авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

«Министерство образования и науки Российской Федерации Псковский государственный политехнический институт С.И. Дмитриев И.Г. Ершова ...»

-- [ Страница 5 ] --

Оптиметр – прибор для измерения линейных размеров сравнением с мерой, преобразовательным элементом в котором является рычажно оптический механизм. Непосредственно измерительной головкой в этом приборе является трубка оптиметра, которая бывает окулярного и проек ционного (экранного) типов. В трубке окулярного типа наблюдатель смот рит в окуляр и отсчитывает значения размера по шкале,а в трубке проек ционного типа – отсчет производится на экране.

Оптиметры изготовляют в двух вариантах: вертикальные – с верти кальной линией измерения и горизонтальные – с горизонтальной линией измерения. Вертикальный оптиметр предназначен для контактных измере ний при контроле наружных размеров методом сравнения измеряемого из делия с концевыми мерами, калибрами или деталями – образцами. Гори зонтальный оптиметр предназначен для тех же целей, но позволяет кроме измерений наружных размеров проводить измерения внутренних размеров.

Стол горизонтального оптиметра может совершать ряд линейных и угло вых перемещений, позволяющих проводить точную установку детали по линии измерения. Как вертикальные, так и горизонтальные оптиметры вы пускают с отсчетом в окуляре или на проекционном экране (ОВО-1, ОВЭ 02, ОВЭ-1).

Оптический длиномер – прибор для измерения линейных размеров сравнением со значением по шкале, встроенной в этот прибор и переме щающейся вместе с измерительным стержнем. Дробные значения отсчи тываются по шкале с помощью нониуса, встроенного в окулярный или проекционный микроскоп. В зависимости от конструкции стоек, в которых устанавливают длиномеры, они, как и оптиметры, бывают вертикальные и горизонтальные (ИЗВ-1;

ИЗВ-2;

ИЗВ-3). Горизонтальные длиномеры делят на группы в зависимости от их назначения.

Длиномеры на горизонтальных стойках типов ИЗВ предназначены для тех же целей, что и горизонтальные оптиметры, но измерения здесь ведут непосредственным прямым методом, без применения установочных мер длины. Горизонтальный длиномер типа ИКУ-2 предназначен для из мерения наружных и внутренних линейных и угловых размеров в прямо угольных и полярных координатах.

Длиномеры и измерительные машины относят к группе приборов, предназначенных для измерения больших длин по одной оси координат.

Погрешность измерения длиномером зависит от измеряемого разме ра и температурных условий. При рекомендуемых условиях измерения по грешность измерения составляет от 1,5 до 3 мкм, при использовании толь ко шкалы длиномера. При измерении методом сравнения с концевыми ме рами длины первого класса погрешность составляет от 1,5 до 2,5 мкм.

Гониометры служат для измерения углов бесконтактным методом с помощью автоколлиматора непосредственно по лимбу. Гониометры вы пускают следующих типов: ГС-1, ГС-2, ГС-5, ГС-10, ГС-30 с ценой деле ния 1;

2;

5;

10 и 30 соответственно и погрешностью измерения любого уг ла одним приемом из трех наведений и отсчетов на любом участке лимба соответственно 1;

2;

5;

10 и 30. Серийно выпускают гониометры типов ГС-1М, ГС-5, ГС-10 и ГС-30.

Принципиальная схема устройства гониометров в основном одина кова. В основании прибора на опоре неподвижно установлена ось враще ния прибора, на которую крепится лимб, алидада и предметный столик.

Лимб может вращаться совместно со столиком или совместно с алидадой.

Алидада имеет отсчетное устройство и колонку со зрительной трубой, ко торой прилагаются автоколлимационные окуляры.

Отсчетное устройство представляет собой оптический микрометр. У большинства гониометров на основании неподвижно укреплена колонка с установленным на нем коллиматором. Коллиматор служит для измерения углов и других различных оптических измерений.

Более точным и усовершенствованным прибором является гонио метр-спекртометр ГС-1М. Серийно выпускаемые образцы имеют предел допускаемой погрешности измерения углов ± 2.

Диаметр делительной окружности лимба составляет 412 мм, цена де ления лимба 10;

диаметр предметного столика 150 мм.

Гониометры поверяют по ГОСТ 13419-74.

Оптические делительные головки (ОДГ). Головки предназначены для проведения угловых измерений и делительных работ. Выпускают де лительные головки следующих типов: ОДГЭ-1,ОДГЭ-2, ОДГЭ-5.

Принцип действия ОДГ основан на сравнении контролируемых уг ловых величин с углами поворота их шпинделя, отсчитываемыми по точ ному лимбу. Основными деталями головки являются оптический лимб и шпиндель. Лимб неподвижно укреплен на шпинделе внутри корпуса.

Шпиндель вращается в подшипниках, закрепленных в корпусе головки. В нижней части корпуса головки расположен червяк, сцепляющийся с чер вячным колесом, закрепленным на шпинделе. Установленные углы отсчи тывают с помощью отсчетного микроскопа.

ОДГ могут быть использованы как технологическое приспособление для поворота изделий на заданный угол при легких работах на металлоре жущих станках.

Делительные головки поверяют по ГОСТ 8.046-73.

Интерферометр – измерительный прибор, основанный на интерфе ренции света. Принцип действия всех интерферометров одинаков и разли чаются они только способами получения так называемых когерентных пучков света, т.е. таких складываемых пучков, которые обладают постоян ством разности фаз: при их сложении определяется амплитуда суммарных колебаний.

Контактные интерферометры предназначены для измерения наруж ных размеров с использованием стеклянных пластин (ГОСТ 2923-75).

Диапазон измерения вертикального интерферометра 150 мм, гори зонтального – до 500 мм.

Погрешность измерения вертикальными интерферометрами при ис пользовании концевых мер длины второго разряда составляет от 0,25 до 0,4 мкм. Эти интерферометры чаще всего используют для аттестации кон цевых мер длины на третий разряд.

Измерительная машина – прибор для измерения линейных разме ров сравнением со шкалой, встроенной неподвижно в этот прибор, с отсче том дробных значений с помощью дополнительной шкалы, перемещаю щейся вместе с одним измерительным наконечником и по трубке оптимет ра (тип ИЗМ-1, 2, 4, 6). Принципиальное построение машины аналогично оптическому длиномеру, т. е. имеется шкала с большим интервалом, кото рый делится с помощью дополнительной шкалы, и устройство для отсчета значений с ценой деления 0,001 мм. Измерительные машины предназначе ны в основном для измерения больших размеров (более 1000 мм) и отно сятся к горизонтальному типу. Измерения на машине производятся непо средственным методом или методом сравнения с мерой. При измерении методом сравнения с мерой отсчитывается отклонение от настроенного размера с использованием шкалы трубки оптиметра.

Применяют измерительные машины в основном для аттестации больших концевых мер длины и очень часто – для определения размера микрометрических нутромеров после их сборки.

Технические характеристики задаются интервалом размера в общем диапазоне до 10000 мм. Погрешность измерения на машинах методом сравнения с мерой размеров до 500 мм от 0,4 до 2 мкм. При измерении ме тодом непосредственной оценки, т.е. с использованием всех шкал, по грешность измерения при рекомендуемых условиях составляет от 1 до мкм.

Основными представителями третьей разновидности оптических приборов являются универсальный микроскоп и универсальный измери тельный микроскоп (УИМ). К этому виду приборов относятся и бескон тактные интерферометры.

Универсальным микроскопом называется оптический прибор для измерения линейных и угловых размеров в плоскости с визированием из меряемых точек или линий с помощью микроскопа и отсчетом значений размера по оптическим шкалам.

Универсальный измерительный микроскоп (УИМ) представляет собой двухкоординатную измерительную машину (КИМ). Если в КИМ оп ределяется размер только в одном направлении, то в УИМ измерения про водятся и в перпендикулярном направлении. Положение продольных и по перечных салазок определяется по стеклянным шкалам с помощью отсчет ных микроскопов, снабженных окуляром со спиральным нониусом. При измерении резьб для повышения точности часто используют измеритель ные ножки.

УИМ имеет диапазон измерений в продольном направлении 200 мм, в поперечном 100 мм. Цена деления отсчетных линейных устройств 0, мм, а угломерного устройства 1. Изготавливают микроскопы для измере ния размеров до 500 мм по продольной шкале и 200 мм – по поперечной.

Отсчет размеров может производиться по проекционному устройству (эк ранный). В некоторых проекционных микроскопах имеется цифровой от счет размера. Приборы обычно снабжаются всевозможной оснасткой для проведения различных измерений, поэтому они и называются универсаль ными.

Применение лазеров для линейных измерений. Использование ла зеров, особенно газовых лазеров видимого диапазона, чрезвычайно расши рило область применения оптических методов измерения расстояний и уг лов. Пространственная погрешность лазерного света позволяет коллими ровать пучки с расходимостью, вызванной только дифракцией. Благодаря этому приборы с применением лазера обеспечивают угловую точность около 1 мкрад при работе на расстояниях порядка сотен метров.

