Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.
Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.
Работа № 109742
Наименование:
Курсовик Методы и средства контроля рабочего чертежа оси тепловоза
Информация:
Тип работы: Курсовик.
Предмет: Машиностроение.
Добавлен: 13.11.2017.
Год: 2017.
Страниц: 52.
Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%
Описание (план):
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Кафедра машиностроения и стандартизации
КУРСОВАЯ РАБОТА КР. 5В073200.16.2.61.17. ПЗ
По дисциплине Общая теория измерений Тема Методы и средства контроля рабочего чертежа оси тепловоза
2017 Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Специальность Станда тизация и сертификация
Кафедра «Машиностроение и стандартизация»
ЗАДАНИЕ на курсовую работу
По дисциплине: Общая теория измерений
Студенту: *** группа Си -202
1 Содержание курсовой работы 1 Измерения качества продукции 2 Служебное назначение оси тепловоза 2.1 Классификация поверхностей детали 3 Геометрические модели объектов измерения 3.1 Классификация элементов деталей 3.2 Комплексное содержание отклонений формы и расположения 3.3 Структура отклонений формы 4 Метрологическая экспертиза чертежа детали 4.1 Основы методологии достоверных измерений 4.2 Структура погрешностей измерения размеров 4.3 Методика выполнений измерений, отклонений, расположения элементов деталей 4.4 Отклонения расположения поверхностей 5 Основы техники измерений параметров продукции
уктура отклонений формы 25 4 Метрологическая экспертиза чертежа детали 27 4.1 Основы методологии достоверных измерений 27 4.2 Структура погрешности измерения размеров 29 4.3 Методика выполнения измерений отклонений расположения элементов деталей 35 4.4 Отклонения расположения поверхностей 37 5 Основы техники измерений параметров продукции 42 Заключение 46 Список использованных источников 47 Приложение
Введение
Общая теория измерений является составной частью метрологии. Метрология - наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности. Метрология имеет большое значение для прогресса естественных и технических наук, так как повышение точности измерений - одно из средств совершенствования путей познания природы человеком, открытий и практического применения точных знаний. Велико значение измерений в современном обществе. Они служат не только основой научно-технических знаний, но имеют первостепенное значение для учета материальных ресурсов и планирования, для внутренней и внешней торговли, для обеспечения качества продукции, взаимозаменяемости узлов и деталей и совершенствования технологии, для обеспечения безопасности труда и других видов человеческой деятельности. Технические измерения линейно-угловых величин деталей и изделий являются самыми распространенными в машиностроении и составляют до 85 % измерений всех контролируемых величии. Измерительный контроль является неотъемлемой частью каждой операции технологических процессов изготовления, сборки, испытания продукции. Измерительная информация, получаемая при измерениях, необходима для управления тех-нологическими процессами и для обеспечения качества деталей и изделий по размерной и геометрической точности. Процесс измерений является технологическим процессом технического контроля, включающим операции и переходы подготовки, выполнения и обработки результатов измерений. Качество процесса контроля может быть признано приемлемым, если измерительная информация является достоверной. Для этого измерения должны выполняться с погрешностями, не превышающими допускаемые. Допускаемые погрешности измерений учитывают как погрешности средств измерения, так и погрешности, создаваемые отклонениями влияющих величин (температуры окружающей среды, измерительного усилия и др.) от нормальных значений. Поскольку эти погрешности и определяют значения допускаемых погрешностей, то достоверно выполнять измерения можно только при условии исключения методических погрешностей, которые не введены в структуру допускаемых погрешностей [1]. Целью метрологии является обеспечение единства измерений и получение количественной измерительной информации об окружающем мире с требуемой точностью. Для обеспечения научно-технического прогресса метрология должна опережать в своем развитии другие области науки и техники, ибо для каждой из них точные измерения являются одним из основных путей их совершенствования.
Основными задачами метрологии являются: - установление единиц физических величин, государственных эталонов и образцовых средств измерений; - разработка теории, методов и средств измерений и контроля; - обеспечение единства измерений; - разработка методов оценки погрешностей, состояния средств измерения и контроля; - разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений; - необходимость усовершенствования процедуры измерения. Целью курсовой работы является изучить методы контроля качества продукции, систематизацию передового отечественного и зарубежного опыта в области метрологии, работы с контрольно-измерител ной и испытательной техникой, использования средств измерений, испытаний и контроля, пересмотра действующих стандартов, технических условий и других документов по метрологии, теорию воспроизведения единиц физических величин и передачи их размеров, методы обработки результатов измерений и средства измерений, их метрологические характеристики, методы обработки результатов измерений и анализа их достоверности.
1 Измерения качества продукции
Допуски размеров и углов, допуски расположения и формы поверхностей являются показателями качества деталей и сборочных единиц по размерной и геометрической точности, которая контролируется путем измерений. Согласно международным стандартам ИСО серии 9000качество продукции формируется и поддерживается на всех стадиях жизненного цикла продукции, или круга качества: - маркетинг; - проектирование продукции; - материально-технич ское обеспечение; - проектирование технологических процессов и подготовка производства; - производство продукции; - контроль и испытание продукции; - упаковка и хранение продукции; - реализация и распределение продукции; - монтаж и эксплуатация продукции; - техническая помощь в обслуживании продукции; - утилизация продукции после использования. Для функционирования круга качества необходима комплексная система управления качеством, включающая три системы: - систему обеспечения качества продукции; - систему оперативного управления качеством продукции; - систему улучшения качества продукции. Все системы могут эффективно работать, опираясь на достоверную измерительную информацию о показателях качества продукции. Фундамент качества продукции закладывается в проекте продукции, который состоит из четырех частей: - нормативно-техниче кой (стандарты и технические условия на про-дукцию), - конструкторской (полный комплект конструкторской документации на продукцию), -технологической (полный комплект конструкторской документации изготовление деталей, сборку и испытание продукции), - метрологической (методика выполнения измерений показателей качества деталей, сборочных единиц и продукции в целом). Высокое качество продукции по показателям точности может быть получено, если все части проекта продукции разработаны на единых научных принципах, общих для всех стадий жизненного цикла продукции: - принцип инверсии, согласно которому каждая деталь конструкции превращается из объекта проектирования при разработке конструкторского проекта, в объект изготовления при разработке технологических процессов и производстве продукции, затем в объект измерения при контроле качества и, наконец, в деталь изделия при эксплуатации.
Рисунок 1.1 – Обеспечение качества
Для сохранения преемственности между этими превращениями, условия работы каждой детали в проекте, условия изготовления и условия измерения должны соответствовать условиям эксплуатации; - принцип системности, согласно которому каждая деталь собой систему (множество) геометрических элементов, внутренние взаимно связи которых обуславливают целостные свойства детали как единого цело го. В свою очередь множество деталей образует более сложную систему сборочной единицы или изделия, взаимоотношения между деталями кс по рой являются внешними связями каждой детали с окружающей средой. Круг качества также является системой взаимосвязанных стадий жизненного цикла изделия; - принцип единства баз, согласно которому проектные базы деталей и изделий в конструкторских проектах, технологические базы при изготовлении деталей и сборке изделий, измерительные базы при кот роле продукции должны совпадать с конструкторскими базами деталей и изделий при их эксплуатации; - принцип кратчайших функциональных, кинематических и размерных цепей, согласно которому число звеньев любой цепи, а для размерных - и их значения должны быть минимально возможными; - принцип служебного назначения, согласно которому нормируются только те размеры, которые влияют на выполнение функций служебного назначения изделий, деталей изделий и элементов деталей; - принцип взаимозаменяемости, согласно которому изделие должно сохранять выполнение своего служебного назначения при замене одних его деталей и частей другими; - принцип приоритета прав потребителя, согласно которому не только качество готовой продукции должно удовлетворять требованиям потребителя продукции за приемлемую цену, но и качество продукции на любой предшествующей стадии круга качества должно полностью удовлетворять требованием исполнителя последующей стадии его затратам на повышение (или сохранение) качества. В соответствии с этим принципом меньше всего IJXIB и больше всего обязанностей будет у конструктора: его проект должна быть технологичным, чтобы его мог изготовить технолог, контролепригодным, чтобы все его нормы точности были метрологические обеспечены среда ними измерений и измерены метрологом с допускаемыми погрешностями, а также надежным, долговечным, ремонтопригодным т. е., всем требованиям потребителя. Продукция наивысшего качества может быть создана только при условии, если разработчиками конструкторского проекта продукции являются три взаимно дополняющих друг друга специалиста: конструктор, технолог и метролог. Конструктор разрабатывает проект самостоятельно, то он должен дополнительно обладать знаниями и технолога, и метролога, а затем представить законченный проект на технологический контроль и метрологическую экспертизу [2]. Поскольку погрешность измерений зависит не только от точности выб-ранных средств измерений, указываемых в операционных картах техно-логических операций, не только от переходов, указываемых в операционных картах технического контроля и технологических инструкциях, но и от принятой геометрической модели объекта измерения, полноты реализации стандартных определений измеряемых величин, метода, условий, способов и схемы измерений, которые в технологической документации не приводятся, то необходим дополнительный, метрологический нормативно-техническ й документ, который содержал бы все требования ко всем элементам процесса измерения, при выполнении которых погрешность измерения не будет превышать допускаемую. Таким документом является методика выполнения измерений. Для выполнения достоверных измерений, позволяющих определить действительные значения показателей качества, необходимо соблюдать все принципы обеспечения качества по размерной точности и при разработке методик измерений. В соответствии с государственным стандартом методика выполнения измерений (MBИ) должна содержать следующие разделы: - назначение МВИ с перечнем измеряемых величин: - характеристики объекта измерения и требования к нему; - модель объекта измерений; - стандартизованные определения измеряемых величин; - допускаемые погрешности измерений; - условия измерений; - методы измерений; - схемы измерений; - средства измерений и их метрологические характеристики; - вспомогательные устройства и материалы; - операции при подготовке к выполнению измерений; - операции при выполнении измерений; - операции обработки и вычислений результатов измерений; - нормативы, процедуры и периодичность контроля погрешностей результатов выполняемых измерений; - требования к оформлению результатов измерений; -требования к квалификации операторов; - требования к обеспечению безопасности выполняемых работ; - требования к обеспечению экологической безопасности; - аттестат МВИ, подтверждающий возможность измерения по данной МВИ с погрешностями измерений, не превышающими допускаемые. Измерительный контроль является завершающей стадией процесса со-здания любой детали и продукции в целом. Именно по результатам измерений устанавливается соответствие показателей качества деталей и изделий требованиям технических условий, конструкторской и технологической документации, определяется годность деталей перед их сборкой по размерной геометрической точности, пригодность изделий к эксплуатации. Для того чтобы продукция была высокого качества, должны быть высококачественными проект продукции, технология изготовления и методика измерений. Высокое качество измерений возможно на основе достоверных моделей объектов измерений, адекватных реальным изделиям, и на основе достоверных определений понятий измеряемых величин, учитывающих служебное назначение каждого измеряемого элемента детали. Высокие требования к качеству измерений диктует и место контроля в круге качества продукции - между изготовителем и потребителем.? 2 Служебное назначение оси тепловоза.
