автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Повышение точности измерений в машиностроении на основе введения новых комплексных показателей действительных размеров деталей

2 з '-'о;1

На правах рукописи

ГЛУХОВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ В МАШИНОСТРОЕНИИ НА ОСНОВЕ ВВЕДЕНИЯ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ

Специальность: 05.11.16 - Информационно-измерительные системы (в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 1998

Работа выполнена на кафедре «Метрология и приборостроение» Омского государственного технического университета и в докторантуре кафедры «Измерительные информационные системы и технологии» Московского государственного технологического университета «СТАНКИН».

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор,

академик Метрологической Академии В .И.Телешевский

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Метрологической Академии доктор технических наук, профессор, академик Международной Академии Информатизации доктор технических наук, профессор, академик Метрологической Академии и Академии проблем качества, лауреат Государственной премии

Ведущее предприятие: ОАО НИИ Измерения

Защита состоится ю.1 г • 1998 г. в 15-00 час. на заседании диссертационного совета Д 063.42.03 при Московском государственном технологическом университете «СТАНКИН» по адресу: 101472, Москва, Вадковский пер., 3-а( (раке (СЗЯ) 943 - 31-67).

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять ученому секретарю совета.

В.Я.Бараш В .Г.Митрофанов

Е.И.Сычев

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ «СТАНКИН»

Автореферат разослан_02.,(4, 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат экономических наук, доцент

Ю.А. Еленева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Точность деталей любой машины или прибора в значительной мере определяет уровень качества выпускаемых изделий, их надежность, долговечность и непосредственно влияет на конкурентоспособность технической продукции. Повышение точности продукции машиностроения является важнейшей народнохозяйственной проблемой, от решения которой зависят темпы научно-технического прогресса страны.

Точность деталей и изделий в целом формируется, обеспечивается, измеряется, проявляется и поддерживается на всех стадиях жизненного цикла изделия: проектирование - подготовка производства - производство - контроль - эксплуатация. Это делает проблему точности чрезвычайно емкой, привлекающей для своего решения исполнителей и исследователей широкого круга специальностей как для разработки высококачественных проектов изделий, так и для создания эффективной технологической среды по обеспечению высококачественного производства, включающего достоверный контроль качества продукции. Для решения проблемы точности все участники процесса создания продукции должны руководствоваться едиными научными принципами обеспечения точности и единым пониманием показателей размерной и геометрической точности деталей. Поскольку результаты работы каждого исследователя и исполнителя по обеспечению точности устанавливаются измерениями, то тема диссертации, посвященная созданию методологии достоверных измерений в машиностроении на основе комплексных показателей размерной и геометрической точности деталей, является актуальной.

С 1987 г. работа выполняется по плану фундаментальных исследований Государственного комитета Российской Федерации по делам науки и высшего образования.

Целью работы является повышение качества машиностроительной продукции за счет увеличения достоверности измерений и реализации единой концепции обеспечения точности деталей на стадиях проектирования, изготовления и контроля изделий.

Поставленная цель может быть достигнута при широком внедрении результатов исследований в практику нормирования точности и ее контроля. Все результаты исследований подтверждены практикой действующих производств.

Научная новизна работы состоит в:

- классификации размеров деталей по служебному назначению;

- выявлении баз отсчета размеров элементов деталей и координирующих размеров;

- выделении геометрического элемента как элементарной структурной части детали;

- учете информативности элементов, координатных плоскостей и осей координат, материализованных комплектами баз детали;

- обосновании принципа двумерности размеров элементов деталей;

- раскрытии структуры размеров элементов в зависимости от их служебного назначения;

- разработке содержания понятий «размер элемента» и «координирующий размер»;

- разработке методологии достоверных измерений размеров деталей.

Практическую значимость работы составляют:

- методика построения адекватных геометрических моделей деталей, дающих полное представление о служебном назначении и первичных погрешностях всех геометрических элементов деталей;

- концепция обеспечения точности деталей на всех стадиях жизненного цикла продукции на единых научных принципах;

- методика нормирования размерной и геометрической точности деталей для создания высококачественных проектов продукции и технологических процессов;

- правила разработки достоверных методик выполнения измерений размеров и схем измерения высокоточных измерительных приборов.

Основные положения, выдвигаемые на защиту

1. Размеры рабочих геометрических элементов деталей, участвующих в сопряжении или выполняющих служебное назначение исполнительных поверхностей, представляют собой двумерные комплексные величины, имеющие два действительных граничных значения - размер максимума и размер минимума материала элемента.

2. Системой отсчета размеров элемента детали является система координат комплекта элементов, в составе которого рассматриваемый элемент выполняет свое служебное назначение.

3. Два действительных граничных размера элемента - это размеры двух правильных элементов, номинально расположенных относительно системы отсчета и охватывающих с касанием поверхность реального элемента: один -вне материала элемента (имеет размер максимума материала), второй - из материала элемента (определяет размер минимума материала).

4. В структуру комплексных размеров элемента входят размер прилегающего элемента, отклонения формы поверхности элемента и отклонения положения рассматриваемого элемента относительно других элементов комплекта. Число и вид отклонений положения определяют степени свободы рассматриваемого элемента, не израсходованные на образование системы отсчета комплекта.

5. Показателем размерной точности элемента детали является отклонение размера максимума материала элемента от предела максимума материала, геометрическую точность элемента характеризует разность размеров максимума и минимума элемента, комплексным показателем размерной и

геометрической точности элемента является отклонение размера минимума материала от предела максимума.

6. Системой отсчета координирующих размеров детали является обобщенная система координат, принадлежащая детали в целом и материализованная комплектом основных (или вспомогательных) конструкторских баз детали.

7. Координирующими размерами детали являются одномерные линейные и угловые координаты вспомогательной системы координат, материализованной комплектом элементов, выполняющих в детали единое служебное назначение, относительно обобщенной системы координат детали. Вид и количество координирующих размеров, задающих положение рассматриваемого элемента, определяется его информативностью, т.е. числом и видом степеней свободы, которые потрачены базой элемента на образование вспомогательной системы координат комплекта.

8. Координатные плоскости и оси обобщенной и вспомогательных систем координат детали имеют различную информативность, обуславливающую количество и вид отсчитываемых от каждой из них координирующих размеров и углов.

9. Комплексное содержание имеют линейные координирующие размеры в случае номинальной параллельности осей вспомогательной и обобщенной систем координат детали. При этом в структуру линейных размеров входят угловые перекосы осей, которые увеличивают число действительных значений размеров по каждой координате до информативности координируемой координатной плоскости вспомогательной системы.

Реализация работы осуществлена в виде методических указаний для конструкторов, технологов и метрологов промышленных предприятий по метрологическому обеспечению качества конструкторских разработок и технологической документации, по расчету размерных цепей действующих размеров, по метрологической экспертизе конструкторской и технологической документации, по разработке и аттестации методик выполнения измерений, по конструированию приборов контроля геометрических величин, по проектированию схем измерения, по расчету точности измерительных устройств, а также руководящих технических материалов по метрологическому обеспечению конструктивных элементов деталей: цилиндрических, призматических, конических, угловых, отверстий под крепежные детали и соединений с подшипниками качения. Методические указания и руководящие материалы направлены по запросам на десятки предприятий страны и ближнего зарубежья.

Совместно с промышленными предприятиями выполнены 16 научно-исследовательских работ по анализу и повышению точности действующего производства, по разработке и внедрению приборов размерного контроля в процессе и после обработки деталей, 6 способов измерений и измерительных приборов защищены авторскими свидетельствами. Все отчеты о НИР прошли

государственную регистрацию и переданы в Центр научно-технической информации для распространения.

Результаты работы использованы в учебном процессе Омского государственного технического университета при постановке дисциплин "Метрологическое обеспечение технической документации" и "Разработка и аттестация методик выполнения измерений", при нормировании и расчете точности в курсовом и дипломном проектировании, а также при повышении квалификации инженерно-технических работников КАМАЗа, ЕЛАЗа, Ирбитского мотоциклетного завода, Павлодарского тракторного завода, многих предприятий г. Омска и других городов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и получили одобрение на научных семинарах и конференциях Омского государственного технического университета и Московского государственного технологического университета «СТАНКИН», на отраслевых, республиканских, всесоюзных и международных симпозиумах, конференциях, коллоквиумах и конгрессах: 4 всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы технических измерений», г. Москва, 1997 г.; 2 международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин»,г. ОмскД997г;3 международном конгрессе "Конструкторско-гехнологическая информатика КТИ-96", г. Москва, 1996 г.; международной конференции "Метрологическое обеспечение и взаимозаменяемость в машиностроении", г. Москва, 1996 г.; международной конференции "Метрологическое обеспечение машиностроительных отраслей промышленности", г. Минск, 1992 г.; республиканской конференции "Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин", г. Курган, 1991 г.; республиканском семинаре метрологов Украины, г. Киев, 1990 г.; всесоюзном семинаре "Метрология в прецизионном машиностроении", г . Саратов, 1990 г.; всесоюзной конференции "Проблемы повышения качества, надежности и долговечности машин", г. Брянск, 1990 г.; научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения основателя русской метрологии Д.И. Менделеева, г. Омск, 1984 г.; 6 международном коллоквиуме по качеству поверхностей, г. Карл-Маркс-Штадт, ГДР, 1984 г.; отраслевой конференции по качеству Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, г. Рубцовск, 1983 г.

