Министерство образования Республики Беларусь
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Кафедра электронной техники и технологии
Г.М. Шахлевич, А.А. Костюкевич, В.Ф. Холенков, Г.В. Телеш
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
по дисциплинам
''ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ''
''ТЕХНОЛОГИЯ ДЕТАЛЕЙ РЭС'' Часть 1 для студентов специальностей ''Проектирование и производство РЭС'' ''Электронно-оптическое аппаратостроение" Минск 2006 УДК 621.396.66 ББК 34.6 Я73 Ш31 Шахлевич Г.М., Костюкевич А.А., Холенков В.Ф., Телеш Е.В. Лабораторные работы по курсам «Технология обработки материалов», «Технология деталей РЭС». Ч.1.- Мн.: БГУИР, 2006.- 65 с.: ил.18.ISBN 985-444-134-2 (ч.1) Лабораторные работы составлены в соответствии с типовыми программами дисциплин "Технология обработки материалов" и «Технология деталей РЭС» и предназначены для закрепления и углубления теоретических знаний студентов, получаемых ими на лекциях и в процессе самостоятельного изучения дисциплин, получения практических навыков.
Методические указания включают лабораторные работы по изучению методов анализа точности и настроенности технологических процессов, технологии холодной листовой штамповки и изготовления деталей из пластмасс прямым прессованием.
Для студентов специальностей Т.08.03.00 «Электронно-оптическое аппаратостроение» и Т 08.01.00 «Проектирование и производство РЭС».
УДК 321.396.66 (075.8) ББК34.6 Я ISBN 985-444-134-2 (ч.1) © Г.М.Шахлевич, В.Ф.Холенков, ISBN 985-444-129-6 Е.В.Телеш,
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа №ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ И НАСТРОЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Лабораторная работа №ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ХОЛОДНОЙ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
Лабораторная работа №ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ПЛАСТМАСС ПРЯМЫМ ПРЕССОВАНИЕМ
Лабораторная работа №ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ НА ШЕРОХОВАТОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ
Приложения Лабораторная работа№ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ И НАСТРОЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1. Изучить методы анализа точности изготовления деталей и настроенности технологических процессов.2. Овладеть навыками проведения измерений и расчетов при исследовании точности и настроенности ТП экспериментально-статистическим методом.
3. Исследовать точность и настроенность ТП изготовления ЭРЭ, обработки резанием, штамповкой и прессованием.
4. Получить навыки оформления операционной карты контроля.
Индивидуальные задания Вариант 1. Про изводственные погрешно сти и причины их возникновения.
2. Методы анализа производственных погрешностей.
3. Исследовать точность и настроенность ТП изготовления детали листовой штамповкой. Исследуемый параметр - размеры детали (В(ТУ) = мм, ТУ) = %).
Вариант 1. Законы распределения производственных погрешностей и их основные характеристики. Критерий Пирсона.
2. Настроенность технологических процессов.
3. Исследовать точность и настроенность ТП изготовления детали методом прессования. Исследуемый параметр - диаметр детали (В(ТУ) = мм, (ТУ) = %).
Вариант 1. Расчетно-аналитический метод анализа точности ТП.
2. Моменты рядов распределения погрешностей, их назначение и аналитические выражения.
3. Исследовать точность и настроенность ТП изготовления радиоэлемента. Исследуемый параметр - сопротивление (емкость) (В(ТУ) = Ом(мкФ), (ТУ) = %).
Вариант 1. Экспериментально-статистический метод анализа точности и настроенности ТП.
2. Методика построения гистограммы распределения производственных погрешностей.
3. Исследовать точность и настроенность ТП изготовления детали резанимм, ТУ) = ем (точением). Исследуемый параметр - диаметр детали (В(ТУ) = %).
1. К РАТ К И Е С В Е Д Е Н И Я И З Т Е О Р И И
1.1. Производственные погрешности, причины их возникновения, В процессе изготовления изделий невозможно обеспечить абсолютную тождественность их выходных параметров. При любом неизменном ТП изготовления партии деталей одним и тем же рабочим на одном и том же оборудовании появляются производственные погрешности, например, колебания геометрических размеров или физических параметров изделий.В общем случае под производственными погрешностями понимают отступления от номинальных данных, указанных в чертежах, нормалях, ТУ и другой технической документации, которые возникают при изготовлении деталей и сборке изделий.
Производственные погрешности подразделяются на систематические и случайные.
Систематической называется погрешность, которая в процессе исследований остается постоянной или же изменяется по определенному закону.
Случайная погрешность принимает различные значения под влиянием случайных факторов, поэтому определить заранее точное ее значение не представляется возможным.
Систематические погрешности вызываются:
– методическими причинами, возникающими из-за ограниченных возможностей выбранного метода изготовления детали или контроля ее параметров (например, погрешность измерительного инструмента, плохая проработка конструкции изделия и д.р.);
– деформацией и износом оборудования, оснастки и инструмента;
– температурными воздействиями на деталь или сборочную единицу, возникающими в процессе их изготовления.
