Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы

Федеральное агентство по образованию

ФИЛИАЛ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

в г. Нижневартовске

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к комплексной лабораторной работе

«Оценка качества параметров изделий»

по дисциплине

«Метрология, стандартизация и сертификация»

для студентов всех специальностей

очной и заочной формы обучения

Нижневартовск 2006

Утверждено редакционно-издательским советом филиала ГОУ ВПО ТюмГНГУ в г. Нижневартовске.

Составители: канд. техн. наук, доцент Шатило С.П., асс. Бабюк Г.Ф., канд. техн. наук, доцент Кучеров С.В., канд. техн. наук, доцент Самойлова М.И..

В методических указаниях приведены основные сведения о выборе измерительных средств, для контроля линейных размеров различной точности, а также оценки надежности полученных результатов.

Предназначены для студентов всех специальностей вуза, изучающих дисциплину «Метрология, стандартизация и сертификация»

Лабораторная работа № 4

Оценка годности детали и качества измерений

I. Цель работы:

Освоить методику выбора средств и способов измерения геометрических параметров деталей, закрепить приобретенные навыки работы с универсальными средствами измерений, оценить степень надежности полученного результата.

2. Объект измерения.

Деталь, эскиз которой показан на рис.1, является телом вращения, наружная и внутренняя поверхности которого скомбинированы цилиндрическими и коническими формами. Контроль размеров этих поверхностей и их взаимного расположения не требует специальных средств измерений, он может быть выполнен универсальными СИ.

3. Оборудование. Средства измерения, необходимые для проведения измерений по указанным размерам, выбираются из "Приложения 5" после расчета суммарной погрешности измерения.

Общие положения по выбору средств измерений

Качество измерений зависит от правильного выбора средств измерений. При этом учитывают измеряемую величину, метод, условия проведения и допускаемую погрешность измерений, диапазон измерения, характеристики погрешностей, стоимость средств измерений, простоту их в эксплуатации, причем первоочередное внимание уделяется точности средств измерений, как фактору, наиболее существенно влияющему на результат измерения.

При выборе средств измерений по точности необходимо учитывать требования к погрешности результата измерения, т.е. отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины, и долю ее, приходящуюся на погрешность используемых средств измерений.

Составляющими погрешности результата, помимо погрешностей средств измерений, могут быть погрешности метода, оператора, действия влияющих величин:

∆_{Σ =}∆_М+ ∆_си+ ∆_усл + ∆₀ ≤ ∆g

где ∆_Σ - суммарная погрешность измерения,

∆_М - предельная погрешность метода измерений,

∆_си - предельная погрешность используемых средств измерений,

∆_усл - предельная погрешность, обусловленная влиянием внешних факторов,

∆₀ - предельная погрешность оператора,

∆g — допускаемая погрешность измерения

Рис. 1

Эскиз детали

Метод измерений - это способ решения измерительной задачи.

Погрешность метода измерения ∆м обусловлена несовершенством выбранного метода измерения, например, неправильно выбранной схемой базирования изделия, неправильно выбранной последовательностью базирования изделия, погрешностью применяемой схемы измерения и т.д.

Под погрешностью средств измерения ∆см подразумевают погрешность измерения при помощи этого средства.

Измерению всегда сопутствуют условия измерения, которые могут оказывать влияние на найденное при измерении значение физической величины. Эти физические величины называются внешними факторами, которыми обуславливается появление составляющей ∆усл.

Погрешность ∆о обусловлена индивидуальными способностями оператора, его качеством работы при округлении и снятии отсчетов.

Зная, какая доля погрешности измерений приходится на погрешность средств измерений, можно определить необходимую точность средства измерений. В случае, если погрешностью метода и оператора можно пренебречь, то максимально допустимая погрешность средств измерений будет равна предельной погрешности измерений.

Однако, учитывая, что под воздействием влияющих величин в нормальных условиях погрешность средств измерений может изменяться на -33?, целесообразно средство измерений выбирать с погрешностью:

∆см = ∆g – 0,35∆g = 0,65∆g

Общие положения по оценке качества измерений.

При измерениях физических величин в тех случаях, когда основную роль играют случайные ошибки, все оценки точности измерения можно делать только с некоторой вероятностью. За наиболее вероятное значение измеряемой величины обычно принимают ее среднее арифметическое значение (), вычисленное из n-го числа измерений этой величины. Однако даже в этом случае полученное значение будет отличаться от истинного значения X на величину погрешности измерения ∆Х. Вероятность того, что результат измерения отличается от истинного значения на величину не большую чем ∆Х принято записывать:

или

где α - доверительная вероятность или коэффициент надежности,

±∆Х – доверительные границы.

Интервал значений от х -∆х до х+∆х - называется доверительным интервалом.

