CC BY
114
4. Марков А.Л. Измерение зубчатых колес. 4-е изд., перераб. и доп. Л.: Машиностроение, 1977. 240 с.
5. Солонин И.С. Математическая статистика в технологии машиностроении. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1972. 215 с.
6. Лукомский Я.И. Теория корреляции и ее применение к анализу производства. М.: Госстатиздат, 1961. 301 с.
A.V. Sidorkin
EXPERIMENTAL RESEARCH OF PATCHING ABILITIES SHAVE-ROLLING OF CYLINDRICAL SPROCKETS WITH CIRCULAR TEETHS
The series of the aspects linked with an experimental research of patching abilities new high-efficiency msources saving up of process combined handlings of teeths of cylindrical sprockets with circular teeths shave-rolling is considered. It is displayed that integral exactitude of a processed tooth gear improves on 1-2 degrees at high efficiency ofprocess.
Key words: a tooth gear, drcular teeths, correlation, regression, shave-rolling.
Получено 09.11.11
УДК 621.919.2
М.И. Корнева, асп., 910-700-47-85, [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ)
ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО МЕТОДУ Г. ТАГУТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСЛОВИЙ ПРОТЯГИВАНИЯ ШЕСТИГРАННОЙ ЛАТУННОЙ ГАЙКИ
Представлены подготовка и проведение эксперимента по отделочной обработке шестигранных латунных гаек в серийном производстве с применением специального инструмента. Описана методика построения ортогональных управляемых матриц эксперимента, приведены результаты опытов.
Ключевые слова: робастное проектирование, управляемые параметры, управляемая матрица эксперимента, чистота поверхности, способы измерения шероховатости.
При производстве на предприятии ООО «Аркон» латунных (ЛЦ40Сд) гаек (рис. 1), заготовки которых получают литьем под давлением в многоместные пресс - формы, возникла необходимость уточнения геометрических параметров заготовки, а именно размеров шестигранника и его расположения (соосности) относительно внутреннего отверстия, в котором нарезается резьба М27*1,5, базируясь по наружной поверхности.
Рис. 1. Гайка соединительная
Принципиально новым методом, позволяющим добиться цели, является сочетание процессов протягивания и штамповки [1]. После изготовления инструмента (рис. 2), сочетающего вытяжку заготовки, закрепленной на пуансоне, с последующим протягиванием поверхности шестигранника, возник вопрос о его отладке и проверке выбранных решений. При исследовании этого инструмента было выявлено большое количество параметров, влияющих на качество обработки. Для определения рациональных значений этих параметров было принято решение применить метод робастного проектирования Г. Тагути, позволяющий минимизировать число опытов, определить тенденцию изменения процесса и выполнить дисперсионный анализ [2].
Рис. 2. Комбинированный инструмент
36
На первом этапе были проведены поисковые эксперименты по обработке гаек на гидравлическом прессе с целью выявления так называемых управляемых параметров, их значений и источников помех процесса [3]. Итогом этого этапа является таблица с указанием управляемых и дестабилизирующих параметров, их кодовых номеров и уровней (таблица 1).
Второй этап представляет собой планирование эксперимента, связанного с решением вопросов:
- варьирования значениями управляемых параметров,
- измерения влияние помех.
Как и при планировании экспериментов, составляется матрица (табл. 2), в которой определены число опытов и сочетание значений параметров в каждом опыте. Но в отличие от планирования эксперимента для поиска рациональных значений параметров процесса полученные результаты используют для расчета критерия Тагути в каждом опыте или так называемого отношения «сигнал/шум». Сигналом при этом является номинальное значение выходной характеристики (в данном случае это шероховатость поверхности шестигранника, а также соосность его с внутренним отверстием под резьбу), а шумом - разброс ее значений в каждом опыте, то есть ее изменчивость.