Вращающиеся детали машин устанавливают на осях, обеспечивающих постоянное положение оси вращения этих деталей. Оси – детали, предназначенные для передачи крутящего момента вдоль своей осиот одной детали к другой и для поддержания вращающихся деталей машин. Простейшие прямые валы имеют форму тел вращения. Оси вращаются в подшипниках. Так как передача крутящих моментов связана с возникновением сил, предающихся на валы, например на зубьях зубчатых колес, сил натяжения ремней и т.д., валы обычно подвержены, кроме крутящих моментов , также поперечным силам и изгибающим моментам. Силы на оси передаются через насаженные на валы детали: зубчатые колеса, звездочки, шкифы, муфты и т.д. При простейших расчетах принимают, что насаженные на вал детали передают силы и момент валу на середине своей ширины, и эти сечения принимают за расчетные. В действительности силы взаимодействия между ступицами и валами распределены на длине ступиц и последние работают совместно с валами. Оси в основном изготовляют из конструкционных и легированных сталей, которые должны обладать высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью, малой чувствительностью к концентрации напряжений, а для повышения износостойкой способности должны подвергаться термической обработке. Этим требованиям наиболее полно отвечают стали 35, 40, 45, 40Х, 50Х и др. [3] Материалом для валов служат различные углеродистые мар-ганцовистые, хромистые и другие конструкционные стали. Для прокатных валков, шпинделей металлорежущих станков и других деталей применяют также высококачественный- чугун. Легированные стали по сравнению с конструкционными применяют реже ввиду их более высокой стоимости, а также повышенной чувствительности к концентрации напряжений. Быстроходные валы имеют концевые участки, участки для установки подшипников и участки, на которых нарезают зубья шестерен цилиндрических или конических зубчатых передач. Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида материала, размеров и конфигурации заготовки, а также от характера производства. Заготовки получают отрезанием от горячекатаных или холоднотянутых нормальных прутков и сразу подвергают механической обработке. Заготовки такого вида применяют в основном в мелкосерийном и единичном производстве, а также при изготовлении валов с небольшим числом ступеней и незначительной разницей их диаметров. В производстве с достаточно большим масштабом выпуска, а также при изготовлении осей более сложной конфигурации со ступенями, значительно различающимися по диаметру, заготовки целесообразно получать методами пластического деформирования. Эти методы (ковка, штамповка, периодический прокат, обжатие на ротационно-ковочных машинах, электровысадка) позволяют получать заготовки, по форме и размерам наиболее близкие к готовой детали, что значительно повышает производи-тельность механической обработки. При этом значительно снижается металлоемкость, которая характеризуется коэффициентом использования металла К = QзQм, где Qз - масса детали; Qм - норма расхода металла. Выбор наиболее рационального способа получения заготовки в каждом отдельном случае определяется комплексно с учетом технико-экономическо целесообразности. Однако с увеличением масштаба выпуска особое значение приобретает эффективность использования металла и сокращения трудоемкости механической обработки. Поэтому в крупносерийном и массовом производстве преобладают методы получения заготовок с коэффициентом использования металла от 0,70 и выше (иногда до 0,95). Штучную заготовку из прутка целесообразно заменять штампованной, если коэффициент использования металла повышается не менее чем на 5 %, учитывая, конечно, экономическую целесообразность других факторов. При механической обработке осей на настроенных и авто-матизированных станках приобретает большое значение и точность заготовки. Заготовки, полученные методом радиального обжатия, отличаются малыми припусками и высокой точностью. Сущность метода заключается в периодическом обжатии и вытягивании по уступам отрезанной от прутка цилиндрической заготовки путем большого числа последовательных и быстрых (примерно через 0,01 с) ударов несколькими специальными матрицами. Вследствие такого обжатия материал пластически деформируется и течет в осевом направлении, уменьшая поперечное сечение заготовки и придавая ей нужную форму. Новым и оригинальным процессом непрерывного изготовления заготовок ступенчатых валов и других деталей тел вращения переменного сечения по длине является прокатка (поперечно-винтовая) их на трехвалковых станках. Работу станов можно полностью автоматизировать, включая движение подачи заготовки, ее нагрев, прокатку, резку на мерные заготовки, охлаждение готового проката, укладку и упаковку. Разработка технологического процесса изготовления вала начинается с детального изучения его служебного назначения в машине и технических условий, которым он должен удовлетворять. Для этого изучают сборочные чертежи машины или той сборочной единицы, в которую в качестве одного из взаимосвязанных звеньев входит обрабатываемый вал, технические тре-бования, нормы точности и требования технологии сборки. Это позволяет установить взаимосвязь между поверхностями вала, которые должны быть обработаны. Установить взаимосвязь вала с другими деталями, правильно проставить размеры и допуски, наметить последовательность обработки отдельных поверхностей детали, рассчитать межоперационные размеры и допуски помогают выявленные схемы размерных цепей. Основными базами большинства осей являются поверхности его опорных шеек. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей, как правило, затруднительно, особенно при условии сохранения единства баз, что очень важно при автоматизации технологического процесса. Поэтому при большинстве операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоих торцов заготовки, что позволяет обрабатывать почти все наружные поверхности вала на единых базах с установкой его в центрах. В связи с этим механическую обработку валов начинают с операции подготовки технологических баз - подрезания торцов и их зацентровки. В зависимости от вида производства (единичное, средне- и крупносерийное) эту операцию можно производить как на токарных и револьверных, так и на центровальных и фрезерно-центровальн х станках. Большинство фрезерно-центровальн х станков можно встраивать в автоматическую линию. Двусторонний фрезерно-центровальн й станок 73С1 имеет две позиции для крепления заготовки, на которых производятся последовательно фрезерование и центрование. Фрезерно-центровальн е станки МР77 и МР78 барабанного типа одновременно фрезеруют и центруют две заготовки без съема их со станка. Эти станки производительные, но громоздкие, наладка их сложна. В действующих автоматических линиях применяют станки А981 для фрезерования торцов и А982 для центрования. Наружные поверхности ступенчатых валов обтачивают на токарных, токарно-копировальны , горизонтальных многорезцовых станках на вертикальных одношпиндельных и многошпиндельных автоматах, а также на токарных станках с ЧПУ, токарном станке 16К.20 и станках с копировальными устройствами, в частности с гидравлическим суппортом К.СТ-1. В мелкосерийном производстве экономически целесообразным может оказаться применение при обработке ступенчатых валов универсальных токарных станков с программным управлением 16К20ФЗС5. Будучи универсальными, такие станки допускают обработку по автоматическому циклу, что облегчает многостаночное обслуживание, дает возможность производить быструю и простую переналадку при обтачивании ступенчатых валов различных размеров по заранее разработанной программе Производительность механической обработки валов во многом зависит от вида заготовки, ее размера и конфигурации. В единичном и мелкосерийном производстве чаше всего заготовки валов получают отрезкой от горячекатаных или холоднотянутых прутков. При крупносерийном и массовом производстве целесообразно заготовки получать методами пластической деформации (ковкой штамповкой, обжатием на ротационных машинах и др.) И литьем. Применение литых заготовок для валов обеспечивает значительное уменьшение припусков на обработку и сокращает трудоемкость процесса механической обработки. Заготовки из высокопрочного чугуна получают центробежной отливкой. При любом способе установки вала для обработки, наружных поверхностей вращения базирующим элементом является ось вращения заготовки. При обработке шпоночных пазов за базу применяются наружные поверхности вращения, которыми заготовка устанавливается в призмы и ориентируется в осевом направлении одним из концов или торцом одной из ступеней. При установке на центры погрешность обработки поверхностей вращения может появиться при несовмещении установочной измерительной базы, которой является ось вращения. Валы бывают гладкие, ступенчатые, с фланцами и буртами. По форме геометрической оси валы бывают прямыми. Наибольшее распространение в машиностроении получили гладкие и ступенчатые валы. Шейки валов могут иметь шпоночные пазы или резьбу. При переходе от одной ступени к другой в ступенчатых валах делают канавки или галтели. Если они не предусматриваются, то обтачивание ступени производят подрезными резцами. Торцы вала целесообразно изготовлять с фасками. Оси длина которых не превышает двенадцатикратной величины диаметра ( ), считают жесткими; при валы относят к нежестким деталям и обработка их производится с люнетом. Технологические условия изготовления деталей типа валов характеризуются следующими данными. Диаметральные размеры шлифовальных посадочных шеек выдерживаются по 2-му или 3-му классу, а в отдельных случаях по 1-му классу точности. Овальность и конусность цилиндрических гладких валов и цилиндрических шеек ступенчатых валов должны находиться в пределах 0,25-0,5 допуска на диаметральные размеры. Биение посадочных шеек относительно базирующих не должно превышать 10-30 мкм. Отклонение от параллельности шпоночных канавок не превышают 0,1 мкм на 1 мм длины. Допуски на длину ступеней находятся в пределах 50-200 мкм. Шероховатость поверхности посадочных шеек находится в пределах 7-10-го класса по ГОСТ 2789-73. У осей измеряют диаметр, общую длину и длину отдельных ступеней. При соответствующих технических условиях контролируют овальность шеек, их конусообразность, бочкообразность, огранку и шероховатость поверхности. С помощью индикатора проверяют также биение шеек относительно общей оси и относительно друг друга. Длину осей и их ступеней измеряют линейками, штангенциркулями, шаблонами и скобами. Диаметры осей проверяют предельными калибрами и универсальными измерительными инструментами, штангенциркулями, микрометрами и специальными контрольными приспособлениями. Овальность шеек определяют одновременно с измерением диаметра и равна она разности наибольшего и наименьшего диаметров. Конусообразность является разностью диаметров вала, измеренных на его концах. Бочкообразность выявляют при измерении вала в нескольких сечениях. Кривизна вала может быть определена индикатором на стойке [4].
