Методические рекомендации по выполнению практических работ по дисциплине Метрология, стандартизация и сертификация

Министерство образования и науки Самарской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Самарской области

Губернский колледж г. Сызрани

Строительный профиль

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

по выполнению практических работ

по дисциплине:

Метрология, стандартизация и сертификация

Специальность СПО

23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

г. Сызрань

2017

Общие положения

Содержание и объем практических работ вытекает исходя из сложности учебного материала, с учетом значения конкретной работы для приобретения студентами соответствующих профессиональных умений и навыков, предусмотренных ФГОС по специальности 23.02.03 Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта

Практические занятия могут носить репродуктивный, частично-поисковый и поисковый характер.

Работы, носящие репродуктивный характер, отличаются тем, что при проведении студенты пользуются подробными инструкциями, в которых указаны: цель работы, пояснения, порядок выполнения работы, таблицы, контрольные вопросы, учебная и специальная литература.

Работы, носящие частично-поисковый характер, отличаются тем, что при их выполнении студенты не пользуются подробными инструкциями, от студентов требуется самостоятельный выбор выполнения работы, инструктивной и справочной литературы.

Работы, носящие поисковый характер, отличаются тем, что студенты должны решить для них проблему, опираясь на имеющиеся у них теоретические знания.

Практическое занятие № 1

Тема: Определение годности действительных размеров.

Время выполнения 1 час

Цель практической работы:

Отработать умение определения годности действительных размеров

Оборудование:

Бланки заданий

Литература:

Колчков В.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. для сред. проф. образов. – М.: ВЛАДОС, 2010 г.

Задание и порядок выполнения работы

• Изучите тему, цель и пояснения к практической работе.

• Выполните задание

• Сделайте выводы по проделанной работе.

• Оформите отчет.

Варианты

Определите годность вала и отверстия и определите вид брака: исправимый или не исправимый

Практическое занятие № 2

Тема: Расчет посадок.

Время выполнения 1 час

Цель практической работы:

Отработать умения расчета посадок

Оборудование:

Таблицы, схемы

Литература:

Колчков В.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. для сред. проф. образов. – М.: ВЛАДОС, 2010 г.

Задание и порядок выполнения работы

• Изучите тему, цель и пояснения к практической работе.

• Выполните задание , занесите в отчет

• Предельные размеры отверстия :

Dmax = D + ES

Dmin = D + EI

• Предельные размеры вала:

dmax = d + es

dmin = d + ei

• Предельные зазоры:

• Smax = Dmax – dmin

• Smin = Dmin – dmax

• Сделайте выводы по проделанной работе.

• Оформите отчет.

Практические занятия № 3-4

Тема: Определение предельных размеров отверстия и вала, их допуски и построение схемы полей допусков

Время выполнения 2 часа

Цель практической работы:

Отработать умения определения предельных размеров отверстия и вала, их допуски, построение схемы допусков

Оборудование:

Таблицы допусков и посадок

Литература:

Колчков В.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. для сред. проф. образов. – М.: ВЛАДОС, 2010 г.

Задание и порядок выполнения работы

• Изучите тему, цель и пояснения к практической работе.

• Выполните задания.

• Сделайте выводы по проделанной работе.

• Оформите отчет

Пояснение к практической работе

В технической документации широкое распространение нашло условное схематическое графическое изображение полей допусков деталей.

Построение полей допусков. Указанное изображение строят следующим образом. Вначале проводят нулевую линию, которая соответствует номинальному размеру и служит началом отсчета отклонений размеров.

При горизонтальном расположении нулевой линии положительные отклонения откладывают вверх от нее, а отрицательные — вниз. Далее отмечают величины верхнего и нижнего отклонений отверстия и вала и от них проводят горизонтальные линии произвольной длины, которые соединяют вертикальными прямыми. Полученное в виде прямоугольника поле допуска заштриховывают (поле допуска отверстия и поле допуска вала, как и смежные детали, заштриховываются в разные стороны). Подобная схема дает возможность непосредственно определить величину зазоров, предельных размеров, допусков, натягов.

Пример. Для посадки Ø 30 F7/h6 по ГОСТ 25346-89 в зависимости от номинального размера, буквенных обозначений основных отклонений и квалитетов деталей находим значения основного отклонения отверстия.

