Анализ штангенинструментов и проведение поверки штангенрейсмаса ШР 250-0,05

 

 

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ульяновский государственный технический университет

Кафедра «Управление качеством»

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу «Методы и средства измерений и контроля»

на тему: «Анализ штангенинструментов и проведение поверки штангенрейсмаса ШР 250-0,05»

 

 

 

 

 

Студентка

группы УКбд-41        Т.Ю. Шубина    

 

Научный руководитель        А.Ф. Ширялкин

 

 

 

 

 

Ульяновск

2014

 

 

 Оглавление 

 

 

 

Сокращения

ГСИ- Государственная система обеспечения единства измерений.

МИ-методическая инструкция

СИ-средства измерения

ШР - штангенрейсмас с отсчётом по нониусу.

ШРК - штангенрейсмас с отсчетным устройством с круговой шкалой.

ШРЦ - штангенрейсмас с электронным цифровым отсчетным устройством.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Для измерения линейных размеров абсолютным методом и для воспроизведения размеров при разметке деталей используются штангенинструменты, объединяющие под этим названием большую группу измерительных средств: штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенгрейсмасы, штангензубомеры и т.д.

Штангенрейсмас представляет собой расширенную концептуальную версию ручного кронциркуля, за исключением того, что он опирается на массивное основание, которое обеспечивает перпендикулярное положение шкалы относительно поверхности. Первоначально, при использовании для разметки штангенрейсмасы имели указатель со скошенной кромкой на подвижных губках, которые  иногда применялись для нанесения отметки или черты на детали. Или при установке начальной высоты на основной поверхности разметочная точка использовалась для нахождения параметра высоты  на детали и отображения его на индикаторе высотомера. Сегодняшние штангенрейсмасы предназначены именно для измерения высот, а также различных диаметров, расстояний и даже диаметров окружности расположения болтов. Качество результата измерений зависит от инструмента и тщательности, с которой оператор проводит процедуру. Именно широким применением штангенрейсмаса и необходимостью точных измерений обусловлена актуальность курсовой работы.

Цель данной работы - изучить виды и особенности штангенрейсмассов; провести поверку  штангенрейсмаса ШР250-0,05 и на основе полученных в ходе поверки данных составить отчёт.

Задачи:

• анализ семейства штангенинструментов;
• изучение видов и особенностей штангенрейсмасов;
• рассмотрение основных стандартов, относящиеся к объекту исследования;
• рассмотрение понятия поверки и его назначения;
• анализ методики поверки штангенрейсмасов;
• проведение поверки штангенрейсмаса ШР250-0,05.

Объектом исследований данной курсовой работы являются штангенинструменты.

Предметом исследований курсовой работы является поверка штангенрейсмаса ШР250-0,05.

Для достижения цели работы и для выполнении поставленных задач были использованы следующие методы исследований (в том числе метрологические):

• Сбор технической информации и ее анализ;
• Сравнительный анализ с другими объектами данного типа;
• Синтез;
• Классификация;
• Описание;
• Метод прямых измерений;
• Метод сличения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. АНАЛИЗ СЕМЕЙСТВА ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТОВ

1. Виды штангенинструментов

       Штангенинструмент - обобщённое название средств измерения и разметки внешних и внутренних размеров. Штангенинструмент представляет собой две измерительные поверхности (губки), между которыми устанавливается размер, одна из которых (базовая) составляет единое целое с линейкой (штангой), а другая соединена с двигающейся по линейке рамкой. На линейке наносятся через 1 мм деления, на рамке устанавливается или гравируется нониус. В целях повышения надёжности штангенинструмент изготовляется из материалов с высокой износостойкостью и не подвергающихся коррозии, для чего используются закалённые стали, хромирование и армирование рабочих поверхностей твёрдым сплавом. Известны штангенинструменты, изготавливаемые из пластмассы. Выпускается нескольких видов и типоразмеров штангенинструментов с размером отсчёта 0,05 и 0,1 мм. Выпуск штангенинструментов с размером отсчёта 0,02 мм прекращен. [17] . Виды штангенинструментов представлены в табл. 1.1 [17]

К штангенинструментам относятся:

• Штангенциркули - универсальный инструмент, предназначенный для измерений с высокой точностью: наружных и внутренних размеров деталей и изделий; а также глубин отверстий.
• Штангенрейсмасы - имеет основание, нижняя поверхность которого является рабочей и соответствует нулевому отсчёту по шкале.
• Штангенглубиномеры - прибор для измерения глубин отверстий, пазов, высоты уступов.
• Штангензубомеры - предназначен для измерения толщины зубьев.