Полное содержание диссертации обсуждалось на расширенном заседании кафедры «Измерительные информационные системы и технологии» с участием членов кафедры «Технология машиностроения» МГТУ «СТАНКИН».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 76 работ, из них 24 научных статьи, 16 зарегистрированных отчетов по НИР, 6 изобретений, 14 учебных пособий и методических указаний, 6 руководящих технических материалов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка опубликованных работ и литературы из 191 наименования и изложена на 370 страницах, включая 11 таблиц и 258 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ. Проблема точности является центральной проблемой машиностроения, успешное решение которой жизненно необходимо для ускорения научно-технического прогресса, повышения качества и конкурентоспособности выпускаемой продукции.

Для объективной оценки точности изделий необходимо, чтобы точность их измерений была на порядок выше. В связи с ростом требований к точности продукции проблема повышения точности и достоверности измерений остается постоянным приоритетным направлением решения проблемы точности в машиностроении. Более высокая точность измерений ставит их в авангард технического прогресса, а его уровень в значительной мере зависит от состояния измерений.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ РАЗМЕРНОЙ И ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Точность кинематики и динамики любого механизма в первую очередь определяется точностью сопрягаемых деталей. Показателями точности деталей являются точность размеров (размерная точность), точность формы и относительного положения поверхностей (геометрическая точность) и шероховатость поверхностей.

Обеспечение точности машин, механизмов и деталей представляет сложную комплексную проблему, включающую вопросы точности при проектировании машин (конструкторское направление), точность обработки деталей и сборки машин (технологическое направление) и точность измерений деталей и сборочных единиц (метрологическое направление). Приоритет в постановке, решении и исследовании проблемы точности в машиностроении принадлежит российским ученым.

В конструкторском направлении основополагающими работами являются труды Н.Г. Бруевича, В.И. Смирнова, Е.А. Правоторовой, H.A. Калашникова, Д.Н. Решетова, В.Т. Портмана, В.Э. Пуш, Л.Н. Решетова и другие работы.

Наиболее представительным является технологическое направление, исследователи которого создали научные основы технологии машиностроения. Это работы Б.С. Балакшина, H.A. Бородачева, А.П. Соколовского, А.М. Кована, А.М. Дальского, Ю.М. Соломенцева, И.М. Колесова, Б.М. Базрова,

B.А.Тимирязева, A.A. Гусева, A.C. Проникова и многие другие работы.

Метрологическое направление включает работы не только по вопросам

точности измерений, но и по вопросам нормирования точности: это работы Г.А. Апарина, И.Е. Городецкого, А.И. Якушева, Ю.Н. Ляндона, Г.Д. Бурдуна, Б.Н. Маркова, И.В. Дунина-Барковского, А.К. Кутая, H.H. Маркова,

C.С. Волосова, В.В. Кондашевского, А.И. Ившщова, Л.Н. Воронцова, В.И. Телешевского, В.П. Мельникова, М.А. Палея, Л.А. Богуславского, В.И. Леуна, В.П. Леонова, П.Ф. Дунаева, О.П. Леликова, В.А. Чудова, Г.Б. Кайнера и многие другие работы.

Из зарубежных исследований следует отметить работы А. Виртца, Б. Сандалски, Г. Берндта, П. Лейнвебера, Э. Букингема, В. Лотце, Г. Трум-польда, Г. Тагути, Я. Рудзита и другие работы.

Большой объем работ в рамках каждого направления исследований говорит об актуальности проблемы повышения точности деталей. В ряде работ разработаны научные принципы, реализация которых позволяет успешно решать проблему точности деталей при условии распространения сферы их действия на все стадии жизненного цикла продукции, и прежде всего на три основных: проектирование, изготовление и контроль.

Однако совокупный эффект исследований и их практического использования снижается отсутствием единого подхода к решению проблемы не только в работах разных направлений и разных научных школ, но и в пределах одного направления. В работах зачастую используются разные научные принципы формирования точности, дается разная их трактовка, научные достижения одного направления не используются в других. Например, теория базирования, созданная учеными технологического направления, строго аргументированная и даже стандартизированная, не нашла применения в двух других: в метрологическом направлении вместо установочных, направляющих и опорных баз появились первичные, вторичные и третичные базы, а в конструкторском направлении базы вообще потеряли служебное назначение: нет ни основных, ни вспомогательных баз, нет и упоминания о различии баз по числу лишаемых базами степеней свободы. Все это было сделано с целью гармонизации с международными стандартами, а привело к снижению потенциально высокого научного уровня национальных стандартов.

Отсутствие стандартизованных определений размеров привело к созданию двухточечных средств измерения, применение которых может вносить значительную методическую погрешность в результаты измерения, что снижает достоверность измерений и качество измеряемых деталей. В настоящее время имеется единственное стандартизованное определение понятия «диаметр» цилиндрической поверхности. Это определение базируется на принципах Тейлора, которые распространяются на предельные калибры для контроля сопрягаемых валов и отверстий с учетом реальной формы их поверхностей:

- предел максимума материала (наибольший для вала и наименьший для отверстия) есть диаметр прилегающего цилиндра соответствующего предельного размера, контролируется проходным калибром, имеющим форму и длину сопряжения присоединяемой детали;

- предел минимума материала (наименьший для вала и наибольший для отверстия) есть соответствующий предельный размер, измеренный в противолежащих точках цилиндрической поверхности двухточечным непроходным калибром.

Стандартизованное толкование предельных значений диаметра не дает ответа на вопрос, что считать действительным диаметром детали, имеющей

отклонения формы. Другой стандарт устанавливает, что действительным размером детали является размер, измеренный с допускаемой погрешностью.

Принципы Тейлора не распространяются на координирующие размеры между геометрическими элементами детали. Координирующие размеры отсутствуют в стандартизованной классификации размеров, нет и системы допусков на координирующие размеры. Принципы Тейлора не учитывают служебное назначение поверхностей, образующих размер.

Лидирующими работами по решению проблемы повышения точности деталей являются работы И.М. Колесова и Б.М. Базрова. Учитывая, что в этих работах получили дальнейшее развитие теория базирования и принцип служебного назначения, они послужили отправным базисом, опираясь на который, была разработана теория размеров деталей, найдены показатели точности, отражающие качество деталей, и на их основе создана методология достоверных измерений действительных размеров, которая удовлетворяет как создателей высококачественной продукции - конструкторов, технологов, метрологов, так и потребителей.

Цель исследований состоит в создании методологии достоверных измерений, повышающей точность познания действительных значений размеров деталей, на основе принципов служебного назначения, инверсии и единства баз, общих для всех стадий жизненного цикла продукции.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1). Разработать адекватные геометрические модели типовых деталей и методику определения первичных погрешностей деталей.

2). Исследовать метрику подвижных и неподвижных соединений геометрических элементов различного служебного назначения, установить влияющие на характер соединения геометрические величины.

3). Разработать классификацию размеров по их служебному назначению, раскрыть структуру и содержание действительных значений размеров геометрических элементов деталей.

4). Разработать методологию достоверных измерений действительных значений размеров геометрических элементов.

5). Экспериментально проверить эффективность новой методологии в действующих производствах.

6). Разработать методику нормирования размерной и геометрической точности деталей в конструкторских и технологических проектах продукции на основе новых представлений о размерах деталей.

Глава 2. РАЗРАБОТКА ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЕТАЛЕЙ И ИХ СОПРЯЖЕНИЙ. Основой для анализа и исследования точности детали является геометрическая модель, представляющая собой графическое изображение всех элементов детали вместе с отклонениями рабочих поверхностей в обобщенной системе координат, принадлежащей детали в целом.

Таблица 2.1.

Конструктивные элементы деталей

- цилинЗричешя

1виЭ ПОВЕРХНОСТИ

плоская

й

X

КОНИЧЕСКАЯ |—»■«- ко нас

-| сферическая

- тороиЗАльн»я[—» г-

- ЗВалЬВЕКТНАЯ

СЛОЖНАЯ - „ г КРИВОЛИНЕИШв

ЕДИНИЧНЫЕ

| групповые [-

цилиндр

ПРИЗМА

ПЛОСКОПАРААЛЕЛ.

УГЛОВАЯ

сфера

тор

а

ПРОФИЛЬ

КУЛАЧОК

- винтовая

КОМПЛЕКТ БАЗ под поОшипшт

качения

поа крепежные

ЗЕТАЛИ

Штифтовые

'Ч.

КОМПЛЕКТ БАЗ

КВАЗРАТНЫЕ

прямоугольн.

Шпоночные

Центровые _ -отверстия '

Е

зубчат ые

цмицевые

Резьбовые -1

Специальные [—

_ РаЗиусы _

рыглений

канавки

Фаски

- легкобеформир.

Согласно теоретической механике, физическую модель детали можно рассматривать как абсолютно твердое тело, состоящее из совокупности

Рис.2.1

-1

материальных точек. Выделяя материальную точку, как часть тела детали, выполняющую одно служебное назначение, можно прийти к совокупности геометрических элементов, образующих деталь (табл.2.1).