Для номинального размера 30 мм, основного отклонения F и квалитета 7 основным отклонением является нижнее отклонение EI и равно 0 мкм.

По табл. № 3.7. ГОСТ 25346-89 в зависимости от значения номинального размера и квалитета находим значение верхнего отклонения отверстия ES = + 30 мкм.

Для номинального размера 30 мм, поля допуска h6, определяем значение основного отклонения вала по табл. № 3.8. ГОСТ. В данном случае es и равно -30 мкм. По табл. ГОСТ в зависимости от значения номинального размера и квалитета находим значение нижнего отклонения вала ei = - 60 мкм.

Предельные размеры отверстия Ø30 F7:

Dmax = D + ES = 30 + 0,03 = 30,03 мм

Dmin = D + ES = 30 + 0 = 30,00 мм

Предельные размеры вала Ø30 h6:

dmax = d + es = 30+(-0,030) = 29,97 мм

dmin = d + ei = 30 +( – 0,06) = 29,94 мм

Предельные зазоры:

Smax = Dmax – dmin = 30,03 –29,94 = 0,09 мм

Smin = Dmin – dmax = 30,00 – 29,97 = 0,03 мм

Проводим горизонтальную нулевую линию, перпендикулярную к ней — вертикальную, а на ней — шкалу. Выбираем масштаб: одно деление соответствует отклонению 10 мк. Строим поле допуска отверстия: например, проводим одну горизонтальную линию на уровне — 30 мкм (верхнее отклонение) от оси; нижнее отклонение равно нулю; следовательно, вторая горизонтальная линия совпадает с нулевой. Соединяем эти линии, получаем поле допуска. Наносим наибольший Dmax и наименьший Dmin предельные размеры и обозначаем допуск отверстия — ТD.

Аналогично строим поле допуска вала, проводя горизонтальные линии на уровне 30 мкм (верхнее отклонение) и 60 мкм (нижнее отклонение). Отмечаем наибольший зазор Smax (он равен расстоянию от верхнего отклонения отверстия до нижнего отклонения вала), наименьший зазор Smin (расстояние от нижнего отклонения отверстия до верхнего отклонения вала) и обозначаем допуск вала — Тd. Из схемы видно, что Smax = 90 мкм, Smin = 30 мкм.

Практические занятий № 5-6

Тема : Определение погрешности средств измерений

Цель практической работы:

Получение практических навыков оценки и определения погрешностей средств измерений

Время выполнения – 2 часа

Оборудование:

штангенциркуль, микрометр, ПКМД; Справочный материал: табл «Отклонения длины концевых мер в зависимости от классов»; «Аттестат на набор плоскопараллельных концевых мер длины 4-го разряда»; «Среднее значение коэффициентов линейного расширения некоторых материалов»

тело цилиндрической формы.

Литература:

Колчков В.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. для сред. проф. образов. – М.: ВЛАДОС, 2010 г.

Задание и порядок выполнения работы

• Изучите тему, цель и пояснения к лабораторной работе.

• Ознакомьтесь с паспортными данными средств измерений, справочными материалами.

• Выполните задания.

Задание

1. Определите коэффициент вертикального увеличения профилографа (чувствительность).

2. Определите погрешность измерения из-за температурной деформации, если температура отличается от температуры средств измерения.

3. Определить чувствительность рычажно-зубчатого индикатора.

4. Составить блок концевых мер длины 4-го разряда для настройки измерительного средства и определить действительный размер блока с помощью аттестата.

5. Определить наибольшую погрешность размера блока концевых мер длины.

• Для закрепления материала ответьте на вопросы:

1. Что называется прямым и косвенным методами измерений?

2. Что называется инструментальными погрешностями измерений?

3. Что называется случайной погрешностью? Приведите примеры.

4. Что называется грубой погрешностью? Приведите примеры.

• Сделайте выводы по проделанной работе.

• Оформите отчет.

Пояснение к лабораторно-практической работе

Выполнение лабораторных работ связано с измерением различных физических величин и последующей обработкой результатов измерений.

Измерение – нахождение значения физической величины опытным путем с помощью средств измерений.

Прямое измерение – определение значения физической величины непосредственно средствами измерения.

Косвенное измерение – определение значения физической величины по формуле, связывающей её с другими физическими величинами, определяемыми прямыми измерениями.

