Алгоритмізація розрахунку гладких калібрів для контролю отворів із використанням цифрових методів проектування
DOI:
https://doi.org/10.31649/2413-4503-2025-22-2-81-90Ключові слова:
гладкі граничні калібри, контроль отворів, алгоритмізація розрахунку, система допусків і посадок ISO, ризик-орієнтований підхід, імовірність помилки контролю, зношування калібрів, цифрове проєктуванняАнотація
У статті вирішено актуальну науково-прикладну задачу алгоритмізації розрахунку гладких граничних калібрів, призначених для контролю отворів у машинобудуванні, із застосуванням сучасних цифрових методів проєктування. Обґрунтовано, що в умовах переходу до концепції «Індустрія 4.0» традиційні детерміновані методи розрахунку параметрів контрольного інструменту потребують доповнення імовірнісними моделями для забезпечення надійності геометричного контролю.
Авторами розроблено та формалізовано нормативний алгоритм визначення граничних розмірів прохідних і непрохідних калібрів, який базується на вимогах національних та міжнародних стандартів ДСТУ ISO 286 та ISO 1938-1. Алгоритм представлений у структурованій табличній формі, що дозволяє легко інтегрувати його в автоматизовані системи проєктування (CAD) та системи управління якістю на базі табличних процесорів. Особливу увагу приділено однозначності визначення меж допусків виготовлення та зношування прохідного калібру як базових параметрів для подальшого цифрового моделювання.
Наукова новизна роботи полягає в розробці ризик-орієнтованої імовірнісної моделі оцінки помилок атрибутивного контролю. На відміну від класичного підходу, де допуск на зношування розглядається як фіксований геометричний запас, запропонована модель враховує стохастичну природу технологічного процесу (варіацію розмірів деталей у партії) та випадковий характер зношування робочих поверхонь калібру. Використання функції нормального розподілу дозволило встановити математичний зв’язок між поточним станом калібру та ймовірністю пропуску браку (ризиком споживача).
Запропоновано авторську методику визначення експлуатаційного граничного зносу прохідного калібру, що базується на встановленні допустимого рівня ризику . Це дозволяє перейти від формального вилучення інструменту з експлуатації до обґрунтованого управління його ресурсом залежно від критичності контрольованого з’єднання та економічних чинників. Виконано економічну інтерпретацію результатів у контексті ризик-менеджменту згідно з принципами ДСТУ ISO 9001:2015, де показано вплив помилок контролю на сумарні витрати виробництва.
Практична апробація методики на прикладі розрахунку калібрів для контролю отвору 30H7 підтвердила, що ризик-орієнтований підхід забезпечує вищу надійність контролю в умовах дрейфу параметрів технологічного процесу. Результати дослідження можуть бути впроваджені на машинобудівних підприємствах для цифровізації метрологічного забезпечення та оптимізації витрат на контрольний інструментарій.
Посилання
ДСТУ ISO 286-1:2019. Геометричні специфікації виробів (GPS). Система допусків і посадок ISO. Частина 1. Основи допусків, відхилень і посадок. – Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2019. – 68 с.
ДСТУ ISO 286-2:2019. Геометричні специфікації виробів (GPS). Система допусків і посадок ISO. Частина 2. Таблиці стандартних допусків і відхилень. – Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2019. – 80 с.
ISO 1938-1:2015. Geometrical product specifications (GPS). Dimensional gauging equipment. Part 1: Plain limit gauges of linear size. – Geneva : ISO, 2015. – 48 p.
Taylor F. W. On the art of cutting metals. – New York : American Society of Mechanical Engineers, 1906. – 279 p.
Montgomery D. C. Introduction to Statistical Quality Control. – 7th ed. – Hoboken : John Wiley & Sons, 2013. – 768 p.
ISO 14253-1:2017. Geometrical product specifications (GPS). Inspection by measurement of workpieces and measuring equipment. Part 1: Decision rules for proving conformance or nonconformance with specifications. — Geneva : ISO, 2017. – 38 p.
JCGM 100:2008. Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement (GUM). – Sèvres : BIPM, 2008. – 120 p.
Chase K. W., Parkinson A. R. A survey of research in the application of tolerance analysis to the design of mechanical assemblies. – Research in Engineering Design. – 1991. – Vol. 3, No. 1. – P. 23–37. – DOI: 10.1007/BF01580066.
Bender A., Braun T. Statistical tolerancing and tolerance analysis in mechanical engineering. – Berlin : Springer, 2006. – 214 p.
ДСТУ ISO 9001:2015. Системи управління якістю. Вимоги. – Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2016. – 32 с.
Savio E., Carmignato S., Leach R. Digital twins in industrial metrology. CIRP Annals. 2020. Vol. 69, Iss. 2. P. 603–626. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cirp.2020.05.002.
Менеджмент ризиків. Принципи та настанови (ISO 31000:2018, IDT) : ДСТУ ISO 31000:2018. [Чинний від 2019-01-01]. Київ : УкрНДНЦ, 2018. – 21 с.
Sony M., Antony J., Douglas A. Quality 4.0 and its impact on manufacturing activities: a industrial case study. International Journal of Quality & Reliability Management. 2021. Vol. 38, No. 6. P. 1393–1417.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 3
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