Лазеры создают излучение наиболее высокой интенсивности по сравнению со всеми известными источниками света. Интенсивность лазера превышает наибольшую интенсивность неотфильтрованных некогерент ных источников света примерно в 10 раз. Поэтому визирование можно выполнять путем непосредственной посылки пучка света в заданном на правлении, а интерферометрические измерения проводить в нормально ос вещенном помещении и даже на открытом воздухе. Дистанции, на которых можно выполнять оптические измерения, возрастают при этом во много раз.

Одним из наиболее простых способов применения лазеров является метод визирования. Установив лазер, можно идти вдоль его условной «оп тической струны», выверяя положения различных элементов конструкции.

Визирование может быть дополнительно обеспечено сервоконтролем.

Технику визирования широко применяют при сборке и монтаже самоле тов, нефтехимического оборудования, кораблей, при нивелировании, про ходке туннелей, юстировке многоэлементных оптических систем, при строительстве больших сооружений.

Основным и наиболее распространенным методом измерения с по мощью лазеров является измерение длины с использованием обычной оп тической интерференции для коротких дистанций и техники модулирова ния света для длинных. Высокая временная когерентность газового лазера позволяет подсчитать число полос интерференции для значительно боль ших оптических путей.

Многие из существующих устройств для интерференционного изме рения длины с помощью лазера имеют высокую точность. Точность каж дого из них определяется главным образом степенью стабилизации часто ты применяемого лазера и реально может быть порядка 10-9 – 10-10.

Высокая интенсивность луча лазера позволяет получить интерфе ренционную картину, если в качестве отражателя в одном из плеч интер ферометра использовать поверхность металла. Поэтому с помощью лазе ров можно осуществлять также непрерывный интерферометрический кон троль размеров деталей в производственном процессе.

Весьма перспективным является использование лазеров в многоко ординатных устройствах. Лазерные интерферометры и цифровая техника сделали доступными контроль крупногабаритных изделий по отклонениям размеров, формы и расположения по новым методам оценки.

Особое развитие получает голографическая интерферометрия. Го лографический метод позволяет записать на фотоэмульсию своеобразную картину волнового поля, которую называют голограммой. Такая запись стала практически возможной с использованием лазера. Голографическая интерферометрия значительно расширяет область интерферометрических измерений и является одним из очень перспективных направлений разви тия техники линейных измерений.

В лазерных интерферометрах цехового назначения применяют ла зерный измеритель перемещений ТПЛ-ЭОК1 с устройствами автоматиче ского управления и ЭВМ. Цифровые растровые системы имеют унифици рованную схему и оснастку, блок цифровой индикации. Одновременно информация выводится на специальную шину в двоично-десятичном коде.

Имеется кнопка установки нулевого положения показаний, что дает воз можность реализации измерений по методу сравнения с мерой. Преобразо ватель перемещается по стойке. Прибор имеет стойку и измерительный столик, позволяющий проводить измерения, как в вертикальной, так и го ризонтальной плоскости.

7.4.3. Пневматические измерительные приборы Пневматическими измерительными приборами называются измери тельные средства, в которых преобразование измерительной информации, т. е. информации, содержащей сведения об измеряемом размере, осущест вляется через измерение параметров сжатого воздуха в воздушной магист рали при его истечении через небольшое отверстие.

Принцип действия всех пневматических приборов для измерения ли нейных размеров основан на положении газовой механики о том, что, если в какой-либо магистрали воздухопровода (камере) находится воздух под давлением и выпускается через небольшое отверстие в атмосферу с номи нально постоянным давлением, то расход воздуха через это отверстие в единицу времени будет зависеть от площади проходного сечения отвер стия и от давления внутри магистрали. При постоянном давлении расход будет зависеть только от площади проходного сечения. Если на пути рас пространения воздушного потока вблизи отверстия оказывается препятст вие, то расход воздуха и давление внутри магистрали около отверстия ме няются.

Деталь, линейный размер которой надо измерить, располагают перед торцом сопла на определенном расстоянии. В зависимости от размера де тали изменяется зазор (расстояние между деталью и торцом сопла), отчего изменяется расход воздуха (объем воздуха, проходящего в единицу време ни через калиброванное отверстие – сопло). Обычно прибор настраивают по размеру образцовой детали или концевым мерам длины.

Прибор имеет узел подготовки воздуха, в котором осуществляется его очистка и стабилизация давления;

отсчетное или командное устройст во, преобразующее изменение расхода или связанного с ним давления в воздухопроводе в значение определяемого размера;

измерительную осна стку с одним или несколькими соплами (диаметр отверстия 1 – 2 мм), из которых воздух вытекает на деталь. По видам отсчетных устройств прибо ры разделяют на ротаметрические и манометрические.

В приборе ротаметрического типа сжатый воздух под постоянным давлением поступает в нижнюю часть расширяющейся конической про зрачной (обычно стеклянной) трубки, в которой находится поплавок. Из верхней части трубки воздух подводится к измерительному соплу и через зазор S выходит в атмосферу. В соответствии со скоростью воздуха попла вок устанавливается на определенное расстояние S от нулевой отметки шкалы, которая отградуирована в единицах длины.

В приборах манометрического типа сжатый воздух под постоянным давлением поступает в рабочую камеру, в которой находится входное со пло, далее в измерительное сопло и через зазор – в атмосферу. Давление в камере, зависящее от зазора S, измеряется манометром, шкала которого от градуирована в единицах длины. Применяют приборы манометрического типа высокого (30 – 40 кН/м2) и низкого (5 – 10 кН/м2) давления.

Пневматические измерительные приборы используют в системах ак тивного контроля, в контрольных автоматах. В качестве чувствительного элемента используют упругие элементы (трубчатые пружины, сильфоны, мембранные коробки, упругие и вялые мембраны) или жидкостные диф манометры (U-образные и чашечные). Приборы разделяют на бесконтакт ные (воздух из измерительного сопла обдувает непосредственно деталь) и контактные (воздух из измерительного сопла направлен на торец измери тельного стержня или одного из плеч рычага, второй конец которого вхо дит в контакт с деталью).

К преимуществам приборов относят сравнительную простоту конст рукции, возможность бесконтактных измерений при очистке измеряемой поверхности струей воздуха, большое увеличение при измерении (до тыс. раз) и, как следствие, высокая точность, возможность определения размеров, погрешностей формы, суммирования и вычитания измеряемых величин, получение непрерывной информации и дистанционного измере ния. К недостаткам относят: необходимость иметь очищенный воздух со стабилизированным давлением;

инерционность пневматической системы;

колебание температуры в зоне измерения.

Перспективными являются созданные конструкции, в которых соче таются преимущества пневматического метода с использованием индук тивных или других преобразователей.

7.4.4. Электрические приборы В электрических приборах для линейных измерений процесс измере ния осуществляется путем превращения линейной величины в электриче скую, которая в зависимости от целевого назначения прибора в свою оче редь превращается либо снова в линейную величину (например, переме щение стрелки по шкале), либо в сигнал, либо в механическую величину перемещения отдельных элементов в автоматических контрольных, реги стрирующих или регулирующих устройствах. Измеряемая линейная вели чина превращается в электрическую с помощью электромеханических преобразователей (головок), чувствительные элементы которых ощупыва ют контролируемое изделие.

Пребразование линейного перемещения в электрическую величину с последующим измерением ее электрическими приборами дает ряд пре имуществ по сравнению с механическими или оптическими измеритель ными приборами:

• возможность территориального разделения места измерения и места получения результатов;

• возможность использования результатов измерения в виде элек трических величин как в электромеханических показывающих, регистри рующих и сигнализирующих приборах, так и в автоматических контроли рующих и обрабатывающих машинах;

• удобство эксплуатации.

Электрические измерительные приборы для измерения линейных измерений представляют собой приборы, в которых результат представля ется в виде электрической величины, или приборы с электрическими пере даточными устройствами. Обычно они состоят из преобразователя, пока зывающего прибора, содержащего шкалу или сигнальные лампы, выход ные элементы схемы, не смонтированные в датчике преобразователя.

В соответствии с принципом действия преобразователя различают электрические измерительные приборы:

• электроконтактные;

• индуктивные;

• емкостные;

• фотоэлектрические.

Электроконтактные измерительные приборы. Приборы преобра зуют определенное изменение контролируемой величины в электрический сигнал через замыкание (размыкание) электрических контактов цепей, управляющих исполнительными элементами системы. Контакты обычно изготавливают из вольфрама, реже из благородных металлов. Включение прибора просходит при срабатывании прерывателя измерительного уст ройства в зависимости от размера контролируемого изделия. Если рычаг прерывателя не контактирует с контактами, то изделие изготовлено в до пуске. Если изделие выходит за пределы поля допуска, контакты замыка ются, и загораются лампочки.