2.1 Классификация поверхностей детали
Выбор технологических баз и последовательности обработки поверхностей заготовки является наиболее ответственным этапом разработки технологического процесса. Правильность принятия решения на этом этапе технологического проектирования во многом определяет достижение требуемой точности детали в процессе ее изготовления и экономичность технологического процесса. Выбор технологических баз основывается на выявлении и анализе функционального назначения поверхностей детали и установлении соответствующих размерных связей, определяющих точность положения одних поверхностей детали относительно других. Выполнение такого анализа требует полного и четкого понимания задач служебного назначения детали. Следует различать выбор технологических баз для обработки большинства поверхностей заготовки и выбор технологических баз на первой или на первых операциях, когда создаются базы для выполнения большинства операций технологического процесса. В первую очередь необходимо выбирать технологические базы для обработки большинства поверхностей детали, а затем базы для первой или первых операций. Для заготовок корпусных деталей машин характерным является наличие нескольких комплектов вспомогательных баз, образуемых сочетанием различных геометрических поверхностей, которые определенным образом связаны с основными базами и между собой. Анализ функционального назначения различных поверхностей детали и размерных связей между ними позволяет определить поверхности, относительно которых задано положение большинства других поверхностей, и выявить поверхности, к которым предъявляют наиболее жесткие технические требования, необходимость выполнения их во многом определяет принимаемые решения. Проведение такого анализа можно сделать наглядным и существенно облегчить путем построения графа связи поверхностей детали. Для этого поверхности детали обозначают индексами из определенных букв О, В, К, С и цифр, которые устанавливают функциональное назначение поверхности и ее номер. Буквы, входящие в индекс, соответственно обозначают поверхности основных баз - О, вспомогательных баз – В, кре-пежных и резьбовых отверстий - К, свободные поверхности детали, включая и необрабатываемые, - С. Построение графа связи поверхностей начинают с нанесения узлов, обозначающих определенные поверхности детали. Затем узлы соединяют ребрами, которые обозначают наличие размерных и угловых связей между соответствующими поверхностями детали. Размерные связи наносят штриховыми линиями, а угловые - сплошными со стрелкой, направление которой указывает на базу. На ребрах могут быть поставлены также номиналы и допуски соответствующих размеров и относительных поворотов поверхности детали. Качество поверхностей. Качество - философская категория, выражающая существенную определенность объекта, благодаря которой он является именно этим, но не иным. Качество - объективная и всеобщая характеристика объектов, обнаруживающаяся в совокупности их свойств. Качество продукции - совокупность свойств продукции, обусловливающих ее способность удовлетворять определенные потребности потребителя. Отношение к качеству все более обостряется под влиянием ряда объективных факторов. Изготовление продукции, отвечающей по всем своим параметрам современным требованиям и соответствующей мировому уровню, требует совершенного оборудования, высококачественного сырья и материалов, использования точнейших приборов и передовых технологий. Общество постоянно стремится к повышению качества всех видов продукции. Улучшение качественных показателей производства - одна из актуальных задач нашей экономики, действенный путь подъема производительности труда, разумного использования материальных ресурсов, более полного удовлетворения потребностей людей [5]. Качество обработанной поверхности характеризуется двумя основными признаками: а) физико-механическими свойствами поверхностного слоя металла; б) степенью шероховатости поверхности (иначе - чистотой или гладкостью поверхности). Качество поверхностного слоя металла обусловливается свойствами металла и методами механической обработки. В процессе механической обработки от действия режущего инструмента на поверхности металла остаются гребешки и впадины, и структура поверхностного слоя изменяется: поверхностный слой испытывает пластические деформации и приобретает наклеп, твердость его повышается, возникают внутренние напряжения. Степень наклепа металла и глубина проникновения пластических деформаций зависят от метода обработки и режима резания (подачи, глубины и скорости резания). При повышении подачи и глубины резания толщина наклепанного слоя увеличивается, при повышении скорости резания, напротив, уменьшается. При легком режиме резания толщина наклепанного слоя выражается в сотых долях миллиметра, а при более тяжелых (при большой подаче и глубине резания) - в десятых долях миллиметра. Различают следующие отклонения обработанной поверхности по геометрическим признакам: а) макрогеометрия (макронеровности) поверхности, характеризуемая погрешностями формы - отклонениями от правильной геометрической формы (овальность, конусность, бочкообразность и и т. д.). б) волнистость поверхности, т. е. наличие периодически повто-ряющихся, примерно одинаковых, волнообразных отклонений. в) микрогеометрия (микронеровности) поверхности, т. е. шероховатость, обусловленная наличием гребешков и впадин. Величина микронеровностей характеризует чистоту обработанной поверхности. Поверхность может быть волнистой и в то же время грубо-шероховатой или незначительно шероховатой - чистой (гладкой), так же как и ровная поверхность может быть грубо- или незначительно шероховатой, или чистой (гладкой) (рисунок 2.2). Отклонения от правильной геометрической формы являются одним из факторов точности обработки поверхности; поэтому эти отклонения рассматриваются при общем изучении вопросов точности обработки деталей.
Рисунок 2.2 – Виды поверхностей
Волнистость поверхности детали возникает при обработке вследствие вибрации технологической системы станок — приспособление — инструмент — деталь, неравномерности процесса резания, биения режущего инструмента и других причин. Часто волнистость возникает на поверхности деталей средних и крупных размеров при обработке точением, фрезерованием, шлифованием. Продольная шероховатость образуется вследствие колебаний силы резания при обработке, которые могут вызвать вибрации, увеличивающие продольную шероховатость. Возможны и другие причины образования продольной шероховатости, например образование нароста. Поперечная шероховатость обычно больше, чем продольная. При чистовой обработке поверхностей деталей абразивным инструментом ше-роховатость поверхности в продольном и поперечном направлениях примерно одинакова. К числу многих факторов, от которых зависит качество обрабатываемой поверхности, относятся: а) род и свойства обрабатываемого материала; б) способ обработки (точение, строгание, шлифование и т. д.); в) режим резания металла (скорость резания, подача, глубина резания); г) жесткость системы станок - приспособление - инструмент - деталь; д) геометрические параметры инструмента; е) материал инструмента; ж) охлаждение в процессе резания. Значение качества поверхностей деталей машин Параметры и условия работы, характерные для современных машин, предъявляют высокие требования к качеству поверхностей сопрягаемых деталей. Сюда относятся: а) быстроходность машин; б) высокие удельные нагрузки; в) большая мощность машин при сравнительно малом весе; г) высокие давления и температуры; д) требования к долговечности и надежности работы машины; е) высокая точность работы механизмов и всей машины. Качество поверхностей оказывает значительное влияние на эксплуатационные свойства деталей. Так, износоустойчивость поверхности, помимо многих других факторов, зависит от ее качества. На износ поверхностей деталей влияют макронеровности, волнистость и микронеровности. При макронеровностях и волнистости износ поверхностей происходит неравномерно. Сначала изнашиваются выступающие части поверхности; при микронеровностях в первую очередь деформируются и истираются гребешки поверхности. Слой смазки удерживается на поверхности до тех пор, пока удельное давление не превысит определенного значения. Так как трущиеся поверхности соприкасаются в отдельных выступающих точках, смазка в этих точках выдавливается и возникает сухое трение. Повышение качества трущихся поверхностей увеличивает срок службы машины, удлиняет их долговечность. Качество неподвижных соединений. Для получения прочного неподвижного соединения двух деталей необходимо, чтобы класс чистоты поверхности был достаточно высок, т. е. микронеровности были возможно меньше. При запрессовке гребешки сминаются, и диаметры сопрягаемых деталей изменяются: у вала диаметр становится меньше предварительно измеренного (по вершинам гребешков), у отверстия - больше. Сила запрессовки и натяг получаются меньше, чем рассчитывалось, так как при расчете исходили из размеров, измеренных по вершинам гребешков. При более чистой поверхности сопрягаемых деталей, когда высота гребешков весьма мала, надежность и качество неподвижной посадки увеличиваются. При повторных запрессовках гребешки сглаживаются, натяг уменьшается, и соединение делается слабым. Качество поверхности в значительной мере влияет на прочность деталей, особенно при переменных нагрузках. Концентрация напряжений, вызывающая разрушение детали, происходит вследствие неровностей ее поверхностей. Высокая чистота поверхности, полученная в результате отделочных операций, значительно повышает усталостную прочность, так как чем меньше микронеровности, тем меньше возможность появления поверхностных трещин от усталости металла [6]. Коррозия поверхностей металлических деталей вызывается действием газов, жидкостей, атмосферным влиянием. Чем больше шероховатость обработанной поверхности, тем активнее воздействие коррозии. Антикоррозийная стойкость значительно повышается с улучшением качества поверхности.
Рисунок 2.3 – Направление коррозии
На грубошероховатой поверхности вещества, вызывающие коррозию, осаждаются во впадинах и углублениях; коррозия распространяется в направлении основания гребешков (на рисунке 2.3 это направление показано стрелками), в результате чего они под воздействием силы трения отрываются от поверхности, образуя новые впадины и выступы, и таким образом появляются новые очаги коррозии и разрушения.
