Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Процессы механической обработки, станки и инструменты

Диссертационная работа:

Благовещенский Дмитрий Иванович. Разработка и совершенствование методов и средств оценки точности функционирования измерительных систем технологического оборудования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.01 / Благовещенский Дмитрий Иванович; [Место защиты: ГОУВПО "Тульский государственный университет"].- Тула, 2009.- 228 с.: ил.

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 8

1. Методологические аспекты проблемы оценки
качества функционирования
технологического оборудования 15

1.1. Основные понятия метрологического обеспечения
измерений при траекторных перемещениях 15

  1. Термины и определения в области измерения перемещений 15

  2. Виды траекторных перемещений 20

  3. Особенности, цели и содержание метрологического обеспечения измерений

при траекторных перемещениях 21

1.2. Общие вопросы точности

технологического оборудования 25

  1. Влияние конструктивных особенностей технологического оборудования на его точность функционирования 27

  2. Геометрическая и объемная

точность оборудования 32

1.2.3. Точность позиционирования 35

1.3. Анализ основных методов обеспечения

единства измерений 3 7

  1. Сопоставительный анализ понятий «калибровка» и «поверка» 39

  2. Обеспечение единства измерений при поверке средств измерений 46

1.4. Особенности формирования информационного

потока о функциональном состоянии

технологического оборудования и

обработки этой информации 48

1.5. Выводы 52

2. Сравнительный анализ возможных способов

осуществления поверки и калибровки измерительных систем при аттестации

технологического оборудования 55

2.1. Обоснование актуальности проблемы 55

2.2.' Методика укрупненной оценки способов аттестации точности измерительных систем

технологического оборудования 59

2.3. Обзор способов аттестации точности
измерительных систем
технологического оборудования 63

  1. Способ аттестации с помощью набора концевых мер длины 64

  2. Способ аттестации с помощью специальной

многозначной меры. 66

2.3.3. Способ аттестации с помощью специальных

объемных мер 67

  1. Аттестация с помощью объемной меры, выполненной в виде параллелепипеда (куба) 68

  2. Аттестация с помощью эталонного

угольника 70

2.3.4. Аттестация с помощью

специального устройства 71

  1. Сравнительный анализ способов по производительности 74

  2. Сравнительный анализ деформаций ] конструктивных элементов различных

эталонных устройств 84

2.6. Выводы 89

3. Исследование особенностей процесса аттестации

измерительных систем технологического

оборудования 91

  1. Предпосылки, обеспечивающие минимизацию проблем аттестации 91

  2. Точность функционирования технологического

оборудования 95

  1. Анализ источников ошибки позиционирования 95

  2. Составляющие геометрической погрешности функционирования технологического оборудования 99

3.2.2.1. Методика определения погрешности
измерений 99

3.2.2.2. Определение погрешности
позиционирования для
технологического оборудования 106

3.3. Исследование возможностей процесса

аттестации с использованием

специальных объемных мер 113

3.3.1. Исследование процесса аттестации

с помощью эталонного угольника 113

3.3.1.1 .Определение размера для аттестации... 113

3.3.1.2. Определение погрешности измерения
при использовании щупа

точечного касания 116

3.3.1.3. Определение погрешности измерения
при использовании щупа

со сферическим наконечником 121

3.3.1.4. Исследование влияния на погрешность
измерения непостоянства величины
радиуса щупа и отклонения угла

при основании угольника 127

3.3.2. Исследование процесса аттестации

с помощью эталонного конуса 133

3.3.2.1. Определение размера аттестации
с учетом погрешности измерения
при использовании щупа

со сферическим наконечником 133

  1. Определение требований по точности установки эталонного конуса в рабочей зоне технологического оборудования 142

  2. Определение аттестуемого размера

на конусе при произвольном

расположении его в пространстве

при использовании щупа

со сферическим наконечником 145

. Исследование изменения размерных параметров
объемного эталона (угольника)
под действием температуры 150

3.5. Выводы 156

. Экспериментальное исследование возможностей
процесса аттестации с помощью объемной меры :.160

  1. Конструктивные особенности объемной меры -эталонного угольника.. 160

  2. Определение метрологических характеристик эталонного угольника 162

4.2.1. Методика определения отклонения
от плоскостности

опорных боковых поверхностей угольника 164

4.2.2. Методика определения отклонения
' от плоскостности

рабочих поверхностей угольника 167

4.2.3. Методика определения отклонения
от перпендикулярности

боковых опорных поверхностей угольника

к его базовой поверхности 170

4.2.4. Методика определения углов

при основании эталонного угольника 172

4.3. Метрологические характеристики эталонного

угольника.. — 174

4.3.1. Методика обработки результатов

измерений 174

4.3.2. Определение метрологических
характеристик эталонного угольника 176

4.4. Метрологическая надежность и

межкалибровочные .интервалы

эталонного угольника .180

4.5. Аттестация измерительной системы станка с ЧПУ

с помощью эталонного угольника 190

4.6. Выводы 194

5. Реализация технологического процесса
оценки точности измерительных систем
производственного оборудования 196

5.1. Организация процесса аттестации

измерительных систем технологического
оборудования 196

5.2. Калибровочные и измерительные

возможности при сличениях 202

  1. Технические аспекты данных сличений испытательных, поверочных, калибровочных лабораторий 204

  2. Особенности оценки данных

региональных ключевых сличений 209

5.3. Предложения по проекту технологического

регламента оценки точности
функционирования измерительных систем
производственного оборудования 212

5.4. Выводы 214

Заключение и общие выводы 215

Список использованных источников 218

Приложения

Введение к работе:

Актуальность темы. Важнейшей проблемой машиностроения на современном этапе является обеспечение качества выпускаемой продукции, которое в основном, зависит от уровня точности технологического оборудования, связанного с технологическим процессом изготовления.

Контроль оборудования на точность дает заключительную оценку его качества, способности производить продукцию с требуемыми параметрами точности элементов обрабатываемых изделий. Чем больше это соответствие, тем выше точность. Погрешности, возникающие на различных этапах технологического процесса, взаимосвязаны. Известно, что все расходы на ремонт и восстановление работоспособности технологического оборудования нередко в несколько раз превышают его стоимость. Поэтому основное внимание должно уделяться обеспечению устойчивой и надежной работы технологического оборудования. С развитием автоматизации производства проблема обеспечения стабильного качества функционирования технологического оборудования становится очень актуальной. Ее решение базируется на глубоком исследовании технологических факторов, влияющих на точность работы оборудования, тщательном изучении условий работы оборудования и изыскании новых прогрессивных технических методов мониторинга состояния этого оборудования. Отсутствие методик и расчетных данных затрудняет применение аналитического метода оценки точности функционирования технологического оборудования.

В настоящее время существует определенный порядок оценки точности функционирования через процедуры поверки и калибровки только измерительного оборудования, в то время как параметры технологического оборудования, за счет которого главным образом и обеспечивается качество выпускаемой продукции, никаким образом не оцениваются. Поэтому невозможен выпуск продукции, обладающей стабильными эксплуатационными характеристиками, не говоря о возможности прогнозирования состояния производственного оборудования в будущем и гарантии стабильного функционирования систем качества предприятия в целом. Без должным образом налаженной системы оценки точности функционирования всего технологического оборудования и последующего его мониторинга невозможно обеспечение конечных параметров обработанных поверхностей деталей, которые должны рассматриваться во взаимосвязи всего комплекса выполняемых операций.

При этом важным является решение задачи детального анализа условий производства, влияющих на качество выпускаемых изделий, позволяющей стабилизировать функциональные характеристики технологического оборудования в процессе его работы. Основное внимание следует уделять стабильности работы измерительных систем производственного оборудования. При этом следует учитывать, что несоответствие функциональных характеристик по причине метрологических отказов систем измерения при эксплуатации составляют более 60% на третьем году эксплуатации и достигают 90% при работе оборудования более четырех лет. Момент наступления метрологического отказа можно выявить только при поверках и калибровках систем измерений этого оборудования. Причем особая роль здесь принадлежит оценке соответствия, включающей все виды измерений, контроля и испытаний, результаты которых зависят напрямую от достоверности результатов измерений. Считается, что инвестиции в метрологию и метрологическое обеспечение дают выигрыш в 10…100 раз более высокий, чем вложенные средства в технологическое оборудование. При этом одним из решающих требований при выборе конструкции эталонного устройства, с помощью которого можно проводить аттестацию технологического оборудования для выявления его характеристик точности, является его способность быстрой переналадки на различные эталонные размеры. Обычно при укрупненных расчетах потери на переналадки не должны превышать 8-12% времени, затрачиваемого на выполнение процедуры аттестации технологического оборудования.

На кафедре «Инструментальные и метрологические системы» ТулГУ проводятся исследования в направлении создания прогрессивных технологий, направленных на повышение надежности и качества работы технологического оборудования за счет своевременного использования специального метрологического обеспечения.

В настоящей работе предложен прогрессивный технологический способ аттестации точности измерительных систем технологического оборудования, проведены теоретические исследования, обосновывающие получение достоверной информации о функциональных возможностях технологического оборудования. Исследованы технологические погрешности, возникающие в процессе аттестации измерительных систем технологического оборудования. Разработана конструкция объемной меры - эталонного угольника.

Актуальность исследований подтверждается участием в работах, связанных с выполнением Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база» на 2007 – 2011 годы (утверждена Постановлением Правительства РФ от 29 января 2007г. № 54).

Цель работы. Повышение функциональной надежности и качества работы технологического оборудования за счет своевременного использования специального метрологического обеспечения.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

1. Анализ основных понятий, связанных с метрологическим обеспечением точности функционирования технологического оборудования;

2. Создание методики сравнительного анализа различных способов калибровки, использующихся при аттестации точности измерительных систем технологического оборудования;

3. Теоретическое и экспериментальное исследование характеристик точности разработанного способа аттестации точности измерительных систем технологического оборудования при использовании объемных мер различных видов;

4. Разработка, изготовление и аттестация объемной меры – эталонного угольника.

Методы и средства исследований. Исследование погрешности измерения эталонного размера проводилось по одноточечной схеме, обусловленной погрешностями позиционирования по осям координат измерительной системы технологического оборудования. При этом положение основных точек на эталонном угольнике осуществлялось методами аналитической геометрии и математического аппарата гармонического анализа функций.

Экспериментальное определение метрологических характеристик объемной меры – эталонного угольника, проводилось по одноточечной схеме при измерении эталонных размеров на оптико – механической машине для измерения длин модели ИЗМ – 10М.

Автор защищает:

1. Комплекс научно обоснованных технических и технологических решений, основанный на разработанном технологическом и метрологическом обеспечении, позволяющем добиться максимальной эффективности работы технологического оборудования.

2. Методику сравнительного анализа способов аттестации точности измерительных систем технологического оборудования.

3. Разработанный способ определения погрешностей трехкоординатных измерительных машин. Теоретически выявленные и экспериментально подтвержденные возможности использования этого метода для аттестации точности измерительных систем технологического оборудования.

4. Методику определения погрешности позиционирования для технологического оборудования.

5. Методику определения погрешностей измерений при использовании специальных объемных мер: эталонного угольника и эталонного конуса.

6. Результаты экспериментального исследования возможностей процесса аттестации с помощью объемной меры.

Научная новизна работы заключается в выявлении погрешностей измерений при исследовании возможностей процесса аттестации точности измерительных систем технологического оборудования с использованием специальных объемных мер (эталонного угольника, эталонного конуса), а также технологических факторов, вызывающих погрешности измерений (погрешность базирования при установке эталона на ножевых опорах, упругие деформации при установке и закреплении эталонов на технологическом оборудовании), и в обосновании рациональных технологических, конструкторских и метрологических решений.

Практическая ценность результатов работы заключается в оптимизации параметров эталонов (угольника и конуса), схем контроля, позволяющих в совокупности повысить достоверность и точность функционального состояния технологического оборудования при уменьшении времени на его аттестацию.

Практическая реализация. Для практической реализации технологического процесса аттестации точности измерительных систем технологического оборудования разработана конструкция и изготовлен эталонный угольник, который аттестован на соответствие параметрам, заложенным в его нормативно технической документации. Проведена апробация эталонного угольника при выполнении процедуры аттестации измерительной системы станка с ЧПУ фирмы C.B.Ferrary модели А15, в комплекте с которым находится головка касания «Renishaw SP-2». При этом были определены характеристики погрешностей позиционирования и установлено, что их значения находятся в пределах, указанных в технической документации. Материалы диссертации используются в учебном процессе при изложении курсов лекций: «Металлорежущие инструменты», «Автоматизация измерений, контроля и испытаний».

Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях ТулГУ в 2004-2009 гг.; на международных научно-технических конференциях: «Наука о резании материалов в современных условиях», г. Тула, 2005г.; «Проектирование, технологическая подготовка и производство зубчатых колес», г.Тула, 2005г.; «Автоматизация: проблемы, идеи, решения», г.Тула, 2006 и 2007 г.г.; «Проблемы формообразования деталей при обработке резанием», г. Тула, 2007г.; на Всероссийском совещании – семинаре «Инженерно – физические проблемы новой техники», МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва, 2006 г.;

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в их числе положительное решение на выдачу патента на «Способ определения погрешностей трехкоординатных измерительных машин» (заявка №2007111865/28).

Структура и объем работы. Диссертация состоит их введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы. Работа изложена на 234 странице, содержит 47 рисунков и 3 таблицы, список литературы из 129 наименований.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net