Различные виды преобразователей по принципу настройки разделя ют на две группы. К первой группе относят преобразователи, настройка которых производится с помощью точных установочных винтов, не имеющих делений, по параллельным концевым мерам или специальным установочным калибрам. Ко второй группе относят приборы, преобразова тели которых настраиваются на нулевое положение с помощью только од ного калибра с номинальным размером контролируемого изделия по зазо ру. С помощью преобразователя устанавливают пределы измеряемого раз мера, а по его шкале – фактическую величину контролируемого изделия.

Контроль размеров с помощью электроконтактного измерительного прибора имеет ряд преимуществ по сравнению с некоторыми шкальными приборами или жесткими калибрами. Наряду с меньшей утомляемостью контролера и получением меньшей погрешности измерений значительно сокращается время контроля. Указанные преимущества делают возмож ным создание многомерных контрольно-измерительных приборов, у кото рых электроконтактные преобразователи расположены таким образом, что за один установ изделия на измерительную позицию автоматически изме ряют несколько размеров. Наиболее подходящими для многомерных при боров являются электроконтактные преобразователи, так как они обладают сравнительно малыми габаритами (модели 228-2, 228-5, 248-6 и др., ГОСТ 3899-81). Применяя электромагниты, которые воздействуют на специаль ные стрелки, передающие импульсы от контактов преобразователя на точ ное реле, конструируют автоматические контрольно-сортировачные при боры. Электроконтактные преобразователи применяют в адаптивных сис темах управления станками для подачи управляющих импульсов на при вод или подающий механизм, для изменения режима обработки детали при достижении настроенных предельных размеров.

Путем включения в измерительную цепь сигнальных ламп с электро счетчиками, которые считают всю совокупность контролируемых изделий, одновременно с операции контроля можно получать данные для оценки качества технологического процесса.

Индуктивные измерительные приборы. Определение действи тельных размеров деталей в цеховых измерениях рекомендуется проводить электроиндукционными методами.

Принцип работы индуктивных измерительных приборов заключает ся в том, что с изменением размера контролируемого изделия изменяется воздушный зазор в замкнутом дросселе и сопротивление в сети перемен ного тока. Электросхема прибора представляет собой мостовую схему.

Измеряемая величина находится в определенной зависимости от тока, про текающего в цепи и выпрямляемого для измерения, сортировки и регули рования;

необходимые управляющие процессы осуществляются с помо щью специального реле. Ввиду того, что магнитная цепь индуктивных преобразователей обладает очень малыми воздушными зазорами, незначи тельное изменение измеряемой величины соответствует сравнительно большому изменению магнитного сопротивления. Существенным пре имуществом индуктивных приборов для контроля размеров является от сутствие в преобразователе чувствительных опор, шарниров, контактов, которые вызывают чувствительность приборов к сотрясению, ограничива ют их надежность и срок службы при эксплуатации.

Снимаемые с прибора электрические величины имеют простейший вид и не зависят от внешних влияний.

Принцип действия индуктивного измерительного преобразователя заключается в следующем. У индуктивного измерительного преобразова теля положение подвижного якоря между обеими измерительными маг нитными катушками определяется величиной контролируемого изделия.

Если якорь находится между катушками, то воздушные зазоры, а вместе с ними и индуктивности обеих измерительных катушек равны между собой, если же якорь приближается к одной из катушек, то ее сопротивление уве личивается, в то время как сопротивление другой катушки уменьшается.

Так как обе измерительные катушки включены в смежные ветви электри ческого измерительного моста, то переменное напряжение, приложенное к соответствующей диагонали моста, является мерилом контролируемой ве личины. Равновесие моста, т. е. установку якоря в среднее положение, осуществляют с помощью концевых мер.

По сравнению с предельными электроконтактными преобразовате лями индуктивные преобразователи более дорогие, однако, они имеют следующие преимущества:

• отсутствие обратного механического воздействия на измеритель ный наконечник (шток);

• надежны в эксплуатации;

• возможна электрическая настройка необходимых пределов изме рения;

• возможна настройка на несколько полей допусков в зависимости от задач измерения.

Индуктивные преобразователи имеют модели 212, 276, 76503 и др.

Емкостные измерительные приборы. Изменение контролируемого размера влечет изменение величины воздушного зазора между пластинка ми конденсатора и, следовательно, изменение емкости. Так как емкость преобразователя составляет около 100 пФ, то измерение емкости практи чески возможно только с помощью высокочастотных методов с примене нием дорогостоящих вспомогательных устройств. Однако значительное преимущество емкостного метода заключается в возможности изготовле ния легких и жестких подвижных электродов и достижения высокой соб ственной частоты. Кроме того, по сравнению с индуктивным емкостной преобразователь имеет еще то преимущество, что у него значительно меньше обратное воздействие на измерительный шток, так как силы, воз никающие от напряжения, приложенного на подвижные электроды, значи тельно меньше магнитных сил в индуктивном преобразователе. В конст руктивном отношении емкостной преобразователь должен обладать незна чительным рассеиванием, тщательно выполненной экранировкой, высоко качественной изоляцией, простотой выполнения и достаточной механиче ской жесткостью. Преобразователь изготовляют в виде двухпластинчатого конденсатора, из которых одна пластина подвижная, либо в виде трехпла стинчатого конденсатора с одной подвижной и двумя неподвижными пла стинами.

Фотоэлектрические приборы (ФЭП). В ФЭП информация о пере мещении меры относительно указателя поступает в виде световых сигна лов на фотоэлемент. С помощью фотоэлемента информация преобразуется в электрические сигналы, по разности амплитуд или фаз которых опреде ляю изменение контролируемой величины.

В качестве оптических мер в приборах используют измерительные растры, дифракционные решетки, штриховые меры, кодовые решетки, шкалы длин волн и другие меры.

Фотоэлектрические устройства широко применяют для контроля размера прокатываемых и протягиваемых изделий (полосы, ленты, трубы, проволока), при автоматизации измерений на проекторах, в различных контрольно-сортировочных автоматах, а также в высокоточных растровых и интерференциальных измерительных системах.

7.5. ИЗМЕРИТЕЛЬНО-ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В развитии современной измерительной техники наметились общие тенденции, из которых главными являются:

• переход от единичных приборов к измерительным системам, в том числе к самонастраивающимся и адаптивным системам:

• развитие измерительных подсистем в робототехнических ком плексах;

• совершенствование систем активного контроля;

• применение микропроцессоров в измерительных системах и уст ройствах для переработки измерительной информации;

• применение числового программного управления процессом изме рений, приведшим к созданию информационно-измерительных систем (ИИС).

Измерительно-информационная система – комплекс измеритель ных устройств, обеспечивающих одновременное получение необходимой измерительной информации о состоянии точности объекта. Задача, решае мая ИИС, обратная задаче отдельного измерительного устройства: не рас членять параметры объекта измерения с целью выделить и воспринять их по отдельности, а объединить данные о всех главных параметрах объекта и создать тем самым достаточно полное, совокупное его описание. Таким образом, отличительными особенностями ИИС являются:

• одновременное измерение многих параметров объекта (т. е. мно гоканальность) и передача измерительной информации в единый центр;

• представление полученных данных, в том числе их унификация, в виде наиболее удобном для последующей обработки получателем.

Создание ИИС связано с решением системных вопросов:

• метрологическая унификация средств измерений (датчиков, пре образователей, указателей) независимо от вида измеряемых величин;

• оптимизация распределения погрешностей между различными средствами измерений, входящими в ИИС;

• наиболее целесообразное размещение указателей перед операто ром.

Датчики воспринимают различные параметры объекта измерения и передают по каналам связи сигналы в единый пункт сбора данных. Про граммное устройство воспринимает информацию датчиков и передает ее получателю информации.

В ИИС наиболее перегруженным звеном оказывается получатель информации, который практически не в состоянии одновременно воспри нять показания многих приборов. Для облегчения его работы применяют т.

н. мнемонические схемы, т. е. схематические изображения объекта изме рения, на которых приборы заменены условными сигнализаторами. Обыч но сигнализаторы показывают не абсолютные значения измеряемых вели чин, а их отклонения от заранее установленной нормы. При очень боль шом числе точек контроля приборы заменяют световыми сигнализаторами с условным цветовым кодом.

Источником управляющих сигналов являются аналоговые или циф ровые измерительные преобразователи, служащие для восприятия вели чин, характеризующих, например, процесс обработки на станке с число вым программным управлением (линейные и угловые перемещения, силы резания, вращающий момент, температура, потребляемая мощность). Ис точником командных сигналов является постоянное и программное запо минающее устройства.

Постоянные запоминающие устройства служат для хранения неиз менных программ. Они выполняются в виде коммутационных схем и на интегральных схемах. Оперативные запоминающие устройства содержат программоносители в виде дискет.

