SMU_METROLOGIA

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА

Кафедра «Станки и инструменты»

«ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ИЗМЕРЕНИЙ»

Сборник лабораторных и практических работ и методических указаний по самостоятельной работе студентов по дисциплинам: «Метрология, стан- дартизация и сертификация» и «Метрология и сертификация»

для студентов, обучающихся по специальностям 220501.65 «Управление качеством»

и 200501.65 «Стандартизация и сертификация» и направлениям 221400.62 «Управление качеством»

и 221700.62 «Стандартизация и метрология» и др. Составители:

А.С. Ставышенко, ст. преподаватель кафедры «Станки и инструменты» Р.С. Чуйков, к.т.н., доцент кафедры «Станки и инструменты»

Тюмень

ТюмГНГУ

2013

1

Теория и практика измерений: Сборник лабораторных и практических

работ и методических указаний по самостоятельной работе студентов по дисциплинам: «Метрология, стандартизация и сертификация» и «Метроло- гия и сертификация» для студентов, обучающихся по специальностям 220501.65 «Управление качеством» и 200501.65 «Стандартизация и серти- фикация» и направлениям 221400.62 «Управление качеством», 221700.62 «Стандартизация и метрология» и др. [Текст] / сост. А.С. Ставышенко, Р.С. Чуйков; Тюменский государственный нефтегазовый университет. – Тю- мень: Издательский центр БИК, 2013. – 206 с.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на засе- дании кафедры «Станки и инструменты»

«_19_» ___03_______ 2013 года, протокол № _9_.

Аннотация

Сборник лабораторных и практических работ и методических указаний по самостоятельной работе студентов по дисциплинам: «Метрология, стандартиза- ция и сертификация» и «Метрология и сертификация» предназначен для сту- дентов, обучающихся по специальностям 220501.65 «Управление качеством» и 200501.65 «Стандартизация и сертификация» и направлениям 221400.62 «Управление качеством», 221700.62 «Стандартизация и метрология» и др.. Данный курс рассчитан на обучение в одном или двух семестрах.

Отражено содержание основных тем дисциплины, указаны перечень лабо- раторных и практических работ и дана развернутая теория в области основ мет- рологии, видов и методов измерений, средств измерений в части их применения

для проведения измерений различных параметров деталей разными группами средств измерений. Приведены варианты заданий и темы для самостоятельной работы студентов. Показаны примеры решения прикладных задач с применени- ем современных компьютерных технологий. Даны методические указания и ре- комендации по выполнению лабораторных и практических работ.

© Федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет», 2013

2

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………. 5

1.ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИ-

НЫ…………………………………………....................................... 6

2.ОБОРУДОВАНИЕ, ИНСТРУМЕНТ И АППАРАТУРА................. 15

3.БЕЗОПАСНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ……………………. 15

4.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ ……………………………. 15

5.СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЁТА………………………………………….. 17

6.КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ РАБОТЫ СТУДЕНТА ……………………. 17

7.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНО- СТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ПОМОЩИ ШТАНГЕНИНСТРУМЕ-

ТОВ»……….………………………………………………………… 19

8.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНО-

СТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ПОМОЩИ МИКРОМЕТРИЧЕСКИХ ИНСТРУМЕНТОВ»……………………………………………….. 36

9.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 «ИЗМЕРЕНИЕ ПОВЕРХНО- СТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ПРИ ПОМОЩИ РЫЧАЖНО-ЗУБЧАТЫХ

ПРИБОРОВ» ………………………………………………………… 53

10.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 «ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ МЕРЫ ДЛИНЫ, НАСТРОЙКА И КОНТРОЛЬ ГЛАДКИХ ПРЕ-

ДЕЛЬНЫХ РЕГУЛИРУЕМЫХ КАЛИБРОВ – СКОБ»………...… 63

11.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 «КОНТРОЛЬ ГЛАДКОЙ ПРЕ- ДЕЛЬНОЙ ПРОБКИ НА ОПТИМИТРЕ И МИКРОКАТО-

РЕ»…………………………………………………………………. 82

12.ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 «ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ, КОНУСОВ И РАДИУСОВ КРИВИЗНЫ НА МИКРОСКОПЕ МАЛОМ ИНСТРУМЕНТАЛЬ- ТАЛЬ- 96

НОМ»………………………………………………………………...