3 Геометрические модели объектов измерений
Раскрытие взаимосвязей отклонений положения, размеров и формы поверхностей деталей, правильное нормирование допусков и разработке методик выполнения измерений наиболее полно могут быть осуществлены с помощью моделей деталей. 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.
3.1 Классификация элементов деталей
Согласно теории базирования все поверхности деталей по служебному назначению делятся на четыре вида: - исполнительные поверхности, с помощью которых деталь выполняет свои рабочие функции; - основные конструкторские базы, определяющие положение детали в изделии; - вспомогательные конструкторские базы, определяющие положение присоединяемых деталей; - свободные поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей. Базы и исполнительные поверхности являются рабочими поверхностями деталей. Наиболее часто в машиностроении для формообразования деталей используются плоские П, цилиндрические Ц, конические К, сферические С, а также тороидальные Т, винтовые В и эвольвентные Э поверхности (рисунок 3.1.1). Большинство металлорежущих станков предназначены для обработки именно этих поверхностей.
Рисунок 3.1 - Классификация элементов деталей
Согласно законам теоретической механики, физическую модель детали можно рассматривать как абсолютно твердое тело, состоящее из совокупности материальных точек. Выделяя материальную точку как часть тела детали, выполняющую одно служебное назначение, можно прийти к совокупности геометрических элементов, образующих деталь. Все участвующие в сопряжении поверхности элементов деталей являются конструкторскими базами, причем основные конструкторские базы присоединяемых деталей вступают в контакт со вспомогательными конструкторскими базами базирующих деталей. Если контакт между сопря-гаемыми поверхностями не допускается, то меняется служебное назначение поверхностей - они становятся исполнительными поверхностями.
Рисунок 3.2 - Геометрические элементы
Согласно принципу единства баз, с конструкторскими базами, рабо-тающими при эксплуатации детали в машине, должны совпадать техно-логические базы при изготовлении детали, измерительные базы при ее контроле и проектные - в конструкторском проекте при разработке продукции. Все базы, независимо от их назначения, разделяются по виду и числу лишаемых степеней свободы на следующие виды: - установочные, лишают деталь трех степеней свободы: перемещения вдоль одного направления и поворотов вокруг двух других; установочной базой является плоская поверхность детали в функции основной конструкторской базы; - направляющие, лишают деталь двух степеней свободы: перемещения вдоль одного направления и поворота вокруг другого; - опорные, лишают деталь одной степени свободы: перемещения вдоль одного направления; - двойные направляющие базы, лишают деталь четырех степеней сво-боды: перемещений вдоль двух направлений и двух поворотов вокруг этих же направлений; - двойные опорные базы, лишают деталь двух степеней свободы: пе-ремещений вдоль двух направлений (цилиндрические поверхности А и Б). Явные базы деталей в виде поверхностей могут выполнять свое служебное назначение при установлении двухсторонних связей при сопряжении под действием силового замыкания. При замыкании формой за счет посадки между основной и вспомогательными базами, служебные функции баз переходят к центру (риунок 3.1).
Рисунок 3.3 – Скрытые базы
Наибольшее количество степеней свободы - пять - лишают конический винтовой, угловой призматический и тороидальный элементы. Коническая поверхность конуса оставляет детали одно движение- вращение вокруг оси конуса, если длина конуса L больше диаметра Д. При малой длине (L‹0,5Д) конус может лишать деталь только трех степеней свободы - трех поступательных движений: вдоль оси конуса и по двум взаимно перпендикулярным к оси направлениям. Угловой призматический элемент имеет две плоские поверхности, может быть симметричным или несимметричным и лишать деталь пяти степеней свободы, оставляя ей только одно поступательное движение - вдоль линии пересечения плоскостей элемента. При малой Высоте элемента (Н ‹ 0,5 Вб) он может лишать деталь только четырех степеней свободы. Количество лишаемых базой степеней свободы зависит от вида кон-тактирующих поверхностей. Для рассмотренных баз предполагалось, что сопрягаются одноименные поверхности.
Рисунок 3.1 - При сопряжении разноименных поверхностей количество лишаемых базами степеней свободы
При сопряжении разноименных поверхностей количество лишаемых базами степеней свободы будет иным: если протяженный цилиндр кон-тактирует с плоскостью, то они лишают сопрягаемые детали только по две степени свободы, т. к. контакт баз проходит по линии (рисунок 3.1.4). При контакте сферы с плоскостью исключается всего одна степень свободы, в то время как сопряжение сферы со сферой лишает каждую сопрягаемую деталь трех степеней свободы [7].
3.2 Комплексное содержание отклонений формы и расположения
Отклонения формы и расположения, являясь двумя видами геометри-ческих отклонений деталей, совместно участвуют в сопряжении, влияют на характер посадок и даже образуют суммарные отклонения формы и расположения, которые расширяют область применения принципа двухмерности размеров деталей, превращая его в принцип двухмерности всех линейно-угловых, или геометрических величин деталей. Стандартизованные допуски расположения и формы в основном охватывают элементы деталей, ограничиваемые плоской, цилиндрической и конической поверхностями, а также сложными криволинейными поверхностями. В качестве баз деталей принимаются прилегающие поверхности, оси и плоскости симметрии прилегающих элементов. При рассмотрении позиционных допусков вводится понятие комплекта плоских баз, материализующих прямоугольную декартову систему координат детали. Базы различаются по числу лишающих степеней свободы на первичные, вторичные и третичные. В то же время действует стандарт на базы в машиностроении, где такие базы классифицированы по числу и виду лишаемых движений на установочные, направляющие и опорные. В этом же стандарте базы подразделяются по служебному назначению на основные и вспомогательные. В стандарте на допуски формы и расположения служебное назначение баз не учитывается, что снижает эффективность их влияния на геометрическую точность деталей. Вместе допуски формы и расположения являются допусками на геометрические отклонения поверхностей деталей, или допусками геометрии деталей. Все допуски геометрии можно разделить на 3 группы: допуски формы поверхностей, 2 допуски расположения поверхностей, 3) суммарные допуски расположения и формы поверхностей Системный подход к классификации геометрических величин показал, что допуски расположения ограничивают отклонения координирующих размеров двух типов: а) координирующие размеры вспомогательных систем координат комп-лектов элементов относительно обобщенной системы координат детали; б) координирующие размеры между базами элементов внутри одного модуля элементов, или позиционные размеры. Для полного задания относительного положения вспомогательной си-стемы относительно обобщенной системы координат детали требуются шесть координирующих размеров: три линейные и три угловые. Аналогично базы комплектов трех элементов тратят шесть степеней свободы на образование вспомогательной системы координат. Поэтому число и вид линейных и угловых позиционных размеров каждой базы внутри комплекта баз определяются числом и видом степеней свободы, не израсходованных элементом на образование системы координат. При этом позиционные размеры и углы баз с меньшей информативностью задаются относительно баз комплекта с большей информативностью [8]. Более того, если базы детали имеют собственные элементные размеры (линейные или угловые) и неизрасходованные степени свободы, то допуски расположения являются зависимыми от действительных значений размера максимума материала - для базовых отверстий это будут наименьшие диаметры. С точки зрения принципа двухмерности величин деталей это означает, что, наоборот, наибольшие и наименьшие размеры базовых Элементов будут зависеть от отклонений расположения, что превращает элементные размеры базовых элементов с информативностью меньше максимальной в комплексные размеры.
3.3 Структура отклонений формы
Согласно стандартизованным определениям отклонения формы поверхностей представляют собой отклонения формы реальных поверхностей элементов от правильной геометрической, т. е. номинальной формы поверхностей элементов. Отклонения формы оцениваются по наибольшему расстоянию от прилегающей поверхности номинальной формы до наиболее удаленной точки реальной поверхности на нормируемом участке (длине или площади сопряжения). Отклонения формы являются одно предельными величинами, которые ограничиваются допусками формы. Базой отсчета стандартизованных отклонений формы является прилегающая поверхность. С точки зрения комплексного системного подхода к геометрическим величинам эта база отсчета является частным случаем, который справедлив только для поверхностей баз с максимальной информативностью и для несопрягаемых поверхностей элементов деталей. В соответствии с комплексным подходом, отклонения формы поверх-ностей реальных элементов - это отклонения от правильной пространственной геометрической формы элементов. Поэтому в общем отсчета отклонении формы реальных поверхностей элемента любого служебного назначения и различной информативности являются поверхности правильного наружного элемента, номинально расположенного относительно комплекта баз модуля элементов детали и охватывающего с касанием реальные поверхности элемента вне его материала. Таким правильным элементом является элемент, определяющий размер максимума материала элемента. Следовательно, комплексные отклонения формы, в отличие от стандартизованных, учитывают не только собственных отклонения формы поверхностей от номинальной, но и отклонения расположения поверхностей расположения относительно комплекта. Наибольшее расстояние от образующей правильного наружного элемента до наиболее удаленной точки реальной рассматриваемой поверхности будет характеризовать действительное значение отклонения форм, которое чаще всего будет суммарным отклонением формы и расположения рассматриваемой поверхности. Комплексным отклонением формы любой поверхности, учитывающим отклонения формы и положения, является стандартизованное отклонение формы заданной поверхности ЕКЕ, под которым понимается наибольшее отклонение точек реальной поверхности по нормали к номинальной поверхности, заданной номинальными координатами относительно комплекса баз, материализующего пространственную систему координат. Поскольку отклонения формы могут быть направлены как из материала, так и в материал элемента, т. е. принимать знаки "плюс" и "минус", то баз отсчета номинальная поверхность - является средней, а не прилегающей поверхностью [9]. Следовательно, если отклонения формы заданной поверхности считать универсальными отклонениями формы любой поверхности,, то отклонения формы самих распространенных заданных цилиндрических поверхностей также являются комплексными и должны включать как собственные отклонения формы, так и отклонения положения поверхностей относительно комплектов баз деталей, что и сделано в соответствии с принципом двухмерности линейно-угловых величин. Требование к отсчету отклонений формы заданной поверхности по к номинальной поверхности превращает их в векторные отклонения, что избыточно, т. к. приводит к переменности допусков на координаты точек поверхностей и усложняет измерения отклонений из-за необоримости дополнительного определения углов поворота нормали осей в каждой нормируемой точке прямоугольном призматическом элементе все шесть плюс выполняют различное служебное назначение: три плоскости конструкторскими базами А, Б, В с информативностью соответственно, а три - исполнительными поверхностями (И, К, М), образующими в паре с противолежащими базами размеры высоты Н, ширины Ш и длины JI элемента. Информативность исполнительных поверхностей равна нулю.
