0. 6.1. Методика расчета контрольно-измерительных

1. приспособлений на точность

В процессе проектирования и эксплуатации контрольно-измерительные приспособления (КИП) проходят два вида аттестации – проектную и производственную.

Проектная аттестация выполняется на этапе проектирования КИП и позволяет определить допуски на установочные элементы, средства измерения и сформулировать технические требования на взаимное расположение элементов приспособления на общем виде.

Производственная аттестация проводится после изготовления, перед сдачей в КИП в эксплуатацию, а затем проводится периодически.

Аттестация заключается в определении ожидаемой погрешности измерения и сравнении ее с допустимой, путем проверки неравенства:

, (6.1)

где Δ_изм – ожидаемая погрешность измерения, состоящая из погрешностей: установки контролируемых деталей на установочные элементы КИП; передаточных средств; установочных мер или эталона используемых для настройки; данного метода измерения из-за неточности отсчета результатов замера по шкале прибора и т.п;

Т_изм – заданная (допустимая) погрешность измерения величины которой, в первую очередь, зависит от допуска контролируемого параметра. При выборе средств контроля руководствуются ГОСТ 8.051-81 (СТ СЭВ 303-76). Таблица 6.1, 6.2 – где указывается допустимая погрешность измерения в зависимости от допуска IT размера и его номинального значения.

Таблица 6.1

Допустимые погрешности измерений для IT5-IT10, мкм

Номинальные размеры, мм	Квалитеты
	5		6		7		8		9		10
	IT	Тизм	IT	Тизм	IT	Тизм	IT	Тизм	IT	Тизм	IT	Тизм
до 3	4	1,4	6	1,8	10	3	14	3	25	6	40	8
св. 3 до 6	5	1,6	8	2	12	3	18	4	30	8	48	10
св. 6 до 10	6	2	9	2	15	4	22	5	36	9	58	12
св. 10 до 18	8	2,8	11	3	18	5	27	7	43	10	70	14
св. 18 до 30	9	3	13	4	21	6	33	8	52	12	84	18
св. 30 до 50	11	4	16	5	25	7	39	10	62	16	100	20
св. 50 до 80	13	4	19	5	30	9	46	12	74	18	120	30
св. 80 до 120	15	5	22	6	35	10	54	12	87	20	140	30
св. 120 до 180	28	6	25	7	40	12	63	16	100	30	160	40
св. 180 до 250	20	7	29	8	46	12	72	18	115	30	185	40
св. 250 до 315	23	8	32	10	52	14	81	20	130	30	210	50
св. 315 до 400	25	9	36	10	57	16	89	24	140	40	230	50
св. 400 до 500	27	9	40	12	63	18	97	26	155	40	250	50

Таблица 6.2

Допустимые погрешности измерений для IT5-IT10, мкм

Номинальные размеры, мм	Квалитеты
	11		12		13		14		15		16
	IT	Тизм	IT	Тизм	IT	Тизм	IT	Тизм	IT	Тизм	IT	Тизм
до 3	60	12	100	20	140	30	250	50	400	80	600	120
св. 3 до 6	75	16	120	30	180	40	300	60	480	100	750	160
св. 6 до 10	90	18	150	30	220	50	360	80	580	120	900	200
св. 10 до 18	110	30	180	40	270	60	430	90	700	140	1100	240
св. 18 до 30	130	30	210	50	330	70	520	120	840	180	1300	280
св. 30 до 50	160	40	250	50	390	80	620	140	1000	200	1600	320
св. 50 до 80	190	40	300	60	460	100	740	160	1200	240	1900	400
св. 80 до 120	220	50	350	70	540	120	870	180	1400	280	2200	440
св. 120 до 180	250	50	400	80	630	140	1000	200	1600	320	2500	500
св. 180 до 250	290	60	460	100	720	160	1150	240	1850	380	2900	600
св. 250 до 315	320	70	520	120	810	180	1300	260	2100	440	3200	700
св. 315 до 400	360	80	570	120	890	180	1400	280	2300	460	3600	800
св. 400 до 500	400	80	630	140	970	200	1550	320	2500	500	4000	800

В авиационной промышленности часто уменьшают допустимую погрешность КИП [13]. Для ответственных деталей Т_изм не должна превышать 8 % допуска контролируемого параметра; для менее ответственных – 12,5…20 %; для остальных – 25…30 %. При выполнении аттестации допустимую погрешность измерения можно определить по формуле:

, (6.2)

где Т_к – допуск на контролируемый параметр.

Ожидаемая (расчетная) погрешность измерения КИП – (Δ_изм) учитывает несколько факторов:

, (6.3)

где Δ_у – погрешность установки контролируемого объекта в приспособлении; Δ_ПУ – погрешность передаточных устройств приспособления; Δ_Э – погрешность используемого эталона; Δ_СП – погрешность средства измерения (равна половине цены деления прибора).

Составляющие суммарной погрешности могут быть найдены расчетным путем или по справочным данным.

