Сапарова Г.А., Мартишкин В.В.
ЦИФРОВИЗАЦИЯ КЛАССИФИКАТОРОВ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАДАЧ СОВРЕМЕННОГО НАПРАВЛЕНИЯ «ИНДУСТРИЯ 4.0» *
Аннотация:
в статье описаны методы трансформирования конструкторских и технологических классификаторов для определения обобщенного качества деталей и сборочных единиц с целью реализации задач направления “Индустрия 4.0”. Разработаны математическая модели, с помощью которых трансформируют конструкторские и технологические классификаторы в коды вероятностных категорий, описывающих показатели качества, сохраняющих иерархию показателей, содержащихся в классификаторах, изданных в 1995 г. С помощью описанных моделей трансформирования, стало возможным использование устаревших (но действующих) классификаторов для целей управления качеством, которые в современных условиях не находили своего применения
Ключевые слова:
классификаторы, качество изделий, технические изделия, математические модели, управление качеством
УДК 1
Сапарова Г.А.
студент 2 курса магистратуры кафедры
«Стандартизация, метрология и сертификация»,
ФГАОУ ВО «Московский политехнический университет»,
(Россия, г. Москва)
Мартишкин В.В.
к.т.н., доцент кафедры «Стандартизация, метрология и сертификация»
ФГАОУ ВО «Московский политехнический университет»
(Россия, г. Москва)
ЦИФРОВИЗАЦИЯ КЛАССИФИКАТОРОВ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАДАЧ СОВРЕМЕННОГО НАПРАВЛЕНИЯ «ИНДУСТРИЯ 4.0»
Аннотация: в статье описаны методы трансформирования конструкторских и технологических классификаторов для определения обобщенного качества деталей и сборочных единиц с целью реализации задач направления “Индустрия 4.0”.
Разработаны математическая модели, с помощью которых трансформируют конструкторские и технологические классификаторы в коды вероятностных категорий, описывающих показатели качества, сохраняющих иерархию показателей, содержащихся в классификаторах, изданных в 1995 г. С помощью описанных моделей трансформирования, стало возможным использование устаревших (но действующих) классификаторов для целей управления качеством, которые в современных условиях не находили своего применения.
Ключевые слова: классификаторы, качество изделий, технические изделия, математические модели, управление качеством.
Введение
Конструкторский классификатор ЕСКД и технологические ОК 020-95, ОК 021-95 и ОК 022-95 входят в состав единой системы классификации и кодирования технико-экономической и социальной информации (ЕСКК) Российской Федерации. Классификаторы охватывают детали и сборочные единицы всех отраслей промышленности основного и вспомогательного производств.
Иерархия кодов деталей и сборочных единиц в классификаторах, основана на дедуктивном делении классифицируемого множества на подмножества (от общего к частному) по подчиненным (соподчиненным) признакам. Классификаторы ОК 020-95, ОК 021-95 и ОК 022-95 действующие, и в 90-х годах 20-го века их использовали для выбора технологических процессов и соответствующего технологического оборудования при изготовлении деталей и сборочных единиц.
В настоящее время эти классификаторы в целях определения качества не находят своего применения из-за несовместимости буквенно-цифровых кодов кодов, заложенных к в классификаторах 1995 года с возможностями современных ПК. Но после их трансформации мы используем эти классификаторы для определения перечня признаков и параметров, участвующих в определении обобщенного качества деталей и сборочных единиц.
В классификаторах конструкторских и технологических, каждый признак детали или сборочной единицы (например, квалитет) имеет свою иерархию кодов в совокупности признаков, описывающих точность обработки деталей.
Ниже описаны принципы трансформации кодов классификаторов ОК 020-95, ОК 021-95, ОК 022-95 в коды вероятностных категорий качества, которые сохраняют место в иерархии кодов классификаторов 1995 года.
