изделия, удельные размеры, присоединительные размеры, многофункциональность, коэффициент эффективности взаимозаменяемости отдельных частей изделия, наличие дополнительных устройств (например, для автомобиля такими устройствами являются домкрат и другая оснастка) и т. п.

Коэффициент сборности (блочности) изделия характеризует простоту и удобство его монтажа и представляет собой часть, долю конструктивных элементов в общем количестве элементов изделия. Коэффициент сборности (блочности) изделия определяют по формуле:

где NC – количество специфицированных составных частей изделия; NН – количество неспецифицированных составных частей изделия; NОБ - общее количество составных частей изделия (NОБ = NС + NН).

Количество специфицированных и неспецифицированных частей изделия определяют из сведений о составе изделия, содержащихся в спецификации – разделе конструкторской документации.

91

Уровень механизации или автоматизации определяется показателем

относительной экономии живого труда при использовании оцениваемого изделия по сравнению с базовым:

автоматизации, имеет знак « + », если АОЦ < АБАЗ и « – », если АОЦ > АБАЗ; АБАЗ – затраты физической энергии работника при эксплуатации базового изделия в течение определенного времени, МДж; АОЦ – затраты физической энергии работника при работе с оцениваемым изделием, МДж.

Относительная экономия труда УМ подобна коэффициенту эффективности Е, обычно определяемому с помощью стоимостных показателей. Поэтому для оценки соответствия уровня механизации современным темпам технического прогресса возможно установить нормативное значение коэффициента эффективности совокупных затрат прошлого и живого труда. Подобный норматив используют на практике только для оценки эффективности капитальных вложений, которые составляют меньшую часть совокупных затрат труда и средств.

Все конструктивные показатели технических изделий предопределяются на этапе их разработки (при проектировании и конструировании), но учитываются и на всех последующих этапах жизненного цикла образцов техники.

4.1.4. ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ

Показатели точности параметров изделий и материалов характеризуют их предназначение и поэтому могут относиться к показателям назначения. Кроме того, точность определения численных значений различных показателей свойств, не относящихся к показателям назначения продукции, также должна учитываться при определении итогового показателя качества.

Точность – комплексное понятие, характеризующее как геометрические параметры машин и их элементов, так и единообразие различных свойств изготовляемых изделий (например, упругости, электропроводности и др.). Точность характеризует также единообразие

92

показателей назначения (технико-эксплуатационных показателей) машин:

напора, производительности, установленной мощности и др. Эти показатели тем точнее, чем уже поле их разброса, чем меньше их

погрешность.

Точность промышленной продукции является важнейшей характеристикой ее качества. Недостаточная точность изготовления большинства современных машин не позволяет им функционировать при наибольших возможных скоростях и удельных нагрузках, вызывающих вибрации и их разрушение.

Различают три вида точности: конструкторскую точность,

технологическую точность и эксплуатационную точность.

При проектировании машин рассматривают конструкторскую точность. При этом определяют погрешности, заложенные в рабочем принципе машин, и их влияние на стоимость и качество функционирования машины. Эти погрешности можно устранить, выбрав другой принцип работы с допустимой погрешностью, или уменьшить путем улучшения данного рабочего принципа.

На технологическую точность в производстве изделий можно воздействовать тремя способами:

–устранить причины погрешностей, но это будет сопровождаться большими производственными затратами;

–компенсировать погрешности путем ужесточения точности, например введением конструкции с кратчайшей размерной цепью;

–учесть погрешности, так чтобы они не превышали допустимых значений, если их устранение связано с большими затратами.

На эксплуатационную точность с течением времени влияет износ (механический, коррозионный, эрозионный).

Повышение точности деталей и узлов увеличивает долговечность и надежность эксплуатации механизмов и машин.

Погрешность – количественный показатель неточности, служащий для оценки отклонений размеров различных параметров продукции. Показатель погрешности (Δ) – это абсолютное значение отличия

измеренного значения величины параметра (Хи) от его действительного значения (Хд), т. е. это разница между действительным значением размера (ДР) и измеренным значением размера (ИР):

93

Точность (англ. accuracy) – степень близости результатов измерений

к принятому опорному (базовому, нормативному) значению (ГОСТ Р ИСО 5725 - 1 - 2002). Термин «точность», когда он относится к серии результатов измерений (испытаний), включает сочетание

(ГОСТ 15467 - 79), а «точность обработки – это степень приближения формы, размеров и положения обработанной поверхности деталей к требованиям чертежа и технических условий». Более конкретное (частное) определение может звучать следующим образом: «точность подшипника качения – это степень соответствия действительных значений геометрических и функциональных параметров изготовленного подшипника качения и его деталей рассчитанным (номинальным) значениям».

