Технология машиностроения. 2

   СОДЕРЖАНИЕ…………………………….2 
 

1. Введение  ……………..………………………………………………3

2. Процесс измерения………………………………………………….4

3. Средства  измерения………………………………………………....5

4. Методы  измерений. Виды контроля. ...............................................6

5. Основные  метрологические показатели средств измерения……..7

6. Измерительные средства…………………………………………..10

7. Рисунок измерительных  приборов………………………………..13

8. Список  литературы………………………………………………...14

     1. ВВЕДЕНИЕ. 

     Технический прогресс, совершенствование технологических процессов, производство точных, надежных и долговечных машин и приборов, повышение качества продукции, обеспечение взаимозаменяемости и кооперирования производства невозможны без развития метрологии и постоянного совершенствования техники измерений.

     Наука об измерениях физических величин, методах и средствах обеспечения их единства называется метрология. Основные проблемы метрологии: развитие общей теории измерений; установление единиц физических величин и их системы; разработка методов и средств измерений, а также методов определения точности измерений; обеспечение единства измерений, единообразия средств и требуемой точности измерения; установление эталонов и образцовых средств измерений; разработка методов передачи размеров единиц от эталонов или образцовых средств измерений рабочим средствам измерений и др. Важнейшая роль в решении указанных проблем отводится государственной метрологической службе, имеющей научно-исследовательские институты и разветвленную сеть лаборатории государственного надзора и других организаций. Большую роль в развитии метрологии сыграл Д. И. Менделеев, который руководил метрологической службой в России в период 1892—1907 гг.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2. ПРОЦЕСС ИЗМЕРЕНИЯ 

     Измерить  – значит сравнить действительный размер изделия с величиной принятой за единицу измерения, то есть установить, сколько единиц измерения содержится в контролируемом размере.

     Под действительным значением физической величины понимают значения, найденное  опытным путем и настолько  приближающееся к истинному, что оно принимается вместо него.

     Погрешность измерения – это отклонение результата измерения от истинного значения измеримой величины неизвестно, то неизвестна и погрешность измерения.

     Основное  уравнение измерения имеет вид  Q = qU, где Q — значение физической величины, q — числовое значение физической величины в принятых единицах, U — единица физической величины.

     Единица физической величины — физическая величина фиксированного размера, принятая по согласованию в качестве основы для количественного оценивания физических величин той же природы.

     Измерения производят как с целью установления действительных размеров изделий и соответствия их требованиям чертежа, так и для проверки точности технологической системы и для предупреждения появления брака.

     Вместо  определения числового значения величины для упрощения часто  проверяют, находится ли действительное значение этой величины (например, размер детали) в установленных пределах. Процесс получения и обработки  информации об объекте (параметрах детали, механизма, процесса и т. д.) с целью определения его годности или необходимости введения управляющих воздействий на факторы, влияющие на объект, называется контролем. При контроле деталей проверяют соответствие действительных значений геометрических, механических, электрических и других параметров допустимым значениям этих параметров.

     Для унификации единиц физических величин  в международном масштабе создана  Международная система единиц СИ.  

     3. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ.

     Технические средства, имеющие нормированные метрологические свойства называются средствами измерения. К ним относятся следующие - эталоны единиц физических величин — средства измерений или комплексы средств измерений, официально утвержденные эталонами для воспроизведения единиц физических величин с наивысшей достижимой точностью, и их хранения (например, комплекс средств измерений для воспроизведения метра через длину световой волны). Примером точности эталонов может служить государственный эталон времени, погрешность которого за 30 тыс. лет не будет превышать 1 с.

     Меры  — средства измерений, предназначенные  для воспроизведения физической величины заданного размера. К мерам относятся плоскопараллельные концевые меры длины, гири, конденсаторы постоянной емкости и т. п.