Погрешность установки - Δ_у определяется по аналогии с погрешностью установки заготовки в станочном приспособлении и включает три составляющие:

, (6.4)

где Δ_Б – погрешность базирования, связанная с неточность совмещения измерительной базы контролируемого объекта с рабочими поверхностями установочных элементов контрольного приспособления;

Δ_зу – погрешность, вызванная деформациями стыковых поверхностей, упругими отжатиями, прогибами, перекосами при воздействии на деталь зажимного устройства, имеет случайный характер и определяется колебаниями прилагаемой силы, изменением места ее приложения, конструкцией устройства;

Δ_ПР – погрешность, обусловленная изготовлением деталей КИП и его сборкой. Это погрешности изготовления установочных элементов и их расположенная на корпусе КИП (отклонения зазоров в подвижных элементах, технические требования биения базовых поверхностей относительно центров и т.п.).

Таблица 6.3

Тип зажимного устройства	Погрешность ΔЗУ
с байонетным зажимом	0,004…0,006
с двумя неподвижными и одним подвижным кулачком	0,015…0,09
с цангой, гидропластовой оправкой	0,005…0,02
с оправкой и призмой	0,005…0,01
с пружинным зажимом и жесткой опорой	0,006…0,01
с двумя плоскими взаимно перпендикулярными поверхностями	0,008…0,015

Нередко даже малые неточности изготовления установочных узлов имеют существенное значение, поэтому рабочие поверхности установочных элементов КИП изготавливают с жесткими допусками (0,001…0,005 мм), а по расположению (непараллельность и неперпендикулярность) – не выше 0,01 мм на длине 100 мм, смещение от номинального положения не выше ±0,003 мм.

Δ_ПУ – погрешность передаточных устройств приспособления учитывается в том случае, когда в конструкции приспособления между контролируемой поверхностью и измерительным устройством имеются устройства, которые влияют на точность измерения. Расчет погрешности Δ_ПУ выполняют по зазорам и эксцентриситетам в передаточных устройствах, также учитывается неравенство плеч рычага и допуск на его изготовление (рис.6.1) [15].

Рис.6.1. Пример использования передаточного устройства:

Д – контролируемая деталь; 1 – рычажное передаточное устройство; 2 – измерительное устройство; 3 – ось, Δ – зазор в передаточном устройстве; А и В – плечи рычажного передаточного устройства (обычно А ≠ В)

На рис.6.2 приведены конструкции наиболее распространенных передаточных устройств, а в таблице 6.4 даны предельные значения Δ_ПУ.

Рис. 6.2. Типы передаточных устройств:

а – с рычагом на оси; б – прямая в сочетании с рычагом; в – с рычагом в центрах;

г – на пластинчатых пружинах

Таблица 6.4

Тип передачи	Погрешность ΔПУ, мм
с рычагом на оси	0,006…0,01
прямая в сочетании с рычагом	0,004…0,006
с рычагом в центрах	0,006…0,008
с рычагом на пластинчатых пружинах	0,003…0,005
сложная с рычагами на осях	0,01…0,03

Погрешность метода измерения Δ_СН представляет собой погрешность, свойственную выбранному методу. Погрешность Δ_СН можно принимать равной погрешности устройства измерения (индикатора, измерительной головки и т.п.).

Таблица 6.5

Погрешности измерительных средств

Тип прибора индикатора	Погрешность ΔСН измерительных средств, мкм
Индикатор часового типа с ценой деления 0,01 и пределом измерения 1мм	±7,2
То же с пределом измерений 5 мм	±10,8
То же с пределом измерений 10 мм	±13,2
Индикатор многооборотный с ценой деления 0,001 мм	±3,5
Нутромер индикаторный с ценой деления 0,01 мм и пределом измерений 10…18 мм	±8
Нутромер индикаторный с ценой деления 0,002 мм и пределом измерений 18…50 мм	±3,5

В учебном пособии [11] погрешности (изготовления установочных элементов и неточность их расположения, передаточных элементов, неточности изготовления установочных мер и эталонов применяемых при настройке КИП) – Δ_У, Δ_ПУ, Δ_Э рассматриваются как систематические и при расчете ожидаемой погрешности суммируют алгебраически:

. (6.5)

Значение этих величин определяется измерением элементов (установочных, передаточных устройств, набора установочных мер и эталонных деталей) реального существующего, конкретного КИП. Очевидно, что действительные погрешности выполняются после изготовления КИП в результате его производственной аттестации.

В проектной аттестации отдельные ожидаемые случайные погрешности подчиняются закону нормального распределения [10], суммируем их по правилам теории вероятностей для независимых случайных величин:

. (6.6)

Полученное в результате расчета значение ожидаемой погрешности измерения контрольного приспособления Δ_изм сравнивают с заданным (допустимым) значением погрешности средства измерения Т_изм .

Если Δ_изм < Т_изм, то спроектированное контрольное приспособление можно использовать.

Если Δ_изм > Т_изм, то приспособление не обеспечивает точность измерения. В этом случае требуется изменить конструкцию приспособления, или уменьшить допуски отдельных составляющих суммарной погрешности измерения (суть проектной аттестации).

А при производственной аттестации, в случае невыполнения неравенства 6.1, следует остановить использование станочного приспособления и выполнить необходимый ремонт установочных элементов, передаточных устройств и т.п.