Модель трансформации буквенно-цифровых кодов классификаторов 1995 г. в цифровую форму по типу А ухудшение признаков от кода 1 до кода п:
(1)
где – код в вероятностных категориях, отражающий значимость соответствующего кода классификаторов ОК 020-95, ОК 021-95, ОК 022-95;
i = 1,2,3…n ;
-порядковый номер кода классификаторов в соответствующей в иерархии кодов;
– сумма порядковых номеров кодов классификаторов в соответствующей в иерархии кодов;
Модель трансформации буквенно-цифровых кодов классификаторов 1995 г. в цифровую форму по типу Б улучшение признаков от кода 1 до кода п:
(2)
где – код в вероятностных категориях, отражающий значимость соответствующего кода классификаторов ОК 020-95, ОК 021-95, ОК 022-95;
i = 1, 2, 3…n ;
-порядковый номер кода классификаторов в соответствующей в иерархии кодов;
– сумма порядковых номеров кодов классификаторов в соответствующей в иерархии кодов;
– номер последнего кода (максимального значения) в соответствующей иерархии кодов.
Качество сборочных единиц (без учета безотказности) определяют по формуле среднего взвешенного арифметического:
+ (3)
В этой формуле:
βкн = 0.6 - весомость конструктивного качества сборочной единицы;
– обобщенное конструктивное качество сборочной единицы, определенное как среднее геометрическое качеств деталей, входящих в сборочную единицу. Часть показателей конструктивного качества получают расчетным путем, а часть показателей качества получают от трансформированного технологического классификатора ОК 020-95 и ОК 021-95;
n – количество деталей;
qд — качества деталей;
= 0.4 - весомость технологического качества сборочной единицы;
- обобщенное технологическое качество сборочной единицы, определенное как среднее геометрическое трансформированных кодов технологического классификатора ОК 022-95;
m=8 – количество трансформированных кодов классификатора ОК 022-95;
- трансформированные коды технологического классификатора
ОК 022-95;
Ниже приведен пример определения качества сборочной единицы «Поршень в сборе» на основе использования трансформированных классификаторов деталей (ОК 021-95) и сборочных единиц (ОК 022-95). Чертеж сборочной единицы и наиболее значимой детали представлен на рис.1.
Алгоритм определения качества сборочных единиц
Весомости деталей сборочной единицы определены, и имеют следующие значения:
поршень β1=0.32, поршневой палец β1=0.22, шатун β1=0.30, крышка шатуна β1=0.16.
2) Определение качества деталей
Показатель качества детали – это обобщенный (усредненный) показатель, который складывается из конструктивных и технологических параметров детали. Конструктивные параметры деталей описаны в классификаторе ЕСКД, а технологические в ОК 020-95 и ОК 021-95. После трансформации буквенно-цифровых кодов, в указанных классификаторах получают показатели качества, адекватно описывающие конструктивные и технологические параметры, указанные на чертеже.
Обобщенный показатель качества детали, без разбиения параметров качества на конструктивные и технологические, определяют по формуле среднего геометрического:
(4)
где -qт - коэффициент точности детали;
qш - коэффициент шероховатости детали;
qсл - коэффициент сложности детали;
qоб коэффициент обрабатываемости материала детали;
qим - коэффициент использования материала;
qвз – коэффициент вида исходной заготовки.
Таблица 1 - Формулы и классификаторы, по которым получают единичные показатели качества деталей*
|
Единичные показатели качества |
Формулы для определения единичных показателей качества |
||
|
1. Коэффициент точности детали |
, = Где – квалитет i-го размера, - количество размеров i-го размера и квалитета, п – общее количество размеров |
||
|
2. Коэффициент шероховатости детали |
, = Где – шероховатость i-го размера, - количество поверхностей i-й шероховатости, п – общее количество поверхностей |
||
|
3. Коэффициент сложности детали, |
Коэффициент сложности определяют по методике изложенной в классификаторе ЕСКД: Ксл= (кк+кр+кв)/3 где кк - количество поверхностей детали, обрабатываемых резанием; кр -количество требований к точности формы и взаимного расположения поверхностей; кв -количество видов механической обработки. |
||
|
4. Коэффициент обрабатываемости материала детали |
Получают от трансформированного классификатора ОК 022-95 |
||
|
5. Вид исходной заготовки |
|||
|
6. Коэффициент использования материала, (расчетный коэффициент) |
где = – объем обработанной детали, - объем заготовки. |
||
|
Обобщенное (среднее) геометрическое качество детали, |
=
|
||
*ввиду необходимости уменьшения объема статьи, подробные расчеты единичных коэффициентов не приводятся.