Никакое измерение невозможно выполнить абсолютно точно. Всякое измерение производится приближенно, и всякий результат измерения содержит в себе некоторую ошибку.

Ошибки измерений по причинам их происхождения подразделяются на три основных типа: систематические, случайные и грубые. Ошибки, обусловленные одной или несколькими постоянно действующими причинами, называются систематическими ошибками. Причинами систематических ошибок могут быть ограниченная точность измерительных приборов, сдвиг шкалы. Систематическая погрешность измерительного прибора находится по классу точности этого прибора. Класс точности указывается на приборе или в его паспорте. Если на приборе класс точности не указан и сведений о его погрешности нет, то за значение погрешности принимают половину цены самого маленького деления. Для секундомера приборная погрешность считается равной цене его деления.

Случайные ошибки обусловлены влиянием на результат измерений множества неконтролируемых факторов, изменяющихся случайным образом. Они вызываются непостоянством внешних условий и несовершенными действиями экспериментатора. Например, случайные колебания температуры, давления, напряжения в сети и т.п.

Случайная погрешность измерения является частью погрешности измерения и оценивается средним квадратическим отклонением:

σ =√ ((Х₁-Х_ср)² + (Х₂-Хср)² + … (Х_N-Х_ср)² ) / N = √ Σ ((Х_N-Х_ср)²) / N,

где σ – среднее арифметическое отклонение;

Х₁; Х₂; Х_N – результаты измерений;

N – число измерений;

Хср – среднее арифметическое значение ряда измерений:

Х_ср = ( Х₁ + Х₂ + Х_N ) / N

Предельная случайная погрешность измерения согласно СТ СЭВ 303-76 принимается равной ∆_lim = ± 2 σ,

Где ∆_lim - предельная случайная погрешность.

Предельная случайная погрешность измерения при совместном слиянии случайных погрешностей от отдельных причин ∆_limΣ (суммарная случайная погрешность) определяется по формуле:

∆_limΣ = ± √ ∆²_lim1 + ∆²_lim2 + ∆²_limп,

Где ∆²_lim1 ; ∆²_lim2 ; ∆²_limп - предельные случайные погрешности, зависящие от отдельных причин

Для уменьшения влияния случайных факторов проводят многократные измерения данной физической величины. Наилучшим приближением к истинному значению является среднее арифметическое значение измеряемой величины.

Отклонение температуры помещения от нормальной ( 20 ̊ С ) вызывает в основном систематические погрешности измерения, а колебания температуры в помещении за время измерения - случайные погрешности. Погрешность измерения ∆l, вызванная нарушением температурного режима при измерении, определяется:

∆l = l [α_д (t_д - 20 ̊ ) – α_к (t_к - 20 ̊ ) ],

Где l – измеряемый размер детали;

α_д - коэффициент линейного расширения материала детали (справочный);

t_{д –} температура детали;

α_к – коэффициент линейного расширения измерительного средства;

t_к – температура измерительного средства (калибра, концевой меры длины и т.д.)

Чувствительность средства измерения - отношение сигнала на выходе перемещения стрелки или другого указателя к вызвавшему его изменению измеряемой величины.

Чувствительность S можно определить :

S = ( ∆l ) / ∆ Х,

Где ∆l – величина перемещения указателя средства измерения ∆ Х изменение измеряемой величины, вызвавшее перемещение указателя.

Ценой деления шкалы называется разность значений величины соответствующих двум соседним отметкам шкалы:

С = а / S,

Где а – интервал деления шкалы;

S – чувствительность

Задача № 1

Задача № 2

Задача № 3

Задача № 4

Задача № 5

Практические занятия № 7-8

Тема: Определение исполнительных размеров рабочих калибров для вала и отверстия

Время выполнения – 2 часа

Цель практической работы:

Ознакомиться с принципами определения исполнительных размеров калибров отверстия и вала

Отработать умение работать в команде, выступать перед аудиторией

Оборудование:

Чертежи; схемы; калибр-скоба, калибр-пробка

Литература:

Колчков В.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. для сред. проф. образов. – М.: ВЛАДОС, 2010 г.

Задание и порядок выполнения работы

• Изучите тему, цель и пояснения к практической работе.

• Выполните задания, работая в микрогруппах

Задание

Рассчитать комплект гладких предельных калибров для контроля вала и отверстия. Выполнить чертежи рабочих калибров в соответствии с ЕСКД. На чертежах рабочих калибров указать исполнительные размеры, маркировку и допуски на форму калибров.