Все сопрягаемые поверхности деталей являются базами, причем основные конструкторские базы присоединяемых деталей входят в контакт со вспомогательными конструкторскими базами базирующих деталей. Если контакт между сопрягаемыми поверхностями не допустим, то меняется служебное назначение поверхностей - они становятся исполнительными поверхностями.

Система координат детали является обобщенной системой, относительно которой задается положение всех элементов детали. Комплект трех плоских баз, лишающих деталь шести степеней свободы, материализует прямоугольную декартову систему координат, имеющую важную отличительную особенность: все три ее координатные плоскости имеют разную информативность, численно равную количеству лишаемых базами степеней свободы: 3, 2,1. Это значит, что из шести координат, необходимых для задания положения комплекта, образовавшего вспомогательную систему координат ЦХУ2ВБ, в обобщенной системе координат детали ОХУгОБ (рис.2.1), три координаты должны быть заданы относительно координатной плоскости с информативностью 3 (ХУОБ), две координаты - относительно плоскости с информативностью 2 (ХХОБ) и одну - относительно плоскости с информативностью 1 (УZOБ).

Геометрическая модель вала (рис.2.2б) строится на осях обобщенной системы координат ОХУХ, материализованной комплектом основных

конструкторских баз, путем нанесения собственных осей координат, размеров и первичных погрешностей всех рабочих элементов детали, а свободные поверхности изображаются в их номинальном состоянии.

Геометрическая модель соединения ступенчатого вала с корпусом через подшипники качения (рис.2.3) раскрывает многообразие влияющих величин на

Рис.2.3

посадки тугих колец на вал и свободных колец в гнезда корпуса. Характер посадок зависит не только от размеров сопрягаемых элементов, но и многих отклонений положения.

Модели соединений показывают возможность взаимной компенсации отклонений положения и формы, которые могут иметь место в сопряжении. Например (рис.2.4), несмотря на одинаковые размеры баз А и Б как наибольших Д1нб=Д2нб, так и наименьших Д1нм=Д2нм, одинаковые отклонения формы ЕФ1=ЕФ2 и одинаковые угловые перекосы относительно общей оси баз УП1=УП2, каждая из баз образует разные посадки в соединении с одинаковыми по размеру отверстиями: база А образует посадку с натягом, а база Б - посадку с зазором. Причина - отклонение профиля продольного сечения типа бочкообразность базы Б компенсирует угловой перекос. Следовательно, размеры баз А и Б разные, а не одинаковые. Таким образом, отклонения положения, участвующие в сопряжении совместно с отклонениями размеров и формы элементов и влияющие на характер посадки в соединении, должны влиять и на размеры сопрягаемых элементов, разность которых, определяет посадку.

Глава 3. РАСКРЫТИЕ СОДЕРЖАНИЯ И СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСНЫХ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ. Как показали исследования геометрических моделей, все детали машин и приборов имеют размеры всего двух видов: элементные и координирующие (табл. 3.1). Элементные размеры определяют метрику (т.е. пространственную геометрическую форму и габариты) элементов деталей, а координирующие - относительное положение элементов. Понятие «элементный размер» уточняет понятие геометрического элемента как части тела детали, выполняющей одну из функций служебного назначения, ограниченной одной или несколькими поверхностями и имеющей хотя бы один элементный размер.

Элементные размеры образуют посадки между присоединяемыми деталями. Характер посадок в значительной степени зависит от отклонений формы поверхностей элементов. Поэтому отклонения формы включены принципами Тейлора в структуру элементных размеров, что делает их комплексными двумерными, имеющими два действительных значения - размер максимума и размер минимума материала элемента.

В действительности детали сопрягаются не одним элементом, а комплектом элементов, конструкторские базы которых материализуют системы координат, совмещаемые при сопряжении. Следовательно, системой отсчета размеров элемента детали должна быть система координат комплекта элементов, участвующих в сопряжении базирующей и присоединяемой деталей. Поскольку отсчет размеров всех элементов комплекта происходит в одной системе координат (системе отсчета), то отклонения положения рассматриваемого элемента (относительно других элементов комплекта) будут входить в структуру размера этого элемента так же, как отклонения формы поверхностей элемента, расширяя комплексное содержание размера и увеличивая разность между действительными граничными значениями размера.

Для того чтобы два действительных граничных значения элементного размера не выходили за границы поля допуска, под ними следует понимать

О

о

to §

s ^

Я s

§>8 3 a h tf Я

о §

сп й

я

•a g

к а

£

w и

cd

2 Й

is

s

So J3

C6

I

s

0

•ё fi

1 (t h

e

s

►S

u

0 ы

1 8

p> 0»

H ш

а ч

w 2

ей Ш

Й §

2

о S К

В ё

и о

о

ё

к п> 2 V SS

Таблица 3.1

Структура размеров и геометрических величин деталей в зависимости от служебного назначения

элементов

1. Размеры Элементы деталей

положения призматический цилиндрический конический угловой сфера

(координирующие) ПЗ П2 П1 Ц4 Ц2 К5 У5 СЗ

О В И С ОВ ОВ О В И С ОВ О В И С О В И С О В И С

1.1. Координаты обобщенной системе координат

всего: 0 3 3 3 1 2 2 1 0 4 4 4 2 2 0 5 5 5 0 5 5 5 0 3 3 3

линейные (Л) 0 111 0 1 0 1 0 2 2 2 0 2 0 3 3 3 0 2 2 2 0 3 3 3

угловые (У) 0 2 2 2 1 1 2 0 0 2 2 2 2 0 0 2 2 2 0 3 3 3 0 0 0 0

1.2. Координаты в 0 вспомогательной системе ко 0 рд инат

всего: - 0 3 3 - 1 - 2 - 0 4 4 - 2 - 05 5 - 0 5 5 - 0 3 3

линейные (Л) - 0 1 1 - 0 - 0 - 0 2 2 - 0 - 0 3 3 - 0 2 2 - 0 3 3

угловые (У) - 0 2 2 - 1 - 2 - 0 2 2 - 2 - 0 2 2 - 0 3 3 - 0 0 0

2. Размеры формы (Л) Н Ш Л Д Д До Шо Д

(элементные) (У) - - - - - а а -

3. Отклонения формы

поверхностей ЕФП ЕФП ЕФП ЕФП ЕФЦ ЕФЛ, ЕФК ЕФП ЕФС

Обозначения: 1.Цис >ры после буквенных сокращений элементов означают их информативность.

2. Служебное назначение элементов: 0 - основная конструкторская база, В - вспомогательная

конструкторская база, И - исполнительная поверхность, С - свободная поверхность.

3. Размеры формы: Н - высота, Ш - ширина, Шо- ширина основного сечения, Л - длина, Д - диаметр,

До - диаметр основного сечения, a - угол.

4. Отклонения формы: ЕФГТ - плоскостность, ЕФЦ - цшшндричность, ЕФЛ - прямолинейность,

ЕФК - круглость, ЕФС - сферичность.

Й S

максимума материала элемента), второй - из материала элемента (определяет размер минимума материала элемента). Эти определения составляют суть принципа двумерности линейных размеров элементов деталей.

Размерной основой высоты Н призматического элемента является координата ХИ+ЕЩ центра Ц исполнительной поверхности И (рис.3.1) относительно координатной плоскости ХОУ, которая материализована установочной базой элемента АЗ с информативностью 3, и является

Рис.3.1

Рис. 3.2

прилегающей к базе плоскостью. Отклонения угловых координат исполнительной поверхности УПХИ и УПУИ, т.е. ее угловые перекосы вокруг осей X и У, совместно с отклонениями формы базы ЁФБ и исполнительной поверхности ЕФИ делают высоту Н призматического элемента переменной от наименьшей Нм до наибольшей Нб.

Согласно принципу двумерности размеров деталей, наибольший размер высоты Нб определяется размером правильного наружного элемента, а наименьший размер высоты Нм равен высоте внутреннего правильного элемента, номинально расположенных относительно базы АЗ.

Структура наибольшего и наименьшего размеров высоты различна Нб=2Ц±Е7Ц+0,5(ЛПХИ+ЛПУИ), (3.1)

Нм= 2Ц±ЕгЦ-(0,5(ЛПХИ+ЛПУИ)+ЕФИ+ЕФБ), (3.2)

где ЛПХИ, ЛПУИ - угловые перекосы исполнительной поверхности вокруг осей X и У в линейном выражении.

Ширина призматического элемента Ш (рис.3.2) отсчитывается от базы Б2 с информативностью 2 по оси У до противолежащей исполнительной

поверхности И. Не использование базой всего одной степени свободы резко меняет представление о действительных размерах ширины: в структуру размеров ширины Ш призматического элемента входят координата центра Ц исполнительной поверхности УЦ+ЕУЦ, два отклонения от перпендикулярности ЛПХБ и ЛПХИ относительно базы АЗ, одно отклонение от параллельности ЛГКИ относительно базы Б2 и два отклонения формы типа плоскостность базы ЕФБ и исполнительной поверхности ЕФИ

Шб=УЦ±ЕУЦ+0,5(ЛПХИ+ЛП2И), (3.3)

Шм=У1Д+ЕУЦ-(0,5(ЛПХИ+ЛПгИ)+ЛПХБ+ЕФБ+ЕФР1). (3.4) Длина Л призматического элемента (рис.3.3) отсчитывается от базы В1 с информативностью 1 вдоль оси X до исполнительной поверхности И с центром Ц. База В1 определяет своей одной выступающей точкой положение координатной плоскости ЪОУ, когда уже есть две других координатных плоскости ХОУ и ХОг, а также материализует начало системы координат О как точку пересечения трех координатных плоскостей.

