CC BY
60
STRESS STA TE IN THE BLANKS ROTARY DRA WING WITH THE DIVISION
OF THE DEFORMA TION ZONE
K.S. Remnev, S.N. Larin
The ratio to determine the voltage at the interface with the operation rotary drawing with wall thinning division deformation hearthtion are given.
Key words: rotary hood, stress, strain, center de formation.
Remnev Kirill Sergeevich, doctor of technical sciences, associate professor, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Larin Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.7-4; 621.7.043; 621.941.01; 621.941.08
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ
И.А. Матвеев, А.С. Ямников, О.А. Ямникова
Приведены данные статистического анализа точности механической обработки протяженных деталей из штампованной заготовки типа стакана. Показана методика контроля погрешностей размеров обрабатываемых поверхностей деталей. Установлено, что все параметры с двукратным запасом точности укладывается в допуски. Сделан вывод о высокой стабильности технологического процесса токарной обработки заготовки, полученной отрезкой из горячекатаной толстостенной трубы.
Ключевые слова: погрешности точения и расточки; статистический анализ; точностная надежность.
Прогрессивная технология с использованием операции ротационной вытяжки сложнопрофильных осесимметричных деталей [1, 2] предусматривает следующие этапы технологического процесса: отрезка трубной заготовки, подрезка торцов, точение и растачивание фасок, обжим для образования технологической ступени и предварительная токарная обработка перед термообработкой (закалкой с отпуском), после чего выполняется ряд токарных операций перед и после ротационной вытяжки с необходимыми контрольными операциями.
Исходной заготовкой является труба В62 размером 110*14 по ТУ 1308-005-33116077-2001 из конструкционной комплексно-легированной стали 12Х3ГНМФБА по ТУ 1308-001-49967239-98. Предел прочности стали ав = 1000...1150Н/мм2, твердость НВ > 321.
Исследования показали [3-9], что в производстве осесимметрич-ных корпусов значительное влияние оказывает технологическая наследственность, поэтому было принято решение поэтапного исследования точности контролируемых параметров заготовок и их влияния на точность детали после всех стадий обработки. В соответствии с технологией контроли-
I л г
руются размеры 0127_о,5 (операция 40) и 0113,7 (операция 45).
Точение наружной цилиндрической поверхности на операции 40 выполнялось на токарно-винторезном станке 1К620 при базировании заготовки в грибковых центрах, закрепленных с одной стороны в 3-кулачковом патроне, а с другой - во вращающемся центре. Режущий инструмент: державка с твердосплавной двухсторонней 80-градусной ромбической пластиной для получистовой и чистовой токарной обработки и сменной 4-гранной 03124 (8*ШМ) 150416 СТ35М (фирма-изготовитель «ЗА^УПС СоготапЪ)).
Операционные эскизы технологического процесса предварительной обработки приведены в табл. 1.
Таблица 1
Схема маршрутной технологии предварительной обработки_
Номер операции
Наименование операции
Операционный эскиз
1
005
Заготовительная
» <ч
г/ /л\//// ////
I 1 1 1
V/ V/ г///////,
7' 590*3
' Размеры для с пробок
010
Токарная
5тах^5'
к 4фаски \
у 7/ ; / / / / / / //\
V/,
// У ' / /
585*1
Продолжение табл. 1
015
Обжим
1 '///У '///Л гт:
* б 1
1
60*5
583 тю
' Размер для слрабок
020
Отжиг рекристаллизационный смягчающий
025
Токарная
030
Токарная
035
Токарная
557.
040
Токарная
Окончание табл. 1
045
Токарная
л.
Я,
7 7 7 7
7—7—1 Г"7—7—7—7—7—7
/А у//
-4/// )
Растачивание базового отверстия 0113,7+0'5 на операции 45 выполнялось на токарно-винторезном станке 1К620 при базировании заготовки в в 3-кулачковом патроне с разрезным кольцом, в качестве опоры используется люнет. Режущий инструмент: державка с твердосплавной пластиной 03124 (БКММ) 150416 СТ35М, закрепленной в расточной борштанге.
Фактическое значение диаметра цилиндрического пояска контролировалось микрометром (рис. 1,а), а базового отверстия - индикаторным нутромером (рис. 1,6).
а б
Рис. 1. Схемы контроля обработанных поверхностей: а - цилиндрического пояска; б - базового отверстия
В эксперименте, проведенном в реальных производственных условиях, была обработана партия из 40 заготовок, для которой и были проведены статистические исследования точности. Замеры наружного диаметра цилиндра показали максимальное значение 126,75; минимальное 126,53; при среднем значении 126,63.