Вычислительная машина в соответствии с заданной программой от рабатывает командные сигналы, результаты измерения, включая анализ в конце, выдает результат измерения.

ИИС нашли широкое применение при контроле линейных и угловых величин, резьб, зубчатых колес, в адаптивном управлении технологическо го процесса, в метрологическом обеспечении в условиях модульного про изводства корпусных конструкций.

Создание автоматизированных поточных линий, являющихся неотъ емлемой частью модульного производства крупногабаритных корпусов, предусматривает использование встроенных в общий технологический по ток автоматических измерительных устройств ИИС. При этом методы из мерений должны обеспечивать возможность измерений без предваритель ного выравнивания конструкций по контрольным линиям. Измерения должны выполняться при тех пространственных положениях конструкций, которые определяются технологией их изготовления.

В [1] описан автоматизированный комплекс, состоящий из лазерного профилографа, системы сбора измерительной информации и микро-ЭВМ с программным обеспечением.

Лазерный профилограф включает светодальномер, работающий от диффузно-отражающих поверхностей, какими являются поверхности ме таллов, сканатор для бесконтактного измерения текущих радиус-векторов от центра вращения сканатора до контролируемых точек профиля цилинд рического корпуса.

Система сбора результатов измерения предназначена для автомати ческой записи полученных данных заданного сечения в переносной мо дуль памяти, выдачи команды на устройство автоматической смены точки измерения с определенным шагом по типу «от точки к точке», хранения записанной информации в модуле памяти, сопряжения модуля памяти с каналом ЭВМ и ввода результатов измерения в ЭВМ. Вычислительная машина обрабатывает результаты измерения по разработанной программе и выдает требуемые данные на экран дисплея или выводит на печать в форме таблицы.

7.6. КООРДИНАТНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ В машиностроении свыше 60% деталей следует измерять координат ными методами [1]. Контроль сложных деталей, таких, как зубчатые коле са, пространственно искривленные поверхности (турбинные лопатки, гребные винты, детали винтовых насосов), проводят координатным мето дом при использовании ЭВМ. Координатно-измерительная машина (КИМ), основанная на этом методе, отличается универсальностью, эконо мически оправдана и имеет легкость в обслуживании. Универсальность КИМ делает эти машины незаменимыми средствами измерения на пред приятиях с мелкосерийным производством. В крупносерийном и даже мас совом производстве КИМ эффективны на участках опытного производст ва, в измерительных лабораториях, инструментальных цехах, отделах кон троля качества.

К основным характеристикам КИМ относят возможность измерения в любой из трех систем прямоугольных координат: в машинной системе, соответствующей осям, по которым перемещается измерительная головка;

в нормальной системе, соответствующей осям детали (деталь может быть смещена по трем координатам относительно осей машинной системы);

во вспомогательной системе, которая может быть смещена по трем координа там относительно нормальной системы (эта система обеспечивает измере ние элементов, расположенных на наклонных поверхностях детали).

Размеры, полученные при измерении в нормальной системе, могут быть быстро пересчитаны во вспомогательную систему (или наоборот) пе реключением на пульте управления или с помощью определенного кода, записанного на дискете.

При автоматизации измерений определенную сложность представля ет ориентация базовых элементов детали. Для линейно-угловых измерений деталей сложной формы ручное базирование является наиболее трудоем кой и длительной операцией, поэтому возможность автоматизировать ба зирование составляет одно из преимуществ КИМ в сочетании с ЭВМ. Та кое автоматизированное базирование называют математическим базирова нием.

Программа математического базирования позволяет контролировать деталь в любом положении пространства измерений КИМ и устраняет не обходимость в зажимных приспособлениях и ручном базировании с помо щью измерительных средств.

Для деталей призматической формы КИМ обеспечивает возмож ность подвода щупа к пяти сторонам призматической детали;

шестая сто рона, на которую укладывается деталь, служит измерительной базой. При измерении сложных деталей отсутствие необходимости изменять базу из мерения составляет значительное преимущество КИМ по сравнению с тра диционными средствами измерения.

Для математического базирования используют настольный кальку лятор, который служит для устранения влияния неточности базирования измеряемой детали. Он корректирует результаты для последующих изме рений, учитывая расстояние между осями машины и осями детали.

В КИМ имеется измерительная головка с щупом, перемещения кото рой контролируются фотоимпульсной системой. Смещение щупа с нулево го положения по отношению к головке, вызванное неточным расположе нием измерительной поверхности, корректируется с помощью трехкоор динатного датчика.

Система ощупывания. Для деталей различной конфигурации и раз личной сложности в КИМ используется особая система «ощупывания».

Эта система удовлетворяет требованию универсальности, т. е. щуп дол жен осуществлять контакт между щуповым наконечником и деталью с любой стороны. Кроме того, для измерения размеров необходимо, чтобы в местах, подлежащих измерению, щуп непрерывно перемещался относи тельно детали без остановки машины. За счет этого обеспечивается эко номия во времени, более высокая точность и повторяемость результатов измерения по сравнению с традиционными методами. Щуп в КИМ имеет три степени свободы, т. е. независимые перемещения по трем взаимно перпендикулярным направлениям в соответствии с координатами измери тельной машины. Щуп с индуктивными датчиками позволяет автоматиче ски осуществлять контакт с измеряемой деталью при больших измери тельных усилиях. При этом значительно увеличивается точность измери тельных машин, и результаты измерения не зависят от опыта и индивиду альных способностей оператора.

Трехкоординатный датчик перемещения состоит из измерительного стержня с тремя перпендикулярно расположенными сердечниками и кор пуса с тремя соответствующими системами катушек. Фиксирующие эле менты в виде упругих мембран связывают измерительный стержень с кор пусом и обеспечивают пространственное перемещение щупа относительно корпуса. Железные сердечники могут быть закреплены в соединяющей го ловке и установлены в направлении осей катушек.

Системы катушек устанавливаются в осевом направлении через втулки перемещения датчика так, что железные сердечники в рабочем по ложении датчика занимают центральное положение катушек, и тем самым достигается нулевое показание. Такая коррекция осуществляется электри чески. Железные сердечники с системами катушек образуют индуктивный преобразователь от трех измерительных мостиков. Любое отклонение ощупывающего наконечника трех измерительных преобразователей вос принимается как компонент действительного перемещения.

Конструкция машины. Области применения КИМ весьма различны и условно могут быть разделены на две категории: контроль размеров ме ханически обрабатываемых деталей и контроль формы деталей, ограни ченных непрерывной поверхностью.

В первом случае основным требованием является проверка или кон троль размеров известной детали для сравнения полученных результатов с теоретическими при соблюдении допусков, заданных на чертеже. Измере нием «от точки к точке» пользуются при контроле корпусов, валов, фасон ного литья, зубчатых колес.

Во втором случае основное требование заключается в измерении по верхности неизвестного тела для запоминания его формы, а также пред ставления этой формы с помощью графика в соответствии с требованиями.

Трехкоординатная КИМ состоит из основания, несущего стол, на ко тором базируется контролируемая деталь. По трем направлениям в про странстве осуществляются перемещения, которые позволяют подвести щуп к любой точке измеряемой детали. Система измерения перемещений по осям x, y, z указывает точное положение точек измерения. Измеренные значения воспринимаются малым вычислительным устройством, перера батываются и записываются печатающим устройством. Расположение осей обуславливает точность и доступность трехкоординатной измерительной машины.

По расположению осей следует различать три основных типа конст рукций КИМ: портальный, с вертикальной и горизонтальной консолями.

Конструкцию с вертикально расположенной консолью рекомендуется применять, когда измеряемые детали располагаются параллельно поверх ности стола.

Конструкция с горизонтальной консолью подходит для измерения в плоскости, перпендикулярной плоскости стола.

Портальные конструкции обладают большей жесткостью по сравне нию с консольной и позволяют достичь высокой точности измерения при максимальных диапазонах измерения. Однако наличие в портальной кон струкции колонн ограничивает доступ к детали с боковых сторон, что снижает диапазон измерения. Консольная конструкция этого недостатка не имеет, контролируемую деталь можно удобно установить, контролировать с трех сторон и транспортировать.

ГЛАВА 8. ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ Технология технического контроля – это составная часть технологии производства, включающая совокупность приемов и способов проведения контроля качества продукции и технологических процессов ее изготовле ния. При это эффективность проведения технического контроля может быть повышена за счет тщательно спланированный и обоснованной его технологии.

Основные объекты и операции контроля по этапам производства приведены на рис. 8.1. Контрольные операции выполняют практически все службы.

8.1. ПРИНЦИПЫ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Технический контроль (ТК) с совокупностью основных элементов (объект, процесс и средство контроля, исполнитель, НТД) образует единую систему технического контроля (СТК).