Рис. 1. Эскиз калибр-пробки

Для расчета построить схемы расположения полей допусков заданных деталей и калибров для контроля этих деталей. На схемах указать необходимые отклонения и допуски деталей и калибров, показать величину поля допуска, соответствующую средней величине износа проходного калибра, предельные размеры калибров.

• Сделайте выводы по проделанной работе.

• Оформите отчет

Пояснения к практической работе

Пример. Рассчитать размеры калибров для контроля деталей соединения Ø65 H7/g6. Для этого:

- на листе формата А4 выполнить чертеж соединения вала со втулкой и чертежи сопрягаемых деталей. Масштаб может быть произвольным. На чертежах обозначить номинальный размер, посадку, поля допусков в соответствии с вариантом задания;

- определить номинальные размеры проходных и непроходных калибров (предельные размеры отверстия и вала);

- схему полей допусков.

Расчет предельных размеров отверстия Ø65 H7.

По ГОСТ 25346-82 для данного отверстия основное отклонение EI=0. Тогда наименьший предельный размер отверстия равен:

Dmin = 65 + 0 = 65 мм

Допуск по квалитету 7 составляет IT7 = 30 мкм.

Верхнее отклонение отверстия TS = EI + IT = 0 + 30 = 30 мкм.

Наибольший предельный размер отверстия равен:

Dmax = 65 + 0.03 = 65.03 мм

Расчет предельных размеров вала Ø65 g6.

По ГОСТ 25346-82 для данного вала основное отклонение es = - 10 мкм. Тогда наибольший предельный размер вала равен:

dmax = 65 + (- 0,01) = 64,99 мм

Допуск по квалитету 6 составляет IT = 19 мкм. Нижнее отклонение вала равно:

is = es – IT = -10 – 19 = - 29 мкм

Наибольший предельный размер вала равен:

dmin = 65 + (- 0.029) = 64.971 мм

Построение схемы полей допусков.

По результатам расчета в большом масштабе (1000:1) строиться схема расположения полей допусков деталей.

На схеме указывается обозначение полей допусков, предельные отклонения в мкм, предельные размеры деталей (в мм).

Данные для построения полей допусков калибров для проверки отверстия Ø65Н7 и вала Ø65hg выбираются по таблице 2 ГОСТ 24851-81 в интервале диаметров 60…80 мм.

Практические занятия № 9 - 10

Тема Определение размерной цепи по заданным параметрам

Цель практической работы:

Ознакомиться с принципами построения плоских размерных цепей и получение практических навыков расчета размерных цепей.

Отработать умения работы в микрогруппах

Время выполнения – 2 часа

Оборудование:

Чертежи; схемы

Литература:

Колчков В.И. Метрология, стандартизация и сертификация: учеб. для сред. проф. образов. – М.: ВЛАДОС, 2010 г.

Задание и порядок выполнения работы

• Изучите тему, цель и пояснения к практической работе.

• Выполните задания, работая в микрогруппе

• Выступите с выполненным заданием

• Сделайте выводы по проделанной работе.

• Оформите отчет

Пояснение к практической работе

Размерной цепью называют совокупность размеров, принадлежащих детали или сборочной единице, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи.

Расчет размерных цепей позволяет:

- установить связь между размерами деталей машины и уточнить номинальные значения и допуски взаимосвязанных размеров, исходя из эксплуатационных требований и экономической точности обработки деталей и сборки машины;

- выявить пути сохранения точности деталей и узлов машины в процессе эксплуатации, а также определить, какой вид взаимозаменяемости (полный или неполный) будет наиболее рентабелен;

- добиться наиболее правильной простановки размеров на рабочих чертежах;

- определить операционные допуски и пересчитать конструктивные размеры на технологические (в случае их несовпадения).

Расчет размерных цепей и их анализ – обязательный этап конструирования машин, способствующий повышению качества, обеспечению взаимозаменяемости и снижению трудоемкости их изготовления.

Размеры, входящие в размерную цепь, называют звеньями размерной цепи. Различают исходное (замыкающее) и составляющие звенья размерной цепи.

Любая размерная цепь имеет одно исходное (замыкающее) звено и два или более составляющих звеньев.

