ццц. МУ_Николаев_Вишнеков_Чернова. Основные положения лабораторная работа
 Скачать 1.03 Mb.
|
|
3 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ...................................................................................................................... 4 Основные положения ............................................................................................... 5 Лабораторная работа № 1. Лабораторный модуль автоматизированное рабочее место (АРМ) «Метролог». Статистический анализ точности изготовления партии деталей ............................................................................................................. 9 Лабораторная работа № 2. Определение метрологических характеристик индуктивного измерительного преобразователя ................................................... 21 Лабораторная работа №3. Проверка однородности серий измерений, полученных с помощью различных средств измерений ....................................... 29 Лабораторная работа № 4. Определение результата прямого измерения с многократными наблюдениями ............................................................................... 38 Список литературы ................................................................................................. 45 Приложение 1. .......................................................................................................... 46 Приложение 2. ......................................................................................................... 49 Приложение 3. ........................................................................................................ 51 4 ВВЕДЕНИЕ Выполнение лабораторных работ (ЛР) является одной из основных форм работы студентов. Настоящие методические указания посвящены вопросам методики выполнения и оформления лабораторных работ по дисциплине «Прикладная метрология» и предназначены для студентов магистратуры, обучающихся по направлению 27.04.01 «Стандартизация и метрология», направленность «Метрологическое обеспечение цифровых технологий». Методические указания необходимы студенту для понимания предназначения лабораторной работы и предъявляемых требований к ее структуре, содержанию, объему и оформлению. Лабораторная работа выполняется под руководством преподавателя, в процессе ее выполнения студент развивает навыки, необходимые для дальнейшей профессиональной деятельности, закрепляя и расширяя знания, полученные при освоении программы бакалавриата. При выполнении лабораторной работы студент должен показать свое умение работать с цифровыми измерительными приборами и установками, специальными литературными источниками, анализировать и систематизировать фактический материал, самостоятельно и творчески его осмысливать. Лабораторная работа, оформленная в соответствии с предъявляемыми к ней требованиям, дает возможность студенту приобрести полезные навыки, необходимые для дальнейшей профессиональной деятельности. Методические указания были составлены в соответствии с Инструкцией по организации и проведению лабораторных работ, утвержденной решением Ученого Совета МИРЭА от 26.10. 2016 г., протокол №2 (Инструкция СМКО МИРЭА 7.5.1/04.И.05-16). 5 ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Цели и задачи лабораторной работы Основной целью выполнения лабораторной работы (ЛР) в структуре ОП магистратуры является формирование и закрепление компетенций путём практического использования знаний, умений и навыков, полученных в рамках теоретического обучения, а также выработка самостоятельного творческого подхода к решению конкретных профессиональных задач. ЛР по дисциплине «Прикладная метрология» нацелена на подготовку студентов к самостоятельному выполнению работы, овладение начальными навыками этой работы, развитие их творческого потенциала. Дисциплина обеспечивает формирование и закрепление компетенций, указанных в программе дисциплины. Выполнение ЛР представляет собой практическую работу, целью которой является развитие творческих навыков, в том числе в области научно- исследовательской деятельности, а также детальное изучение вопросов, связанных с содержанием дисциплины «Прикладная метрология». ЛР имеет прикладной характер и затрагивает как частные, так и общие положения метрологии, связанные с избранным видом профессиональной деятельности. Основными задачами лабораторной работы по дисциплине «Прикладная метрология» являются: - овладение студентами первичными навыками выполнения лабораторных работ; - развитие индивидуальных творческих способностей студента; - усвоение методов практической аналитической работы: получение экспериментальных данных, их обработка и составление отчета по работе. В процессе выполнения ЛР студент должен приобретать умение проводить исследование – подбирать, анализировать, обобщать материал, системно излагать его научным стилем, обосновывать выводы, оформлять работу. Лабораторные работы последовательно готовят выпускника, наращивая владение элементами исследовательской работы. В соответствии с целью и задачами назначение лабораторной работы по дисциплине «Прикладная метрология» в учебном процессе конкретизируются в процессе приобретения студентами следующих знаний, умений и навыков: - работы с литературными источниками: использование научно- технической и справочной литературы, материалов нормативных документов; - разработки плана отчета ЛР; 6 - понимания структуры