13.РАСЧЕТНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ…………………..…… 117

14.ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ…. 117

15.ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПОГРЕШНОСТИ РЕЗУЛЬТАТА ИЗМЕРЕНИЙ…………………………………….…………………. 118

16.КЛАССИФИКАЦИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПО ХАРАКТЕРУ ИЗ- МЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИ ПОВТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИ-

ЯХ……………………………………………………………………. 120

17.КЛАССИФИКАЦИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ПО ПРИЧИНЕ ВОЗ-

НИКНОВЕНИЯ…………………………………………………….. 122

18. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ ПРЯМЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ… 124

3

19.ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ПРИ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕ-

НИЯХ………………………………………………………………… 127

20.КЛАССЫ ТОЧНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ………………… 133

21.АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРЯМЫХ МНОГО-

КРАТНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ………………………………………….. 136

22.ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПО ОБРА- БОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПО- ГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ………………………….. 145

23.ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ПО ОБРА- БОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРЯМЫХ МНОГОКРАТНЫХ ИЗМЕ-

РЕНИЙ………………………………………………………………. 145

24.ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ПО ЗАПИ- СИ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ В РАЗЛИЧНЫХ ФОР-

МАХ…………………………………………………………………. 150

25.ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЗАДАЧИ ПО ОБРА-

БОТКЕ РЕЗУЛЬТАТОВ КОСВЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

152

26.ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПО ОПРЕ- ДЕЛЕНИЮ ПОГРЕШНОСТИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ………. 158

27.ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕН-

ТОВ…………………………………………………………………. 159

28.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………….. 177

ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………… 180 ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………………………… 183

4

ВВЕДЕНИЕ

Конкурентная борьба отечественных предприятий на российском и мировом рынках в условиях современной рыночной экономики, обост- рившаяся в период затянувшегося глобального кризиса мировой экономи- ки, заставляют многие предприятия внедрять системы менеджмента каче- ства и в связи, с чем пересматривать многие вопросы в области метрологии и сертификации. Особенно это стало актуальным в связи со вступлением России во всемирную торговую организацию (ВТО), когда к отечествен- ным подходам к вопросу применения методов и средств измерений пока- зателей качества продукции, процессов и услуг добавились богатая евро- пейская и международная практика в этой области. Все это требует орга- низации подготовки студентов по специальностям 220501.65 «Управление качеством» и 200501.65 «Стандартизация и сертификация» и направлениям 221400.62 «Управление качеством», 221700.62 «Стандартизация и метро- логия» и др. в новом ключе, учитывая современные реалии постоянно ме- няющегося российского и международного законодательства в сфере при- менения методов и средств измерений.

Основные задачи, решаемые данным лабораторным курсом основа-

ны на освоении и переосмыслении студентами таких традиционных средств измерений и контроля как: штангенинструменты, микрометриче- ские инструменты, рычажно-зубчатые инструменты, калибры, оптико- механические инструменты, оптические приборы и др.

Данное методическое указание поможет студентам узнать принципы, подходы, условия применимости, достоинства и недостатки тех или иных методов и средств измерений показателей качества продукции, а также научит студентов программировать реальные прикладные задачи по обра-

ботке результатов измерений и выполнении практических и контрольных работ в программе Excel с применением современных ЭВМ, а также ана-

лизировать полученные данные и делать выводы по степени соответствия измеряемых параметров деталей установленным требованиям.