При разработке технического контроля должны соблюдаться сле дующие принципы:

• системности;

• стандартизации;

• оптимальности;

• динамичности;

• автоматизации;

• преемственности;

• адаптации;

• организации.

Принцип системности заключается в том, что при создании ТК процессы планирования, исследования и проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта рассматривают во взаимосвязи.

Взаимосвязь элементов в ТК должна быть однозначно описана и максимально формализована. К практическому решению всех задач ТК необходимо подходить с позиций системотехники (теории больших сис тем). При изучении связей элементами и выделении элементов ТК такой подход приводит к необходимости учитывать только основные и наиболее устойчивые связи, что позволяет строить структуры элементов и связей в их строгой зависимости и переходить от рассмотрения ТК к построению и изучению систем технического контроля (СТК).

При построении СТК с позиций системного подхода предусматри вают:

• структурное и функциональное описание системы и выявление всех основных элементов и связей между ними;

• моделирование систем;

• квантификацию системы (построение количественных зависимо стей для связей и количественных элементов систем).

Литейные цехи Металлы Испытание на Контроль Контроль Кузнечно- Контроль готовых соответствие марки формовочных документации штамповоч-ны деталей материала смесей е цехи Неметалли Испытание Контроль Контроль модельной Контроль ческие изделия механических технологических оснастки документаций свойств свойств Механичес кие цехи Контроль макро- и Контроль режущего Контроль Контроль микро- структуры инструмента оборудования материала, (контроль, проверка заготовки, детали средств измерений перед запуском Текущие испытания Контроль первой детали Заготовительные, Склады отдела механические и снабжения механосборочные цехи Оформление Контроль Контроль Контроль на документации по химического состава геометрических коррозию результатам материала размеров контроля Контроль Визуальный Функциональные Визуальный металлургичес контроль внешнего испытания готовых контроль внешнего кого процесса Цехи гальвано вида и поверхности изделий вида плавки и Полуфабри лакокрасоч-ны каты х покрытий Специальные виды Контроль Контроль Контроль контроля и геометрических технологичес комплектности испытания готовых размеров кого процесса деталей Цехи термической Контроль чистоты Контроль обработки обработки оборудования Готовые изделия Оформление Цехи Контроль документов по обработки термообработки результатам неметали контроля ческих материалов Кконтроль Контроль Типовые оборудования документации испытания Слесарно сварочные Специальные Предварительны цехи Контроль виды контроля й осмотр Окраска документации (центровка, изделий, изделия нивелировка, подготовка к наведение и др.) испытаниям Оформление Автономная Механо- Технический документации по проверка на Цех сборочные осмотр результатам Контроль функционирова- испытаний цехи контроля соответствия ние детали чертежу Проверка и перед запуском Контроль Функциональная укладка соблюдения комплексная технологической режимов проверка документации Контроль Контроль плавности Контроль Приемно комплектности и термообработки сдаточные внешнего вида сварных испытания изделия соединений Цехи изготовления Цехи натуральных систем агрегатов и испытаний и отправки общей сборки потребителю Окончательный Контроль Периодические Контроль контроль стыковки испытания упаковки собранного узла Контроль Визуальный Наладка, Контроль оборудования контроль регулировка, консервации внешнего вида настройка Агрегатно- Контрольный сборочные осмотр после Экспедиции Контроль цехи Стендовые испытаний Контроль технологичес- испытания погрузки кого процесса Наладочные Контроль испытания демонтажа, если Отработка и Контроль изделие испытание монтажей разбирается для Монтажно- отправки Доводочные сборочный испытания Оформление цех Контроль документации Комплектовка геометрических порезультатам изделия размеров Текущие контроля испытания Рис. 8.1. Основные объекты и операции контроля по этапам производства Принцип стандартизации состоит в том, что основные функции, задачи и требования к системе СТК типизируются, унифицируются и обеспечиваются государственными и отраслевыми стандартами и техниче скими условиями. Стандарты являются базой системы и обязательность их требований обеспечивает автоматизм в функционировании системы. С по мощью стандартов внедрение отдельных элементов системы выполняют одновременно во всех подраз делениях промышленного предприятия.

Принцип оптимальности предполагает, что каждый элемент СТК имеет оптимальный уровень, а сама система обеспечивает решение по ставленных задач при минимальных затратах на ее разработку и макси мальном эффекте от ее функционирования.

Принцип динамичности заключается в том, что в СТК должна быть предусмотрена возможность ее непрерывного совершенствования и разви тия с учетом требований технического прогресса. Принцип динамичности обеспечивается при создании СТК за счет открытой структуры, планомер ного обновления ее подсистем и элементов.

Принцип автоматизации предусматривает максимальное использо вание средств вычислительной техники в системе технического контроля, включая автоматизацию технологических процессов и операций техниче ского контроля, а также труда инженерно-технического и управленческого персонала.

Принцип преемственности применяют в каждой конкретной разра ботке СТК;

принцип состоит в максимальном использовании всех имею щихся возможностей (ресурсов) предприятия и передового опыта разра ботки СТК на предприятиях машиностроения с учетом специфики произ водства и отрасли.

Принцип адаптации заключается в разработке и введении в СТК элементов, обеспечивающих быструю приспособляемость СТК и специфи ке объектов контроля в условиях периодически изменяющихся видов вы пускаемой продукции.

Принципы организации технического контроля:

• соответствие контроля уровню техники, технологии и организации основных производственных процессов;

• комплексность контроля (предполагает необходимость охвата контролем всех элементов производственного процесса и всех факторов, определяющих качество продукции в процессе изготовления);

• непрерывность (требует организации постоянного контроля на технологических операциях изготовления продукции и ликвидации пере рывов между операцией обработки и контроля);

• параллельность в проведении операций ТК и операций обработки в целях сокращения времени на пролеживание изделий в ожидании кон троля и сокращения длительности цикла за счет уменьшения затрат време ни на ТК;

• совмещение производственных и контрольных функций или пере дача ряда операций контроля под ответственность рабочих, мастеров и бригадиров;

• профилактичность, т. е. предупреждение появления дефектных из делий в процессе производства;

• независимость органов контроля от производственных служб и подразделений;

• организация бездефектного труда;

• экономичность, основанная на минимизации затрат на контроль.

8.2. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Под системой технического контроля (СТК) понимается совокуп ность средств контроля и исполнителей, взаимодействующих с объектом контроля по правилам, установленным соответствующей документацией.

В условиях системного подхода к управлению качеством продукции СТК выступает как сложная проблема, имеющая многоуровневую иерархиче скую структуру по вертикали и многозвенную структуру по горизонтали.

В общем случае структура СТК содержит:

• объекты контроля;

• процессы технического контроля;

• техническое оснащение, основанное на методах и средствах кон троля;

• организацию контроля;

• исполнителя.

Модель структуры описывается графом взаимодействия перечислен ных компонентов и декартовым произведением их множеств (рис. 8.2).

Граф представляет структуру с жесткими связями бинарных отношений с условиями рефлексивности, симметричности, транзитивности, отношения эквивалентности [1].

Построение СТК сводится к осуществлению двух основных этапов:

• получение информации о фактическом состоянии некоторого объ екта, о признаках и показателях его свойств. Эту информацию, получае мую измерением, можно назвать первичной;

• сопоставление первичной информации с заранее установленными требованиями, нормами, критериями, т. е. обнаружение соответствия или несоответствия фактических данных требуемым (ожидаемым). Информа цию о рассогласовании (расхождении) фактических и требуемых данных, находящуюся в сфере технического контроля, можно назвать вторичной.

В ряде случаев граница во времени между первым и вторым этапами построения неразличимы. В таких случаях первый этап может быть выра жен нечетко или может практически не наблюдаться. Характерным приме ром является контроль размера калибра, сводящийся к операции сопостав ления фактического и предельного допускаемого значения размера.

Рис. 8.2. Граф построения СТК в сплошном контроле:

1 - объект контроля, 2 - процессы технического контроля, 3 - техническое оснащение, 4 - организация контроля, 5 - человеческий фактор (исполнитель) Направления интенсификации построения СТК рассматривают на всех стадиях жизненного цикла объекта контроля.

На стадии проектирования интенсификации построения СТК спо собствуют: стандартизация, обеспечение технологичности конструкции объекта контроля.

На стадии изготовления интенсификации построения СТК способ ствуют: рациональная разработка процессов технического контроля, опти мизация процессов контроля, типизация процессов контроля, применение статистического контроля, организация технического контроля на пред приятии.

На стадии эксплуатации интенсификации построения СТК способ ствует применение методов диагностического исследования изделий.

СТК является сложной агрегативной системой, требующей согласо вания любых локальных решений, принимаемых на различных уровнях ее компонентов.

Построение СТК охватывает направления инженерного технического контроля и информационное (программно-алгоритмическое), носит типо вой характер с интерационной последовательностью: синтез – анализ – принятие решений, на последнем строится формализация СТК как процес сов обеспечения взаимозаменяемости.

