Файл: Учебник по Технологии.pdf

ными знаками и нумеруют порядковыми номерами, начиная с базы, на которой располагается наибольшее количество опорных точек.

5.4. Производственные погрешности, причины возникновения, законы распределения

Любой ТП производства электронной аппаратуры характеризуется циклом последовательных операций изготовления деталей и сборочных единиц. На каждой операции неизбежно появляются некоторые колебания геометрических характеристик, режимов выполнения и физико-механических свойств материалов, которые отражают закономерности соответствующей операции и обусловлены комплексом случайных и систематических внешних и внутренних факторов, действующих в производстве. Они вызывают отклонение выходных параметров изделий.

Для нормального функционирования аппаратуры необходимо, чтобы отклонения параметров деталей, сборочных единиц и всего устройства в целом от номинальных находились в пределах, заданных в технической документации. Степень соответствия параметров изготовленных изделий установленным допускам определяет их технологическую точность.

Анализ точности производственного процесса позволяет для каждой технологической операции вскрыть причины возникновения производственных погрешностей, обосновать границы технологического допуска, правильно настроить ТП и выбрать экономичный метод достижения требуемой точности.

Под производственными погрешностями понимают отклонения параметров от номинальных данных, указанных в чертежах, нормалях, ТУ и другой технической документации, которые возникают при изготовлении деталей и сборочных единиц РЭА. Границы изменения параметров в процессе производства определяют технологические допуски, которые рассчитываются и устанавливаются заранее. В зависимости от того, какие параметры изделий они ограничивают, различают механические (геометрические) и электрические допуски.

Производственные погрешности подразделяются на систематические, которые вызываются детерминированными причинами и могут быть постоянными во времени или изменяться в пределах партии по определенному закону, и случайные, изменение величины и знака которых носит статистический характер.

410

Систематические погрешности вызываются следующими основными причинами:

1)методическими, которые возникают из-за ограниченных возможностей метода изготовления детали или контроля ее параметров, замены точных формул приближенными при технологических расчетах;

2)неточностью изготовления оснастки и рабочего инструмента;

3)деформацией и износом оборудования, оснастки и инстру-

мента;

4)температурными воздействиями на деталь или сборочную единицу в зоне обработки.

Случайные производственные погрешности определяются:

1)неоднородностью сырья и отклонениями параметров комплектующих изделий (резисторов, конденсаторов, транзисторов, ИС и др.);

2)колебаниями технологического режима обработки;

3)субъективными данными рабочих и т.д.

Для описания производственных погрешностей используются следующие законы распределения: Гаусса, равновероятный, обобщенный типа А (Шарлье), эксцентриситета, экспоненциальный, некруглости, модуля разности и др.

Распределение производственных погрешностей подчиняется закону Гаусса при соблюдении следующих условий:

1)общая погрешность представляет сумму частных погрешностей, вызванных действием значительного числа случайных факторов и некоторого числа первичных систематических факторов;

2)среди частных погрешностей нет доминирующих, т.е. влияние на общую погрешность одного порядка;

3)все случайные факторы взаимно независимы;

4)число случайных факторов и параметры вызванных ими частных погрешностей не изменяются во времени;

5)число систематических факторов и значения вызванных ими частных погрешностей остаются одинаковыми.

Такие условия создаются при массовом производстве деталей и сборке аппаратуры на автоматически работающем оборудовании.

Если среди причин, вызывающих производственные погрешности, имеется резко доминирующий фактор (например, износ ин-

411

струмента), равномерно изменяющийся во времени, то полное рассеивание отклонений одной производственной партии соответствует закону равной вероятности (рис. 107).

f(x)

Sn

bM(x) c

x

Рис. 107. Кривая распределения случайной величины, подчиняющейся закону равной вероятности

Плотность распределения закона равной вероятности описывается уравнением

где с и b – границы изменения значений случайной величины.