В соответствии с рекомендациями [11] практическая кривая распределения строится по результатам измерений исследуемого размера обработанной партии деталей. Для этого результаты измерения объединяются в интервалы и подсчитывается частота п или частость и> погрешностей или размеров деталей, находящихся в каждом интервале. Количество интервалов рекомендуется не менее шести [10, 11]. Приняв эти условия, получим значение интервала Ь = (126,75 - 126,53)/6=0,03667 мм. Для удобства округлим это значение до Ь = 0,037 мм. На основании результатов измерений составлена табл. 2 распределения фактического размера.
Таблица 2
Распределение фактического значения наружного диаметра цилиндра
№ группы Интервал значений h р-ра 0127 (-0,5) мм Среднее значение интервала х Частость w Расчетные значения вероятности
1 126,44-126,48 126,46 0 0,005952352
2 126,49-126,53 126,51 0,05 0,027731049
3 126,54-126,58 126,56 0,2 0,126777571
4 126,59-126,63 126,61 0,28 0,276247738
5 126,64-126,68 126,66 0,23 0,312804337
6 126,69-126,73 126,71 0,23 0,184123269
7 126,74-126,78 126,76 0,03 0,056260722
8 126,79-126,83 126,81 0 0,009234718
Рис. 2. Гистограмма распределения фактического значения наружного диаметра цилиндра
На основании данных табл. 2 построены гистограмма частостей фактического значения наружного диаметра цилиндра (рис. 2) и кривая нормального распределения размеров наружного диаметра (рис. 3). Коэффициент корреляции Пирсона составил 0,922819099, что вполне допустимо, учитывая ограниченный стойкостью пластины размер партии 40 шт.
Математическое ожидание составило 126,6345 мм при среднем квадратическом отклонении 0,060125936.
Рис. 3. Кривая нормального распределения значений наружного диаметра цилиндра
Замеры внутреннего диаметра базового отверстия показали максимальное значение 113,98, минимальное 113,7, при среднем значении -113,87 мм. При этих условиях получим значение интервала Ь = (113,97-113,77)/6=0,0333 мм. Для удобства округлим это значение до Ь = 0,035 мм. На основании результатов измерений составлена табл. 3 распределения фактического размера.
На основании данных табл. 3 построены гистограмма распределения частостей фактического значения диаметра базового отверстия (рис. 4) и кривая нормального распределения диаметра базового отверстия (рис. 5). Коэффициент корреляции Пирсона составил 0,944538308, что вполне допустимо, учитывая ограниченный стойкостью пластины размер партии 40 шт [10].
Математическое ожидание составило 113,8745 мм при среднем квадратическом отклонении 0,062550492.
Точностную надежность технологического процесса можно выразить показателем запаса точности [11-18]
\|/ = 1Тх1 / сох7, 116
где ТГх1 - допустимая величина изменения точностного параметра; х7 - точностной параметр (измеряемый размер); саг7 - погрешность точностного параметра, ожидаемая при реализации технологического процесса, который характеризует отношение допустимой величины изменения 1Тхг точностного параметра хг к его погрешности сах:г, ожидаемой при реализации технологического процесса.
Таблица 3
Распределение фактического значения диаметра базового отверстия
№ группы Интервал значений // р-ра 0113,7 (+0,5) мм Среднее значение интервата .т Частость IV Расчетные значения вероятности
1 113,68-113,72 113,7 0 0,007659893
2 113,73-113,77 113,75 од 0,031483628
3 113,78-113,82 113,8 0,15 0,13063799
4 113,83-113,87 113,85 0,3 0,269091963
5 113,88-113,92 113,9 0,25 0,301983901
6 113,93-113,97 113,95 0,15 0,184682027
7 113,98-114,02 114 0,05 0,061486535
8 114,03-114,07 114,05 0 0,011603214
0,35 -, Л Л
0.25--1 I 13.85 ■
0,2--1 : Ш 113.7 113,75 113,8 1 И 113,9 113,95 ■ Ряд2 □ РядЗ ■ -^^ 114 114,05
Рис. 4. Гистограмма распределения фактического значения диаметра базового отверстия
Рис. 5. Кривая нормального распределения значений диаметра базового отверстия
Надежность технологического процесса согласно проф. A.A. Мата-лину [18] можно связать с надежностью обеспечения требуемой точности обработки заготовок без брака. При условии 1,0 < у < 1,2, а тем более при у > 1,2 точностная надежность технологического процесса будет гарантирована, и чем этот показатель больше, тем выше ожидаемая точностная надежность технологического процесса (она будет зависеть только от правильности настройки оборудования и технологической оснастки и их технического состояния при реализации технологического процесса в реальных производственных условиях).
Анализируя данные табл. 2 и 3, а также рис. 2 и 3, получаем для наружного цилиндра i|/127 = 22 ~ ^^ > ^' для базового отверстия
Vi 13,7 ~ ^'/0 28 = > 1,2, что свидетельствует о запасе прочности технологического процесса и подчеркивает его надежность, обусловленную высокой технологической культурой производства.