лабораторной работы - научного и делового стиля изложения материалов работы; - редакторского оформления работы в соответствии с установленными требованиями. В ходе работы студент не только должен выполнить предложенную работу, но и показать своё отношение к ней, продемонстрировать осознанность выбора своей будущей профессиональной деятельности. Выполнение лабораторной работы ЛР выполняется под руководством преподавателя подгруппами студентов, состоящими из 4-5 человек каждая. Распределение студентов по подгруппам, выбор тематики лабораторной работы, условия проведения эксперимента, особенности составления отчета по лабораторной определяется преподавателем. Руководство лабораторной работой Руководителем ЛР, как правило, является преподаватель, ведущий данную дисциплину. Руководителем также может быть преподаватель, ведущий практические занятия или иной преподаватель соответствующей кафедры. Правила техники безопасности в лаборатории при выполнении студентами лабораторных работ 1. К работе в специализированных лабораториях кафедры метрологии и стандартизации допускаются лица, ознакомленные с данными методическими рекомендациями для студентов по выполнению практических лабораторных работ. 2. Работа студентов в лаборатории разрешается только в присутствии преподавателя, ведущего занятия. 3. К выполнению каждой лабораторной работы студенты могут приступать только после получения инструктажа по технике безопасности и с разрешения преподавателя. 4. Каждый студент работает только на закрепленном за ним рабочем месте. Переход на другое место без разрешения преподавателя не допускается. 5. Рабочее место содержится в чистоте и порядке. 6. Нельзя находиться в лабораториях в верхней одежде. 7 7. Не допускается загромождать рабочее место посторонними предметами и личными вещами (одежда и сумки). 8. Каждый студент в ответе за состояние своего рабочего места и сохранности размещенного оборудования. ЗАПРЕЩАЕТСЯ: 1. Работать в лаборатории в отсутствие официального сотрудника кафедры, преподавателя или лаборанта; 2. Находиться в лабораториях с напитками и едой, употреблять напитки и пищевые продукты в помещении лаборатории; 3. Загромождать рабочее место посторонними предметами; 4. Присоединять или отсоединять кабели, трогать разъемы, провода и розетки; 5. Отключать электрические приборы и оборудование выдергиванием вилки из розетки за шнур; 6. Передвигать лабораторное оборудование; 7. Пытаться самостоятельно устранять неисправности в работе аппаратуры; 8. Выполнять любые работы без позволения и допуска преподавателя. СТУДЕНТ ОБЯЗАН: 1. Приступать к работе только после прохождения входного контроля: письменно оформленных материалов по подготовке к выполнению работы (ответы на вопросы); 2. Перед началом эксперимента поставить в известность преподавателя; 3. Выполнять измерения в соответствии с требованиями и в последовательности, изложенными в практикуме; 4. Не отлучаться от установок (приборов) во время проведения эксперимента; 5. Обо всех неполадках, обнаруженных в работе установок (приборов), немедленно ставить в известность преподавателя; 6. Об окончании эксперимента сообщить преподавателю и приступить к обработке результатов измерений; 7. Получить визу преподавателя в лабораторном журнале о выполнении работы. ПРИСТУПАЯ К РАБОТЕ, НЕОБХОДИМО: - внимательно изучить методику работы и правила ее безопасного выполнения; - проверить наличие и правильность сборки прибора или установки; - проверить наличие необходимых для эксперимента объектов измерений. 8 Требования к структуре и содержанию лабораторной работы Структура лабораторной работы. ЛР оформляется на специальном бланке отчета. ЛР как письменная работа должна иметь следующую структуру: - наименование ЛР; - краткое описание цели, задачи, основного содержания ЛР, графиков и таблиц; - задание на выполнение ЛР; - записи экспериментальных данных; -представление результатов расчета, результатов обработки экспериментальных данных, необходимых для защиты ЛР; - выводы по работе. В ЛР по усмотрению руководителя могут быть включены и другие разделы. Общий подбор литературы по тематике ЛР осуществляется студентом самостоятельно. В обязанности руководителя входит определение наиболее важных источников, которые обязательно должны быть использованы при выполнении ЛР. Студенту рекомендуется использовать все источники информации: научно-технические библиотеки, электронно-библиотечные системы и Интернет. Студент обязательно должен использовать, в том числе и источники, изданные за последние пять лет. Содержание лабораторных работ. ЛР должна соответствовать следующим требованиям: - соответствовать по форме установленной структуре, а по содержанию - заданию на ее выполнение; - быть выполненной на достаточном теоретическом уровне; - основываться на результатах самостоятельной работы; - иметь обязательные самостоятельные выводы. Требования к оформлению лабораторной работы. ЛР представляется преподавателю в виде оформленного отчета. Текущие записи результатов студент ведет в лабораторном журнале (в тетради). 9 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ЛАБОРАТОРНЫЙ МОДУЛЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ МЕСТО (АРМ) «МЕТРОЛОГ» СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПАРТИИ ДЕТАЛЕЙ Цель работы Изучить методику построения экспериментальной и теоретической кривых распределения размеров партии деталей по результатам измерения размеров ограниченной выборки. 