Данная сборочная единица относится к сборочным единицам с однородным составом деталей, т.е. изменение весомостей деталей идет равномерно, по линейной функции, о чем говорит построенный график изменения весомостей деталей в составе сборочной единицы.
Рисунок 2 - Характер изменения весомостей деталей в составе сборочной единицы
Линейная функция предполагает, что отношения качеств деталей к их весомостям для всех деталей, входящих в сборочную единицу, являются величиной постоянной, т.е. возможно составить пропорциональный ряд отношений весомостей и качеств: откуда можно получить качество любой детали:
(5)
Таким образом качества остальных деталей сборочной единицы:
. . .
Обобщенное конструктивное качество сборочной единицы:
0.526
Коды технологических параметров мы определяем по разделу 5 классификатора ОК 022-95 который называется «Технологическая классификация сборочных единиц, изготовляемых резьбовым соединением». В этом разделе описаны 8 технологических признаков, из которых складывается технологическое качество сборочной единицы:
- метод резьбового соединения;
- тип резьбы;
- дополнительная размерная характеристика (диаметр резьбы);
- длина свинчивания;
- вид регулирования, компенсации и уплотнения;
- метод контроля;
- метод испытания;
- вид дополнительной обработки, операции.
Буквенно-цифровые коды этих признаков оцифрованы по описанной методике, после чего они дают возможность определить технологическое качество сборочной единицы.
В таблице 2 представлены трансформированные значения единичных показателей технологического качества сборочной единицы.
Таблица 2- Алгоритм расчета количественных значений показателей технологичности изделия
|
Наименование признака Раздел ОК 022-95 |
Значение кода по ОК 022-95 |
Модель оцифровки |
Значение качества единичного показателя, адекватного по значимости коду ОК 022-95 |
|
1- Метод резьбового соединения |
2 |
тип А |
=0.99 |
|
2- Тип резьбы |
2 |
-/- |
=0.99 |
|
3- Размерная характеристика (диаметр резьбы) |
5 |
тип Б |
|
|
4- Длина свинчивания |
7 |
-/- |
|
|
5- Вид регулирования, компенсации и уплотнения |
5 |
тип А |
=0.99 |
|
6- Метод контроля |
2 |
-/- |
=0.98 |
|
7- Метод испытания |
2 |
-/- |
=0.99 |
|
8-Вид дополнительной обработки, операции. |
4 |
-/- |
=0.98 |
Таким образом технологическое качество сборочной единицы:
=0.973
+ = 0.6×0.526+0.4×0.973= 0.316+0.389=0.705
Уровень качества сборочной единицы относительно базовой сборочной единицы:
где 0.96 – среднее качество изделий машиностроения в РФ.
Результат говорит о том, что данная сборочная единица уступает по качеству среднему показателю качества в машиностроении РФ на 24%. Поэтому, чтобы приблизиться к среднему качеству изделий машиностроения в РФ, данное изделие требует значительной доработки.
Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
ОК 021-95 - Общероссийский классификатор деталей машиностроения и приборостроения. М: Из-во стандарты, 1995. - 250 с.
Технологичность конструкции изделия: Справочник/ Ю.Д.Амиров, Т.К. Алферова, П.Н. Волков и др. Под общ. ред. Ю.Д.Амирова.- М.: Машиностроение. 1990. - 768 с.
Мартишкин В.В. Управление качеством технических изделий на стадии разработки рабочей документации. Известия МГТУ МАМИ. Научный рецензируемый журнал.М.,МГТУ МАМИ,№2(16), 2013г., с.348-354.
Зайцев С.А., Парфеньева И.Е., Вячеславова О.Ф., Блинкова Е.С., Ларцева Т.А. Управление качеством. Учебник. Новосибирск, АНС «СибАК», 2016г. 467 стр.
Номер журнала Вестник науки №6 (51) том 2
Ссылка для цитирования:
Сапарова Г.А., Мартишкин В.В. ЦИФРОВИЗАЦИЯ КЛАССИФИКАТОРОВ ДЕТАЛЕЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ЗАДАЧ СОВРЕМЕННОГО НАПРАВЛЕНИЯ «ИНДУСТРИЯ 4.0» // Вестник науки №6 (51) том 2. С. 244 - 255. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5856 (дата обращения: 27.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+