4 Метрологическая экспертиза чертежа детали
В машиностроении достоверными считаются результаты измерений, погрешности которых не превышают допускаемые, составляющие в сред-ІК м 30 % от допусков размеров. Такие результаты принимаются в качестве не действительных значений размеров, т. к. гарантируют с доверительной вероятностью 95 % попадание годных размеров в границы поля допуска, но при одном условии: если отсутствует методическая составляющая погрешности измерения. Соблюдение этого условия является строго обязательным, т. к. только учтенные составляющие погрешности измерения (инструментальная, настройки, базирования, силовая, температурная, субъективная) практически использовали все поле допускаемой погрешности измерения. Поскольку любой метод измерения не является идеально точным, повышение достоверности измерений возможно за счет исключения неучтенных методических погрешностей.
4.1 Основы методологии достоверных измерений
Методология достоверных измерений опирается на разработанный принцип двумерности линейно-угловых величин реальных деталей. Исходными положениями методологии являются следующие: - действительные значения размеров и геометрических величин должны устанавливаться измерением с допускаемой погрешностью на основе их достоверных определений, учитывающих служебное назначение каждого элемента детали. - размеры деталей - это размеры положения и метрики геометрических элементов, выполняющих в деталях определенное служебное назначение: исполнительной или свободной поверхности, основной или вспомогательной конструкторской базы в пределах информативности элемента. Информативность элемента определяется числом и видом степеней свободы, которые база элемента отдает на образование вспомогательной координат в комплекте трех элементов, и которых база элемента лишает рассматриваемую или присоединяемую деталь. - все размеры деталей по своему назначению делятся на два типа: координирующие размеры - определяют положение элементов относительно конструкторских баз детали, и элементные размеры - определяют метрику элементов, т. е. пространственную форму и габариты геометрические деталей. При измерениях размерных и геометрических величин деталей приме-няются несколько видов средств измерения: - меры (плоскопараллельные концевые меры длины, призматические меры плоского угла, калибры, кольца установочные, лекальные угольники и поверочные плиты) - для хранения и воспроизводства единиц длины и угла; - измерительные преобразователи (индикаторы, измерительные головки, - индуктивные и фотоэлектрические преобразователи, уровни и др.) -для преобразования сигнала измерительной информации в показания; - вспомогательные принадлежности (стойки, штативы, призмы, угловые плиты и др.) - как узлы крепления измерительных преобразователей и устройства базирования сборных измерительных приборов; - измерительные приборы (штангенциркули, микрометры, рычажные скобы, глубиномеры, нутромеры, угломеры и др.) - для измерения линейно- угловых величин [10]. Точность измерительных приборов и измерительных преобразователей определяется точностью преобразования входного сигнала в показания и характеризуется допускаемой погрешностью показаний (суммарной) и до-пускаемой случайной составляющей суммарной погрешности. Погрешность показаний представляет собой разность между показанием прибора и истинным значением входного сигнала, т. к. вследствие геометрических погрешностей чувствительного элемента прибора, входной сигнал X отличается от измеряемой величины. Под входным сигналом следует понимать перемещение измерительного наконечника преобразователя под действием измеряемой величины объекта измерения. Инструментальная погрешность измерения зависит не только от точности приборов и преобразователей, но и от величины используемого участка диапазона показаний, способа настройки на ноль, введения поправок и числа измерений. Поэтому инструментальная погрешность может как превышать допускаемую погрешность показаний, так и составлять только часть ее. Вторая часть погрешности измерения - методическая погрешность - зависит от точности метода измерения. С помощью метода измерения фор-мируется входной сигнал измерительной информации. При этом решаются две задачи: - обнаружение и передача действительных граничных значений размеров измеряемой величины элемента детали на вход прибора; - фильтрация всех неинформативных параметров объекта измерен имеющих размерность длины, и влияющих воздействий окружающей среды от попадания на вход прибора. Собственно вредные помехи, пропущенные методом измерения на двух измерительного прибора, и составляют погрешность метода измерен или методическую погрешность измерения. Разнородность параметров и влияющих величин определяет широкую структуру составляющих методической погрешности: Структура всех составляющих погрешности измерения, а также влия-ющие факторы и их взаимодействие показаны. Предлагаемое деление всех составляющих на две группы - группу методических погрешностей и группу инструментальных погрешностей - значительно расширяет роль и значение метода измерения: он становится фильтром всех вредных помех на входе измерительного прибора. В методических указаниях по выбору универсальных средств измерения такого разделения не сделано и к методической погрешности отнесена только погрешность схемы измерения, единственная из методических, которая к тому же не была включена в состав допускаемых погрешностей измерения. Для снижения составляющих методической погрешности необходимо применять метрологические принципы измерения. Принципы Тейлора - учитывают отклонения формы поверхностей элементов и уменьшают погрешность схемы измерения Принцип двумерности линейно-угловых величин- учитывает отклонения формы и положения элементов деталей, их служебное назначение и информативность - уменьшает погрешность схемы измерения Принцип инверсии - выравнивает условия измерения и эксплуатации - сокращает силовую погрешность. Схема измерения диаметра вкладыша 6 подшипника скольжения с соблюдением принципа инверсии. Вкладыш базируется в постели и нагружается пневмоцилиндром такой же силой, как при сборке и эксплуатации. Измерение осуществляется методом сравнения с размером меры с коэффициентом преобразования К=п/2. Принцип единства баз - совмещает измерительные базы с конструк-торскими базами объекта измерений - сокращает погрешность базирования Первый принцип Аббе - располагает на одной прямой измеряемую величину и меру - уменьшает погрешность базирования Д6аз . Второй принцип Аббе - разъединяет силовые и измерительные цепи прибора - уменьшает силовую погрешность.
4.2 Структура погрешности измерения размеров
Погрешность измерения ?изм складывается из двух основных состав-ляющих - инструментальной ?ин и методической ?мет погрешностей
?изм = ?ин + ?мет (1)
Инструментальная погрешность определяется точностью средств из-мерения, а методическая - точностью метода измерения. Измерение размеров элементов деталей осуществляется с помощью измерительных приборов, основным элементом которых является измерительный преобразователь (ИІІ), который, в свою очередь, может состоять из двух частей - первичного преобразователя, или датчика, и отсчетного устройства (индуктивные, пневматические, емкостные, фотоэлектрические и др.) или представлять единое целое (индикаторы с цифровым отсчетом, механические измерительные головки и т.д.). Из-мерительные преобразователи с высокой точностью преобразуют входной сигнал (перемещение измерительного наконечника) в показания отсчетного устройства за счет усиления входного сигнала в сто, тысячу п более раз в аналоговых преобразователях и обеспечения минимальной шіскретности отсчета в цифровых преобразователях (1 - 0,01 мкм). Погрешность измерительных преобразователей характеризует только точность преобразования входного сигнала в показания, т.к. сам измерительный преобразователь без остальных устройств прибора измерять размер не может. Поэтому погрешность измерительного преобразователя характеризует только точность измерения входного сигнала и в основном определяет инструментальную составляющую погрешности измерения. Для измерения размера детали необходимо сформировать сигнал измерительной информации от объекта измерения и подать его на вход измерительного преобразователя. Эту функцию выполняет чувствительный элемент ЧЭ, измерительные наконечники которого непосредственно взаимодействуют (контактно или бесконтактно) с поверхностью измеряемого элемента детали. Именно в чувствительном элементе приоора отклонения размера преооразуются в сигнал измерительной информации, погрешность преобразования которого является еще одной составляющей инструментальной погрешности. Конструктивная разобщенность чувствительного элемента (неподвижный измерительный наконечник принадлежит столику стойки или корпусу прибора, а подвижный измерительный наконечник - измерительному преобразователю) требует повышенных требований к точности расположения устройств прибора, несущих измерительные наконечники. Отношение изменения показаний ЕП измерительного преобразователя к вызвавшему его изменению измеряемого размера ЕР характеризует коэффициент преобразования схемы измерения К=ЕП/ЕР. Поскольку измерения размеров детали - это процесс сравнения с еди-ницей измерения, мера 8 (М), несущая известное количество таких единиц и применяемая для настройки прибора, также входит в состав измерительного прибора. Погрешность настройки ?н, зависящая от точности меры и точности процесса настройки, является составляющей методической погрешности. Наконец, для позиционирования объекта измерения относительно линии измерения чувствительного элемента необходимо устройство базирования, простейшим представителем которого является упор. Смещения и перекосы объекта измерения из-за несовершенства устройств базирования будут создавать еще одну составляющую методической погрешности - погрешность базирования ?6аз. Несмотря на то, что стандартизованные измерительные приборы реа-лизуют, как правило, двухточечную схему измерения, их чувствительные элементы представляют собой сочетания измерительных наконечников разной геометрической формы: сфера - плоскость, сфера - сфера, плоскость – плоскость. В чувствительных элементах контрольных приспособлений и управляю-щих приборов встречаются другие типы наконечников: дугообразные, профильные, самоустанавливающиес . Каждый вид чувствительного элемента по-разному формирует сигнал измерительной информации, что приводит к различным результатам измерения одних и тех же размеров деталей разными измерительными приборами. Погрешность преобразования чувствительных элементов ?чэ является составляющей инструментальной погрешности. Чувствительный элемент прибора представляет собой преобразова-тельный элемент и имеет коэффициент преобразования, который для двухточечной схемы измерения равен единице (К1=1). По правилам эксплуатации наконечник измерительного преобразователя не должен испытывать боковых усилий, которые создаются силами трения при перемещении (вращении) объекта измерения относительно чувствительного элемента. Поэтому для повышения точности измерения и предохранения измерительного преобразователя, между ним и чувствительным элементом размещается промежуточный элемент ПЭ. Тогда структурная схема измерительного прибора будет состоять из трех преобразовательных элементов: чувствительного ЧЭ, промежуточного ПЭ и измерительного преобразователя ИП. Первые два (ЧЭ и ПЭ) готовят сигнал измерительной информации Х2, как правило, без его усиления К=К1хК2=1 для измерительного преобразователя ИП, который усиливает его и превращает в показания, доступные для непосредственного наблюдения. Поскольку промежуточный элемент участвует в преобразовании сигнала, измерительной информации, то его погрешность ?пэ также является составляющей инструментальной погрешности. Для ее уменьшения применяются высокоточные преобразователи с направляющими внутреннего трения (плоскопружинные или интегральные). Двухточечная схема измерения не охватывает все случаи измерения размеров. Например, для измерения наибольшего и наименьшего значений диаметра цилиндрического элемента, поверхность которого имеет отклонения от круглости с нечеткой огранкой, необходима трехточечная схема измерения, коэффициент преобразования которой отличается от единицы
К = ЕП/ЕД = 0,5(l + l/sin?), (2)
где ЕП - изменение показаний измерительного преобразователя по бис-сектрисе призмы, образованной плоскими измерительными наконечниками при измерении диаметра наружной поверхности вала или касательными в точках касания неподвижных сферических наконечников с внутренней цилиндрической поверхностью при измерении диаметров отверстия; ЕД - изменение диаметра, вызвавшее изменение показателей ЕП; ? - половина угла призмы.