5

1. ЦЕЛИ, ЗАДАЧИ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1Цель дисциплины:

Дисциплина «Метрология и сертификация» имеет своей целью: формирование у студентов специальностей 220501.65 «Управление каче- ством» (УК) и 200501.65 «Стандартизация и сертификация» (СС) и направлений 221400.62 «Управление качеством» (УКб), 221700.62 «Стан- дартизация и метрология» (СМТб) и др. теоретических знаний в области метрологии и сертификации, определенных умений и практических навы-

ков по работе с измерительным оборудованием и выполнению требований стандартов, что позволит сформировать и развить общекультурные и про- фессиональные компетенции (см. таблицу 1.1) в соответствии с ФГОС ВПО по направлениям 221400.62 «Управление качеством» и 221700.62 «Стандартизация и метрология», рекомендациями УМО в области поли- технического образования, прикладной математики и электроники, а также требованиями работодателей.

1.2. Задачи изучения дисциплины:

-ознакомить студентов специальностей УК и СС и направлений УКб и СМТб с терминологией и основными положениями международных и рос- сийских стандартов и др. нормативных документов в области метрологии;

-научить студентов специальностей УК и СС и направлений УКб и СМТб рассчитывать и определять основные метрологические характери- стики измерительного оборудования и инструментов, правильно выбирать мерительный инструмент, а также умело пользоваться и применять для решения определенных производственных задач необходимую норматив- ную документацию в области метрологии;

-усвоение основных положений по правовому обеспечению области сертификации;

-ознакомление с основными законодательными и нормативными ак- тами РФ и ведомственных структур в области сертификации;

-овладение основными принципами и методиками по сертификации продукции, услуг и т.д. в организациях и на предприятиях;

-получение практических навыков по применению законодательных

инормативных актов РФ в области сертификации;

-развивать и укреплять у студентов специальностей УК и СС и направлений УКб и СМТб необходимые социально-личностные компетен- ции с целью формирования гармонично развитой личности.

1.3 Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплин «Метрология, стандартизация и сертификация» и «Метрология и сертификация» направлен на формирование следующих компетенций, знаний, умений и практических навыков (см. таблицу 1.1):

6

				Таблица 1.1
Номер/	Содержание компе-	В результате изучения дисциплины обучающиеся должны
индекс	тенции или ее части
компе-	(в соответствии с	знать	уметь	владеть
тенций	ФГОС)
ОК1	владеет культурой		ставить цели и вы-	культурой мышле-
	мышления, способен к		бирать пути её до-	ния, способностью
	обобщению, анализу,		стижения	к обобщению, ана-
	восприятию информа-			лизу, восприятию
	ции, постановке цели			информации,
	и выбору путей её до-
	стижения
ОК5	умеет использовать			умением использо-
	нормативные право-			вать нормативные
	вые документы в сво-			правовые докумен-
	ей деятельности			ты в своей деятель-
				ности
ОК8	осознает социальную		осознавать социаль-	высокой мотиваци-
	значимость своей бу-		ную значимость сво-	ей к выполнению
	дущей профессии, об-		ей будущей профес-	профессиональной
	ладает высокой моти-		сии	деятельности
	вацией к выполнению
	профессиональной
	деятельности
ОК9	использует основные			навыками исполь-
	положения и методы			зования основных
	социальных, гумани-			положений и мето-
	тарных и экономиче-			дов социальных,
	ских наук при реше-			гуманитарных и
	нии социальных и			экономических
	профессиональных			наук при решении
	задач			профессиональных
				задач
ОК11	использует основные		применять методы	навыками исполь-
	законы естественнона-		математического	зования основных
	учных дисциплин в		анализа и моделиро-	законов естествен-
	профессиональной		вания, теоретическо-	нонаучных дисци-
	деятельности, приме-		го и эксперимен-	плин в профессио-
	няет методы матема-		тального исследова-	нальной деятельно-
	тического анализа и		ния	сти
	моделирования, теоре-
	тического и экспери-
	ментального исследо-
	вания
ОК13	имеет навыки работы с			навыками работы с
	компьютером как			компьютером как
	средством управления			средством управ-
	информацией			ления информа-
				цией
ОК14	способен работать с			способностью ра-
	информацией в гло-			ботать с информа-
	бальных компьютер-			цией в глобальных
	ных сетях			компьютерных се-
				тях