Совмещение функций СТК с функцией управления технологиче скими процессами. Технологический процесс изготовления изделий все гда сопряжен с проявлением действия значительного количества система тических и случайных влияющих факторов: неоднородности материала;

отклонений формы заготовки;


погрешностей технологической системы;

погрешностей измерения;

непостоянства условий в рабочем помещении и т. д.

В результате отклонения размеров поверхности реального изделия распределяются в некотором поле значений, симметричном или смещен ном по отношению к заданному номинальному значению размера и нахо дятся в разном соотношении поля с допуском изделия.

Измерительные средства в управлении технологическими процесса ми используются для определения действительных значений размеров по верхностей изделий, отклонений действительных размеров от заданного, разбраковки и сортировки изделий при размерном контроле. Для того что бы при измерении определялся действительный размер изделия, погреш ности измерения должны быть достаточно малыми. Перечисленным тре бованиям должны удовлетворять системы технического контроля (СТК) в совмещении своих функций с функцией управления технологическими процессами. В основу формирования принципа совмещения положены следующие предпосылки:

• передача обрабатываемых деталей с предыдущей на последую щую операцию должна происходить без повреждений, каждая технологи ческая операция (ТО) имеет свою технологическую себестоимость. Техно логический процесс (ТП) в целом дискретный, детерминированный, типо вой, партия обрабатываемых деталей постоянна;

• на каждую ТО детали классифицируются по признаку требований к точности на «годен» или «дефект»;

• вводится сплошной технический контроль (ТК) после каждой ТО, обеспечивая высокий уровень качества;

• удаляемые дефектные детали проходят дополнительно одну или несколько ТО, на которых выявлен брак. В случае глубокого брака они ис пользуются как заготовки ТП. Каждый последующий цикл изготовления деталей начинается, когда исправлен брак удаленных дефектных деталей с количеством дополнительных рабочих ходов;

• новая партия деталей запускается в производство, когда каждая последняя деталь предыдущей партии реализована.

Перечисленные предпосылки принципа совмещения при построении математической модели оптимизации ТП и ТК в последовательном ком плексе имеют исходное математическое описание матрицей процесса Мар ковина и поясняются временными фразами производства и реализации продукции [1].

8.3. СОСТАВ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ИЗМЕРЕНИЙ 8.3.1. Объект контроля и измерений 8.3.1.1. Обеспечение технологичности конструкции при техническом контроле Под объектом контроля понимается продукция или процесс, подвер гаемые контролю (ГОСТ 16504-81).

К объектам технического контроля относят предметы труда (напри мер, продукция основного и вспомогательного производства в виде изде лий, материалов, технической документации и т. п.), средства труда (на пример, оборудование, промышленных предприятий) и трудовые процессы (например, производственные процессы).

Объект контроля имеет определенные признаки. Контролируемый признак – это количественная или качественная характеристика свойств объекта, подвергаемых контролю. К качественным характеристикам отно сятся форма, цвет объекта, к количественным – численные значения гео метрических параметров, а также параметров, определяющих физические, химические и другие свойства объекта.

Контроль, при котором первичная информация о свойствах объекта воспринимается посредством органов чувств без учета численных значе ний контролируемых признаков, называется органолептическим контро лем. Испытания, проводимые для контроля качества объекта, называются контрольными.

Одной из важнейших характеристик объектов контроля является технологичность конструкции при техническом контроле, качественной характеристикой которой является контролепригодность конструкции.

Контролепригодность конструкции – это свойство конструкции изделия, обеспечивающее возможность, удобство и надежность ее контроля при из готовлении, испытании, техническом обслуживании и ремонте.

8.3.1.2. Показатели технологичности конструкции при техническом контроле Практика технического контроля показывает, что достаточная часть изделий по отдельным показателям качества не приспособлены для кон троля имеющимися на предприятиях средствами контроля. Поэтому воз никает проблема отработки конструкции на технологичность при техниче ском контроле. Ее решение направлено на повышение производительности труда, снижение затрат на проектирование, подготовку производства, из готовление, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Классификация показателей технологичности конструкции при ТК и их содержание аналогичны производственной технологичности и приве дены в [16].

Показатели технологичности конструкции при техническом контро ле делятся на основные и дополнительные.

Основные показатели:

• трудоемкость контроля nm Tк = Tпк + tij, i =1 j = где n – число контролируемых параметров;

m – число операций контроля по каждому параметру;

tij – трудоемкость операции контроля параметров изделия;

Т пк – трудоемкость подготовки к контролю;

• стоимость контроля Ск = Сз + Са + Сэ + Со + Спк + (Сс – С ус), где Сз – затраты на заработную плату исполнителей контроля;

Са – амортизация контрольного оборудования и приборов за время кон троля;

Сэ – затраты на все виды энергии, потребляемые в процессе контроля;

Со – затраты на контрольную оснастку объекта;

Спк – стоимость подготовки к контролю;

Сс – стоимость объекта контроля;

С ус – стоимость объекта контроля после ухудшения качества.

Дополнительные показатели:

• трудоемкость подготовки к контролю Tпк = t усд + t мдр + t пк, где tусд – среднее время установки и снятия датчиков;

tмдр – среднее время дополнительных монтажно-демонтажных работ;

tпк – среднее время прочей подготовки к контролю.

8.3.2. Процесс контроля 8.3.2.1 Правила разработки процессов технического контроля Процесс технического контроля – это действия по определению со стояния объекта контроля.

Процесс контроля имеет различные свойства, которые задаются при его проектировании и проявляются при его проведении. Характеристики свойств контроля определяются качественными и количественными при знаками. Примерами качественных признаков могут служить автоматиза ция и механизация контроля (ручной, механизированный, автоматизиро ванный), используемый метод контроля (разрушающий, неразрушающий).

Количественные признаки свойств контроля являются его показателями (точность измерений, достоверность контроля и т. п.).

Процесс контроля включает совокупность операций технического контроля, выполняемых при изготовлении и ремонте изделия или его со ставной части. Процессы технического контроля разрабатываются для сле дующих видов контроля:

• входного контроля материалов, заготовок, полуфабрикатов, а так же комплектующих деталей и сборочных единиц;

• операционного контроля деталей и сборочных единиц;

• приемочного контроля изделий.

При разработке процесса контроля учитываются показатели процес са, установленные ГОСТ 14.306-73. Показатели точности измерений в процессах контроля должны указываться в соответствии с ГОСТ 8.011-72.

Порядок разработки процессов технического контроля включает по следовательное выполнение этапов разработки, объединенных в следую щие группы:

• совокупность этапов объектов контроля (классификация, выбор, группирование, оценка, объем контроля, выбор контролируемых парамет ров объекта контроля);

• составление технического маршрута процесса технического кон троля (выбор организационных форм, действующих типового, группового процесса или поиск аналога единичного процесса технического контроля);

• разработка технологических операций технического контроля (выбор схем контроля, метода контроля, средств контроля;

разработка ре жимов контроля);

• оформление документации на процессы технологического контро ля (рис. 8.3).

Общие правила разработки и оформления процессов технического контроля должны соответствовать требованиям, установленным в стандар тах Единой системы технологической подготовки производства, Единой системы технологической документации и Государственной системы обеспечения единства измерения. При оформлении результатов контроля разрабатываются технологические паспорта, карты измерения, журналы контроля техноло гических процессов в соответствии с ГОСТ 3.1503-74.

Нормативно-техническая документация, обеспечивающая решение задач разработки процессов технического контроля, разрабатывается на трех уровнях: государственном, отраслевом и предприятия. Содержание НТД, обеспечивающей решение задач разработки процессов технического контроля на уровне предприятия, определено ГОСТ 14.317-75.

ТЗ ТП 1 4 5 3 РП А 11 10 Рис. 8.3. Последовательность разработки процессов технического контроля:

ТЗ - техническое задание, 1 - исходная документация, 2 - квантификация объектов котроля;

ТП - технический проект, 3 - анализ контролепригодности, 4 - классификация и кодирование объектов контроля, 5 - установление типовых маршрутов и схем контроля, 6 - определение объема партии, 7 - выбор организационной формы и режима контроля, 8 - выбор типов контрольного оборудования, 9 - трудоемкость, контроль и квалификация контролеров;

РП - рабочий проект, 10 - уточнение операций контроля, 11 - уточнение выбора КИП и состояние ТЗ на разработку средств контроля, 12 - уточнение норм времени и квалификации контролеров, 13 - оформление документации.

Технический контроль является неотъемлемой составной частью технологического процесса изготовления (обработки, сборки, монтажа, ремонта). Порядок разработки процессов технического контроля аналоги чен порядку работ, применяемому при проектировании технологических процессов изготовления.