Уменьшение числа лишаемых базой В1 степеней свободы до одной увеличивает количество ее угловых отклонений положения типа

Рис. 3.3 Рис. 3.4

перпендикулярность до двух: относительно базы АЗ (ЛПУВ) и относительно базы Б2 (ЛГКВ), что больше сближает размеры длины с размерами ширины. Более того, исполнительная поверхность также имеет два угловых перекоса типа перпендикулярность ЛПУИ и ЛГКИ относительно координатных плоскостей, материализованных базами АЗ и Б2. Структура размеров длины Л Лб=ХЦ±ЕХЦ+0,5(ЛПУИ+ЛГКИ), (3.5)

Лм=ХЦ+ЕХЦ-(0,5(ЛПУИ+ЛПгИ)+ЛПУВ+ ЛГКВ +ЕФВ+ЕФИ). (3.6)

Цилиндрический элемент с информативностью 4 материализует своим прилегающим цилиндром базовую ось Z цилиндрической системы координат -обобщенной или вспомогательной (рис.3.4).

Согласно принципу двумерности размеров диаметр прилегающего цилиндра является размером максимума материала цилиндрического элемента. Вторым размером диаметра, или размером минимума материала, является диаметр второго правильного цилиндра, номинально расположенного относительно базы - оси прилегающего цилиндра, т.е. соосно с ним, и касательного в одной точке с самой глубокой впадиной цилиндрической поверхности из материала элемента детали.

Структуру диаметров можно установить на основании геометрической модели элемента (рис.3.4)

ДНБ=2ЯНБ=2(Х'С±ЕХ'С+0,5ЛПУ'), (3.7)

ДНМ=2БШМ=2(Х'С±ЕХ'С - (0,5ЛПУ'+ЕФЛ)), (3.8)

где Х'С±ЕХ'С — координата точки С на середине образующей цилиндра; ЛПУ' - угловой перекос образующей вокруг оси У' собственной системы координат элемента в линейном выражении;

ЕФЛ - отклонение от прямолинейности образующей.

Д1НБЗ

Д2ИВВ Д1НМА Д№А Д2НВА дгнМА

Рис.3.5

Две соосных цилиндрических базы с информативностью 2 (рис.3.5) материализуют ось Ъ, которая является общей осью, проходящей через центры средних сечений баз. Согласно принципу двумерности размеров деталей, размер максимума материала (наибольший для вала ДНБВ и наименьший для отверстия ДНМА), есть диаметр правильного цилиндра, соосного с общей осью баз и касательного выступов реальной поверхности цилиндрического элемента вне материала детали на длине сопряжения ЛС. Второй аналогичный цилиндр, но касательный впадин цилиндрической поверхности из материала детали, определяет размер минимума материала элемента (наименьший для вала ДНМВ и наибольший для отверстия ДЫБА). Вращение подвижной детали возможно

(рис.3.5в), если диаметр максимума материала отверстия (ДНМА) больше диаметра максимума материала вала (ДНБВ).

Структура комплексных размеров диаметра элементов с информативностью 2 в дополнение к структуре собственных размеров элемента ДС (3.7-3.8) включает угловые перекосы ЛП осей элементов в линейном выражении

Д2НБ=ДСНБ-КПП, (3.7.1)

Д2НМ=ДСНМ-ЛП. (3.8.1)

Исполнительные поверхности ИП, расположенные соосно с базами, могут участвовать в образовании посадок с зазором, если диаметр максимума материала отверстия ДНМА больше диаметра максимума материала сопрягаемого вала ДНБВ (рис.3.6). При этом в структуру комплексных диаметров входят все четыре отклонения положения оси исполнительной поверхности относительно базовой оси: два линейных смещения центра

Рис.3.6

элемента, эквивалентные векторному эксцентриситету ЕЭ и два угловых перекоса, эквивалентных векторному линейному перекосу ЛП ДНБ=ДСНБ+2ЕЭ+ЛП, (3.7.2)

ДНМ=ДСНМ-2ЕЭ-ЛП. (3.8.2)

Основное назначение координирующих размеров - задавать положение присоединяемых деталей относительно обобщенной системы координат базирующей детали - может быть реализовано для одной присоединяемой детали с помощью шести координат (трех линейных и трех угловых) вспомогательной системы координат, материализованной комплектом вспомогательных конструкторских баз, относительно базы отсчета -обобщенной системы координат детали. Поскольку суммарная

информативность комплекта вспомогательных баз также равна шести, то число и вид координирующих размеров каждой вспомогательной базы комплекта определяется информативностью базы рассматриваемого элемента комплекта.

Если оси вспомогательной системы координат повернуты относительно осей обобщенной системы координат на любой номинальный угол кроме нуля, то линейные координирующие размеры комплекта вспомогательных баз относительно основных баз являются одномерными координатами одной

точки - начала координат. Более сложную структуру имеют линейные координирующие размеры между номинально параллельными элементами детали, когда номинальные углы поворотов элементов равны нулю (рис.3.7):

отклонения углов в виде первичных погрешностей сохраняются и входят в структуру линейных координирующих размеров.

Поле допуска размера, ограничивает граничные значения размеров (наименьшее и наибольшее) каждого элемента детали. С учетом служебного назначения элементов деталей полем допуска элементного размера является область в пространстве материала детали, номинально расположенная относительно баз детали и ограниченная двумя поверхностями номинальной формы с размерами, равными пределу максимума и пределу минимума материала элемента (рис.3.8).

Два значения размера позволяют установить количественные показатели точности для каждого элемента детали в отдельности: геометрическую точность - по разности между наибольшим и наименьшим размерами элемента; размерную точность - по разности между пределом максимума материала и размером максимума материала элемента; суммарную (размерную и геометрическую) точность - по разности между пределом максимума материала и размером минимума материала; запас точности на износ элемента -по разности между размером минимума материала и пределом минимума материала.

Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ ДВУМЕРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ. В машиностроении достоверными считаются результаты измерений, погрешности которых не превышают допускаемые, составляющие в среднем 30% от допусков размеров.

Методология двумерных измерений опирается на разработанный принцип двумерности линейных размеров. Исходными положениями методологии являются:

1). Действительные значения размеров должны устанавливаться измерением с допускаемой погрешностью на основе достоверных определений, учитывающих служебное назначение каждого элемента детали.

2). Методики выполнения измерений должны обеспечивать единство измерений всех действительных значений каждого из размеров деталей в строгом соответствии с содержанием их понятий независимо от применяемых методов, способов, видов измерений и используемых средств измерений.

3). Основу методики выполнения измерений составляет схема измерения, наглядно показывающая все действительные значения измеряемого размера на геометрической модели детали, и устройство базирования, средства измерения и приемы их измерения.

4). Измерительными базами при измерении координирующих размеров должны быть, в соответствии с принципом единства баз, основные или вспомогательные конструкторские базы, материализующие обобщенную систему координат детали, а при измерении элементных размеров - комплект баз, в составе которого измеряемый элемент выполняет свое служебное назначение.

При измерениях, в соответствии со вторым принципом Аббе, должны обеспечиваться два изолированных друг от друга вида базирования объекта измерения: силовое базирование, воспринимающее силу тяжести детали, и измерительное базирование для выполнения измерений.

5). Условия передачи прибору размера меры при настройке должны быть такими же как при измерении.

6). Движения детали при измерении должны, согласно принципу инверсии, быть такими же, как и при эксплуатации детали в машине или сборочной единице.

7). Результаты измерения каждого размера должны содержать столько значений, сколько действительных значений имеет размер по определению.

8). При аттестации методик выполнения измерений методическая погрешность должна включаться в суммарную погрешность измерения. Основной составляющей методической погрешности является погрешность схемы измерения, т.е. разность между измеряемыми по схеме значениями размеров и соответствующими значениями размеров по их определениям в соответствии с принципом двумерности размеров.

9). Методология двумерных измерений размеров рекомендуется для применения на всех стадиях жизненного цикла продукции: проектировании, изготовлении, контроле, эксплуатации и ремонте. Методология охватывает измерения линейных и угловых элементных и координирующих размеров элементов деталей, образованных плоскими, цилиндрическими, коническими и сферическими поверхностями различного служебного назначения, может быть распространена на другие элементы деталей.

10). Методология двумерных измерений является дальнейшим развитием традиционных методологий разовых измерений и допусковых измерений, использует все их средства измерений, опирается на все метрологические принципы методологий - принципы Тейлора, принципы Аббе, принцип инверсии, принцип единства баз, дополняя их принципом двумерности размеров деталей.

Структура всех составляющих погрешности измерения, а также влияющие факторы и их взаимодействие показаны в табл. 4.1. Предлагаемое деление всех составляющих на две группы - группу методических погрешностей и группу инструментальных погрешностей значительно повышает роль и значение метода измерения: он становится фильтром всех вредных помех на входе измерительного прибора.