Кроме понятия о точности существуют и другие понятия, относящиеся к точности. К ним относятся, в частности, понятия, выражаемые терминами «правильность» и «прецизионность».

Правильность (англ. trueness) – степень близости среднего значения, полученного на основании большой серии результатов измерений (или результатов испытаний), т. е. степень близости действительного размера (ДР) к принятому опорному (базовому, нормативному, номинальному) значению размера (HP). Следовательно, правильность П = |НР – ДР|.

Прецизионность (англ. precision) – степень близости друг к другу независимых результатов измерений, характеризуемая рассеянием (разбросом) данных.

Мерой нормативной (конструкторской) прецизионности считается стандартное отклонение результатов измерений σ. Допускаемое стандартное отклонение Т обычно применяется в размере 6σ (T = 6σ).

Мерой технологической прецизионности является фактический

94

Считается, что точность различных параметров изделия или

процесса можно оценить двумя способами:

–по погрешности, т. е. по численному размеру, показывающему, на сколько единиц измерения (абсолютная погрешность) или на сколько процентов (относительная погрешность) размеры параметров отличаются от нормативных значений;

–по относительному показателю: во сколько раз действительный размер больше или меньше нормативного, т. е. какую степень соответствия или степень близости имеет усредненное действительное значение параметра по сравнению с требуемым (нормативным, опорным, базовым).

Необходимо отметить, что по первому способу оценить точность невозможно, так как оценивание точности по абсолютным значениям

характеристик неточности противоречит понятию точности.

Погрешность, отклонение не может быть мерой точности – мерой соответствия, показателем степени близости результатов измерений к опорному (базовому) значению. Погрешность – это показатель неточности. Величина, обратная погрешности, т. е. G = 1/Δ, также не характеризует точность. В таком случае при ДР = HP значение G стремится к бесконечности (G → ∞), и этот показатель теряет свою определенность и смысл. При ДР = НP ω = 0, а степень соответствия будет указанных размеров, т. е. показатель точности А = ДР / HP = 1, что согласуется с принятыми определениями понятий точности и показателя точности.

Понятия точности и погрешности взаимосвязаны, но взаимосвязь эта не элементарно простая и одно понятие не подменяет другого. Погрешность – это отклонение размера в большую и меньшую сторону, тогда как точность характеризуется приближением значения величины параметра к его истинному (номинальному или опорному) значению. Точность и погрешность имеют по существу разную направленность. Кроме того, точность по определению не может не зависеть от размера основной величины параметра, а отклонения (погрешность) обусловлены исключительно технологическими причинами производства и измерения и поэтому непосредственно не зависят от основного (базового) размера параметра.

Отклонения, допуски или фактические разбросы данных не вычитаются и не складываются с номинальным или действительным (усредненным) значением величины – они накладываются на эти значения, обычно ухудшая показатель точности.

95

На основании вышеизложенного и в соответствии с общепринятым

определением точности, можно утверждать, что погрешность или отклонение от номинала или действительного значения величины по сути понятий не могут характеризовать точность. Действительно, при одинаковых отклонениях, но разных по величине одноименных параметрах, невозможно говорить об их равной точности. Кроме того, меньшее отклонение малой измеряемой величины не свидетельствует о большей точности по сравнению с точностью большего по размеру параметра, имеющего большее отклонение от этого размера. Следовательно, отклонение, погрешность, допуск и разброс данных величины параметра действительно не являются мерой его точности.

Размер параметра можно точно выразить только в форме так называемого обобщенного размера. Для конструктора таким обобщенным размером является номинальный размер, а также значения верхнего и нижнего допустимых отклонений от этого размера – допуск. Любой размер готового изделия состоит из действительного, т. е. усредненного значения размера, и имеющихся отклонений (разброса) от действительного размера параметра.

Таким образом, обобщенный размер параметра – это базовое (основное, опорное) значение параметра (например, номинальное или действительное) с размерами его отклонений (допускаемых или действительных). Из этого следует, что при определении размерной точности параметра необходимо одновременно, совместно учитывать, наряду с отклонениями размеров от их базовых значений (как это обычно делается), еще и несовпадение (несоответствие) сопоставляемых значений номинального и действительного размеров.

Очевидно, что правильно определить показатель точности можно только по соотношению рассматриваемых значений параметра, т. е. как алгебраическое отношение действительных значений к требуемым, как частное от деления соответствующих численных значений параметра. Только в этом случае фактически определяется степень соответствия действительного (истинного) размера требуемому, что наиболее адекватно характеризует понятие точности.

Показатель точности А состоит из двух составляющих компонентов – А1 и А2. Первый компонент А1 учитывает систематическое отклонение ДР от HP, а второй – А2 характеризует влияние на точность случайных отклонений. Следовательно, А = f(А1, А2).