     Образцовые  средства измерений — это меры, измерительные приборы или преобразователи, утвержденные в качестве образцовых. Они служат для контроля нижестоящих по поверочной схеме измерительных средств, в то же время их периодически поверяют по эталонам. Точность образцовых средств измерения имеет большое значение для обеспечения единства измерений.

     Рабочие средства измерений — это меры, устройства или приборы, применяемые для измерений, не связанных с передачей единицы физической величины (например, концевая мера длины, используемая для контроля размеров изделии или для наладки станков).

     Передача  размеров единицы физической величины от эталона к рабочим средствам  измерения производится в соответствии с поверочной схемой, устанавливающей  средства, методы и точность передачи единицы размера.

     Точность  указанных измерительных средств  понижается в 1,6—3 раза с переходом  на одну ступень от более точных средств к менее точным по поверочной схеме.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4.МЕТОДЫ  ИЗМЕРЕНИЙ. ВИДЫ  КОНТРОЛЯ. 

     Измерения могут быть основаны на различных методах.

     Метод измерения — это совокупность правил и приемов использования  средств измерений, позволяющая  решить измерительную задачу.

     Различают прямые и косвенные методы измерения. При прямых измерениях значение измеряемой величины находят непосредственно из опытных данных. Большинство измерительных средств основано на прямых измерениях, например измерение температуры термометром, диаметра вала штангенциркулем, толщины тонкой фольги на оптиметре в диапазоне показаний шкалы и т.п. При косвенных измерениях искомое значение величины находят вычислением по известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, например измерение среднего диаметра резьбы методом трех проволочек.

     В машиностроении при прямых измерениях в большинстве случаев измеряют отклонения длин и углов от номинального значения или от рабочей меры прибором сравнения, в качестве которого, используют индикаторные головки, оптиметры, индуктивные преобразователи и т. п. Метод измерений, основанный на использовании рабочей меры и измерительного прибора сравнения, называется методом сравнения. Размер в этом случае определяют суммированием размера рабочей меры и показания прибора сравнения. Метод измерения может быть контактным, если он осуществляется при непосредственном контакте детали с измерительным наконечником прибора, и бесконтактным, если механический контакт отсутствует (оптические, пневматические и другие измерения).

     В зависимости от использованных физических принципов измерения существуют механические, электрические, пневматические, оптические, фотоэлектрические и другие приборы. 

     Существуют  два вида контроля - дифференцированный и комплексный.

     Дифференцированный (поэлементный) контроль характеризуется  измерением каждого параметра изделия в отдельности (например, контроль собственно среднего диаметра, шага и половины угла профиля резьбы).

     Комплексный контроль позволяет оценивать годность деталей одновременно по нескольким параметрам, например путем сравнения  действительного контура контролируемой детали, определяемого полями допусков на отдельные параметры, с предельными контурами (контроль деталей сложного профиля на проекторах) и контроль предельными калибрами. 
 
 
 

     5. ОСНОВНЫЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ. 

     Деление шкалы прибора - промежуток между двумя соседними отметками шкалы.

     Длина (интервал) деления шкалы - расстояние между осями двух соседних отметок  шкалы.

     Цена  деления шкалы — разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. ( Например: 0,002 мм при длине (интервале) деления шкалы прибора, равной 1 мм)

     Диапазон  показаний (измерений по шкале) - область  значений шкалы, ограниченная ее начальным и конечным значениями. (Например: диапазон показаний оптиметра ±0,1 мм)

     Диапазон  измерений — область значений измеряемой величины, в пределах которой нормированы допустимые погрешности средства измерений. ( Например: диапазон измерения длин на проекционном вертикальном оптиметре ИКВ-3 0-200 мм)

     Предел  измерений — наибольшее или наименьшее значения диапазона измерений.

     Измерительная сила — сила воздействия измерительного наконечника на измеряемую деталь в  зоне контакта.