Случайные производственные погрешности связаны с неоднородностью материала заготовки (например, по твердости), погрешностью измерений, отклонениями параметров комплектующих изделий, колебаниями технологических режимов, субъективными данными рабочих и т.п.
Для описания производственных погрешностей изготовления деталей РЭС используются три закона: нормальный, равновероятный и обобщенный типа А (табл.1). Нормальному закону чаще всего подчиняется распределение погрешностей в том случае, когда производство изделий носит массовый характер, при автоматически работающем оборудовании и отсутствии факторов, вызывающих систематические погрешности. При равномерном изменении во времени доминирующей систематической погрешности (например, износ инструмента) применяют равновероятный закон распределения. Если распределение исследуемой совокупности погрешностей сильно отличается от нормального, используют обобщенный закон типа А.
1.2. Методы анализа производственных погрешностей Определение законов распределения производственных погрешностей производится экспериментально-статистическим методом. Он основан на получении и обработке большого количества наблюдений, характеризующих погрешности. Метод позволяет определить суммарную технологическую погрешность, которая возникает в результате взаимодействия ряда факторов, но не дает возможности выявить причины ее возникновения.
Расчетно-аналитический метод основан на выявлении функциональных зависимостей между производственными погрешностями и причинами их возникновения. В результате сочетания этих методов появились расчетностатистический, корреляционный и другие методы анализа производственных погрешностей.
1.2.1. Расчетно-аналитический метод оценки точности Все аналитические методы предполагают, что зависимость между погрешностями и причинами, их вызывающими, известна в явном аналитическом виде. Пусть известна функциональная связь между каким-либо выходным (конструкторским или эксплуатационным) параметром изделия y и параметрами qi (i = 1,2,…, n) ТП его изготовления:
Всякие отклонения у и qi - будут соответственно производственными погрешностями изделия и ТП его изготовления. Будем полагать, что производственные погрешности изделия - это сумма составляющих, вызываемых случайными и систематическими погрешностями ТП. Если среди случайных погрешностей нет доминирующих, величины q взаимнонезависимы и функция f непрерывна (имеет производные при любых q), то полный дифференциал dy:
Очевидно, что dy и dqi будут именно производственными погрешностями изделия и параметров ТП его изготовления. Переходя от дифференциалов к конечным приращениям, т.е. полагая dqiqi, что допустимо при малых qi из (1.2), получим выражение абсолютной погрешности y:
Разделив (1.3) на (1.1), определим относительную погрешность изделия и y/у, как функцию относительных погрешностей q/q параметров ТП его изготовления:
где Ai - весовые коэффициенты, характеризующие меру влияния составляющих (вклад) погрешностей ТП q/q на выходную погрешность изделия и y/у Значения Ai в линейном уравнении погрешности выходного параметра изделия (1.4) могут быть определены как аналитическим путем, так и экспериментально. Используя метод частных производных получим:
Те же значения Ai. можно получить экспериментально, используя, например, метод малых приращений:
Поскольку значения погрешностей y/y и q/q представляют собой случайные величины, то оценивают среднее значение y/y как математическое ожидание производственной погрешности изделия:
Если входные параметры ТП, например x и z,, имеют между собой корреляционную связь, то половину поля рассеяния выходного параметра изделия y можно выразить:
где Кi,Kx, Kz – коэффициенты относительного рассеивания параметров i, x и z, определяемые как: Кi=3i/i (ТУ); i - среднее квадратическое отклонение i-го параметра; i (ТУ) - половина поля допуска i-го параметра, заданного техническими условиями, rx и rz – коэффициенты корреляции взаимосвязанных параметров; i, x, z - половина полей реальных отклонение Ai, Ax, Az, - весовые коэффициенты параметров i, x и z. Эффективность описанного метода тем выше, чем больше статистический материал.
Для приближенных предварительных оценок производственных погрешностей может быть использован метод, математическую основу которого составляет теория рядов Тейлора. Выражение (1.4) в этом случае приобретает вид:
1.2. Экспериментально-статистический метод анализа На первом этапе анализа производственных погрешностей этим методом выбирается объект исследования, определяется объем экспериментальных данных и назначаются средства технического контроля Основным требованием к объекту является однородность экспериментальных данных. Объем экспериментальных данных определяется с требуемой точностью анализам. Измерительные средства должны выбираться так, чтобы полная погрешность измерений не превышала 10% от допуска на измеряемый параметр.
На втором этапе производится наблюдение изучаемого параметра, обработка данных и анализ результатов. Экспериментальные данные, отражающие закономерности ТП, заносятся в протокол испытаний, Для удобства вычислений их предварительно группируют в интервалы (разряды). Количество интервалов К и их ширина С определяются по формулам:
где N – число измерений; Xmax и Xmin – максимальное и минимальное значения измеряемого параметра.
Границы интервалов определяются путем последовательного прибавления к Xmin ширины интервала С. Для удобства интервальный ряд записывается в форме табл. 1.2.
Ряды распределения производственных погрешностей получают большую наглядность, если их изобразить графически, как показано на рис. 1 в виде гистограмм или полигона по данным табл.2. При построении гистограммы каждый интервал представляется на оси абсцисс прямоугольником с основанием, равным ширине интервала, и высотой, равной частости. Соединив ломаной линией высоты, восстановленные из середины основания всех прямоугольников, получим полигон распределения.
Для упрощения расчетов параметров законов распределения используются начальные, центральные и основное моменты. Начальным моментом ряда распределения h-го порядка относительно условного начала ao называется сумма произведений отклонений разрядных значений ao в степени h на соответствующую частоту:
Статистическая сводка экспериментальных данных интер валов
РИС. 1.1. ГИСТОГРАММА И ПОЛИГОН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ
За условное начало принимают середину того интервала, В котором частота наибольшая. Момент µh, вычисленный относительно среднего значения случайной величины, называется центральным:Основной момент ряда распределения h-го порядка равен отношению центрального момента этого порядка к среднему квадратичному отклонению в степени h :
Основные ошибки вычислительных параметров следующие:
На основании полученных данных, гистограммы и полигона распределений делается предположение о законе, которому могут подчиняться анализируемые величины. Поскольку между теоретической кривой и реальным распределением неизбежно возникают расхождения, то необходимо определить, являются ли они случайными (например, из-за малого объема наблюдений), или вызваны несоответствием указанные совокупностей. Для этого применяют критерий согласия Пирсона P(2) который представляет вероятность того, что случайная величина примет значение, превосходящее некоторую величину ( n и n - практические и теоретические частоты распределения производственных погрешностей).
Расчет величины 2 приводится в табл. 1.3 в зависимости от предполагаемого закона распределения. По найденному значению 2 и числу степеней свободы находится вероятность P(2) того, что 2 превзойдет значение. Число степеней свободы:
где К - число интервалов; f - число параметров закона распределения. Согласно (1.15) для нормального распределения m = k 3 ; для равновероятного m = k 2 и Границей между случайным и существенным расхождением обычно берется 5%-ный уровень значимости, т.е. при P(2)0.05 отклонения между статистическими данными и теоретической кривой являются случайными и предполагаемый закон распределения достоверно описывает данные измерений. В ином случае, расхождение считается существенным и необходимо подобрать другой закон распределения.
Значения критерия согласия Пирсона p( ) находятся по известным и числу степеней свободы m из специальных таблиц (см. например, /2/).
Установление закона, которому подчиняются распределения производственных погрешностей исследуемого параметра, позволяет определить коэффициент технологической точности изготовления изделий Тп и смещение уровня настроенности ТП от середины поля допуска Е по формулам:
где Вср(ТУ) и (ТУ) - значения номинала и половины поля допуска на изучаемый параметр изделия по техническим условиям. Технологический процесс считается настроенным (удовлетворительным) при ТП 0,9 и /Е/ 0,05. В этом случае при подчинении распределения производственных погрешностей нормальному закону брак не превысит 0,9%.
2. Расчет точности и настроенности ТП на ЭВМ Для расчетов на ЭВМ применяются следующие формулы:
Структурная схема алгоритма расчетов параметров точности и настроенности ТП приведена на рис. 1.2.
При выполнении работы используются следующее оборудование, оснастка и инструмент:
- пресс механический типа К2114УЧ, штампы вырубной и гибочный;
- машина для прессования пластмасс и прессформы;
- станок токарный с резцами;
- микрометр, штангенциркуль, линейка измерительная;
- мост переменного тока для измерения сопротивления, емкости и индуктивности.
З.1. Получить у лаборанта детали, ранее обработанные с помощью различных технологических процессов на настроенном оборудовании при выполнении лабораторных работ по листовой штамповке, резании, прессованию пластмасс.
З.2. В соответствии с индивидуальным заданием разработать операцию технического контроля детали и заполнить на нее операционную карту.
3.3. Произвести измерения заданного параметра партии деталей и результанты измерений занести в таблицу.
3.4. По формулам (1.6) и (1.7) определить количество и ширину интервалов.
3.5. Определить границы интервалов, количество измеренных параметров, попавших в каждый интервал, и заполнить табл.1.2.
3.6. Построить гистограмму и полигон распределений статистических данных.
3.7. Рассчитать критерий Пирсона и определить принадлежность ряда распределения к определенному закону.
3.8. Рассчитать моменты статистического ряда распределений в соответствии с табл.1.3.
«