 

 

Таблица 1.1-Виды штангенинструмента

1.Штангенциркуль [7]	1 - штанга; 2 - рамка; 3 - зажимающий элемент; 4 - нониус; 5рабочая поверхность штанги; 6 - глубиномер; 7 - губки с кромочными измерительными поверхностями для измерения внутренних размеров; 8 - губки с плоскими измерительными поверхностями для измерения наружных размеров; 9 - шкала штанги
2.Штангенрейсмас [6]	1 — штанга; 2 — основание; 3 — чертилка.
3.Штангенглубино-мер[4]	1—рамка; 2—штанга; 3—нониус
4.Штангензубомер [5]	1 – линейка высоты; 2 – неподвижной  губка штанги; 3,5 – рамки с нониусом; 4 – штанги

 

 

 

 

 

 

2. Анализ разновидностей штангенрейсмасов

       Штангенрейсмас (рис.1.1), в отличие от штангенциркуля, вместо неподвижной губки имеет основание, нижняя поверхность которого является рабочей и соответствует нулевому отсчёту по шкале. На рамке штангенрейсмаса вместо подвижной губки установлена державка, в которой при разметке укрепляются разметочные ножки или чертилки, а при измерении — специальные измерительные губки или кронштейн для крепления отсчётной головки (например, индикатор часового типа). Штангенрейсмас обычно используется при работе на плите, где он устанавливается совместно с деталью, которую необходимо разметить или измерить. Нанесение линий на размечаемой детали осуществляется чертилкой при перемещении штангенрейсмаса по поверхности плиты. Штангенрейсмасы изготовляются 6 типоразмеров с размером отсчёта 0,05 мм при верх. пределах измерений до 400 мм и 0,1 мм при пределах измерений от 400 мм до 2000 мм.[17]

      

Рисунок 1.1.- Штангенрейсмас: 1 — штанга; 2 — основание; 3 — чертилка.

 

 Штангенрейсмасы должны изготовляться следующих типов [6]:

Таблица 1.2-Виды штангенрейсмасов

ШР	Штангенрейсмас с отсчётом по нониусу.  Предназначен для измерений и разметки линейных размеров. Применяется во всех отраслях машиностроительного комплекса.
ШРК	Штангенрейсмас с отсчетным устройством с круговой шкалой. Предназначен для измерения и разметки размеров состоит из основания, в котором закреплена штанга с рейкой, имеющей шкалу, и рамка с отсчетным устройством, перемещающаяся по штанге и несущая разметочную или измерительную ножки. Для облегчения установки на требуемый размер рамка снабжена микрометрической подачей.
ШРЦ	Штангенрейсмас с электронным цифровым отсчетным устройством. Применяются в различных отраслях промышленности. Принцип действия электронный.

 

    Представленные в таблице штангенрейсмасы изображены на рис. 1.1.

ШР - с отсчетом по нониусу (рис.1.1а);

ШРК - с отсчетным устройством с круговой шкалой (рис.1.1б);

ШРЦ - с электронным цифровым отсчетным устройством (рис. 1.1в).

 

 

 

 

      Рисунок1.1[6] - 1-основание; 2 - штанга; 3 - рамка, 4 - нониус; 5 - круговая шкала; 6 - цифровое отсчетное устройство; 7 - микрометрическая подача; 8 - стопорные винты; 9 - разметочная ножка; 10 - измерительная ножка

       Диапазон измерений, значение отсчета по нониусу, цена деления круговой шкалы и шаг дискретности цифрового отсчетного устройства, и классы точности штангенрейсмасов должны соответствовать указанным в табл. 1.2[1].