     Предел  допустимой погрешности средства измерения  — наибольшая (без учета знака) погрешность средства измерений, при  которой оно может быть признано годным и допущено к применению. ( Например: пределы допустимой погрешности 100-миллиметровой концевой меры длины 1-го класса равны ±0,5 мкм)

     Стабильность  средства измерения — свойство, отражающее постоянство во времени  его метрологических показателей.

     Погрешность измерения — разность между результатом  измерения и истинным значением  измеряемой величины.

     Точность  измерений — характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю погрешностей их результатов.

     При высокой точности погрешности всех видов минимальны.

     Точность  средств измерений — качество средств измерений, характеризующее  близость к нулю их погрешностей.

     Воспроизводимость измерений — близость результатов  измерений одной и той же конкретной величины, выполняемых в различных  условиях в различных местах различными методами и средствами.

     Чувствительность  измерительного прибора — отношение  изменения сигнала на выходе измерительного средства к вызвавшему его изменению  измеряемой величины. (Например: при перемещении измерительного наконечника измерительной пружинной головки ИГП на величину цены деления 0,5 мкм указатель перемещается на одно деление шкалы, равное 1 мм. Чувствительность этого прибора равна 1000: 0,5 = 2000) 

     Для шкальных измерительных приборов типа пружинных головок, индикаторов часового типа чувствительность численно равна передаточному отношению механизма прибора.

     Поправка  — величина, которая должна быть алгебраически прибавлена к показанию  измерительного прибора или к  номинальном значению меры, чтобы  исключить систематические погрешности и получить значение измеряемой величины или значение меры, более близкое их истинным значениям.

     Нормируемые метрологические характеристики стандартизованы. К ним относятся систематическая составляющая погрешности измерения, случайная составляющая, динамические характеристики и др.

     Показатели  точности и формы представления  результатов измерения должны соответствовать стандартам. (Например: точность измерения целесообразно представлять интервалом, в котором с установленной вероятностью находится суммарная погрешность измерения, отдельно интервалом систематической составляющей и т. д.)

     В зависимости от пределов допустимых погрешностей средств измерений, а также других их свойств, влияющих на точность измерения, многим типам измерительных средств присваивают соответствующие классы точности.

     Повышение точности измерительных средств  достигается, в частности, сочетанием больших передаточных отношений с простотой и технологичностью конструкции, введением в конструкцию средств, предназначенных для уменьшения погрешностей, вносимых зазорами, мертвыми ходами и износом, применением устройств, предназначенных для стабилизации измерительной силы и др. соответствии с принципом Аббе : необходимо, чтобы на одной прямой линии располагали ось шкалы прибора и контролируемый размер проверяемой детали, т. е. линия измерения должна являться продолжением линии шкалы. Если этот принцип не выдерживается, то перекос и не параллельность направляющих измерительного прибора вызывают значительные погрешности измерения. При соблюдении принципа Аббе погрешностями, вызываемыми перекосами, можно пренебречь, так как они являются ошибками второго порядка малости.

     Для контроля точных процессов производства и повышения качества машин и  других изделий необходимо не только непрерывно повышать точность, производительность и надежность средств измерения, но и правильно применять и  систематически поверять средства измерения в процессе эксплуатации. Ошибочные результаты измерения из-за некачественного выполнения собственно измерений столь же часты, как и при применении неточных средств измерения.

     Как в том, так и в другом случае возникает необнаруженный брак, который приводит к браку на последующих этапах процесса производства или к снижению качества изделий, их точности, надежности и долговечности. 

     Для устранения указанных недостатков  в нашей стране создана Государственная  система обеспечения единства измерений (ГСИ). Основные задачи ГСИ: установление единиц физических величин, методов и средств воспроизведения единиц, рациональной системы передачи единиц от эталонов к рабочим средствам измерений; определение номенклатуры, так как они являются ошибками второго порядка малости.