Чтобы не вводить для такого измерительного прибора поправочный множитель, к единице приводится общий коэффициент преобразования чувствительного элемента ЧЭ и промежуточного элемента ПЭ Кпр=К1хК2= 1, за счет регулирования коэффициента преобразования последнего К2=В/А, где А и В - длины ведущего и ведомого плеч рычажного преобразовательного элемента. Тогда сигнал Х2 на выходе промежуточного элемента ПЭ будет равен сигналу ЕД на входе чувствительного элемента ЧЭ прибора Х2=КпрхЕД=ЕД. В призматических микрометрах, реализующих трехточечную схему измерения, ввиду отсутствия промежуточного элемента приведение ко-эффициента преобразования чувствительного элемента к единице осуще-ствлено за счет изменения чувствительности измерительного преобразо-вателя микровинт - гайка (увеличением длины деления шкалы на стебле микрометра). Для того чтобы сформировать сигнал измерительной информации без методической погрешности, измерительные наконечники чувствительного элемента должны побывать во всех точках измеряемых поверхностей элемента. При этом можно гарантировать, что измерительный сигнал будет содержать информацию о действительных наименьшем и наибольшем значениях измеряемой величины элемента детали. Поэтому при измерениях должен использоваться прием относительного перемещения объекта из-мерения и измерительного прибора. Поскольку измерять во всех точках поверхностей невозможно и непроизводительно, то, учитывая функцио-нальный характер отклонений формы и положения поверхностей, измерения необходимо осуществлять только в минимальном количестве характерных точек и сечений поверхностей. Погрешность выявления наибольшего и наименьшего значения измеряемой величины элемента детали является частью погрешности схемы измерения ?сх и первой составляющей методической погрешности. Поскольку по нормальным условиям измерения линейных размеров нормальное значение измерительного усилия равно нулю, то в состав при-бора должно входить устройство базирования, которое помимо своего основного назначения - ориентировать объект измерения относительно линии измерения чувствительного элемента при измерительном базиро-вании, должно воспринимать силу тяжести измеряемой детали при силовом базировании. Для уменьшения влияния силы тяжести на размеры детали вследствие ее упругих деформаций, условия силового базировании при измерении должны полностью совпадать с условиями базирования детали при эксплуатации. При измерениях размерных и геометрических величин деталей приме-няются несколько видов средств измерения: - меры (плоскопараллельные концевые меры длины, призматические меры плоского угла, калибры, кольца установочные, лекальные угольники и поверочные плиты) - дня хранения и воспроизводства единиц длины и угла; - измерительные преобразователи (индикаторы, измерительные голов-ки, индуктивные и фотоэлектрические преобразователи, уровни и др.) - для преобразования сигнала измерительной информации в показания; - вспомогательные принадлежности (стойки, штативы, призмы, угловые плиты и др.) - как узлы крепления измерительных преобразователей и устройства базирования сборных измерительных приборов; - измерительные приборы (штангенциркули, микрометры, рычажные скобы, глубиномеры, нутромеры, угломеры и др.) - для измерения линейно-угловых величин. Точность измерительных приборов и измерительных преобразователей определяется точностью преобразования входного сигнала в показания и характеризуется допускаемой погрешностью показаний (суммарной) и до-пускаемой случайной составляющей суммарной погрешности. Погрешность показаний представляет собой разность между показанием прибора и истинным значением входного сигнала, т. к. вследствие геометрических погрешностей чувствительного элемента прибора, входной сигнал X отличается от измеряемой величины Р. Под входным сигналом следует понимать перемещение измерительного наконечника преобразователя под действием измеряемой величины объекта измерения. Инструментальная погрешность измерения зависит не только от точ-ности приборов и преобразователей, но и от величины используемого участка диапазона показаний, способа настройки на ноль, введения по-правок и числа измерений. Поэтому инструментальная погрешность может как превышать допускаемую погрешность показаний, так и составлять только часть ее. Вторая часть погрешности измерения - методическая погрешность - зависит от точности метода измерения. С помощью метода измерения фор-мируется входной сигнал измерительной информации. При этом решаются две задачи: - обнаружение и передача действительных граничных значений раз-меров измеряемой величины элемента детали на вход прибора; - фильтрация всех неинформативных параметров объекта измерения, имеющих размерность длины, и влияющих воздействий окружающей срс ды от попадания на вход прибора. Собственно вредные помехи, пропущенные методом измерения на вход измерительного прибора, и составляют погрешность метода измерении, или методическую погрешность измерения. Разнородность параметров и влияющих величин определяет широкую структуру составляющих методической погрешности: - погрешность схемы измерения ?сх - это погрешность передачи действительных граничных значений измеряемой величины детали из-мерительному прибору - создается неучтенными размерными геометрическими отклонениями баз и измеряемых поверхностей детали: отклонениями размеров ЕР, положения ЕП, формы ЕФ и шероховатостью Ш, из-за упрощения модели объекта измерения, приемов измерения, сокращения числа точек измерения и неучета коэффициента преобразования схемы измерения К. Определяется как экстремальная разность между измеряемыми по схеме граничными значениями величины и соответ-ствующими значениями величины по определению; - погрешность базирования ?6аз - вызывается линейными смещениями и угловыми перекосами объекта измерения относительно линии измерения чувствительного элемента прибора, а также нарушением принципа единства измерительных и конструкторских баз; - температурная погрешность Л - вызывается тепловыми деформациями объекта измерения и устройств прибора, зависит от их температуры и коэффициентов линейного расширения материалов и температуры окружающей среды, нормальное значение которой равно 20 °С; - силовая погрешность ?т - создается контактными и упругими де-формациями детали и прибора под действием измерительного усилия и других сил, действующих при измерении; - погрешность настройки ?н - при измерении по методу непосредствен-ной оценки зависит от геометрических отклонений измерительных нако-нечников и формы поверхностей объектов измерения, а при измерении по методу сравнения с мерой является суммарной погрешностью измерения меры, т. к. содержит все составляющие погрешности измерения и дополнительно погрешность меры. Погрешность настройки характеризует точность передачи размера меры измерительному прибору; - субъективные погрешности ?л – зависят от качества реализации метода измерения оператором; - смещение настройки ?см – вызывается износом измерительных наконечников и темпов сбоя настройки между поднастройками, главным образом, от ударов и вибраций. Структура всех составляющих погрешности измерения, а также влия-ющие факторы и их взаимодействие показаны на рисунке 4.2.1. Предлагаемое деление всех составляющих на две группы - группу методических по грешностей и группу инструментальных погрешностей - значительно расширяет роль и значение метода измерения: он становится фильтром всех вредных помех на входе измерительного прибора. В методических указаниях по выбору универсальных средств измерения такого разделении не сделано и к методической погрешности отнесена только погрешность схемы измерения, единственная из методических, которая к тому же не была включена в состав допускаемых погрешностей измерения.