Таблица 1
Значения управляемых параметров
Управляемый Значения параметров
параметр Уровень 1 Уровень 2
А. Охлаждение Воздух НГЛ-205
В. Передний угол, град 12 0
С. Количество реж. элементов 1 2
Б. Припуск на обработку реж. эл. 0,1 0,25
Е. Количество выглаживающих 2 3
элементов
Б. Закрепление пуансона плавающее Жесткое
О. Диаметр пуансона 25,5 25,6
Н. Радиус скругления режущей кромки нет Есть
Дестабилизирующие параметры Значения параметров
Уровень 1 Уровень 2
Точность исполнения заготовки
а (несоосность шестигранника и внутреннего отверстия) 0,2 0,5
Управляемые матрицы, которые обладают свойством сбалансированности легко построить по специальным таблицам, называемым ортогональными матрицами ОМ16 . Она позволит изучить рассматриваемые восемь управляемых параметров на двух уровнях, каждый в серии всего
лишь из 16 опытов. Но даже сравнительно небольшое их количество позволяет с уверенностью утверждать, что результаты, получаемые с помощью данной программы робастного проектирования, значительно лучше, чем полученные ранее. В этом и заключается одно из важных преимуществ метода Г. Тагути: нет необходимости получать наилучший результат, важно получить результат, достаточно близкий к нему, выявить тенденцию.
Матрица планирования составляется по следующим правилам.
Используем символы 1 и 2 вместо уровней каждого параметра.
В каждой строке задается уровень для каждой переменной, участвующей в эксперименте. Все столбцы матрицы попарно ортогональны. Это означает, что в каждой паре столбцов имеются все комбинации уровней переменных и все они встречаются одинаковое число раз. Первая строка выбирается так, чтобы управляемые параметры находились на уровне 1. Последующие строки при составлении матрицы набираются по правилу: при построчном переборе всех вариантом частота смены уровня управляемых параметров для каждой последующей переменной вдвое меньше, чем в предыдущей.
Использование ортогональных матриц - одно из основных инструментальных средств методов Г. Тагути. Эти методы планирования часто называются дробными от полнофакторного эксперимента, потому что они - специфическая комбинация испытаний из полнофакторного эксперимента.
Таблица 2
Управляемая матрица эксперимента
№ опыта Управляемый параметр Дестабилизирующий Параметр
А В С Б Е ^ О Н А
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2 1 1 1 1 2 2 2 2 2
3 1 1 2 2 1 1 2 2 1
4 1 1 2 2 2 2 1 1 2
5 1 2 1 2 1 2 1 2 1
6 1 2 1 2 2 1 2 1 2
7 1 2 2 1 1 2 2 1 1
8 1 2 2 1 2 1 1 2 2
9 2 1 1 2 1 2 2 1 2
10 2 1 1 2 2 1 1 2 1
11 2 1 2 1 1 2 1 2 2
12 2 1 2 1 2 1 2 1 1
Окончание табл. 2
№ опыта Управляемый параметр Дестабилизирующий Параметр
A B C D E F G H А
13 2 2 1 1 1 1 2 2 2
14 2 2 1 1 2 2 1 1 1
15 2 2 2 2 1 1 1 1 2
16 2 2 2 2 2 2 2 2 1
К тому же сбалансированный эксперимент позволяет произвести точнее оценку влияния параметров друг на друга, чем при поочередном изменении параметров, так как в таких экспериментах только один управляемый параметр изменяется во времени, тогда как другие остаются фиксированными. А используемый метод ортогональной матрицы одновременно исследует несколько параметров. В следующих друг за другом экспериментах меняются значения нескольких переменных. Соответствующая ортогональная матрица используется для того, чтобы определить, как нужно менять эти переменные, чтобы влияние каждой из них можно было отделить от влияния других переменных на заключительной стадии эксперимента.
Составив такую матрицу, можно непосредственно приступать к эксперименту.
В качестве оборудования был выбран гидравлический пресс РН-М 100И. Инструмент, по работе имеющий признаки штампа, был установлен на подставку таким образом, чтобы стол пресса не ограничивал ход колонок и пуансона (рис. 3). Верхняя плита вместе с колонками и пуансоном закреплена с помощью станочных лапок на ползуне и соответственно имеет возможность вертикального хода.
Цель эксперимента - получить поверхность с заданными параметрами шероховатости. По стандарту, распространяющемуся на изделия са-нитарно-технической арматуры, чистота поверхностей изделий, входящих в состав смесителей, не должна быть ниже 8 класса. Этому классу соответствует величина шероховатости по Ra = 0,63 мкм. Полировочные операции дают 12 класс чистоты - Ra = 0,032 мкм. Однако согласно новому технологическому процессу изготовления гайки последующая механическая обработка потребует окончательной полировки, так как во время нарезания резьбы заготовка может поцарапаться о приспособление. Последняя полировочная операция не требует много времени - 2 с на грань, а на круги не наносится вредный для дыхательных путей клей, металлической пыли при этом не возникает. Необходимая чистота поверхности, которой следует добиться, будет составлять Ra = 0,16... 0,32 мкм.