Применение методологии двумерных измерений позволит повысить точность метода измерения, т.е. точность передачи размеров элемента детали измерительному прибору за счет уменьшения основной составляющей методической погрешности - погрешности схемы измерения - до величин второго порядка малости. Схема измерения является основой методики

гг

£ ч

;= с

£. § _

■Э Г

с п

с в

о л

Объект измерения

Влияющие параметры

с

о £

о Б о

•е-

с "3

ы ,

Р »

Ъ 84

Ъ 1Л

'Л о*

I

т

- с

0 Д

1 с

в

1§ с"

О

с о

я

■е-

о •э

г

Метод измерения

Методическая погрешность Дмет

я

= о 15

М

е- £

о |

я 5 г

_ Н

= п

с з

-1 -

га Л

15 з ^ 2 I

а

о -1

№

а с о -

= о

2 п —

» г

2 с

В 5

2 г

а —

п £ о Л ^ В " Е

а *

Г

_ г

3 Я 2 с ,3 К "Р"

X

II

17

£ э» о • Г}

Измерительное устройство

Инструментальная погрешность Лин

** з я о 2 3 3 ? 5 8 " ? В пределах 2-3 делений шкалы С введением поправок О в г Л 2 1 1 - п ■н о г а 3 = 11" к г « т я в г* - г VI « в » й п г с 5

+ >

я

О

выполнения измерений, а ее достоверность в значительной мере предопределяет достоверность результатов измерений.

а) 5)

Рис. 4.1

Схема измерения двух действительных граничных значений высоты наружного призматического элемента (рис. 4.1) реализует определения размеров с помощью поверочной плиты и двух измерительных преобразователей.

Рис. 4.2

В схеме измерения размеров ширины элемента (рис. 4.2) прилегающая плоскость установочной базы, как одна из граней правильного элемента, материализуется измерительной плоскостью угловой плиты 3 и располагается вертикально, чтобы использовать стандартизованные стойки и штативы 5 с вертикальной линией измерения, а направляющая база материализуется с помощью поверочной плиты 6 и аттестованного ролика 2.

Рис. 4.3

Схемы измерения наибольшего и наименьшего диаметров цилиндрического элемента будут различными в зависимости от служебного назначения элементов детали: двойная направляющая конструкторская база с информативностью 4 (рис. 4.3), двойная опорная конструкторская база с информативностью 2 (рис.4.4) и исполнительная поверхность ИП с информа-

Г-Г

Рис. 4.4

тивностью ноль (рис. 4.4). Общность системы отсчета диаметров позволяет з! одну установку измерить действительные диаметры и исполнительно! поверхности ИП, и двух соосных баз А2 и Б2 (рис. 4.4).

Методология измерений координирующих размеров рассчитана ш уменьшение методической составляющей погрешности измерения за счет максимального приближения условий измерения к условиям эксплуатации объекта измерения. Это приближение можно реализовать, если объею измерения имеет полные комплекты основных и вспомогательных баз (рис. 4.54.7), которые материализуют две системы координат: обобщенную 0ХУ2 у вспомогательную О'Х'У'^. Для материализации кординатных плоскостей применяется поверочная плита 2, угловые плиты 3 и эталонная призма 6 с взаимоперпендикулярными гранями.

По-существу, измерения осуществляются координатным способом который автоматизирован на координатно-измерительных машинах (КИМ) Однако для этого необходимо перепрограммирование машин на алгоритмь измерения в соответствии с принципом двумерности размеров, учитываю гцим служебное назначение измеряемых и базовых поверхностей, чтс возможно при стандартизации этого принципа.

Глава 5. ПРОВЕРКА И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТА ИССЛЕДОВАНИЙ НА ПРАКТИКЕ.

5.1. Руководящие технические материалы п( м етрологическому обеспечению конструктивныз элементов деталей.

В руководящих технических материалах даются рекомендации ш реализации принципов инверсии и единства баз при разработо конструкторских проектов, технологических процессов и методик выполнени: измерений. Метрологическое обеспечение конструктивных элементов деталей охватывает характеристики служебного назначения элементов, из информативность, геометрические модели, формулировки понятий размеро) элементов, нормирование точности сопряжений элементов в конструкторско! документации, нормирование точности элементов деталей в конструкторской I технологической документации, схемы измерения размеров элементов I технологическую точность их изготовления.

5.2. Методика размерного анализа и метрологи ческой экспертизы конструкторской и технологи ческой документации.

Размерный анализ и метрологическая экспертиза проводятся с цельн повышения качества конструкторских и технологических проектов продукции При проверке качества проектов устанавливается факт обеспечения нормам1 точности деталей технических требований к изделию в конструкторско] документации и факт обеспечения норм точности рабочего чертежа детал] нормами точности каждой операции технологического процесса изготовлена детали в технологической документации.

Проверка состава норм точности заключается в сравнении первичных погрешностей геометрических моделей с нормируемыми на чертежах допусками положения, размеров элементов и формы их поверхностей.

Проверку правильности числовых значений норм точности объекта экспертизы можно осуществить по их влиянию на технические требования сборочного чертежа изделия, в которое входит рассматриваемая деталь, расчетами размерных цепей действующих размеров.

5.3. Система нормирования точности деталей и сборочных единиц.

Разработанная система нормирования точности включает: выбор баз и систем отсчета размеров и геометрических величин; нормирование точности сборочных единиц; нормирование координирующих размеров элементов; нормирование элементных размеров; нормирование отклонений положения, формы и шероховатости поверхностей.

5.4. Экспериментальные исследования размерной и геометрической точности деталей на основе достоверных методик выполнения измерений.

Методология двумерных измерений позволяет повысить эффективность решения задач точности производства деталей за счет одновременных

исследований точности обработки сразу двух действительных значений размера элемента — наибольшего и наименьшего.

Классическим носителем призматического элемента является поршневое кольцо (рис. 5.1) - его рабочие плоскости являются функционально симметричными установочными базами и исполнительными поверхностями, имеющими отклонения от параллельности и все виды отклонений от плоскостности. Ни одно из исследуемых колец не выдержало проверки на

геометрическую точность: вместо максимально допускаемых для уровня А 60% от допуска высоты, геометрическая точность колец составляла 90-120%.

Исследования размерной и геометрической точности колец показали, что низкую технологическую точность имеет операция двухстороннего торцешлифования (рис. 5.2): геометрическая точность Ehr выборки 100 колец превышает допуск размера Th в 1,9 раза, размерная Ehp - в 1,7 раза, а суммарная размерная и геометрическая (комплексная) — в 4 раза.

Обеспечение точности размеров по седьмому, а тем более шестому квалитетам является весьма сложной технологической задачей.

Рис. 5.3

Исследования точности диаметров цилиндрического элемента на оси катка операции круглого шлифования (рис. 5.3а) показали, что ни наибольшие, ни наименьшие размеры диаметра не укладывались в границы поля допуска

шестого квалитета точности. Суммарная погрешность диаметров превышала допуск в три раза, а геометрическая точность элементов (рис. 5.36) - почти в 2 раза. Решение проблемы повышения точности потребовало регулировки отклонения от параллельности траектории перемещения подвижного центра задней бабки и уменьшения отклонения от соосности исполнительных поверхностей центров круглошлифовального станка относительно общей оси центров, повышения точности линейного и углового положения центровых отверстий заготовки на фрезерно-центровальной операции и . операции зенкерования отверстий после термообработки.

Все экспериментальные исследования точности с применением достоверных методик измерения подтверждают принцип двумерности размеров деталей: наличие у каждого элемента двух действительных значений размера -наибольшего и наименьшего, двух показателей точности - размерной и геометрической, двух законов распределения каждого значения размера.

Глава 6. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО РАСШИРЕНИЮ

ИССЛЕДОВАНИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ТОЧНОСТИ В МАШИНОСТРОЕНИИ НА ОСНОВЕ МЕТОДОЛОГИИ ДВУМЕРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ.

Повышение точности измерительной информации, достигаемое с помощью разработанной методологии двумерных измерений, и измерение двух действительных размеров реальных элементов деталей вместо одного, значительно изменяют традиционные представления о точности деталей, требуя дальнейшего развития и уточнения практически всех граней проблемы точности в машиностроении: теории, проектирования, нормирования, обеспечения, аттестации. К перспективным направлениям исследований следует отнести разработку двумерной теории точности производства, теоретических основ конструирования (в том числе автоматизированного) на основе принципа двумерности размеров, общей теории обеспечения качества по двумерной точности на всех стадиях жизненного цикла машиностроительной продукции, теоретические основы взаимозаменяемости двумерных элементов деталей, теоретических основ стандартизации системы обеспечения качества конструкторских, технологических и метрологических проектов на основе принципа двумерности размеров, системы допусков на координирующие размеры деталей, системы допусков присоединения для сборочных единиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Опыт решения практических задач точности производства показывает, что недостаточная достоверность измерений в машиностроении привела к снижению соотношения между допусками на размеры деталей и погрешностью измерений с 5:1, 3:1 и 2:1 до 1:1, что означает, что точность измерений практически определяет точность деталей. Такое состояние делает проблему повышения точности измерений не только актуальной, но и первоочередной

народнохозяйственной проблемой, без решения которой невозможно обеспечить дальнейший технический прогресс.