 

 

 

Таблица 1.2- Предел допускаемой погрешности штангенрейсмасов, мм [6]

Диапазон измерений	Значение отсчёта по нониусу	Цена деления круговой шкалы отсчётного устройства	Шаг дискретности цифрового отсчётного устройства классов точности 1;2
0-250	0,05	0,02; 0,05	0,01
40-400		0,05
60-330 100-1000	0,05; 0,10
600-1600 1500-2500	0,10	----	----

                 

Примечания:

1. За измеряемую длину принимают  номинальное расстояние между  измерительной поверхностью ножки  и поверочной плитой.

2. Погрешность  штангенрейсмасов не должна превышать значений, указанных в табл. 2, при поверке их по плоскопараллельным концевым мерам длины из стали.

Пример условного обозначения штангенрейсмаса типа ШР с диапазоном измерения 0 - 250 мм и значением отсчета по нониусу 0,05 мм:

Штангенрейсмас ШР-250-0,05 ГОСТ 164-90

Пример условного обозначения штангенрейсмаса типа ШРК с диапазоном измерения 0 - 250 мм и ценой деления круговой шкалы 0,02 мм:

 Пример условного обозначения штангенрейсмаса типа ШРЦ с диапазоном измерения 0 - 250 мм и шагом дискретности 0,01 мм:

Штангенрейсмас ШРЦ-250-0,01 ГОСТ 164-90

 Штангенрейсмасы следует изготовлять с микрометрической подачей рамки.

Длину нониуса следует выбирать из ряда:

• 9; 19; 39 мм - при значении отсчета по нониусу 0,1 мм;
• 19; 39 мм - при значении отсчета по нониусу 0,05 мм.
• Длинные штрихи нониуса допускается отмечать целыми числами.

Штангенрейсмас типа ШРЦ должен обеспечивать выполнение функций, характеризующих степень автоматизации, в соответствии с перечнем, приведенным в приложении.

Электрическое питание штангенрейсмаса типа ШРЦ - от автономного встроенного источника питания или от сети общего назначения напряжением 220 В через блок питания.

Конструкция штангенрейсмасов с цифровым отсчетным устройством должна обеспечивать правильность показаний при наибольшей допустимой скорости перемещения рамки не менее 0,5 м/с.

3. Нормативная документация и показатели качества для штангенрейсмасов.

Основным законом  России в области метрологии является ФЗ РФ от 26  июня 2008 г. № 102 «Об обеспечении единства измерений» Он регулирует отношения, возникающие при выполнении измерений, установлении и соблюдении требований к измерениям, единицам величин, эталонам единиц величин, стандартным образцам, средствам измерений, применении стандартных образцов, средств измерений, методик (методов) измерений.[18]

Важнейший нормативный документ в области менеджмента измерений- ГОСТ Р ИСО 10012-2008 «Системы менеджмента измерений. Требования к измерительным процессам и измерительному оборудованию», основная цель которого заключается в управлении риском вероятности того, что измерительное оборудование и измерительные процессы дадут неправильные результаты, повлияющие на качество продукции организации.[8]

           Для того чтобы проверить качество штангенрейсмасов существуют Государственный стандарт – это ГОСТ 164-90 «Штангенрейсмасы. Технические условия».

          В ГОСТ 164 -90 описываются:

1. Типы, основные параметры и размеры штангенрейсмасов;
2. Технические требования к штангенрейсмсам;
3. Приемка;
4. Методы контроля и испытаний;
5. Транспортирование и хранение;
6. Указания по эксплуатации;
7. Гарантии изготовителя.

В Рекомендации МИ 2190-92 «Штангенрейсмасы. Методика поверки» описывается методика поверки штангенрейсмасов.

