Верификация – Сертификация в соответствии с ISO

1) Анализ зуборезного инструмента. Если для зубчатой пары имеется готовый зуборезный инструмент,производится восстановление профиля зубчатых колёс по чертежам инструмента, полученные результаты сравниваются с чертежами зубчатых колёс. Это позволит сделать выводы о степени соответствия результатов обработки данным инструментом конструкторской документации, а также отражает, насколько реальные зубчатые колёса соответствуют моделям ЗК, применяемым в расчётных схемах и как это влияет на их прочностные характеристики.

Указанные на чертежах размеры (диаметры вершин и впадин), а также коэффициенты высоты головки, ножки и радиус переходной кривой в ряде случаев заданы некорректно. В частности, шестерня z1-1 должна иметь диаметр вершин зубьев 130,6 мм, однако чтобы получить такой диаметр необходимо использовать коэффициент высоты головки зуба h*_ap=0,954 (а не 1 – указанный на чертеже). Кроме того коэффициент ножки зуба для коронного зубчатого колеса h*_fp=1 (по чертежу) больше, чем максимально возможная величина, обеспечиваемая технологически. (см таблицу 1 – колонка z1-1, изменения выделены красным цветом)

Таблица 1 – Сводная таблица с параметрами исходного профиля

Параметры исходного производящего профиля в нормальном сечении. Обозначения: 1 – исходный производящий контур зубчатого колеса; 2 – базовая (опорная) линия; 3 – линия впадин зуба; 4 – линия вершин зуба; P – исходная линия

Рассмотрим эту ситуацию более подробно на конкретном примере.

Постановка задачи: скорректировать параметры исходного профиля зубчатых колёс в соответствии с техпроцессом их изготовления; произвести восстановление формы зуба зубчатых колес первого планетарного ряда по профилю применяемого для их изготовления зуборезного инструмента.

Такая проверка позволяет установить применимость имеющегося режущего инструмента для серийного производства зубчатых колёс. По чертежам зуборезного инструмента проведём восстановление профиля зубчатых колёс по чертежам инструмента с учетом припуска на шлифование и сравним полученные результаты с чертежами зубчатых колёс. Это позволит нам скорректировать параметры исходного профиля зубчатого колеса, а также сделать вывод о степени соответствии зубчатых колёс, получаемых в соответствии с требованиями технологической документации, с КД на них.

Таблица 2 – Геометрические параметры шестерни в соответствии с КД

m=2	модуль
z = 62	количество зубьев
x = 0,696	коэффициент смещения
Dвр = 130,598	диаметр вершин зубьев по чертежу
ha* = 1,0	коэффициент головки зуба по чертежу
pf* = 0,38	коэффициент переходной кривой у ножки зуба по чертежу
hf* = ha*+c*=1,25	коэффициент ножки зуба по чертежу
S = 0,216	припуск на шлифование по техпроцессу

Профиль зуба шестерни после обработки фрезой и шлифовальным кругом (цветом на рисунке обознаячены: черный – после шлифования, красный – после фрезеровки, синий – фреза, зеленая окружность – диаметр вершин)

При построении профиля зубьев шестерни (исходя из профиля инструментов) были получены следующие результаты:

Таблица 3 – Геометрические параметры шестерни, полученные в процессе имитации техпроцесса ее изготовления (после верификации)

x = 0,742	коэффициент смещения
Dвр = 130,598	диаметр вершин зубьев
Dвп = 123,047	диаметр впадин зубьев
ha* = 1,0	коэффициент головки зуба
pf* = 0,38	коэффициент переходной кривой у ножки зуба
hf* =1,25	коэффициент ножки зуба
Sбок = 0,216	припуск под шлифование на боковых поверхностях зубьев
Sвп = 0,256	припуск под шлифование на впадинах зубьев

Результат верификации инструмента для шестерни:

• Диаметр солнечной шестерни по вершинам и впадинам, определяемый геометрией фрезы, отличается от указанных на чертеже значений.
• Припуск под шлифование на боковых сторонах зубьев выдержан в соответствии с заданной величиной длины общей нормали. При этом шлифовальный круг обрабатывает также впадину зуба с припуском, большим, чем заданное значение. Это позволяет выдерживать заданные размеры шестерни, но приводит к ряду негативных эффектов: удалению части цементированного поверхностного слоя детали, перерасходу абразивного инструмента, снижению поверхностной твердости, а также увеличению времени и себестоимости обработки ЗК. При этом следует также отметить, что согласно КД шероховатость впадины Ra 6,3 отличается от шероховатости активного участка профиля (Ra 0,8), то есть впадина зуба не предполагает шлифовки.

2) Верификация пятна контакта под нагрузкой. Для анализа была взята зубчатая пара,  имеющая как продольную бочкообразность, так и профильную модификацию вершин зубьев. При расчете учитываются деформации (смещение характерных сечений и закручивание крайних точек) валов и зазоры в подшипниках. Сравним два сценария расчета: На диаграммах представлены результаты расчета пятна контакта под нагрузкой, представляющие собой картину распределения напряжений на боковой поверхности зуба. Красным цветом обозначена область пиковых герцевых напряжений.

Распределения нагрузки по пятну контакта зубьев с исходными модификациями по КД

Распределения нагрузки по пятну контакта зубьев без модификаций

Из этого следует вывод:
Предварительный анализ результатов расчета двух вариантов пятна контакта под нагрузкой показал, что выбранные в соответствии с КД модификации, хоть и снижают максимальное значение герцевых напряжений и риск возникновения точечного выкрашивания рабочей поверхности, но в то же время не являются оптимальными, так как по картине распределения напряжений (по КД) видно, что есть срыв максимальных значений на кромке зубчатого венца, что потребует специального вида модификации.

Подбор оптимальных параметров модификации с учетом реальных нагрузок и картины их распределения при симуляции пятна контакта при работе трансмиссии возможен с помощью специальных модулей оптимизации модификаций KISSsoft. Для того, чтобы картина распределения напряжений была максимально детализированной и точной, необходима доработка модели КП в KISSsys с учетом новых исходных данных об производящем зуборезном инструменте.

Таким образом, возможны следующие виды работ:

Верификация  исходной  КД  на  изделие
Система сквозного проектирования KISSsoft/KISSsys рассматривает зубчатое колесо в единой среде «шестерня-инструмент», что позволяет на этапе предшествующем подготовке производства и разработки (или выбора) зуборезного инструмента избежать ошибок, которые, при традиционном подходе к проектированию зубчатых колес, возникли бы позже.

Верификация КД  для опытного или серийного производства
Анализ полноты предоставленных данных  и  возможности точного изготовления зубчатых  колес  по КД (тщательный анализ конструкторской и технологической документации).

Пример проекта – Верификация КД

Scroll