Решение задачи повышения точности измерений найдено в составе комплексной проблемы точности, формируемой на всех стадиях жизненного цикла детали на основе единых научных принципов.

Повышение достоверности измерений обеспечивается более высоким уровнем адекватности геометрических моделей измерения, объективно отражающих практически все первичные погрешности деталей за счет деления деталей на элементарные составные части - геометрические элементы, выполняющие в деталях служебное назначение исполнительных поверхностей и конструкторских баз.

Основу достоверных измерений составляет содержание понятия "размер": размеры деталей - это линейные и угловые величины и координаты элементов, обладающих определенной информативностью и выполняющих в детали определенное служебное назначение. Все размеры деталей имеют единую двумерную линейно-угловую физическую природу, вытекающую из единства линейных и угловых перемещений материального тела в пространстве.

Элементные размеры деталей являются комплексными размерами со сложной структурой, включающей отклонения формы и положения, которые делают переменным размер каждого элемента детали. Элементные размеры подчиняются принципу двумерности размеров, согласно которому каждый элемент детали имеет два граничных действительных значения - размер максимума материала и размер минимума материала элемента.

Принцип двумерности размеров обуславливает более высокий уровень нормирования точности в конструкторских проектах и технологических процессах, обеспечивая им более высокое качество, за счет учета информативности и служебного назначения баз элементов, преодоления неопределенности базирования.

Полем допуска размера нормируемого элемента является область в материале детали между двумя вписанными друг в друга правильными элементами, имеющими размеры, равные предельным значениям размера, и расположенными номинально относительно системы координат, образованной комплектом элементов, одним из которых является нормируемый элемент.

Повышение точности познания действительных размеров деталей может быть получено за счет снижения методических погрешностей с помощью достоверных методик выполнения измерений, реализующих принцип двумерности размеров через методологию двумерных измерений и обеспечивающих измерение двух действительных значений каждого размера элемента детали в соответствии с их определениями, учитывающими служебное назначение элементов.

Результаты длительных экспериментальных исследований точности деталей по достоверным методикам выполнения измерений в условиях действующих производств шестеренных насосов, компрессоров, гидромоторов, двигателей автомобилей и мотоциклов, трансмиссий тракторов, карданных шарниров, устройств точной механики и другой техники доказали высокую эффективность методологии двумерных измерений - ее применение способствует повышению действительной точности деталей на 1 - 2 квалитета.

Первым шагом к решению глобальной проблемы повышения точности может стать направление разработанного принципа двумерности размеров в качестве официального предложения для стандартизации как общемировой технической проблемы в Международную организацию по стандартизации ИСО.

Полученные в диссертации результаты исследований и практических разработок, направленных на решение актуальной проблемы повышения точности измерения в машиностроении, позволяют сделать следующие

ВЫВОДЫ:

1.В работе доказано, что введением в практику измерений действительных размеров деталей новых комплексных показателей, установленных на основе закономерностей и связей мевду отклонениями размеров, формы и относительного положения с учетом служебного назначения и информативности элементов деталей, с применением разработанного метода двумерных измерений, решена важнейшая народохозяйственная проблема повышения точности измерений в машиностроении за счет снижения в несколько раз методических погрешностей.

2.Высокая методическая точность измерений размеров элемента детали достигается при использовании в качестве измерительных баз комплекта конструкторских баз, в составе которых измеряемый элемент выполняет свое служебное назначение. При измерении координирующих размеров измерительными базами является комплект конструкторских баз, материализующих обобщенную систему координат детали.

3.При измерении действительных размеров элемента детали определяются два граничных комплексных значения: размер максимума и размер минимума материала элемента - по размерам двух правильных элементов, номинально расположенных относительно баз и охватывающих с касанием поверхность реального элемента вне материала и из материала элемента.

4.При измерении действительных координирующих размеров находится комплекс из трех линейных и трех угловых размеров положения каждой вспомогательной системы координат, материализованной вспомогательными конструкторскими базами комплекта элементов, относительно системы отсчета - обобщенной системы координат детали. Вид и количество координирующих размеров измеряемого элемента детали определяется его информативностью.

5.Основными средствами измерения, с помощью которых реализуется метод двумерных измерений комплексных размеров деталей, являются программируемые координатно-измерительные машины. На рабочих местах измерения комплексных размеров выполняются этим же методом с применением стандартизованных средств технического контроля по новым методикам двумерных измерений.

6.Высокая эффективность комплексных размеров по обеспечению гарантированных посадок деталей позволяет рекомендовать комплексные размеры для стандартизации и применения в конструкторской документации при нормировании размерной точности особенно прецизионных деталей.

7.Комплексные размеры обладают большой гибкостью и многовариантностью при необходимости перехода к дифференцированному нормированию допусков формы, относительного положения и собственных размеров элементов как структурных составляющих допуска комплексного размера, например, при разработке технологической документации.

Основное содержание работы отражено в 76 работах, в том числе:

1. Глухов В.И. Комплексные показатели размерной и геометрической точности деталей машин. /Вестник машиностроения, 1998. № 4. С. 3-7.

2. Глухов В.И. Методология достоверных измерений размеров деталей. / Измерительная техника, 1998. № 5. С.9-13.

3. Глухов В.И. Служебное назначение поверхностей и геометрическая точность деталей машин. / Труды 3 международного конгресса "Конструкторско-технологическая информатика" - КТИ-96. М.: МГТУ "СТАНКИН", 1996. с. 51-52.

4. Глухов В.И. Координирующие размеры деталей и их измерение. /Измерительная техника, 1998. № 7. С.18-22.

5. Глухов В.И. Нормирование и измерение размеров с учетом служебного назначения элементов деталей / Состояние и проблемы технических измерений: Тезисы докладов 4 Всероссийской науч.-тех. конф. - М.: МГТУ им. Баумана, 1997.-С. 43.

6. Глухов В.И. Оценка размерной и геометрической точности деталей. / Динамика систем, механизмов, машин: Тезисы докладов 2 Международной науч.-техн. конф, кн.2. Омск: ОмГТУ, 1997. - С. 77.

7. Глухов В.И. Высококачественный проект - основа конкурентоспособной продукции. / Омский научный вестник, вып. 1. Омск, 1997. С. 72-73.

8. Глухов В.И., Маркова И.А. Измерение геометрических величин деталей. Метод, указания. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1996. -24 с.

9. Глухов В.И. Концепция нормирования и измерения геометрической точности в машиностроении. / Метрологическое обеспечение и

взаимозаменяемость в машиностроении: Тезисы докладов науч.-техн. конф. -М.: Знание, 1996,- С. 56-59.

10. Глухов В.И. Метрологическое обеспечение качества конструкторских разработок. Учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмГТУ, 1995. - 101 с.

11. Глухов В.И. Система метрологического обеспечения качества продукции при проектировании. / Ресурсосберегающие технологии. Проблемы высшего образования: Тезисы докладов XXX науч. конф. ОмГТУ. Кн.1. - Омск: ОмГТУ, 1994.-С.44.

12. Глухов В.И. Метрологическое обеспечение качества технологических процессов. / Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин: Тезисы докладов респ. научн.-техн. конф., Ч. II. - Курган, 1991. С. 73-74.

13. Глухов В.И. Припцип единства баз и взаимозаменяемости.

/ Метрологическое обеспечение машиностроительных отраслей промышленности: Тезисы докладов междунар. науч.-техн. конф. - Минск: БГПА, 1992.-С. 30-31.

14. Глухов В.И., Погуляев A.A., Вольф В.Д. Концепция управления качеством продукции. Всесоюзный конкурс ГОССТАНДАРТА, 1989. -

22 с.

15. Глухов В.И. Система метрологического обеспечения качества. / Метрология в прецизионном машиностроении: Тезисы докладов Всесоюзной науч.-техн. конф. - Саратов: Саратовский филиал ин-та машиноведения им. Благонравова АН СССР, 1990. - С. 7-8.

16. Глухов В.И. Метрологическое обеспечение качества машин.

/ Проблемы повышения качества, надежности и долговечности машин: Тезисы докладов Всесоюзной науч.-техн. конф. - Брянск: БИТМ, 1990. С.72-73.

17. Выбор средств измерения геометрических величин.

В.И. Глухов, В.Д. Вольф, A.A. Погуляев, H.A. Триколе: Метод, указания. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1996. - 63 с.

18. Глухов В.И. Метрологическое обеспечение технической документации. Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмПИ, 1988. - 83 с.

19. Глухов В.И., Маркова И.А. Влияние отклонений формы и расположения элементов деталей на работу конструкции / Авиационная промышленность, 1986. № 3.

20. Основы конструирования приборов контроля геометрических величин. В.А. Аношин, В.Я. Волков, В.И. Глухов, В.И. Сурков. Учеб. пособие. Омск: Изд-во ОмПИ, 1987. - 77 с.

21. Глухов В.И., Маркова И.А. Статистическое исследование размеров деталей / Метрологическое обеспечение качества продукции в машиностроении и приборостроении. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1983.- С.138-140.