Для проектирования процессов контроля требуется иметь дополни тельную информацию:

• методику классификации объектов контроля на категории контро ля;

• схемы классификации и классификаторы типовых элементов кон троля (объектов, методов, средств, документации, состава контролеров);


• типовые задачи и принципы размещения процессов контроля в технологических процессах изготовления;

• коды элементов и процессов контроля.

В приведенном перечне документации предусматривается комплекс ность задачи информационного обеспечения для проектирования процес сов изготовления и контроля качества продукции.

На этапе технологического контроля деталей изучаются служебное назначение и условия работы будущего изделия, комплексно решаются за дачи организации входного нормоконтроля и обеспечение информативно сти поступившей документации. Особое внимание уделяется улучшению технологичности конструкции в целях снижения трудоемкости и себе стоимости изделия. Оценка технологичности объекта контроля имеет свою специфику и рассматривается как контролепригодность.

Темп определяется путем технологических расчетов и является еди ным для изготовления и контроля, оснащенность труда контроллера, вы бор методов и планов контроля. Например, при массовом производстве используются стационарные контрольные пункты, встроенные в поток че рез определенное число технологических операций. Они оснащаются спе циализированными средствами контроля высокой точности. Методы кон троля стандартизованы, а планы контроля устанавливаются в зависимости от размера партии деталей. Размер партии объектов контроля оказывает существенное влияние на объем выборки или уровень приемочного кон троля.

8.3.2.2. Выбор метода получения заготовки При выборе конкретного получения заготовки руководствуются оп ределенными показателями. Оптимальность выбора метода характеризует ся наименьшей себестоимостью изготовления и условиями работы детали в машине. При этом выделяются основные поверхности и параметры дета ли. Для удовлетворения требований комплексного проектирования техно логического процесса изготовления и контроля дополнительно решают не сколько задач:

• определяют категорию объекта контроля в зависимости от его служебного назначения и вид возможных дефектов в случае отступления от чертежа и технических условий;

• устанавливают стоимость контроля заготовки различными мето дами (неразрушающий контроль и т. п.);

• выбирают показатели качества и задаются требуемым числом зна чащих цифр.

Стоимость контроля заготовки состоит из затрат на заработную пла ту контролеров;

амортизации контрольного оборудования за время кон троля;

затрат на энергию, потребляемую в процессе контроля;

затрат на контрольную оснастку;

стоимости подготовки к контролю;

стоимости объ екта контроля;

стоимости объекта контроля после ухудшения качества.

Стоимость контроля зависит от требований, предъявляемых к степени со ответствия заготовки чертежам и техническим условиям.

Контроль заготовки различают по объему (сплошной и выборочный), по повторяемости одно-, двух- и многоступенчатый (многократный), по времени (непрерывный, периодический и летучий). Установлены уровни контроля;

нормальный, усиленный и облегченный. Различают также мето ды контроля по альтернативному (да – нет) и количественному признакам.

При выборе метода контроля решают задачу многофакторной оптимиза ции, в связи с чем предпочтение отдается комплексным критериям контро ля.

Выбор баз для установки заготовки при контроле основывается на принципе совмещения этих баз, что способствует уменьшению погрешно стей обработки и измерения. Соблюдение данного принципа обеспечивает решение комплексных задач одновременно использования базы для изме рения и оценки состояния обрабатываемой заготовки, отвечает условиям автоматизации технологической операции, внедрению типовых схем уста новки и контроля.

Установление маршрута обработки основных поверхностей де талей имеет существенное значение при выборе методов контроля качест ва параметров, предъявляемых на приемку деталей.

При построении маршрутов обработки и контроля действуют общие правила, например:

• каждый последующий метод должен быть точнее предыдущего, а вместе взятые они образуют систему повышения точности;

• точность изготовления, точность измерения в комплексе характе ризуют точность технологического процесса в целом;

• между точностью процесса изготовления и точностью измерения имеется причинно-следственная зависимость с обратной связью, в силу ко торой точность измерения не только зависит от точности изготовления, но и оказывает на нее влияние. Например, для расчета допустимых погрешно стей измерения необходимо уточнить значения допусков на параметры;

• определению оптимальной структуры задач контроля и размеще нию контрольных операций в технологическом процессе способствует классификация объектов контроля продукции или процессов, подвергае мых контролю.

При определении структуры задач контроля исходят из технологиче ского маршрута обработки детали и используют перечень типовых опера ций и переходов технического контроля.

Размещение контрольных операций в технологическом процессе формирует структуру процесса контроля. Поэтому оптимизация размеще ния контрольных операций является одновременно и оптимизацией струк туры процесса технологического контроля. При размещении можно выде лить два типа структуры контроля:

• контроль производится в конце технологического процесса по всем контрольным параметрам в виде приемочного контроля, • операционный контроль выполняется периодически через не сколько операций, начиная от входного и заканчивая приемочным.

Первый шаг структуры соответствует наименьшим затратам на кон троль. Но при этом велика вероятность обработки бракованной заготовки и увеличения затрат на всех технологических операциях. Ранняя отбра ковка таких заготовок обеспечивает уменьшение непроизводительных за трат труда, но повышает трудоемкость процесса контроля.

За основной критерий оптимизации структуры процесса контроля принимают экономический критерий обобщенных по стоимости затрат.

При первом типе контроля, когда контрольный пост располагается в конце технологического процесса, затраты будут двух видов:

• на обработку детали после возможного брака на любой из опера ций технологического процесса;

• на обслуживание контрольного поста и операцию контроля по всем параметрам и признакам качества детали.

Затраты на контроль определяются на основе анализа данных о стоимости контрольных операций, включая затраты на эксплуатацию спе циального контрольного оборудования, приборов и других средств кон троля. Стоимость затрат на изготовление деталей рассчитывают по резуль татам анализа типового технологического процесса изготовления деталей.

8.3.2.3. Анализ задач на этапах построения операций и выбора норм времени обработки Согласно ГОСТ 14.317-75, технологическая операция технологиче ского контроля является законченной частью процесса контроля, выпол няемой на одном рабочем месте. Она характеризуется постоянством при менения средств контроля при проверке одного или нескольких контроли руемых признаков у одного или нескольких объектов контроля. Операция контроля имеет несколько технологических переходов. Технологический переход контроля рассматривается как законченная часть операции кон троля, состоящая из действия человека и средства контроля по проверке одного контролируемого признака или одновременной проверки совокуп ности контролируемых признаков. К последовательности задач, решаемых на основных этапах построения контрольных операций, относятся:

• изучение технологического маршрута процесса технологического контроля;

• выбор операции контроля;

• определение номенклатуры контролируемых параметров и при знаков у объекта контроля;

• выбор методов контроля и определение относительных погрешно стей методов измерения и контроля для основных параметров и признаков продукции;

• выбор средств контроля;

• установление норм времени на контроль;

• установление оптимальной последовательности выполнения кон трольных переходов;

• построение структуры контрольной операции в текстовой или операторной форме.

Нормирование операций контроля проводят двумя методами: в мел косерийном производстве устанавливают приближенные нормативы об служивания основных производственных рабочих одним контролером;

в крупносерийном и массовом производстве используются нормативы вре мени, расчлененные по операциям и переходам контроля (внешний ос мотр, контроль геометрических параметров, твердости и т. п.).

При проектировании операций технического контроля используются общие технологические правила, направленные на уменьшение штучного времени путем совмещения нескольких технологических переходов, при менения высокопроизводительных средств оснащения операций, сокраще ния вспомогательного времени, применения автоматизированных КИП, использования методов выборочного статистического контроля.

8.3.2.4. Анализ задач на этапе выбора оборудования.

Автоматизация выбора КИП и обработки информации о качестве продукции на базе применения ЭВМ Рекомендации по выбору средств контроля относят к трем этапам технологической подготовки и освоения процессов технического контроля:

• проектирование новых маршрутных процессов;

• построение контрольных операций и переходов;

• обеспечение заданной точности измерений объектов с высокими требованиями качества. Выбор средств контроля рассматривают по стади ям производства.

Применение ЭВМ для выбора КИП значительно сокращает трудоем кость проектных работ. Алгоритм выбора КИП, в реализации которого участвуют технолог, метролог, математик и программист, сводится к сле дующим процедурам:

• задаются исходные данные в виде номинальных размеров пара метров, градации точности (квалитеты, степени, классы точности), вид де тали (вал, отверстия), к которому относится порядок погрешностей изме рения;

• рассчитывается допустимая погрешность измерения;

• рассчитываются предельные погрешности методов измерения на основе типажа КИП;

• выдаются на печать коды КИП с указателем цены деления и до пустимой разности температур параметра и КИП;

• определяется допуск на параметр, допустимая погрешность изме рения.

Оптимизация выбора КИП многокритериальная и производится на основе критериев: точностного, т. е. на основе расчета на ЭВМ погрешно стей измерения с учетом действующих факторов в конкретных или типо вых условиях измерения;

стоимостного (прямая связь с ценой деления:

меньше цена деления КИП – выше стоимость), выбирается КИП по наи большей цене деления;

эффективность применения ЭВМ характеризуется объективностью и высокой производительностью в условиях машинного проектирования операции технического контроля.