          Так как объектом исследований данной курсовой работы является штангенрейсмас 250-0,05, рассмотрим, что является для него показателем качества по Рекомендации МИ 2190-92 :

• Допуск параллельности верхней и нижней измерительных поверхностей ножки не должен превышать значений указанных в МИ 2190-92;
• Допуск прямолинейности измерительных поверхностей разметочной и измерительной ножек не должен превышать отклоняться от значений, указанных в МИ 2190-92;
• Должен быть соответствующий по МИ 2190-92 допуск прямолинейности измерительных поверхностей разметочной и измерительной ножек
• Измерительные плоскости разметочной и измерительной ножек должны быть параллельны основанию штангенрейсмаса.
• Мертвый ход микрометрической пары микрометрической подачи рамки не должен превышать 1/3 оборота.
• Длина деления шкалы должна быть не менее 1 мм.
• Измерительные ножки штангенрейсмасов должны иметь две измерительные поверхности: нижнюю плоскую и верхнюю с ребром.
• Наружные поверхности штангенрейсмаса, за исключением измерительных поверхностей ножек и основания, должны иметь антикоррозионное покрытие по ГОСТ 9.032 и ГОСТ 9.303.
• И так далее.

       Эти и другие показатели качества ШР 250-0,05 более подробно будут рассматриваться  в главе 2 и 3 данной курсовой работы.

4.  Вывод

• В главе 1 был проведён анализ семейства щтангенинструментов. В частности штангенрейсмасов, которые обычно использует при работе на плите, где он устанавливается совместно с деталью, которую необходимо разметить или измерить. Нанесение линий на размечаемой детали осуществляется чертилкой при перемещении штангенрейсмаса по поверхности плиты. Штангенрейсмасы изготовляются 6 типоразмеров с размером отсчёта 0,05 мм при верх. пределах измерений до 400 мм и 0,1 мм при пределах измерений от 400 мм до 2000 мм.
• Были рассмотрены виды штангенрейсмасов, их технические характеристики и внешний вид.
• Рассмотрены основные нормативные документы в области метрологии, а именно ФЗ РФ «Об обеспечении единства измерений» и ГОСТ Р ИСО 10012-2003 «Системы менеджмента измерений. Требования к измерительным процессам и измерительному оборудованию»
• Был рассмотрен основной ГОСТ, использующиеся в данной курсовой работе: ГОСТ 164-90 «Штангенрейсмасы. Технические условия». Было выяснено содержание данного стандарта
• Была рассмотрена Рекомендация МИ 2190-92 «Штангенрейсмасы. Методика поверки». Были приведены некоторые характеристики штангенрейсмасов по Рекомендации МИ 2190-92, по которым можно делать выводы о их годности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. АНАЛИЗ МЕТОДИКИ ПОВЕРКИ ШТАНГЕНРЕЙСМАСОВ

1. Виды поверок и способы их выполнения

          Одной из главных форм государственного  метрологического надзора и ведомственного  контроля, направленных на обеспечение  единства измерений в стране, как указывалось ранее, является  поверка средств измерения (СИ). Поверке  подвергаются СИ, выпускаемые из  производства и ремонта, получаемые  из-за рубежа, а также находящиеся  в эксплуатации и хранении. Основные  требования к организации и  порядку проведения поверки СИ  установлены ГОСТ “ГСИ. Поверка  средств измерений. Организация  и порядок проведения”. Термин  “поверка” введен ГОСТ “ГСИ. Метрология. Термины и определения” как “определение метрологическим органом погрешностей средства измерений и установление его пригодности к применению”. В отдельных случаях при поверке вместо определения значений погрешностей проверяют, находится ли погрешность в допустимых пределах. Таким образом, поверку СИ проводят для установления их пригодности к применению. Пригодным к применению в течение определенного межповерочного интервала времени признают те СИ, поверка которых подтверждает их соответствие метрологическим и техническим требованиям к данному СИ. Средства измерений подвергают первичной, периодической, внеочередной, инспекционной и экспертной поверкам.[4]

      Первичной поверке подвергаются СИ при выпуске из производства или ремонта, а также СИ, поступающие по импорту. [10]

     Периодической поверке подлежат СИ, находящиеся в эксплуатации или на хранении через определенные межповерочные интервалы, установленные с расчетом обеспечения пригодности к применению СИ на период между поверками.[10]

      Инспекционную поверку производят для выявления пригодности к применению СИ при осуществлении госнадзора и ведомственного метрологического контроля за состоянием и применением СИ.[10]