Указание одной только величины ошибки без указания соответствующей ей доверительной вероятности лишено смысла, так как при этом мы не знаем насколько надежны наши значения. Знание доверительной вероятности позволяет оценить степень надежности полученного результата.

В том случае, когда число измерений, из которых вычислено среднее арифметическое значение () не велико (n=3+10), доверительную вероятность определяют, используя коэффициенты Стьюдента (t_α_,_n).

t_α_,_n - коэффициент Стьюдента при вероятности и число измерений n

Sn - среднеквадратическая ошибка, определяемая из n измерений,

n - число измерений.

Используя коэффициенты Стьюдента, можно при заданных доверительных границах измерений (±∆Х) найти доверительную вероятность, при которой среднее арифметическое из n измерений отличается от истинного значения измеряемой величины не более чем на ±∆Х, т.е. будет выполняться неравенство:

-∆Х< +∆Х

Погрешность измерений непосредственно оказывает влияние на результаты разбраковки в партии деталей. Если бы контроль осуществлялся абсолютно точными средствами измерений, все изделия, находящиеся в поле допуска, были бы признаны годными, а те изделия, у которых измеряемый параметр превышает допуск, были бы признаны негодными. Из-за существования погрешности измерений при контроле часть негодных изделий будет признана годными (брак контроля 2-го рода-m), а часть годных изделий - негодными (брак контроля 1-го

Рода - n). Исследованиями установлено, что на брак контроля влияет рассеяние действительных значений контролируемого параметра изготовляемых изделий (технологическое рассеяние), установленный допуск на контролируемый параметр, вид законов распределения как погрешностей, так и технологического рассеяния (рис.2).

Выбор средств измерения линейных размеров по точностным параметрам для осуществления приемочного контроля может быть выполнен по ГОСТ 8.051-81 "Погрешности, допускаемые при измерении линейных размеров до 500 мм" и РД 50-98-89, методическими указаниями "Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм". Эти документы содержат все необходимые данные для выбора средств измерений, назначения условий их использования, обеспечения измерений с погрешностями, не превышающими установленных стандартами. Использование методических указаний избавляет от необходимости рассчитывать самостоятельно суммарную погрешность по выявленным её составляющим для случаев измерения универсальными средствами наружных и внутренних линейных размеров деталей, глубин, биения.

Рис. 2 Вероятности брака контроля I-го(Р₁) и 2-го (Р₂) рода:

∆изд – нормируемый допуск на контролируемый параметр изготовляемого изделия;

∆g – предельная погрешность измерения;

δ – среднее квадратичное отклонение погрешности измерения;

с – вероятностный выход размера контролируемого параметра за границу поля допуска у неправильно принятых изделий;

δ_т – среднее квадратичное отклонение рассеяния действительных значений контролируемого параметра.

Методические рекомендации по выполнению лабораторной работы

6.1. Ознакомиться с общими положениями по выбору универсальных измерительных средств.

6.2. Выполнить эскиз контролируемой детали (рис.1).

6.3. Нанести на эскиз контролируемой детали обозначения полей допусков размеров в соответствии с номером варианта по заданию преподавателя (приложение 3).

6.4. Определить значения предельных отклонений /4/ и обозначить их на эскизе контролируемой детали.

6.5. Рассчитать допуски на контролируемые размеры.

6.6. Проанализировать требования к точности параметров детали и установить допустимые погрешности измерения каждого параметра

(приложение 4).

6.7. Выбрать методику выполнения измерений каждого контролируемого размера (схему измерений, количество контролируемых сечений и т. д.).

6.8.Оценить предельно допустимую погрешность каждого измерительного средства для контроля проверяемых размеров детали ∆си=0,65∆g

6.9. Выбрать комплекс измерительных средств для контроля заданных параметров детали в соответствии с приложением 5.

6.10. Выполнить измерения каждого контролируемого параметра детали и внести в протокол отчета.

6.11. Выполнить анализ результатов измерений. Сравнить результаты измерений с предельно допустимыми размерами. Дать заключение о годности детали по каждому контролируемому параметру. Данные занести в таблицу 1 (приложение 2).

6.12. Вычислить доверительную вероятность полученных результатов измерений по одному из параметров (по заданию преподавателя) при контроле выбранным измерительным средством. Для этого необходимо: определить среднее арифметическое () из принятого числа измерений (n):

определить среднеквадратическую ошибку (Sn) из n измерений; определить коэффициент Стьюдента (t_α_,_n), принимая за доверительные границы (∆Х) среднего арифметического X допустимую погрешность измерения ∆g

по значению коэффициента Стьюдента t_α_,_n и числу измерений определить доверительную вероятность (α)

Данные занести в табл. 2 (приложение 2).

6.13. Определить количество неправильно принятых (m) и неправильно забракованных (n) деталей по заданному параметру. Заполнить таблицу 3 (приложение 2).