22. Глухов В .И., Левандовский И.Г. Оценка погрешностей двухточечной и трехточечной схем измерения диаметра реального цилиндрического элемента / Метрологическое обеспечение качества продукции в машиностроении и приборостроении. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1983. - С.34-38.

23. Глухов В.И. Разработка и аттестация методик выполнения измерений. Учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1983. - 88 с.

24. Глухов В.И., Вольф В.Д., Погуляев A.A. Методические указания по проектированию нестандартизованных средств измерения - Омск: Изд-во ОмПИ, 1982.-39 с.

25. Глухов В.И., Левандовский И.Г., Шевырногов В.З. О комплексном содержании понятия «линейный размер» в деталях машин и приборов. / Методы и средства технического контроля в машиностроении и приборостроении. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1982. - С. 88-91.

26. Глухов В.И., Ломов С.М. Исследование влияния видов контактирования конусных поверхностей центрового отверстия и центра станка на образование отклонений формы при шлифовании. / Методы и средства технического контроля в машиностроении и приборостроении. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1982.-С. 35-38.

27. Глухов В.И., Кузнецов В.А., Паньковский Н.Б. Направления повышения мегрологичности контролируемых объектов при назначении средств измерений. Аналитический обзор. - М.: ЦНИИТЭИ, 1982. - 37 с.

28. Глухов В.И. Метрологическая экспертиза конструкторской и технологической документации. Учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1981. -56 с.

29. Глухов В.И. Проектирование схем измерения размеров. Учеб. пособие - Омск: Изд-во ОмПИ, 1980. - 64 с.

30. Глухов В.И. Расчет точности измерительных устройств. Учеб. пособие. - Новосибирск: НИСИ, 1977. - 80 с.

31. Глухов В.И., Ломов С.М. Повышение точности обработки на круглошлифовальных станках при активном контроле. / Измерительная техника, 1977, № 1. С. 42-43.

32. Разработка и внедрение РТМ на основные нормы взаимозаменяемости и расчеты допусков на ЭВМ с целью создания научно-технической базы повышения качества продукции и улучшения ее технико-экономических показателей за счет совершенствования метрологического обеспечения производства. Отчет по НИР. № гос. per. 01860087687. Рук. темы В.И. Глухов. -Омск: ОМПИ, 1989. - 80 с.

33. Разработка новых принципов и методов для метрологического обеспечения автоматизированных производств в прецизионном

машиностроении. / В.И. Леун, В.И. Глухов, В.В. Макаренко и др. - Отчет по фунд. НИР. № гос. per. 01960002987. Омск: ОмГТУ, 1996.-225 с.

34. Разработка и внедрение методики и программы автоматизации метрологической экспертизы конструкторской и технологической документации высокоточных пневмогидравлических агрегатов для диагностики их технического состояния. Рук. темы В.И. Глухов.: Отчет по НИР. № гос. рег.01860050432. - Омск: ОмПИ, 1987,- 163 с.

35. Маркова И.А., Глухов В.И. Контрольнообучающие программы к дисциплинам специальности «Приборостроение». Метод, указания. Омск: Изд-во ОмГТУ, 1996.-32 с.

36. Маркова И.А., Глухов В.И. Проверка правильности назначения допускаемых отклонений на размеры деталей. Учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1984. - 77 с.

37. Цыганенко В.Н., Глухов В.И. Расчет размерных цепей теоретико-вероятностным методом по действующим размерам. Учеб. пособие. - Омск: Изд-во ОмПИ, 1991. - 83 с.

38. Kondasewskij W.W., Gluchow W.I. System zur Festlegung von Lagetoleranzen an Werkstuckoberflachen. / Wissenschaftlicke Gesellschaft für Meßtechnik und Automatisierung inder Kammer der Technic: Yl. Oberflachenkolloquim mit internationaler Beteiligung. - D.D.R, Karl-Marx-Stadt, 1984. -S. 4/1-4/10.

V Л /7/?- ¿Г 7>? о У ^ з^-з^Лм

/

"Г / " V/ /V

/ /

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Московский государственный технологический университет

"СТАНКИН"

Омский государственный технический университет ,

На правах рукописи

/4-го//

л//

ГЛУХОВ ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ НА ОСНОВЕ ВВЕДЕНИЯ НОВЫХ КОМПЛЕКСНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ДЕТАЛЕЙ

Специальность:

05.11.16 - Информационно-измерительные системы (в машиностроении)

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант -академик Метрологической Академии доктор технических наук, профессор Телешевский Владимир Ильич

Москва - 1998

Содержание

Введение 5

Глава 1. Состояние проблемы повышения размерной и

геометрической точности деталей. Цель и задачи исследования 12

1.1. Анализ состояния проблемы 14

1.2. Цель исследований 19

1.3. Задачи исследований 19

1.4. Область исследований 19 Глава 2. Разработка геометрических моделей деталей и их

сопряжений 20

2.1. Классификация элементов деталей 20

2.2. Системы координат деталей и элементов 27

2.3. Статическая определимость деталей 35

2.4. Первичные погрешности элементов деталей 49

2.5. Геометрические модели деталей 69

2.6. Геометрические модели соединений 79 Выводы по главе 84 Глава 3. Раскрытие содержания и структуры комплексных

размеров деталей 86

3.1. Классификация размеров 86

3.2. Принцип двумерности линейных размеров деталей 90

3.3. Размеры призматических элементов 93

3.4. Размеры диаметра цилиндрических элементов 110

3.5. Размеры угловых элементов 122

3.6. Координирующие размеры деталей 131

3.7. Размеры групповых элементов 146

3.8. Структура допусков размеров 155 Выводы по главе 170

Глава 4. Разработка методологии двумерных измерений

размеров деталей 172

4.1. Основы методологии двумерных измерений 172

4.2. Структура погрешности измерения размеров 177

4.3. Методика двумерных измерений элементных размеров 195

4.4. Методика двумерных измерений координирующих размеров 226

4.5. Методические погрешности традиционных методологий 236 измерения

Выводы по главе 252

Глава 5. Проверка и реализация результатов исследований на

практике 255

5.1. Руководящие технические материалы по метрологическому обеспечению конструктивных элементов деталей 255

5.2. Методика размерного анализа и метрологической экспертизы конструкторской и технологической документации 276

5.3. Система нормирования точности деталей машин 289

5.4. Экспериментальные исследования размерной и 308 геометрической точности деталей

Выводы по главе 326

Глава 6. Предложения по расширению исследований для решения проблемы точности в машиностроении на основе

методологии двумерных измерений 329

Заключение. Основные результаты работы и общие выводы 333

Список опубликованных работ и литературы 341

Приложения 360

Перечень основных обозначений ОБ - основная конструкторская база; ВБ - вспомогательная конструкторская база; ИП - исполнительная поверхность; В - наружный элемент (вал); А - внутренний элемент (отверстие); Н — высота; Ш - ширина; Л - длина; Г - габарит; Д - диаметр;

ПЦ - прилегающий цилиндр; ЛС - длина сопряжения; УП - угловой перекос;

ЛП - угловой перекос в линейном выражении; Т - допуск;

ЕФ - отклонение формы;

ЕЭ - эксцентриситет;

ЕПА - отклонение параллельности;

ЕПЕ - отклонение перпендикулярности;

ЕПО - позиционное отклонение;

Щ - зазор (натяг);

ИМ, м - наименьший;

НБ, б - наибольший;

МВИ - методика выполнения измерений; ЧЭ - чувствительный элемент; ИП - измерительный преобразователь; ОИ - объект измерения; А - погрешность.

ВВЕДЕНИЕ

Точность деталей любой машины или прибора в значительной мере определяет уровень качества выпускаемых изделий, их надежность, долговечность и непосредственно влияет на конкурентоспособность технической продукции. Повышение точности продукции машиностроения является важнейшей народнохозяйственной проблемой, от решения которой зависят темпы научно-технического прогресса страны.

Точность деталей и изделий в целом формируется, обеспечивается, измеряется, проявляется и поддерживается на всех стадиях жизненного цикла изделия: проектирование - подготовка производства - производство - контроль - эксплуатация. Это делает проблему точности чрезвычайно емкой, привлекающей для своего решения исполнителей и исследователей широкого круга специальностей как для разработки высококачественных проектов изделий, так и для создания эффективной технологической среды по обеспечению высококачественного производства, включающего достоверный контроль качества продукции. Для решения проблемы точности все участники процесса создания продукции должны руководствоваться едиными научными принципами обеспечения точности и единым пониманием показателей размерной и геометрической точности деталей. Поскольку результаты работы каждого исследователя и исполнителя по обеспечению точности устанавливаются измерениями, то тема диссертации, посвященная созданию методологии достоверных измерений в машиностроении на основе комплексных показателей размерной и геометрической точности деталей, является актуальной.

С 1987 г. работа выполняется в Омском государственном техническом университете по плану фундаментальных исследований Государственного комитета Российской Федерации по делам науки и высшего образования на тему: "Разработка новых принципов и методов для метрологического обеспечения автоматизированных производств в прецизионном машиностроении", а завершающая часть работы с 1995 по 1998 г.г. выполнена в докторантуре кафедры «Измерительные информационные системы и технологии» Московского государственного технологического университета «СТАНКИН».