     Экспертную поверку выполняют при возникновении спорных вопросов по метрологическим характеристикам (MX), исправности СИ и пригодности их к применению.[10]

     Метрологическая аттестация – это комплекс мероприятий по исследованию метрологических характеристик и свойств средства измерения с целью принятия решения о пригодности его применения в качестве образцового. Обычно для метрологической аттестации составляют специальную программу работ, основными этапами которых являются: экспериментальное определение метрологических характеристик; анализ причин отказов; установление межповерочного интервала и др. Метрологическую аттестацию средств измерений, применяемых в качестве образцовых, производят перед вводом в эксплуатацию, после ремонта и при необходимости изменения разряда образцового средства измерений. Результаты метрологической аттестации оформляют соответствующими документами (протоколами, свидетельствами, извещениями о непригодности средства измерений).[3]

            Особенности применяемых видов средств измерений определяют методы их поверки. В практике поверочных лабораторий известны разнообразные методы поверки средств измерений, которые для унификации сводятся к следующим:

• непосредственное сличение при помощи компаратора (т.е. при помощи средств сравнения);
• метод прямых измерений;
• метод косвенных измерений;
• метод независимой поверки (т.е. поверки средств измерений относительных величин, не требующий передачи размеров единиц).

     Средства измерений, состоящие из нескольких частей (элементов), можно поверять поэлементно или комплектно. При поэлементной поверке погрешности средства измерений определяют по погрешности составных частей. Этот вид поверки является расчетно-экспериментальным и, как правило, применяется для сложных приборов, для которых отсутствуют образцовые средства измерений, позволяющие определять погрешность во всем диапазоне измерений. Например, поэлементная поверка практикуется для различных измерительных магазинов, измерительных линий, информационных измерительных систем и т. д.

         При комплектной поверке определяют погрешности средства измерений в целом для всего измерительного прибора или измерительной системы. Этот вид поверки является более информативным и достоверным. Его целесообразно применять для средств измерений, в которых влияние взаимодействия составных компонентов на метрологические характеристики трудно оценить заранее.

      Поверку измерительных систем проводят государственные метрологические органы, называемые Государственной метрологической службой.

         Деятельность Государственной метрологической службы направлена на решение научно-технических проблем метрологии и осуществление необходимых законодательных и контрольных функций, таких как: установление допущенных к применению единиц физических величин; создание образцовых средств измерений, методов и средств измерений высшей точности; разработка общесоюзных поверочных схем; определение физических констант; разработка теории измерений, методов оценки погрешностей и другие.

      Задачи, стоящие перед Государственной метрологической службой, решаются с помощью Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).

      Государственная система обеспечения единства измерений является нормативно-правовой основой метрологического обеспечения научной и практической деятельности в части оценки и обеспечения точности измерений. Она представляет собой комплекс нормативно-технических документов, устанавливающих единую номенклатуру, способы представления и оценки метрологических характеристик средств измерений, правила стандартизации и аттестации выполнения измерений, оформления их результатов, требования к проведению государственных испытаний, поверки и экспертизы средств измерений.

      Основными нормативно-техническими документами государственной системы обеспечения единства измерений являются государственные стандарты. На основе этих базовых стандартов разрабатываются нормативно-технические документы, конкретизирующие общие требования базовых стандартов к различным производствам, областям измерений и методикам выполнения измерений.

2.2. Технические требования по ГОСТ 164-90

 Допуск  параллельности верхней и нижней  измерительных поверхностей ножки: 0,006 мм - при значении отсчета по нониусу и цене деления круговой шкалы 0,05 мм;

Допуск прямолинейности измерительных поверхностей разметочной и измерительной ножек - 0,004 мм. По краям плоских измерительных поверхностей в зоне шириной не более 0,5 мм допускаются завалы.

Измерительные плоскости разметочной и измерительной ножек должны быть параллельны основанию штангенрейсмаса.