Рис. 3. Расположение инструмента на прессе
Было проведено 16 опытов согласно управляющей матрице эксперимента. Для каждого опыта были выбраны 4 детали, подобранные следующим образом. Каждая деталь имела соответствующую величину соосности наружного шестигранника и внутреннего отверстия.
Для измерения шероховатости был использован профессиональный прибор измерения шероховатости HÜMMEL TESTER W55 (рис. 4).
Деталь устанавливается в тиски таким образом, чтобы проверяемая поверхность была параллельна ходу щупа. Далее «хобот» 1 с помощью маховика 2 прибора опускается до тех пор, пока щуп 3 не окажется приблизительно в 1 мм от детали. Далее производится настройка щупа с помощью маховика 4 таким образом, чтобы его ход был параллелен проверяемой поверхности. Только после этого производится измерение.
Влияние качества заготовки на качество обработанной поверхности ярко проявляется на противоположных гранях гайки. Сразу видно, где и как смещено отверстие относительно шестигранника. Однако этот недостаток можно частично компенсировать за счет припуска.
Кроме того прибор HÜMMEL TESTER W55 позволил отследить, что прямолинейность обработанной поверхности довольно высока, тем самым подтвердив правильность решения, что сам принцип работы инструмента позволяет добиться требуемого качества формы поверхности - одной из функиональных характеристик изделия.
Рис. 4. Измерение шероховатости прибором HÜMMEL TESTER W55
Измерения погрешности расположения шестигранника относительно базового отверстия производились при помощи штангенциркуля ШЦ-II. При измерениях было отмечено, что этот недостаток заготовки исправляется, если несоосность превышает величины 0,2...0,3 мм. Это связано с тем, что форма отверстия в заготовке представляет собой конус.
Согласно методике Г. Тагути по полученным результатам необходимо разделить все факторы, влияющие на процесс, на те, которые влияют на среднее значение - номинал, и на те, которые влияют в основном только на разброс. Если это удается сделать, то с помощью факторов первой группы обеспечивается выпуск продукции, соответствующей номиналу, после чего факторы второй группы выбираются так, чтобы минимизировать разброс продукции вокруг номинала. Критерием оптимизации при этом служит отношение "сигнал /шум", которое тем лучше, чем оно больше. Это отношение - новый показатель качества.
Список литературы
1. Сотова Б.И., Корнева М.И. Отделочная обработка наружных шестигранных поверхностей на деталях из латуни специальным комбиниро-
ванным инструментом// Вестник ТулГУ. Сер. Инструментальные и метрологические системы: материалы Международной юбилейной научно-технической конференции «Инструментальные системы машиностроительных производств» С. С. Петрухина, 29-31 октября 2008 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. С. 56 -59
2. Управление качеством. Робастное проектирование. Метод Тагу-ти/ Р. Леон [и др.]; пер с англ. М.: СЕЙФИ, 2002. 384 с.
3. Корнева М. И., Протасьев В. Б., Сотова Б. И. Результаты установочных экспериментов при отладке специального режуще выглаживающего инструмента// Модернизация машиностроительного комплекса России на научных основах технологии машиностроения (ТМ-211): сборник трудов 3-й международной научно-технической конференции, г. Брянск, 9 -20 мая 2011г. Брянск: 10, 2011. С. 130-132.
4. Taguchi G. Introduction to Quality Engineering. Quality into Products and Processes. Tokyo: Asian Productivity Organization, 1986.
5. Философия качества по Тагути. Сер. Все о качестве. Зарубежный опыт/ пер. с англ. М.: НТК «Трек», 1997. 17 с.
M. I. Korneva
Сarrying out of experiments on g. taguti 's metod for definition of conditions of a drawing a six-sided brass nut
Preparation and experiment carrying out on finishing processing of six-sided brass nuts in a batch production with application of the special tool is described. A technique of construction of orthogonal operated matrixes of experiment, results of experiences are resulted.
Key words: method of Taguti, the operated parameters, operated matrix of experiment, cleanliness of a surface, ways of measurement of a roughness.
Получено 14.12.11