Целью работы является повышение качества машиностроительной продукции за счет увеличения достоверности измерений и реализации единой концепции обеспечения точности деталей на стадиях проектирования, изготовления и контроля изделий.

Поставленная цель может быть достигнута при широком внедрении результатов исследований в практику нормирования точности и ее контроля. Выполнение теоретических исследований проводилось на стыке технологии машиностроения и метрологии с использованием теории базирования, функциональной взаимозаменяемости, размерных цепей, геометрического моделирования, точности машин и механизмов, точности измерений, опираясь на теоретическую механику, начертательную геометрию, аналитическую геометрию и теорию вероятностей.

Все результаты теоретических исследований подтверждены экспериментальными исследованиями в условиях действующих производств.

Научная новизна работы состоит в:

- классификации размеров деталей по служебному назначению;

- выявлении баз отсчета размеров элементов деталей и координирующих размеров;

- выделении геометрического элемента как элементарной структурной части детали;

- учете информативности элементов, координатных плоскостей и осей координат, материализованных комплектами баз детали;

- обосновании принципа двумерности размеров элементов деталей;

- раскрытии структуры размеров элементов в зависимости от их служебного назначения;

- разработке содержания понятий «размер элемента» и «координирующий размер»;

- разработке методологии достоверных измерений размеров деталей.

Практическую значимость работы составляют:

- методика построения адекватных геометрических моделей деталей, дающих полное представление о служебном назначении и первичных погрешностях всех геометрических элементов деталей;

- концепция обеспечения точности деталей на всех стадиях жизненного цикла продукции на единых научных принципах;

- методика нормирования размерной и геометрической точности деталей для создания высококачественных проектов продукции и технологических процессов;

- правила разработки достоверных методик выполнения измерений размеров и схем измерения высокоточных измерительных приборов.

Основные положения, выдвигаемые на защиту

1. Размеры рабочих геометрических элементов деталей, участвующих в сопряжении или выполняющих служебное назначение исполнительных поверхностей, представляют собой двумерные комплексные величины, имеющие два действительных граничных значения - размер максимума и размер минимума материала элемента.

2. Системой отсчета размеров элемента детали является система координат комплекта элементов, в составе которого рассматриваемый элемент выполняет свое служебное назначение.

3. Два действительных граничных размера элемента — это размеры двух правильных элементов, номинально расположенных относительно системы отсчета и охватывающих с касанием поверхность реального

элемента: один - вне материала элемента (имеет размер максимума материала), второй - из материала элемента (определяет размер минимума материала).

4. В структуру комплексных размеров элемента входят размер прилегающего элемента, отклонения формы поверхности элемента и отклонения положения рассматриваемого элемента относительно других элементов комплекта. Число и вид отклонений положения определяют степени свободы рассматриваемого элемента, не израсходованные на образование системы отсчета комплекта.

5. Показателем размерной точности элемента детали является отклонение размера максимума материала элемента от предела максимума материала, геометрическую точность элемента характеризует разность размеров максимума и минимума элемента, комплексным показателем размерной и геометрической точности элемента является отклонение размера минимума материала от предела максимума.

6. Системой отсчета координирующих размеров детали является обобщенная система координат, принадлежащая детали в целом и материализованная комплектом основных (или вспомогательных) конструкторских баз детали.

7. Координирующими размерами детали являются одномерные линейные и угловые координаты вспомогательной системы координат, материализованной комплектом элементов, выполняющих в детали единое служебное назначение, относительно обобщенной системы координат детали. Вид и количество координирующих размеров, задающих положение рассматриваемого элемента, определяется его информативностью, т.е. числом и видом степеней свободы, которые потрачены базой элемента на образование вспомогательной системы координат комплекта.

8. Координатные плоскости и оси обобщенной и вспомогательных систем координат детали имеют различную информативность,

обуславливающую количество и вид отсчитываемых от каждой из них координирующих размеров и углов.

9. Комплексное содержание имеют линейные координирующие размеры в случае номинальной параллельности осей вспомогательной и обобщенной систем координат детали. При этом в структуру линейных размеров входят угловые перекосы осей, которые увеличивают число действительных значений размеров по каждой координате до информативности координируемой координатной плоскости вспомогательной системы.

Реализация работы осуществлена в виде методических указаний для конструкторов, технологов и метрологов промышленных предприятий по метрологическому обеспечению качества конструкторских разработок и технологической документации, по расчету размерных цепей действующих размеров, по метрологической экспертизе конструкторской и технологической документации, по разработке и аттестации методик выполнения измерений, по конструированию приборов контроля геометрических величин, по проектированию схем измерения, по расчету точности измерительных устройств, а также руководящих технических материалов по метрологическому обеспечению конструктивных элементов деталей: цилиндрических, призматических, конических, угловых, отверстий под крепежные детали и соединений с подшипниками качения. Методические указания и руководящие материалы направлены по запросам на десятки предприятий страны и ближнего зарубежья.

Совместно с промышленными предприятиями выполнены 16 научно-исследовательских работ по анализу и повышению точности действующего производства, по разработке и внедрению приборов размерного контроля в процессе и после обработки деталей, 6 способов измерений и измерительных приборов защищены авторскими свидетельствами. Все отчеты о НИР прошли государственную

регистрацию и переданы в Центр научно-технической информации для распространения.

Результаты работы использованы в учебном процессе Омского государственного технического университета при постановке дисциплин "Метрологическое обеспечение технической документации" и "Разработка и аттестация методик выполнения измерений", при нормировании и расчете точности в курсовом и дипломном проектировании, а также при повышении квалификации инженерно-технических работников КАМАЗа, ЕЛАЗа, Ирбитского мотоциклетного завода, Павлодарского тракторного завода, многих предприятий г. Омска и других городов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и получили одобрение на научных конференциях Омского

государственного технического университета и Московского государственного технологического университета «СТАНКИН», на отраслевых, республиканских, всесоюзных и международных семинарах, конференциях, коллоквиумах и конгрессах:

- 4 всероссийской научно-технической конференции «Состояние и проблемы технических измерений», г. Москва, 1997 г.;

- 2 международной научно-технической конференции «Динамика систем, механизмов и машин», г. Омск, 1997 г.;

- 3 международном конгрессе "Конструкторско-технологическая информатика КТИ-96", г. Москва, 1996 г.;

- международной конференции "Метрологическое обеспечение и взаимозаменяемость в машиностроении", г. Москва, 1996 г.;

- международной конференции "Метрологическое обеспечение машиностроительных отраслей промышленности", г. Минск, 1992 г.;

- республиканской конференции "Совершенствование технологических процессов изготовления деталей машин", г. Курган, 1991 г.;

- республиканском семинаре метрологов Украины, г.Киев, 1990 г.;

- всесоюзном семинаре "Метрология в прецизионном машиностроении", г . Саратов, 1990 г.;

- всесоюзной конференции "Проблемы повышения качества, надежности и долговечности машин", г. Брянск, 1990 г.;

- научной конференции, посвященной 150-летию со дня рождения основателя русской метрологии Д.И. Менделеева, г. Омск, 1984 г.;

- 6 международном коллоквиуме по качеству поверхностей, г. Карл-Маркс-Штадт, ГДР, 1984 г.;

- отраслевой конференции по качеству Министерства тракторного и сельскохозяйственного машиностроения, г. Рубцовск, 1983 г.;

- всесоюзном семинаре "Опыт внедрения прогрессивных методов и средств размерного контроля", г. Ленинград, 1977 г.;

- всесоюзном семинаре "Современные средства контроля качества продукции машиностроения", г. Пенза, 1975 г.

Полное содержание диссертации обсуждалось на расширенном заседании кафедры «Измерительные информационные системы и технологии» с участием членов кафедры «Технология машиностроения» МГТУ «СТАНКИН».

По материалам диссертации опубликовано 76 работ, из них 24 научных статьи, 16 зарегистрированных отчетов по НИР, 6 изобретений, 14 учебных пособий и методических указаний, 6 руководящих технических материалов.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка опубликованных работ и литературы из 191 наименования и изложена на 370 страницах, включая 11 таблиц, 258 рисунков и 10 страниц приложений.

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ РАЗМЕРНОЙ И ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ТОЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Точность кинематики и динамики любого механизма в первую очередь определяется точностью сопрягаемых деталей. Показателями точности деталей являются точность размеров (размерная точность), точность формы и относительного положения поверхностей (геометрическая точность) и шероховатость поверхностей.

Высокие требования к качеству и надежности современных машин и приборов, обеспечение их конкурентоспособности делают проблему повышения точности деталей центральной проблемой машиностроения.

Обеспечение точности машин, механизмов и деталей представляет сложную комплексную проблему, включающую вопросы точности при проектировании машин (конструкторское направление), точность обработки деталей и сборки машин (технологическое направление) и точность измерений деталей и сборочных единиц (метрологическое направление). Приоритет в постановке, решении и исследовании проблемы точности в машиностроении принадлежит российским ученым.

В конструкторском направлении основополагающими работами являются линейная теория точности механизмов Н.Г. Бруевича [13] и разработанная совместно с его учениками В.И. Смирновым и Е.А. Правоторовой нелинейная теория точности [14], а также теория точности реальных механизмов H.A. Калашникова [75], теория т