При сдвигании ножки до соприкосновения с поверочной плитой или с установленными на плиту плоскопараллельными концевыми мерами длины, соответствующими нижнему пределу измерения штангенрейсмаса, просветы между поверхностью ножки и плитой или концевыми мерами при незатянутом и затянутом зажимах рамки не должны превышать: 0,010 мм - при значении отсчета по нониусу 0,05 мм. При этом для штангенрейсмасов с отсчетом по нониусу нулевые штрихи шкал нониуса и штанги должны совпадать.

Мертвый ход микрометрической пары микрометрической подачи рамки не должен превышать 1/3 оборота.

Рамка вместе с устройством микрометрической подачи не должна перемещаться по штанге под действием собственного веса в вертикальном положении штангенрейсмаса.

Штангенрейсмасы должны иметь устройство для зажима рамки, обеспечивающее ее стопорение в любом положении в пределах диапазона измерений.

Требования к шкале штаги и нониуса

Размеры штрихов шкал штанги и нониуса должны соответствовать указанным ниже:

• ширина штрихов 0,08 - 0,20 мм;
• разница ширины штрихов в пределах одной шкалы и штрихов шкал штанги и нониуса одного штангенрейсмаса типа ШР - не более 0,03 мм.

 Конструкция штангенрейсмасов типа ШР должна допускать возможность регулировки нониуса.

Требования к измерительной ножке штангенрейсмасов  

Измерительные ножки штангенрейсмасов должны иметь две измерительные поверхности: нижнюю плоскую и верхнюю с ребром. Ширина ребра должна быть не более 0,5 мм с закруглением по радиусу у штангенрейсмасов с диапазоном измерения 0 - 250 мм и не более 0,2 мм у штангенрейсмасов с другими диапазонами измерений.

Размер g измерительной ножки должен быть выражен целым числом миллиметров. Отклонение действительного размера измерительной ножки от намаркированного должно быть не более ±0,02 мм.

Параметр шероховатости измерительных поверхностей штангенрейсмасов при значении отсчета по нониусу, цене деления шкалы и шаге дискретности не более 0,05 мм по ГОСТ 2789 не должен превышать:

Ra  0,16 мкм - для измерительной ножки;

Ra  0,32 мкм - для разметочной ножки и основания.

Параметр шероховатости измерительных поверхностей штангенрейсмасов при значении отсчета по нониусу 0,1 мм  не должен превышать:

Ra  0,32 мкм - для измерительной и разметочной ножки;

Ra  0,63 мкм - для основания.

Наружные поверхности штангенрейсмаса, за исключением измерительных поверхностей ножек и основания, должны иметь антикоррозионное покрытие по ГОСТ 9.032 и ГОСТ 9.303.

Поверхности шкал штанги и нониуса штангенрейсмаса из инструментальной и конструкционной стали с верхним пределом измерения до 1000 мм должны быть хромированы, с верхним пределом измерения до 630 мм могут иметь хромирование матовое.

Поверхности шкал штанги и нониуса штангенрейсмаса из высоколегированной стали с верхним пределом измерения до 630 мм должны быть матовые.

 Штангенрейсмасы должны быть размагничены.

 

2.3.Требования к этапам поверки штангенрейсмаса по МИ 2190-92

Подготовка к поверке [11]

1. При проведении поверки температура  помещения, в котором проводят  поверку штангенрейсмасов, должна быть (20 +/- 10) °С; изменение температуры рабочего пространства в течение часа не должно быть более 2 °С; относительная влажность не должна быть более 80% при температуре 25 °С.

2. Штангенрейсмас промывают в вытяжном шкафу авиационным бензином по ГОСТ 1012, протирают чистой салфеткой и выдерживают не менее 1 ч на металлической плите, находящейся в помещении, где проводят поверку.

      При отсутствии  плиты штангенрейсмасы с пределом измерения до 400 мм выдерживают в помещении в течение 2 ч, а свыше 400 мм - 4 ч.

     Проведение поверки [11]

     Внешний осмотр

При внешнем осмотре должно быть установлено соответствие штангенрейсмасов требованиям ГОСТ 164 в части:

• комплектности и маркировки;
• устройства для зажима рамки; устройства микрометрической подачи рамки.

 Опробование

     При опробовании проверяют: