8. Средства измерений и контроля

Выбор измерительных средств предопределён организационно-технической формой производства (единичное, серийное, массовое). При единичном производстве, как правило, применяют универсальные приборы и инструменты. При серийном и массовом производствах используют специальные измерительные устройства (механические, полуавтоматические и автоматические), среди которых наиболее распространёнными являются калибры.

В курсовой работе необходимо для контроля вала и отверстия, сопрягаемых по посадке с натягом, выбрать универсальные измерительные средства, а сопрягаемых по переходной посадке спроектировать специальные калибры (пробку и скобу), рассчитав их исполнительные размеры и выполнив рабочие чертежи.

8.1. Выбор универсальных измерительных средств

Одним из главных критериев выбора измерительных средств является предельная (наибольшая возможная) погрешность, которая может возникнуть при измерении размера этим средством. ГОСТ 8.051 устанавливает допускаемые погрешности измерения δ_изм при приемочном контроле деталей; она составляет от 20 до 35% от допуска на измеряемый диаметр. Для точных квалитетов этот процент выше, для грубых – ниже. Выдержки из ГОСТ 8.051 приведены в табл. 8.1.

Таблица 8.1

Допускаемые погрешности измерения размеров

в зависимости от квалитетов IT

Номинальный размер, мм	Квалитет IT
	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
	Допускаемая погрешность δизм, мкм
Св.18 до 30	2	3	4	6	8	12	18	30	50	70	120
Св.30 до 50	2,4	4	5	7	10	16	20	40	50	80	140
Св.50 до 80	2,8	4	5	9	12	18	30	40	60	100	160
Св.80 до 120	3	5	6	10	12	20	30	50	70	120	180
Св. 120 до 180	4	6	7	12	16	30	40	50	80	140	200
Св. 180 до 250	5	7	8	12	18	30	40	60	100	160	240
Св. 250 до 315	5	8	10	14	20	30	50	70	120	180	260

Суммарная погрешность измерения включает в себя как случайные, так и систематические (неучтённые) погрешности измерительных средств, установочных мер, элементов базирования и т. д. Допустимая погрешность измерения является наибольшей из возможных, однако экономически нецелесообразно выбирать её менее 0,1 табличного допуска. Следовательно, точность средства измерения должен быть примерно на порядок выше точности контролируемого параметра изделия.

Каждое средство измерения обладает определенной погрешностью измерения, которая не должна превышать допустимого значения, нормированного соответствующим нормативным документом (чаще стандартом). Значения погрешностей средств измерений для некоторых средств измерений приведены в табл. 8.2.

В курсовой работе, полагая, что суммарная погрешность измерения ∆_сум близка к погрешности средств измерения ∆_с.и., подобрать средства измерения для контроля размеров вала и отверстия, сопрягаемых по посадке с натягом, из условия ∆_с.и.≤ δ_изм.

Таблица 8.2

Предельные погрешности измерения универсальными

измерительными средствами

Наименование универсального измерительного средства	Цена деления по нониусу, мм	Измеряемый размер	Интервалы размеров^*, мм
			Св. 18 до50	Св. 50 до 120	Св. 120 до 180
			Предельные погрешности измерения (), мкм
1	2	3	4	5	6
Штангенциркуль ШЦ-I ГОСТ 166-80	0,05	наруж.	80	90	100
То же	0,05	внутр.	120	130	150
Микрометр гладкий ГОСТ 6507-78, в руках	0,01	внутр.	5(до25мм) 10(до80мм) 10 (до50мм) 15 (до180мм)
Нутрометр микрометрический ГОСТ 10-75	0,01	наруж.	-*	15	20
Скоба индикаторная ГОСТ 11098-75, в руках	0,01	наруж.	15	20	20
Нутромер индикаторный ГОСТ 868-72, полное перемещ.	0,01	внутр.	20	25	25
Микроскоп инструментальный ГОСТ 8074-71	0,005	наруж.	5	10	10до150мм
То же	0,005	внутр.	10	10
Оптиметр вертикальный ГОСТ 5405-75	0,001	наруж.	2	2	3
Оптиметр горизонтальный ГОСТ 5405-75	0,001	внутр.	2	3	3

* Номинальный размер выбрать из большего интервала

Погрешность измерения оказывает влияние на результаты измерения, которые оцениваются следующими параметрами:

m – количество деталей в процентах от общего количества измеренных, имеющих размеры, выходящие за предельные табличные размеры, и неправильно принятых в числе годных;

n – количество деталей в процентах от общего количества измеренных, имеющих размеры, не превышающие предельные размеры, и неправильно забракованных;

с – вероятная предельная величина выхода размера у неправильно принятых деталей.

Параметры m, n и с зависят от точности измерении, характеризуемой соотношением А _мет(σ) между средним квадратичным отклонением погрешности измерения (σ_изм) и допуском Т контролируемого размера,

А _мет(σ) = ,

а также от точности изготовления, характеризуемой параметрами вероятностного распределения действительных размеров относительно поля допуска. Наибольшие значения параметров m, n и с при самых неблагоприятных характеристиках распределения погрешностей изготовления приведены в табл. 8.3.

Таблица 8.3

Наибольшие значения параметров m, n и с в зависимости от значения А _мет(σ)

А мет(σ)	m,%	n, %	с/Т
1,6	0,37 – 0,39	0,7 – 0,75	0,01
3	0,87 – 0,9	1,2 – 1,3	0,03
5	1,6 – 1,7	2,0 – 2,25	0,06
8	2,6 – 2,8	3,4 – 3,7	0,1
10	3,1 – 3,5	4,5 – 4,75	0,14
12	3,75 – 4,1	5,4 – 5,8	0,17
16	5,0 – 5,4	7,8 – 8,25	0,25
Примечание: Значения m и n приведены в процентах от общего количества измеренных деталей; первые значения соответствуют распределению погрешностей измерения по нормальному закону, вторые – по закону равной вероятности.

Конструктор при назначении допусков и посадок должен учитывать влияние погрешности измерения на сборку и эксплуатационные показатели изделия. Для этого по допуску Т определяется допускаемая погрешность измерения δ_изм , а затем, принимая в соответствии с ГОСТ 8.051 σ_изм = 0,5 δ_изм по соотношению А _мет(σ) = из табл. 8.3 определяют значения m, n и с.

При измерении партии деталей каждое из двух предельных табличных отклонений будет отодвинуто у неправильно принятых деталей на величину с: верхнее отклонение вверх, нижнее вниз. Вероятностное поле допуска размера расширится, изменятся предельные размеры деталей, признанных годными.

Пример.

Измерению подлежит размер отверстия ø.

Допуск отверстия равен Т=39 мкм. По табл. 8.1 найдем допускаемую погрешность измерения δ_изм = 10 мкм и рассчитаем значение А _мет(σ)

А _мет(σ) = .

По табл. 8.3 найдем: m = 3,75%; n = 5,4%; с = 0,17·39 = 6,6 мкм.

Вероятностные значения верхнего es_в и нижнего ei_в предельных отклонений размеров неправильно принятых деталей (3,75% из общего числа измеренных) составят:

es_в = 0,039+0,0066 = 0,0456 мм;

ei_в = 0 - 0,0066 = -0,0066 мм,

а наибольший d_maxв и наименьший d_minв – предельные размеры этих деталей:

d_maxв=40,000 + 0,0456=40,0456 мм;

d_minв=40,000 0 -0,0066 = 39,9934 мм.