Рисунок 4.2 – Структура влияющих величин 4.3 Методика выполнения измерений отклонений расположения элементов деталей
В соответствии с принципом двумерности линейно-угловых величин отклонения расположения деталей - это позиционные линейные и угловые отклонения от номинального расположения исполнительных поверхностей и конструкторских баз одного модуля элементов. Системой отсчета Отклонений является система координат, материализованная комплектом трех баз модуля. Отклонение расположения базы с меньшей информативностью задается относительно баз с большей информативностью. Базы комплектов, имеющие максимальную информативность, отклонений расположения не имеют, т. к. они сами материализуют ось или координатную плоскость системы отсчета. Отклонения расположения элементов создают их собственные степени свободы, не израсходованные на образование системы отсчета. Отклонения расположения вспомогательных систем координат модулей элементов относительно обобщенной системы координат детали являются отклонениями линейных и угловых координирующих размеров и должны измеряться по правилам выполнения измерения координирующих размеров, даже если координирующие размеры имеют нулевые номиналы. Согласно стандартизованным определениям, отклонения расположения - это отклонения от номинального расположения элементов относительно баз деталей. Определение носит более общий характер, но оно не допускает отклонений расположения между базами деталей, не различает основные и вспомогательные базы. Практически все стандартизованные отклонения расположения, кроме позиционного, задают расположение рассматриваемого элемента от одной базы: базовой оси или плоскости, что соответствует базам с максимальной информативностью. При таком подходе деталь превращается в один модуль поверхностей, где рассматриваемым элементом может оказаться и исполнительная поверхность, и вспомогательная база, и основная конструкторская база Детали с меньшей информативностью, но совершенно не нормируются - отклонения расположения между базами, информативность которых меньше максимальной, что снижает качество конструкторского проекта. Подобные неувязки могут быть выявлены с помощью геометрических моделей объектов измерений при метрологической экспертизе конструкторский и технологической документации, которая должна предшествовать разработке методик. Правила выполнения измерений: - схема измерений отклонения расположения должна соответствовать стандартизованному определению термина или принципу двумерности линейно-угловых величин деталей и разрабатываться на основе геометрической модели объекта измерения. - геометрическая модель объекта измерения должна содержать все размерные и геометрические первичные погрешности рассматриваемого элемента и двух комплектов баз, материализующих обобщенную систему координат детали и вспомогательную систему координат, в которой рас-сматриваемый элемент выполняет свое служебное назначение. - измерительными базами при измерении отклонений расположения являются конструкторские базы комплекта, материализующего обобщенную систему координат детали, при измерении отклонений координирующих размеров, или комплект конструкторских баз модуля элементов, материализующего вспомогательную систему, в которой рассматриваемый элемент выполняет свое служебное назначение, при измерении позиционных отклонений элементов внутри модуля. - при измерении отклонений расположения должны исключаться от-клонения формы и шероховатость поверхностей базовых и рассматриваемых элементов путем замены реальных поверхностей прилегающими поверхностями. - в качестве осей и плоскостей симметрии базовых и рассматриваемых элементов принимаются оси и плоскости симметрии прилегающих элементов. - измерить отклонение расположения - значит найти его наибольшее значение в пределах нормируемого участка с учетом радиусного или ди-аметрального выражения и коэффициента преобразования схемы измерения. При отсутствии в чертеже объекта измерения указаний о нормируемом участке измерения проводятся на всей длине сопряжения или на всей площади поверхности рассматриваемого элемента. - измерения отклонений расположения, как правило, осуществляются методом непосредственной оценки и его разновидностью, методом разностных измерений, с использованием способов инверсии баз и координатных измерений. - отклонения расположения осей и плоскостей симметрии рассматри-ваемых элементов относительно несимметричных баз находятся как полусумма двух отклонений каждой из двух образующих рассматриваемого симметричного элемента с учетом знака отклонения. - линейные отклонения расположения осей и плоскостей симметрии рассматриваемых цементов относительно неявных баз симметричных базовых элементов находятся по находятся по наибольшей разности (в диаметральном выражении) или полуразности (радиусном выражении) расстояний между поверхностями, прилагающими к образующим рассматриваемого и базового элементов на длине сопряжения рассматриваемого элемента [5].
4.4 Отклонения расположения поверхностей
Отклонения и допуски перпендикулярности. Торцовое биение. Нормирование расположения номинально перпендикулярных элементов при необходимости может осуществляться и указанием предельных отклонений от прямого угла (90°) в угловых единицах. В этом случае предельные отклонения могут быть как симметричными, так и односторонними. Отклонение от перпендикулярности плоскости относительно оси отклонение угла между плоскостью и осью от прямого угла (90°), выраженное в линейных единицах на длине нормируемого участка L или D (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 – Отклонение от перпендикулярности
Перпендикулярность плоскостей может нормироваться отдельно от плоскостности или совместно с ней. В последнем случае назначается суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности. Допуск перпендикулярности оси относительно плоскости в общем случае ограничивает отклонение в любом направлении (перед значением допуска в этом случае указывается знак 0). В обоснованных случаях могут быть заданы разные допуски перпендикулярности в двух взаимно перпендикулярных плоскостях заданного направления или только в одной плоскости заданного направления. Перпендикулярность торцовых поверхностей деталей вращения может нормироваться несколькими способами: а) допуском торцового биения (наиболее распространенный способ), который ограничивает отклонение от перпендикулярности и часть отклонений от плоскостности (только для точек, лежащих на кон-тролируемой окружности; отклонения типа выпуклости или вогнутости торцовым биением не выявляются и при необходимости должны нормироваться отдельным допуском); отклонение от перпендикулярности на длине, равной диаметру контролируемой окружности, вызывает такое же по величине торцовое биение; б) допуском полного торцового биения, если необходимо установить суммарный допуск перпендикулярности и плоскостности торца; в) допуском перпендикулярности торцовой поверхности относительно базовой оси, если необходимо установить отдельные допуски перпендикулярности и плоскостности или если допуск перпендикулярности может быть задан зависимым за счет использования отклонений диаметра базового элемента. Необходимые различия в числовых значениях допусков для различных характеристик перпендикулярности могут быть обеспечены при выборе степеней точности. Отклонения от перпендикулярности непосредственно полями допусков размеров не ограничиваются и для неответственных элементов их следует регламентировать неуказанными допусками перпендикулярности, Тперп., для которых рекомендуются степени точности XII, XIV и XVI. Выбор этих степеней точности следует согласовывать с «большими» или неуказанными допусками угловых размеров. Для торцовых поверхностей устанавливаются неуказанные допуски торцового биения, выбор которых производят в зависимости от квалитета допуска размера, координирующего торец. Для полного торцового биения неуказанные допуски не устанавливаются. Во всех случаях, когда необходимо ограничить эту характеристику, допуски должны указываться. Отклонения и допуски соосности, симметричности, пересечения осей. Термины, определения и условные обозначения, применяемые при нормировании точности расположения поверхностей с номинально совпадающими осями или плоскостями симметрии. Отклонение от соосности относительно общей оси - наибольшее расстояние ?1, ?2 между осью рассматриваемой поверхности и общей осью двух поверхностей (рисунок 4.4.2). Допуск соосности в диаметральном выражении Т - удвоенное наи-большее допускаемое значение отклонения от соосности.
Рисунок 4.4 – Отклонение от соосности
Допуск полного радиального биения следует назначать только для номинально цилиндрических поверхностей в функционально обоснованных случаях, например, когда необходимо обеспечить равномерность радиального зазора во всех точках сопрягаемых поверхностей, и когда отклонения от цилиндричности могут быть того же порядка, что и отклонения от соосности. Радиальное биение ?= Rmax - Rmin – разность наибольшего и наименьшего расстояний от точек реального профиля поверхности до базовой оси (рисунок 4.4).
Рисунок 4.4 – Радиальное биение
Для поверхностей, образующие которых непрямолинейны или не параллельны относительно базовой оси (например, для конусов), может нормироваться биение в заданном направлении. Заданное направление должно соответствовать направлению воздействия отклонения на функциональные характеристики поверхности или соединения и чаще всего определяется по перпендикуляру к поверхности. Контроль соосности и симметричности при зависимых допусках чаще всего осуществляют комплексными калибрами (по ГОСТ 16085—70). При независимых допусках отклонения от соосности определяют обычно путем измерения радиального биения. Эксцентриситет проверяемого сечения вызывает вдвое большее радиальное биение. Измерение отклонений от соосности возможно также на кругломерах или координатно-измерител ных машинах (рисунок 4.4)
Рисунок 4.4 – Измерение отклонений от соосности
Контроль симметричности поверхностей производят путем измерения расстояний между соответствующими поверхностями или их образующими. Полуразность этих расстояний, измеренных по обе стороны от базовой оси или плоскости симметрии, равна отклонению от симметричности. При необходимости ограничить отклонения от плоскостности и параллельности нормируемой поверхности общим допуском назначают суммарный допуск параллельности и плоскостности (такое нормирование принято, например, для измерительных поверхностей концевых мер длины). В обоснованных случаях могут назначаться неодинаковые допуски параллельности номинально плоских поверхностей в разных направлениях, например, в продольном и поперечном направлениях. Контроль параллельности осей осуществляется по образующим проверяемых поверхностей или по образующим контрольных валиков (оправок), пригнанных к проверяемым отверстиям. Например, отклонение от параллельности оси относительно плоскости определяется как разность показаний измерительной головки в двух положениях (/ и //) на заданной длине нормируемого участка. Для измерения отклонения от параллельности осей по разности расстояний между ними применяют как универсальные средства измерения (нутромеры, индикаторные скобы, штангенциркули, микрометры и т. п.), так и специальные приспособления (рисунок 4.4.5) Перекос осей требует специального контроля, например, с помощью индикаторного приспособления или уровня. В последнем случае определяют разность показаний уровня у в двух положениях (/ и //) на заданной длине.
Рисунок 4.4 – Отклонение от параллельности
Отклонение от параллельности прямых (или осей), которые по условию всегда лежат в одной плоскости, оцениваются в этой же плоскости, например, отклонение от параллельности образующих номинально цилиндрической поверхности в плоскости сечения, проходящей через ее ось, или штрихов шкалы, нанесенной на плоской поверхности. Если рассматриваемые номинально параллельные элементы могут иметь отклонения расположения в различных направлениях пространства, то отклонение от параллельности оценивается обычно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, одна из которых является общей плоскостью элементов (осей). Отклонение в плоскости, перпендикулярной к ней, называется перекосом осей. Отдельный допуск перекоса осей задают преимущественно в сопряжениях, чувствительных к перекосам, например, в цилиндрических зубчатых передачах, шатунах, точных кинематических парах и т. п. Все методики выполнения измерений, изложены в нормативной документации на продукцию или отдельным документом, аттестованы, имеют нормативы показателей качества измерений. Все участки обеспечены средствами измерений, вспомогательным оборудованием, условиями для проведения измерений в соответствии с МВИ. Постоянно проводится обучение и повышение квалификации кадров по вопросам измерений и испытаний.