     Для контроля точных процессов производства и повышения качества машин и  других изделий необходимо не только непрерывно повышать точность, производительность и надежность средств измерения, но и правильно применять и  систематически поверять средства измерения в процессе эксплуатации. Ошибочные результаты измерения из-за некачественного выполнения собственно измерений столь же часты, как при применении неточных средств измерения. Как в том, так и в другом случае возникает необнаруженный брак, который приводит к браку на последующих этапах процесса производства или к снижению качества изделий, их точности, надежности и долговечности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     6. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА. 

     Средства  измерения, применяемые в машиностроении, по назначению можно разделить на универсальные и специальные. Специальные средства предназначены для измерения одного или нескольких параметров деталей определенного типа (они описаны в главах, где рассмотрен контроль типовых соединений деталей). По числу параметров, проверяемых при одной установке детали, различают одномерные и многомерные измерительные и контрольные средства, а по степени механизации процесса измерения — неавтоматические (ручного действия), механизированные, полуавтоматические и автоматические. 

     Универсальные измерительные инструменты  и приборы. 

     Измерительные инструменты. К этим инструментам относятся  штангенциркули, предназначенные для  измерения наружных и внутренних размеров, штангенглубиномеры, служащие для контроля глубины отверстий  и пазов, штангенрейсмусы и микрометрические измерительные инструменты.

     Измерительные приборы— средства измерений, предназначенные  для выработки сигнала измеритель­ной информации в форме, доступной для  непосредственного восприятия наблюдателем. По характеру показаний измерительные приборы делят на аналоговые, цифровые, показывающие, регистрирующие, самопишущие и печатающие, а по принципу действия — на приборы прямого действия, приборы сравнения, интегрирующие и суммирующие приборы. Для линейных и угловых измерений широко используются показывающие приборы прямого действия, допускающие только отсчет показаний.

     По  назначению измерительные приборы  делят на универсальные - предназначенные  для измерения одноименных физических величин различных изделий, и  специализированные - служащие для измерения отдельных видов изделий (например, размеров зубчатых колес) или отдельных параметров изделий (например, шероховатости, отклонений формы поверхностей).

     По  конструкции универсальные приборы  для линейных измерений делят  на: штриховые приборы, снабженные нониусом (штангенинструменты); и приборы, основанные на применении микрометрических /винтовых пар (микрометрические инструменты);

     По  установившейся терминологии простейшие измерительные приборы — штангенциркули, микрометры называют измерительным инструментом.

     Для специальных линейных и угловых  измерений в машиностроении также широко применяют измерительные приборы, основанные на других принципах работы, пневматические, электрические, оптико-механические с использованием лазерных источников света. 

     Для выполнения операций контроля в машиностроении широко используются калибры, которые  представляют собой тела или устройства, предназначенные для проверки соответствия размеров изделий или их конфигурации установленным допускам. К ним  относятся гладкие предельные калибры (пробки и скобы), резьбовые калибры, шаблоны и т.д. 

     Рассмотрим  подробнее следующие  измерительные приборы. 

     1) Штангенциркули предназначены для  измерения наружных и внутренних размеров изделий. Они выпускаются четырех типов: ШЦ—I (рис. а); ШЦТ—I (ШЦ—1 без верхних губок и с нижними губками, оснащенными твердым сплавом); ШЦ—II (рис. б) и ШЦ—111 (ШЦ—П без верхних губок). Основные части штангенциркулей: штанга 1, измерительные губки 2, рамка 3, зажим рамки 4, нониус 5, глубомерная линейка 6 и микрометрическая подача 7 для установки на точный размер. При измерениях наружной стороной губок штангенциркулей ШЦ—II размер b = 10 мм прибавляется к отчету.

     2) Микрометры гладкие типа МК. предназначены  для измерения наружных размеров  изделий. Основные узлы микрометра (рис.2а): скоба /, пятка 2 и микрометрическая головка 4 — отсчетное устройство, 'основанное на применении винтовой пары, которая преобразует вращательное движение микровинта в поступательное движение подвижной измерительной пятки. Пределы измерений микрометров зависят от размера скобы и составляют 0—25; 25—50; ...; 275— 300, 300—400; 400—500 и 500—600 мм.