7

ПК2	осуществляет монито-	организационные,	творчески приме-	нормативно-
	ринг и владеет мето-	научные и методи-	нять знания по мет-	технической доку-
	дами оценки прогресса	ческие основы мет-	рологическому обес-	ментацией в части
	в области улучшения	рологического обес-	печению технологи-	законодательной
	качества	печения, правовые	ческих процессов;	метрологии;
		основы обеспечения	- пользоваться ос-	современными ме-
		единства измерений;	новными видами	тодами контроля
		методологию оценки	мерительных ин-	качества продук-
		качества; основные	струментов;	ции и ее сертифи-
		тенденции в обла-	- определять и рас-	кации;
		сти совершенство-	считывать основные	- навыками работы
		вания средств и ме-	метрологические	на основных груп-
		тодов управления	характеристики из-	пах измерительных
		качеством; теоре-	мерительного обо-	инструментов;
		тические основы	рудования и инстру-	- навыками по
		обеспечения каче-	ментов;	определению и
		ства и управления	- обрабатывать ре-	расчету основных
		качеством продук-	зультаты измерений,	метрологических
		ции и технологиче-	в том числе с при-	характеристик из-
		ских процессов;	менением современ-	мерительного обо-
		- классификацию	ных статистических	рудования и ин-
		систем физических	методов обработки	струментов;
		величин и их еди-	на ЭВМ;	- навыками по
		ниц;	- определять и рас-	определению и
		- методы и средства	считывать погреш-	расчету погрешно-
		измерения физиче-	ности измерения и	сти измерения и
		ских величин;	доверительные ин-	доверительных ин-
		- виды погрешностей	тервалы;	тервалов.
		измерения и методы	- подготовить необ-
		их расчета;	ходимую докумен-
		- основные положе-	тацию для проведе-
		ния международных	ния сертификации
		и российских стан-	продукции;
		дартов в области
		оценки соответ-
		ствия;
		- виды сертифика-
		ции и порядок её
		проведения;
ПК3	идентифицирует ос-	методологию оценки	творчески приме-	нормативно-
	новные процессы и	качества; основные	нять знания по мет-	технической доку-
	участвует в разработке	тенденции в обла-	рологическому обес-	ментацией в части
	их рабочих моделей	сти совершенство-	печению технологи-	законодательной
		вания средств и ме-	ческих процессов;	метрологии;
		тодов управления	применять основные	современными ме-
		качеством; теоре-	законодательные и	тодами контроля
		тические основы	нормативные право-	качества продук-
		обеспечения каче-	вые акты РФ и мето-	ции и ее сертифи-
		ства и управления	дические материалы	кации;
		качеством продук-	по управлению каче-
		ции и технологиче-	ством при разработ-
		ских процессов;	ке и экспертизе нор-
			мативной докумен-
			тации;
			применять основные