Документация, фиксирующая технологические разработки процессов изготовления и контроля, имеет одну и ту же информационную базу в виде ЕСТД. В соответствии с требованиями ЕСТД технологические документы на технический контроль классифицируются на группы. Документы на технический контроль (операционная карта, паспорт и журнал контроля, маршрутная карта) регламентируются стандартами и другой НТД (ГОСТ 3.1502-85, ГОСТ 3.1503-74, ГОСТ 3.1505-75). Документация на техниче ский контроль согласовывается со службами ОТК и главного метролога.

Примеры заполнения документации на технический контроль приведены на рис. 8.4 и 8.5.

8.3.2.5. Оптимизация процессов контроля Одной из первоочередных задач оптимизации считается выбор вида технического контроля в зависимости от назначения технологического процесса. К видам технического контроля относят: непрерывный, перио дический, летучий контроль технологических операций, а также сплошной и выборочный контроль качества продукции, предъявляемой ОТК. От пра вильности выбора вида контроля зависят периодичность и объем выполне ния контрольных операций, а, следовательно, их трудоемкость, числен ность и квалификация контролеров оснащенность операций средствами контроля, применяемые методы контроля, достоверность и точность тех нического контроля.

К числу множества задач оптимизации контрольных процессов отно сится оптимизация по экономическому критерию размещения контроль ных операций внутри технологического процесса, оптимизация структуры контроля и т.п.

Множество методов оптимизации операций технического контроля принадлежит к множеству задач оптимизации процессов контроля качест ва.

К наиболее важным методам оптимизации процессов и операций технического контроля следует отнести большую группу стандартных ме тодов статистического регулирования технологических процессов, стан дартных методов статистического приемочного контроля и развивающееся направление – применение методов линейного и множественного корреля ционного анализа в техническом контроле для решения задач по фактор ному анализу причин брака, взаимосвязи квалитетов контролируемых де талей и квалификации контролеров.

8.3.2.6. Типизация процессов контроля Типизация процессов технического контроля качества изделий стала научным методом управления процессами технического контроля.

Имеется несколько основных направлений типизации процессов тех нического контроля. Все они связаны с систематизацией и обобщением опыта, накопленного в процессе производства и эксплуатации лучших об разцов техники, с научным обоснованием рекомендуемых типовых про цессов контроля качества, контрольных операций, их состава и применяе мых КИП.

Направления типизации процессов системы технического контроля качества рассматривают по элементам: объект контроля, методы контроля, средства контроля.

При типизации процессов контроля применяется кодирование [4].

Дубл.

Взам.

Подл.

К.00102.00240 1 Селиверстов Разраб.

ППИ Дмитриев С. И.

Проверил К.

— Солнышкин Н. П.

Утвердил 60102. ОГМетр Крышка — Н. Контр.

Сталь 45 ГОСТ 1050- М Код ЕВ МД ЕН Н расх. КИМ Код загот. Профиль и размеры КД МЗ М А Цех Уч. РМ Опер. Код, наименование операции Обозначение документа Б Код, наименование документа СМ Проф. Р УТ КР КОИД ЕН ОП К шт. Т п. з. Т шт.

А03 Контрольная ИОТ № 14 — — — Б04 Стол контрольный — 3, О05 1. 157-1,0;

144-1,0 Шц-II-160-0,05 ГОСТ 166-80 25 0, 2. 47+ 0,03 Пробка 06 100 0, 3. 95+0,02 Пробка 07 100 0, Шаблон 08 4. R40 20 0, Шаблон 09 5. 3+0,02;

128+0,02 25 0, 6. Шерох. обраб. поверхн. Образцы шерох. поверхн. ГОСТ 2789- 10 20 0, 7. Отклонение от соосности осей Приспособление контрольное 11 100 2, I u II не 0, МК Рис. 8.4. Пример описанияния контрольной операции на маршрутной карте Дубл.

Взам.

Подл.

К. 00102. 00240 1 Радинский Разраб.

ППИ Дмитриев С. И.

Пров. К. 60102. — Принял Солнышкин Н. П.

Утвердил Крышка Н. Контр. 03 05 01 Наименование операции Наименование, марка, материал МД Контрольная Сталь 45 ГОСТ 1050–74 1, Наименование оборудования То Тв Обозначение ИОТ Стол контрольный №14- 3,84 — Объем и ПК Р Контролируемые параметры Код средств измерений Наименование средств измерений То/Тв ПК Шц – II – 160 – 0,05 ГОСТ 166– 01 1. 157-1,0;

144-1,0 25 0, 2. 47+0,03 Пробка 02 100 0, 3. 95+0,02 Пробка 03 100 0, Шаблон 04 4. R40 20 0, Шаблон 05 5. 3+0,02;

1,28+0,02 25 0, 6. Шерох. обраб. поверхн.(Ra 1,6) Образцы шeрох. поверхн. ГОСТ 2789– 06 20 0, 7. Отклонение от соосности осей Приспособление контрольное 07 100 2, I u II не 0, ОК Технический контроль Рис. 8.5. Пример описания контрольной операции на операционной карте 8.3.2.7. Типизация объектов контроля Типизация объектов контроля сводится к их классификации по метроло гическому признаку, т. е. по общности контролируемых параметров, операций, применяемых методов, средств контроля, квалификации контролеров и доку ментации. Классы объектов определяются по стадиям производства, кодируют ся буквами русского алфавита, а также цифровым кодом и представляются в виде схемы классификации. Согласно схеме классификации, составляется под робный классификатор объектов контроля, в котором указываются характери стики и особенности классов, даются примеры типовых объектов, их текстовые и графические описания.

8.3.2.8. Типизация методов контроля Типизация методов контроля сводится к их классификации по определен ным признакам и выбору метода для данного уровня системы технического контроля. Признаками этой классификации служат объективность проверки и точность измерений.

При типизации методов контроля отклонений геометрический парамет ров вводят единый цифровой код и кодируют цифровым обозначением. Цифро вые обозначения методов контроля состоят из двух частей: первая часть – циф ровое обозначение контролируемого отклонения, вторая часть – порядковый номер контроля.

По признаку объективности проверки на соответствие стандартному оп ределению, в частности, определению отклонений формы и расположения по верхностей, методы контроля подразделяют следующим образом:

• методы полного контроля, которые соответствуют стандартному опре делению отклонения. Они позволяют измерить отклонение в соответствии с определением по стандарту независимо от характера действительного отклоне ния;

• методы упрощенного контроля, которые не соответствуют стандартно му определению отклонения. Применение методов упрощенного контроля со провождается оценкой погрешности метода контроля.

По признаку точности измерений методы контроля разделяют на грубые, средней точности, повышенной точности, высокой точности и особо высокой точности;

они устанавливаются в зависимости от относительных погрешностей методов измерения и категорий контроля. Понятие относительной погрешности исходит из единства точности изготовления и точности измерения и образует единую точность технологического процесса. Поэтому и информировать их следует общими единицами, какими являются квалитеты и степени точности, задаваемые на параметры изделий. Предельно допустимая погрешность изме рения назначается в виде численных значений допусков стандартных квалите тов точности более высоких порядков, чем допуск на контролируемый пара метр. Ее величина не должна превышать погрешности измерения.

8.3.2.9. Типизация средств контроля В основу классификации средств контроля положены естественные при знаки объектов контроля. Выделены КИП для контроля физических, геометри ческих и функциональных параметров изделий разного служебного назначения.

Классификация КИП дается по конструктивному, технологическому, метрологическому признаками и кодируется по уровням системы контроля.

Классификация по метрологическому признаку предусматривает выбор кон кретного прибора и устанавливает:

• соответствие точности прибора техническим условиям чертежа;

• возможность использования прибора для определения габаритных раз меров контролируемой детали;

• производительность прибора;

• наличие требуемого типа прибора на предприятии или возможность его заказа;

• возможность загрузки прибора на данной контрольной операции или аналогичных операциях.

Необходимым условием выбора измерительного прибора является точно стной критерий, при контроле М t, где М – погрешность измерения данным прибором;

t – предельно допустимая погрешность измерения.

8.4. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СРЕДСТВ ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ И КОНТРОЛЯ Принцип Тейлора. При наличии погрешностей формы и расположения геометрических элементов сложных деталей в соответствии с принципом Тей лора надежное определение соответствия размеров всего профиля предписан ным предельным значениям возможно лишь в том случае, если определяются значения проходного и непроходного пределов (ГОСТ 45346-82). Следователь но, любое изделие должно быть проконтролировано, по крайней мере, дважды, точнее, по двум схемам контроля: с помощью проходного и непроходного ка либров по действительным значениям наибольшего и наименьшего размеров.



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.