Пример

Требуется проконтролировать наружный диаметр детали 30h5

7.1.Определяем значения предельных отклонений /4/

30h5(_-0.009)

7.2. Рассчитываем допуск на контролируемый размер:

∆изд=es-ei=0-(0,009)=0,009мм,

где es и ei - соответственно верхнее и нижнее предельные отклонения.

7.3. Устанавливаем по приложению 4 допустимую погрешность измерения: для интервала номинальных размеров ев 18 до 30 и IT5 допустимая погрешность измерения ∆g= З мкм.

7.4. Устанавливаем методику измерений: наружный диаметр с точностью до 3 мкм будет контролироваться в трех сечениях в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

7.5. Определяем предельно допустимую погрешность средства измерения Æ30h5:

∆си=0,65∆g=0,65*3=1,95 мкм.

7.6. Выбираем универсальное измерительное средство по приложению 5, имеющее погрешность измерения в данном интервале размеров, не превышающую 1,95 мкм.

В интервале свыше 18 до 30 мм данным условиям удовлетворяет микрокатор с ценой деления 0.002 мм, имеющий погрешность измерения ∆си = 1,5 мкм.

Метод измерения - относительный.

7.7. Выполняем измерения, результаты записываем в таблицу, рассчитываем среднеквадратическую ошибку для вычисления коэффициента Стьюдента.

№	Сечения и направление измерений	Х, мм	-Х, мм	( -Х)², мм
	I, 1-1 I, 2-2 II, 1-1 II, 2-2 III, 1-1 III, 2-2	30,000 29,992 29,994 30,000 29,992 29,998	-0,004 -0,004 -0,002 -0,004 +0,004 +0,002

7.8. Определяем коэффициент Стьюдента, принимая за доверительные границы (∆Х) среднего арифметического размера () допустимую погрешность измерения ∆g = 3 мкм (∆Х=∆g = 3 мкм)

7.9. По таблице приложения 6 определяем доверительную вероятность и делаем заключение о годности контролируемого размера. При числе измерений n = б и = 1,93 доверительная вероятность α лежит между 0,8 и 0,9.

Таким образом, вероятность того, что среднее арифметическое ( =29,996 мм) отличается от истинного значения контролируемого размера не более чем на 0,003 мм, т.е.

29,996 - 0,003 < < 29,996 + 0,003 будет больше 0,8( =1,5) и меньше 0,9 ( = 2).

7.10.Определяем количество неправильно принятых (m) и неправильно забракованных по контролируемому параметру деталей (n).

Предельная погрешность средства измерения (микрокатора) с ценой деления 0,002 мм размера с допуском ∆_изд=9мкм, ∆’си=1,5мкм. При этой погрешность измерения без учета погрешности метода и оператора будет равна:

Среднее квадратическое отклонение погрешности измерений равно:

Определяем соотношение среднего квадратического отклонения погрешности измерений и допуска на контролируемый размер:

По приложению 7 для соотношения определяем, что неправильно принятых деталей m= 3,75 - 4,10 %, а неправильно забракованных деталей n=5,40 - 5,80 % от общего числа в партии деталей.

8. Контрольные вопросы

8.1. Какие факторы влияют на качество измерений?

8.2.Что является основной характеристикой измерительного средства?

8.3.Что называется погрешностью результата измерения?

8.4. Назовите составляющие погрешности измерения.

8.5. Какими факторами могут быть вызваны следующие погрешности:

· метода измерения,

· средства измерения,

· влияющих факторов,

· оператора.

8.6. Исходя из каких условий выбирается средство измерения?

8.7. Что такое доверительные границы измерения и доверительная вероятность?

8.8. В каком случае используется для определения доверительной вероятности коэффициент Стьюдента?

9. Рекомендуемая литература

9.1. Белкин И.М. Допуски и посадки. М.: Машиностроение, 1992.

9.2. Допуски и посадки. Справочник. / Под ред. Мягкова В.Д. Л.: Машиностроение, 1982.

9.3. Марков Н.И., Ганевский Г.М.Конструкция, расчет и эксплуатация контрольно - измерительных инструментов и приборов. М.:Машиностроение, 1993.

9.4. Клевлеев В.М., Кузнецова И.А., Попов Ю.П. Метрология, стандартизация: Учебник. – М.:ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. – 256с.

9.5. Лифиц И.М. Стандартизация, метрология и сертификация: Учебник.-4-е изд., перераб. И доп. – М.: Юрайт- Издат, 2004.-335с.

9.6. Сергеев А.Г., Латышев М.В., Терегеря В.В. Метрология, стандартизация, сертификация: Учебное пособие. – М.: Логос, 2003. – 536с.: ил.

9.7. РД 50-98-86 Методические указания «Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм» (по применению ГОСТ 8.051-81)