Исходным называют звено, к которому предъявляется основное требование точности, определяющее качество изделия в соответствии с техническими условиями. Понятие “исходное звено” используется при проектном расчете размерной цепи. В процессе обработки или сборки изделия исходное звено получается последним, замыкая размерную цепь. В этом случае такое звено именуется замыкающим.

Составляющими звеньями размерной цепи называют звенья, функционально связанные с замыкающим звеном (т.е. такие звенья, изменение размеров которых влечет за собой изменение размера замыкающего звена).

В зависимости от влияния изменений составляющих звеньев на величину замыкающего звена различают увеличивающие и уменьшающие звенья размерной цепи.

Увеличивающими называют такие звенья, с увеличением которых величина замыкающего звена увеличивается.

Уменьшающими называют такие звенья, с увеличением которых величина замыкающего звена уменьшается.

В зависимости от взаимного расположения звеньев размерной цепи различают плоские и пространственные размерные цепи.

Плоской размерной цепью называют цепь, звенья которой расположены в одной или нескольких параллельных плоскостях. Частный случай плоских размерных цепей - размерные цепи с параллельными линейными размерами.

Пространственной размерной цепью называют цепь, звенья которой расположены в непараллельных плоскостях.

При расчете размерных цепей решают прямую и обратную задачи, отличающиеся последовательностью расчетов.

Прямая задача. По заданному номинальному размеру и допуску (отклонениям) исходного звена определить номинальные размеры, допуски и предельные отклонения всех составляющих звеньев размерной цепи. Такая задача относится к проектному расчету размерной цепи.

Обратная задача. По установленным номинальным размерам, допускам и предельным отклонениям всех составляющих звеньев определить номинальный размер, допуск и предельные отклонения замыкающего звена. Такая задача относится к проверочному расчету размерной цепи. Решением обратной задачи проверяется правильность решения прямой задачи.

При решении прямой и обратной задач находят применение два метода расчета уравнений размерной цепи: максимума-минимума и вероятностный.

Метод расчета на максимум-минимум учитывает самые неблагоприятные сочетания предельных отклонений звеньев размерной цепи.

Вероятностный метод расчета учитывает законы рассеяния размеров деталей и случайный характер их соединения на сборке. Совпадение действительных размеров деталей в цепи, выполненных равным предельным размерам, маловероятно. Поэтому, задаваясь некоторым процентом риска (процентом изделий, размеры замыкающих звеньев которых выйдут за установленные пределы), определяют возможное расширение полей допусков составляющих размеров.

Для каждой размерной цепи с целью получения необходимых исходных данных о взаимосвязи ее звеньев строят геометрическую схему, представляющую графическое изображение размерной цепи.

Построение геометрической схемы размерной цепи обязательно должно начинаться с исходного звена. Все звенья размерной цепи обозначают прописными буквами русского алфавита с индексом их порядкового номера в размерной цепи (А1, А2,…А10 и т.д.). Для другой размерной цепи это Б1, Б2,…Б10 и т.д. Исходные звенья обозначаются такими же буквами, но с индексом ∆ например А∆, Б∆ и т.д.; Увеличивающие и уменьшающие звенья обозначаются с использованием либо соответствующих индексов (Б1ув, Б2ум), либо со стрелками над буквой (увеличивающие со стрелкой вправо, уменьшающие – влево).

Для любого из методов обеспечения точности замыкающего звена может быть использован либо вероятностный расчет цепи, либо расчет на максимум-минимум. Расчет на максимум-минимум технически проще (что при современном уровне вычислительной техники не принципиально).

При расчете на максимум-минимум Номинальный размер замыкающего звена:

АΔ = ΣАi ув – ΣАj ум;

i=1 j=1

Предельные размеры замыкающего звена:

n m

АΔ max = ΣАi ув max – ΣАj ум min;

n m

АΔ max = ΣАi ув max – ΣАj ум min;

i=1 j=1

n m

АΔ min = ΣАi ув min – ΣАj ум max;

i=1 j=1

Допуск замыкающего звена:

n m

ТАΔ = ΣТАi ув + ΣТАj ум;

i=1 j=1

Задание

Постройте геометрическую схему размерной цепи редуктора и рассчитайте номинальный, предельные размеры и допуск замыкающего звена по заданным размерам. (см. раздаточный материал)