     Микрометры  для размеров более 300 мм оснащены сменными (рис. 26) или переставными (рис. 2в) пятками, обеспечивающими диапазон измерений 100 мм. Переставные пятки крепятся в требуемом положении фиксатором 5, а сменные пятки — гайками 6.

     На  рис. 1а показана микрометрическая головка, которой оснащают микрометры с верхним  пределом измерений до 100 мм. Микрометрический винт / проходит через гладкое направляющее отверстие стебля 2 и ввинчивается в разрезную микрогайку 4, которая стягивается регулирующей гайкой 5 так, чтобы устранить зазоры в винтовой паре. На микровинте установочным колпачком 6 закреплен барабан 3. Палец 9, помещенный в глухое отверстие колпачка, прижимается пружиной 10 к зубчатой поверхности трещетки 7, которая крепится на колпачке винтом 8. При вращении трещетка передает микровинту через палец крутящий момент, обеспечивающий заданное измерительное усилие 5—9 Н. Если измерительное усилие больше, то трещетка проворачивается с характерными щелчками. Винт 12 ввинчивается во втулку 11 и фиксирует микровинт в требуемом положении. Микрометрические головки микрометров с нижним пределом измерений свыше 100 мм имеют несколько отличное устройство (рис. 2б). Микровинт / стопорится гайкой 13, которая зажимает разрезную втулку 14. Барабан 3 затягивается установочным колпачком 6 на конусную поверхность микровинта. Палец 9 прижимается к торцовой зубчатой поверхности трещетки 7.

     Микрометрические головки имеют шаг резьбы Р= 0,5 мм и длину резьбы 25 мм. При перемещении микровинта на шаг Р барабан совершает один оборот. На стебле микровинта нанесена шкала с деле­ниями, равными шагу микровинта, и продольный отсчетный штрих. Для удобства отсчета четные и не' четные штрихи шкалы нанесены по разные стороны продольного штриха. На коническом срезе барабана нанесена круговая шкала с числом делении n = 50. Цена деления круговой шкалы микрометра с =Р/n = 0,5/50 = 0,01 мм, цена деления основной шкалы а = Р = 0,5 мм Диапазон показаний микро­метрической головки равен 25 мм

     Перед измерением микрометры устанавливают  в исходное (нулевое) положение, при  котором пятка и микровинт  прижаты друг к другу или поверхностям установочных мер 3 (см. рис 2а) под действием  усилия, обеспечиваемого трещеткой. При правильной установке нулевой штрих круговой шкалы барабана должен совпадать с продольным штрихом на стебле.

     Порядок установки микрометров на нуль. а) закрепляют микровинт стопором, б) отворачивают установочный колпачок на пол-оборота; в) барабан поворачивают относительно микровинта до совпадения нулевого штриха барабана с продольным штрихом на стебле; г) барабан закрепляют колпачком; д) освобождают микровинт и снова проверяют нулевую установку и т. д.

     При измерении изделие помещают без переноса между пяткой и микровинтом и вращают трещетку до тех пор, пока она не станет проворачиваться. Ближайший штрих к краю барабана определяет число делений шкалы, заключающееся в измеряемом размере. К отсчету по основной шкале прибавляют от­счет по круговой шкале, равный произведению цены деления с = 0,01 мм на номер деления, который находится напротив продольного штриха на стебле. На рис. 2а отсчет равен 14,18 мм 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

          СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 
 

1. Кован В.М. «Основы технологии машиностроения»
2.   Суслов А.Г. «Технология машиностроения»

3. Мельников. Н.Ф. «Технология машиностроения»

4. Интернет«http://mashinostroy.ru/books/teh_mash_stroy/teh_mash_stroy_211.html»