Список литературы
1. Инновационные технологические процессы ротационной вытяжки сложнопрофильных осесимметричных деталей / В.И. Трегубов [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2013. № 11. С. 9-16.
2. Патент 2295416 РФ. Способ изготовления осесимметричных корпусов (RU 2295416) / H.A. Макаровец, В.И. Трегубов, В.А. Корольков [и др.]. Опубл. 20.03.2007.
3. Матвеев И.А., Киселев А.В., Ямников А.С. Компенсация влияния технологической наследственности при токарной обработке искривленных заготовок // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. Вып. 9. Ч. 2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. С. 193 - 200.
4. Чуприков А. О., Ямников А.С. Повышение точности токарной обработки путем минимизации деформационных погрешностей // Проблемы и достижения в науке и технике: сб. научных трудов по итогам международной научно-практической конференции / Инновационный центр развития образования и науки. Омск, 2014. С. 15 - 17.
5. Ямников А.С., Иванов В.В., Чуприков А.О. Снижение систематических погрешностей при токарной обработке тонкостенных сварных корпусов // Инженерный журнал с приложением: справочник. 2013. № 9 (198). С. 31 - 37.
6. Ямников А.С., Чуприков А.О., Иванов В.В. Уменьшение влияния технологической наследственности при токарной обработке тонкостенных сварных корпусов // Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета им. П.А. Соловьева. 2014. № 1 (28). С. 142 - 148.
7. Чуприков А.О., Ямников А.С. Рационализация технологии механической обработки тонкостенных сварных корпусов // Вопросы технических наук: новые подходы в решении актуальных проблем / Инновационный центр развития образования и науки. Казань, 2014. С. 7 - 10.
8. Быков Г. Т., Маликов А. А., Ямников А.С. Определение погрешности базирования тонкостенных цилиндров при установке на цанговую оправку // Технология машиностроения. 2010. № 1. С. 21 - 24.
9. Ямников А.С., Нгуен Ван Кыонг. Методология оптимизации режимов резания // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2012. № 1 (291). С. 56 - 63.
10. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей: учебник для втузов. 11-е изд., стер. М.: Кнорус, 2010. 658 с.
11. Громыко Г.Л. Теория статистики: практикум: учеб. пособие для вузов. 4-е изд., доп. и перераб. М.: Инфра-М, 2011. 240 с.
12. Ямникова О.А., Ямников А.С. Имитационное моделирование компонентов технологических систем: учеб. пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 191 с.
13. Р 50-601-32-92. Рекомендации. Система качества. Организация внедрения статистических методов управления качеством продукции на предприятии. ВНИИС Госстандарта России. Москва, 1992. 23 с.
14. ГОСТ 15467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия, термины и определения. М. Стандартинформ. 2009. 22 с.
15. ГОСТ 27.202-83 Надежность в технике. Технологические системы. Методы оценки надежности по параметрам качества изготовляемой продукции. М. Стандартинформ. 2002. 35 с.
16. Ямников А.С. Научные основы технологии машиностроения. Ч. 1: учеб. пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. 398 с.
17.Суслов А.Г., Ямников А.С. Научные основы технологии машиностроения. Ч. 2: учеб. пособие. Тула: ТулГУ, 2014. 296 с.
18. Маталин А. А. Технология машиностроения: учебник для машиностроительных вузов по специальности "Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты". М.: Изд-во «Лань», 2008. 512 с.
Матвеев Иван Александрович, асп., ivan matveev@list.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ямников Александр Сергеевич, д-р техн. наук, проф., Yamnikovas@mail.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Ямникова Ольга Александровна, д-р техн. наук, проф, yamnikovaoa@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
STATISTICAL ANALYSIS OF ACCURACY OF PRELIMINARY TURNING
OF PIPE PREPARA TION
I.A. Matveev, A.S. Yamnikov, O.A. Yamnikova
Data of the statistical analysis of accuracy of machining of extended details from stamped preparation like a glass are provided. The technique of control of errors of the sizes of the processed surfaces of details is shown. It is established that all parameters with a double stock of accuracy keeps within admissions. The conclusion about the high stability of technological process of machining of the workpiece obtained by the cutting of hot-rolled thick-walled pipes.
Key words: errors of turning and boring; statistical analysis; precision reliability.
Matveev Ivan Aleksandrovich, postgraduate, ivan_matveev@list.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yamnikov Alexander Sergeyevich, doctor of technical sciences, professor, Yamniko-vas@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Yamnikova Olga Aleksandrovna, doctor of technical sciences, professor, yamniko-vaoa@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