5 Основы техники измерений параметров продукции
При сертификационных испытаниях продукции производят измерения ее выходных параметров и на основе измерительной информации принимают решение о соответствии продукции требованиям нормативных документов. Под истинным значением физической величины понимается значение, которое идеальным образом отражает в качественном и количественном отношениях соответствующие свойства технической системы (ТС) через ее выходной параметр. Поскольку истинное значение есть идеальное значение, то в качестве наиболее близкого к нему используют действительное значение, найденное экспериментальным методом, например с помощью более точных СИ. Основные постулаты метрологии: а) истинное значение определяемой величины существует и является постоянным. б) истинное значение измеряемой величины отыскать невозможно. Отсюда следует, что результат измерения, как правило, математически связан с измеряемой величиной вероятностной зависимостью. Для проведения измерений с целью испытания продукции необходимо осуществлять мероприятия, определяющие так называемое проектирование измерений. Сюда относятся: анализ измерительной задачи с выяснением возможных источников погрешностей; выбор показателей точности измерений; выбор числа измерений, метода и СИ; формулирование исходных данных для расчета погрешности; расчет отдельных составляющих и общей погрешности; расчет показателей точности и сопоставление их с выбранными показателями. В целом все эти вопросы должны быть отражены в методике выполнения измерений. Причем в эксплуатации следует отдавать предпочтение инженерным (упрощенным) методам расчета, но степень сложности методов выполнения измерений должна быть адекватна возможной степени неточности исходных данных. Виды измерений определяются физическим характером измеряемой величины, требуемой точностью измерения, необходимой скоростью измерения, условиями и режимом измерений и т.д. В метрологии существует множество видов измерений и число их постоянно увеличивается. Можно, например, выделить виды измерений в зависимости от их цели: контрольные, диагностические и прогностические, лабораторные и технические, эталонные и поверочные, абсолютные и относительные и т.д. Наиболее простыми являются прямые измерения, состоящие в том, что искомую величину находят из опытных данных путем экспериментального сравнения. К примеру, длину измеряют непосредственно линейкой, температуру - термометром, силу - динамометром. Уравнение прямого измерения: у = Сх, где С - цена деления СИ. Если искомую величину определяют на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, найденными прямыми измерениями, то этот вид измерений называют косвенным. Совокупные измерения осуществляются одновременным измерением нескольких одноименных величин, при которых искомое значение находят решением системы уравнений, получаемых в результате прямых измерений различных сочетаний этих величин. Совместными называют производимые одновременно (прямые и косвенные) измерения двух или нескольких неодноименных величин. Целью этих измерений, по существу, является нахождение функциональной связи между величинами. Прямые измерения - основа более сложных измерений, поэтому целесообразно рассмотреть методы прямых измерений: а) метод непосредственной оценки, при котором величину определяют непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора, например измерение давления пружинным манометром, массы - на весах, силы электрического тока - амперметром. б) метод сравнения с мерой, где измеряемую величкку -нивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерения массы на рычажных весах с уравновешиванием гирей; измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнением с ЭДС параллельного элемента. в) метод противопоставления, при котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействуют на прибор сравнения. г) дифференциальный метод, характеризуемый измерением разности между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. Метод позволяет получить результат высокой точности при использовании относительно грубых средств измерения. д) нулевой метод, который аналогичен дифференциальному, но разность между измеряемой величиной и мерой сводится к нулю. При этом нулевой метод имеет то преимущество, что мера может быть во много раз меньше измеряемой величины. е) метод замещения, состоящий в том, что измеряемую величину замещают известной величиной, воспроизводимой мерой. ж) метод совпадений, заключающийся в том, что разность между сравниваемыми величинами измеряют, используя совпадение отметок шкал или периодических сигналов. К примеру, при измерении длины штангенциркулем наблюдают совпадение отметок на шкалах штангенциркуля и нониуса; при измерении частоты вращения стробоскопом наблюдают совпадение метки на вращающемся объекте с момента вспышек известной частоты [4]. При практическом использовании тех или иных измерений важно оценить их точность. Термин «точность измерений», т. е. степень приближения результатов измерения к некоторому действительному значению, не имеет строгого определения и используется для качественного сравнения измерительных операций. Для количественной оценки применяется понятие «погрешность измерений» (чем меньше погрешность, тем выше точность). Оценка погрешности измерений - одно из важных мероприятий по обеспечению единства измерений. Количество факторов, влияющих на точность измерения, достаточно велико, и любая классификация погрешностей измерения в известной мере условна, так как различные погрешности в зависимости от условий измерительного процесса проявляются в разных группах. Поэтому для практических целей достаточно рассмотреть случайные и систематические составляющие общей погрешности, выраженные в абсолютных и отно-сительных единицах при прямых, косвенных, совокупных и равноточных измерениях. Погрешность измерения - это отклонение результата измерения х от истинного Хи (действительного хд) значения измеряемой величины. В зависимости от формы выражения различают абсолютную, относительную и приведенную погрешности измерения. В зависимости от характера проявления, причин возникновения и возможностей устранения различают систематическую и случайную погрешности измерений, а также грубые погрешности (промахи). Систематическая погрешность (?с) остается постоянной или закономерно изменяется при повторных измерениях одного и того же параметра. Случайная погрешность (?) изменяется в тех же условиях измерения случайным образом. Грубые погрешности (промахи) возникают из-за ошибочных действий оператора, неисправности СИ или резких изменений условий измерений. Как правило, грубые погрешности выявляются в результате обработки результатов измерений с помощью специальных критериев. Случайная и систематическая составляющие погрешности измерения проявляются одновременно, так что общая погрешность при их независимости ?=?с+?. Значение случайной погрешности заранее неизвестно, она возникает из-за множества неуточненных факторов. Исключить из результатов случайные погрешности нельзя, но их влияние может быть уменьшено путем обработки результатов измерений [7]. Для практических целей весьма важно уметь правильно сформулировать требования к точности измерений. Например, если за допустимую погрешность изготовления принять ?=3?, то, повышая требования к (например, до ?=?), при сохранении технологии изготовления увеличиваем вероятность брака. В отличие от случайной погрешности, выявленной в целом вне зависимости от ее источников, систематическая погрешность рассматривается по составляющим в зависимости от источников ее возникновения. Различают субъективную, методическую и инструментальную составляющие погрешности. Субъективная составляющая погрешности связана с индивидуальными особенностями оператора. Как правило, эта погрешность возникает из-за ошибок в отсчете показаний (примерно 0,1 деления шкалы) и неверных навыков оператора. В основном же систематическая погрешность возникает из-за методической и инструментальной составляющих. Методическая составляющая погрешности обусловлена не-совершенством метода измерения, приемами использования СИ, некорректностью расчетных формул и округления результатов.
Заключение
Все средства измерений (в том числе и стандартные образцы) прошли своевременно при выпуске из производства испытания или метрологическую аттестацию, имеют сертификат об утверждении типа или о метрологической аттестации. В процессе эксплуатации средства измерений периодически проверяются или калибруются и имеют действующие клейма о проверке (сертификат о проверке) или знак калибровки (сертификат о калибровке). Все методики выполнения измерений, изложены в нормативной документации на продукцию или отдельным документом, аттестованы, имеют нормативы показателей качества измерений. Все участки обеспечены средствами измерений, вспомогательным оборудованием, условиями для проведения измерений в соответствии с МВИ. Постоянно проводится обучение и повышение квалификации кадров по вопросам измерений и испытаний. Все разрабатываемые документы, содержащие требования к проведению измерений, проводят метрологическую экспертизу до их утверждения и внедрения. Метрологическая служба организовало постоянный метрологический контроль за установкой и эксплуатацией средств измерений и испытательного оборудования, за соблюдением МВИ, за результатами измерений, а также постоянно оценивает возможные нарушения метрологических правил, которые могли сказаться на качестве продукции или оказываемых услуг, что в привело к рекламациям. При организации и проведении всех вышеуказанных мероприятий можно делать вывод, что в состоянии МОП все в порядке, на объекте соблюдаются требования Закона «Об обеспечении единства измерений». Государственный метрологический надзор и метрологический контроль Закон Республики Казахстан «Об обеспечении единства измерений». Состоит из 7 глав, 31 статьи и устанавливает правовые, экономические, организационные основы обеспечения единства измерений в Республике Казахстан, регулирует отношение между государственными органами управления, физическими и юридическими лицами в сфере метрологической деятельности и направлен на защиту прав законных интересов граждан и экономики Республики Казахстан от последствий недостоверных результатов измерений. Достоверность результата измерений - качество измерений, свидетельствующее о получении результата измерений с помощью средств измерений, прошедших в установленном порядке поверку или калибровку, и о соблюдении всех требований к процедуре измерений. Под достоверными результатами измерений понимают результаты, которым можно доверять.
Список использованных источников
1 Авдулов А. Н. Контроль и оценка круглости деталей машин. - М. : Издательство стандартов, 1974. – 356 с 2 Балакшин Б. С. Основы технологии машиностроения. М. : Машиностроение, 1982. – 559 с 3 Глухов В. И. Координирующие размеры деталей и их измерения // Измерит, техн. 1998. – 18 – 22 с 4 Глухов В. И. Метрологическое обеспечение качества конструкторских разработок: Учеб. пособие. Омск : Изд. ОмПИ, 1988. – 83 с 5 Глухов В. И., Маркова И. А. Влияние отклонений формы и расположения элементов деталей на работу конструкции // Авияц.пром - сть. 1986. – 254 с. 6 Калашников Н. А. Точность в машиностроении и ее законы. М. : Машгиз, 1950 – 148 с 7 Марков Б. Н., Телешевский В. И. Основы метрологии: Учеб. пособие М. : Высш. школа, 2000 – 400 с 8 Марков Н. Н. Кайнер Г. Б., Сацердотов П. А. Погрешность и выбор средств при линейных измерениях. - М. : Машиностроение, 1967. – 387 с 9 Общемашиностроительн е типовые нормы обслуживания для вспомогательных рабочих цехов основного и вспомогательного производства. Изд. 4 - е. - М. : Машиностроение, 1973. – 251 с 10 Палей М. А. Отклонения формы и расположения поверхностей. - М. : Издательство стандартов, 1973. – 198 с
* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.