96

Компонент показателя точности единичного параметра продукции

А1 можно рассчитать без учета случайных погрешностей (отклонений), но при условии, что действительный размер (ДР) находится в пределах допуска (Т) но следующим формулам:

В вышеприведенных формулах для расчета показателя точности А1 учитывается только усредненное систематическое отклонение ДР от HP, т. е. сист = |НР – ДР|. Однако реально значение показателя точности А определяется (обусловлено) не только степенью приближения (соответствия) ДР к HP, но и величиной отличия случайных отклонений размера ω от установленного допуска Т на эти отклонения. т. е. по δсл = Т –

ω.

Из вышеизложенного следует, что величину компонента точности А2 надо определять как соотношение

Показатель А характеризует точность параметра объекта (продукции) по его соответствию нормативному (базовому) значению.

Так как показатели А1 и А2 не являются полностью независимыми друг от друга, то вывести общую и точную формулу для расчета А во всех возможных случаях, по-видимому, невозможно. Однако с достаточным основанием предлагаются следующие расчетные формулы для численного определения показателя точности А в его первом приближении:

97

Показатель точности того или иного параметра А характеризует соответствие сопоставляемых размеров в долевом выражении.

Другим методом расчета показателя точности является квалиметрический метод, в котором учитываются значимости элементов (компонентов), совместно характеризующих точность. Этот метод состоит в нахождении средневзвешенного арифметического значения показателя точности А, рассчитываемого по формулам

где a и b – коэффициенты значимости (весомости) соответствующих величин (a + b = 1).

Если влияние характеристик А1 и А2 на обобщенный показатель точности А не пропорционально их значениям, то рекомендуется производить оценку точности А по комплексному средневзвешенному геометрическому значению этого показателя.

Так как точные размеры любого показателя содержат основной размер (нормативный или действительный) и отклонения от него (допуск или разброс), то точный конструкторский размер задается значениями HP и Т, а полученный технологический (фактический) размер выражается значениями ДР и ω. Поэтому оценку конструкторской документации по точности спроектированного изделия осуществляют по результату сравнения поля допуска оцениваемого параметра Тоц с аналогичным допуском для базового образца Тбаз. Их соотношение показывает уровень конструкторской точности qк.т. параметра Т оцениваемого образца Тоц по сравнению с точностным показателем нормативного размера параметра базового образца Тбаз, т. е.

98

Отдельными самостоятельными мерами нормативной (проектноконструкторской) и действительной (реальной производственнотехнологической) точности являются точностные коэффициенты допуска (kд) и рассеяния (kр), выражающие соответственно долю допуска (Т) или суммарно допустимых отклонений от значения номинального размера (HP) и долю наибольшего рассеяния значений параметра (ω) от его действительного размера (ДР).

Коэффициент нормативной (конструкторской) точности или коэффициент допуска равен:

а коэффициент действительной точности или коэффициент фактического рассеяния (технологической погрешности) можно рассчитать по формуле

соответствующие точности различных параметров или данного параметра подобных изделий разного размера.

Соотношение kд и kр в виде:

99

Как показатель корреляции (взаимосвязи) элементов технологической и конструкторской точности К, вероятно, может служить одним из инструментов технологической и конструкционной точности различных параметров изделий (деталей).

В настоящее время считается, что единственным показателем технологической точности является, так называемый, коэффициент точности:

Начиная с 1978 г. kт включен практически во все нормативные документы, касающиеся точности изделий и технологических процессов. В научной и учебной литературе по точности нет других показателей кроме kт. Однако следует отметить существенную ограниченность этого показателя. Он характеризует только поверхностные отклонения безотносительно, к какому по величине размеру относятся ω и T.

Коэффициент kт, как и ω, характеризует вклад в неточность случайных погрешностей и, соответственно, случайных отклонений в пределах допускаемых. В kт не учитываются систематические ошибки производства изделия и обусловленные ими систематические отклонения. Следовательно, коэффициент kт не в полной мере оценивает точность и не может считаться единственным и достоверным показателем точности. Очевидно, что kт является коэффициентом запаса технологической точности изделия (детали), так как оценивает долю случайных отклонений имеющегося размера от величины допустимых отклонений от требуемого размера (номинала).

Есть рекомендованные нормативные значения для kт деталей, обработанных при различных технологических условиях:

а) при обработке на новом оборудовании и с новой оснасткой, которые по точности значительно превышают необходимый размер допуска размера, тогда 0,3 ≤ kт ≤ 0,5;

б) при обработке на оборудовании с оснасткой, которые находятся в хорошем состоянии и имеют необходимый запас точности, тогда у изделия получаем 0,5 ≤ kт ≤ 0,75;

в) при оборудовании и оснастке, находящихся в удовлетворительном состоянии, но с малым значением точности, 0,7 ≤ kт ≤ 0,95;

100