8

			законодательные и
			нормативные право-
			вые акты РФ и мето-
			дические материалы
			по сертификации для
			подготовки и прове-
			дения сертификации
			и ресертификации
			продукции, услуг,
			процессов жизнен-
			ного цикла продук-
			ции и т.д.
ПК4	применяет знание за-	организационные,	творчески приме-	нормативно-
	дач своей профессио-	научные и методи-	нять знания по мет-	технической доку-
	нальной деятельности,	ческие основы мет-	рологическому обес-	ментацией в части
	их характеристики	рологического обес-	печению технологи-	законодательной
	(модели), характери-	печения, правовые	ческих процессов;	метрологии;
	стики методов,	основы обеспечения	применять основные	современными ме-
	средств, технологий,	единства измерений;	законодательные и	тодами контроля
	алгоритмов решения	методологию оценки	нормативные право-	качества продук-
	этих задач	качества; основные	вые акты РФ и мето-	ции и ее сертифи-
		тенденции в обла-	дические материалы	кации;
		сти совершенство-	по управлению каче-	- навыками работы
		вания средств и ме-	ством при разработ-	на основных груп-
		тодов управления	ке и экспертизе нор-	пах измерительных
		качеством; теоре-	мативной докумен-	инструментов;
		тические основы	тации;	- навыками по
		обеспечения каче-	применять основные	определению и
		ства и управления	законодательные и	расчету основных
		качеством продук-	нормативные право-	метрологических
		ции и технологиче-	вые акты РФ и мето-	характеристик из-
		ских процессов;	дические материалы	мерительного обо-
		принципы построе-	по сертификации для	рудования и ин-
		ния, структуру и со-	подготовки и прове-	струментов;
		держание основных	дения сертификации	- навыками по
		законодательных и	и ресертификации	определению и
		нормативных право-	продукции, услуг,	расчету погрешно-
		вых актов РФ, мето-	процессов жизнен-	сти измерения и
		дических материа-	ного цикла продук-	доверительных ин-
		лов по метрологиче-	ции и т.д.;	тервалов.
		скому обеспечению	поиска, анализа и
		производства;	использования ос-
		принципы построе-	новных законода-
		ния, структуру и со-	тельных и норма-
		держание основных	тивных правовых
		законодательных и	актов РФ, междуна-
		нормативных право-	родного и европей-
		вых актов РФ, мето-	ского законодатель-
		дических материа-	ства, а так же мето-
		лов по сертифика-	дических материа-
		ции, в том числе ФЗ	лов в области мет-
		«О техническом ре-	рологического обес-
		гулировании» и	печения, оценки со-
		стандарты серии	ответствия и серти-
		ГОСТ Р 40000;	фикации;

9

		принципы построе-	- пользоваться ос-
		ния, структуру и со-	новными видами
		держание основных	мерительных ин-
		международных	струментов;
		стандартов в области	- определять и рас-
		сертификации и	считывать основные
		управления каче-	метрологические
		ством, в том числе	характеристики из-
		серии ИСО 9000;	мерительного обо-
		- классификацию	рудования и инстру-
		систем физических	ментов;
		величин и их еди-	- обрабатывать ре-
		ниц;	зультаты измерений,
		- методы и средства	в том числе с при-
		измерения физиче-	менением современ-
		ских величин;	ных статистических
		- виды погрешностей	методов обработки
		измерения и методы	на ЭВМ;
		их расчета;	- определять и рас-
		- основные положе-	считывать погреш-
		ния международных	ности измерения и
		и российских стан-	доверительные ин-
		дартов в области	тервалы;
		оценки соответ-	- подготовить необ-
		ствия;	ходимую докумен-
		- виды сертифика-	тацию для проведе-
		ции и порядок её	ния сертификации
		проведения;	продукции;
ПК6	применяет знание эта-	организационные,	Творчески приме-	нормативно-
	пов жизненного цикла	научные и методи-	нять знания по мет-	технической доку-
	изделия, продукции	ческие основы мет-	рологическому обес-	ментацией в части
	или услуги	рологического обес-	печению технологи-	законодательной
		печения, правовые	ческих процессов;	метрологии;
		основы обеспечения	применять основные	современными ме-
		единства измерений;	законодательные и	тодами контроля
		основные тенденции	нормативные право-	качества продук-
		в области совершен-	вые акты РФ и мето-	ции и ее сертифи-
		ствования средств и	дические материалы	кации;
		методов управления	по управлению каче-
		качеством; теоре-	ством при разработ-
		тические основы	ке и экспертизе нор-
		обеспечения каче-	мативной докумен-
		ства и управления	тации;
		качеством продук-	- применять основ-
		ции и технологиче-	ные законодатель-
		ских процессов;	ные и нормативные
		принципы построе-	правовые акты РФ и
		ния, структуру и со-	методические мате-
		держание основных	риалы по сертифи-
		законодательных и	кации для подготов-
		нормативных право-	ки и проведения сер-
		вых актов РФ, мето-	тификации и ресер-
		дических материа-	тификации продук-
		лов по метрологиче-	ции, услуг, процес-
		скому обеспечению	сов жизненного цик-

10