Этот закон характеризуется также двумя параметрами – средним значением и среднеквадратическим отклонением. Полное поле рассеивания погрешностей для закона равной вероятности при

Р = 0,9973

Когда распределение производственных погрешностей значительно отличается от гауссовского, применяется обобщенный закон типа А (на рис. 108, 109 пунктирной линией показана кривая нормального закона распределения). Аналитическое выражение плотности распределения обобщенного закона типа А имеет вид

412

f(x)

2

1

M(x)

x

Рис. 108. Кривые плотности вероятности с положительным (1) и отрицательным (2) коэффициентом асимметрии

f(x)

1

2

M(x) x

Рис. 109. Кривые плотности вероятности с положительным (1) и отрицательным (2) эксцессом

Обобщенный закон типа А характеризуется четырьмя параметрами: средним значением М(х), среднеквадратическим отклонением σ , коэффициентом асимметрии (мера косости) α и эксцессом

413

(мерой крутости) τ . Последние два параметра определяются по формулам

Полное поле рассеивания погрешностей случайной величины для обобщенного закона типа А находится из равенства

где t – безразмерная дробь, которая определяется по таблицам математической статистики в зависимости от величины и знака эксцесса τ .

5.4.1. Точность обработки. Производственные погрешности

На рабочих чертежах деталей, операционных эскизах и других технических документах размеры указывают в виде номинального

значения и допустимых отклонений, например: D−+ba , где D – номинальное значение размера; а – верхнее отклонение; b – нижнее отклонение. Разность верхнего и нижнего отклонений называют допуском δ = a − (−b) = a + b .

Номинальные значения размеров определяют при конструировании деталей теоретическим расчетом и округляют до ближайших целых значений, нормированных ГОСТ 6636–69.

Применение стандартных номинальных значений размеров дает возможность ограничить номенклатуру режущего и измерительного инструмента в производстве изделий, сократить потребляемый ассортимент материалов, а следовательно, снизить расходы на изготовление деталей.

Весьма важными геометрическими параметрами являются отклонения формы и расположения поверхностей деталей. К числу таких параметров относятся неплоскостность, непрямолинейность, некруглость, несимметричность, несоосность и др. Определение этих параметров и их допустимые отклонения нормированы ГОСТ 10366–63. Номинальные значения этих параметров приняты равными нулю, и в стандарте нормированы только их предельные отклонения. Детали, имеющие отклонение действительных

414

геометрических параметров в пределах допусков, предусмотренных чертежом, считаются годными и направляются на сборку. Детали, действительные геометрические параметры которых выходят за пределы допусков, указанных в чертеже, считаются браком производства и к сборке не допускаются.

Геометрическая точность деталей радиоэлектронной аппаратуры является весьма важным количественным критерием оценки их качества. Как известно, назначаемая при конструировании точность размеров определяется служебной функцией детали в изделии и в ряде случаев необходимостью обеспечения взаимозаменяемости и экономической эффективности производства.

В основе технологических операций обработки, как правило, лежит теоретическая модель процесса, однако реальное исполнение процесса всегда отличается от теоретического вследствие целого ряда внешних воздействий, т.е. причин, вызывающих отклонение реального процесса от теоретического. Применительно к способам обработки изделий на металлорежущих станках эти причины называют технологическими факторами, а их влияние на результаты формирования обрабатываемых поверхностей – погрешностью обработки. Таким образом, технологические факторы являются причинами, а погрешность обработки – следствием, сопровождающим всякий технологический процесс формообразования деталей. Однако необходимо отметить, что функциональная зависимость между погрешностью обработки как следствием и технологическими факторами как причинами не всегда может быть выражена аналитически, и это создает определенные трудности в проектировании и организации процессов формообразования деталей – процессов обработки.

Процессы обработки деталей на металлорежущих станках сопровождаются большим количеством технологических факторов, влияющих на точность обработки, изучению которых посвящены труды многих советских ученых: Н. А. Бородачева, А. П. Соколовского, А. Б. Яхина, В. С. Корсакова, А. И. Гаврилова, А. Н. Малова

имногих других.

Вобщем виде технологические факторы могут быть разделены на три группы:

1) факторы, обусловленные неточностью функциональных узлов и деталей технологического оборудования и оснастки;

415