1. Постановка задачи 1. Подготовить к работе средства измерений, входящие в комплект АРМ «Метролог». 2. Провести измерения размеров в выборке из партии деталей, используя средства измерений автоматизированного рабочего места АРМ «Метролог». 3. Провести анализ и обработку результатов измерений. 4. Определить количество годных и бракованных деталей в исследуемой выборке и возможный процент годных и бракованных деталей в партии деталей. 5. Дать оценку точности изготовления в сравнении с предельными допускаемыми размерами. 6. Ответить на контрольные вопросы. 2. Лабораторный модуль Лабораторный модуль предназначен для обучения современным технологиям контроля линейно-угловых параметров деталей и вырабатывает навыки работы с универсальными ручными средствами измерения с цифровой индикацией. Использование интерфейсов связи с ПК и специального метрологического программного обеспечения позволяет обучить методике автоматизированного анализа качественных показателей деталей, статистических методов обработки результатов измерения, формирования отчетов по результатам контроля. 10 Комплектация лабораторного модуля: 1. Штангенциркуль цифровой 2. Мост для измерения глубины 3. Кабель связи штангенциркуля с ПК 4. Индикаторная головка цифровая 5. Кабель связи индикаторной головки с ПК 6. Прибор ПБ-250 7. Призма поверочная и разметочная (учебная) П1-2-2 8. Стойка малогабаритная С-III 9. Нутромер индикаторный НИ-50 10. Набор КМД №2 кл.2 11. Набор принадлежностей к КМД ПК-2-У 12. Контрольная плита 400х400 13. Высотомер с цифровой индикацией (штангенрейсмас) 14. Линейка синусная 100 мм (учебная) 15. Штатив Ш-II Н 16. Деталь типа «Вал» (2 шт.) 17. Деталь типа «Втулка» 18. Деталь типа «Корпус» 19. Деталь типа «Крышка» 20. Деталь типа «Ролик» (50 шт.) 21. Калибр-пробка гладкий 22. Калибр-пробка конусный 23. Системный блок + монитор Состав лабораторного модуля показан на рис. 1.1. Рис. 1.1 11 3. Теоретические сведения Все погрешности, возникающие при механической обработке, могут быть сведены к трем видам: 1. Систематические постоянные. 2. Систематические переменные. 3. Случайные. Систематические постоянные погрешности изготовления — это погрешности, значения которых постоянны для каждой детали в партии. Причиной возникновения таких погрешностей являются, например, неточность настройки станка на заданный размер, погрешности станка и другие. Систематические переменные погрешности изменяются от детали к детали, но их значения меняются по определенной закономерности. Источниками возникновения этих погрешностей могут быть, например, размерный износ инструмента, температурные деформации элементов технологической системы (станок–приспособление–инструмент–деталь) и др. Случайные погрешности появляются в результате действия одного или нескольких факторов, величины которых сами подвержены колебаниям случайного характера. Источниками случайных погрешностей могут быть, например, колебания твердости и припусков у деталей данной партии. С помощью методов математической статистики и теории вероятностей можно по результатам измерений части деталей (выборки) определить закон распределения размеров деталей сколь угодно большой партии (генеральной совокупности), изготовленных на данном станке. Многочисленными исследованиями показано, что в большинстве случаев распределение размеров деталей при обработке их на настроенном станке соответствует закону нормального распределения случайных величин (закон Гаусса). Кривая нормального распределения описывается уравнением, которое будет приведено ниже. Анализ параметров этого уравнения позволяет оценивать точность обработки партии деталей, правильность настройки станка на размер, прогнозировать ожидаемую точность и возможный процент брака в партии деталей по результатам измерений размеров деталей в ограниченной выборке. В эмпирических распределениях мерой рассеяния является размах. Размахом ω'называется разность между наибольшим x max и наименьшим x min измеренными значениями случайной величины: ω' = x max — x min (1.1) 12 Размах делится не менее, чем на 5-8 равных интервалов. Количество интервалов ориентировочно можно определить, как k ≤ 5lgn, где n — количество деталей в выборке. В каждый интервал включаются размеры, лежащие в пределах от наименьшего значения интервала включительно до наибольшего значения интервала, не включая его. Затем подсчитывается количество деталей в каждом интервале m i Чтобы компенсировать погрешности измерения, длина интервала должна быть больше цены деления шкалы измерительного прибора, которым производится измерение величины x в выборке, не менее чем в два раза. По полученным значениям m i можно найти среднее арифметическое значение размера (средний размер деталей в партии): (1.2) где x i — середина интервала, равная полу сумме его граничных значений. Рассмотренные ранее характеристики (1.1, 1.2) не дают возможности оценить плотность группирования размеров деталей около значения x̅, что очень важно для оценки качества технологического процесса и вероятности возникновения брака. Характеристикой, которая может дать такую оценку, является среднее квадратическое отклонение от среднего значения - σ, которое вычисляется по следующей формуле: (1.3) Среднее квадратическое отклонение σ оценивает форму кривой распределения (рис. 1.2). Размерность σсовпадает с размерностью случайной величиныx. 13 Рис. 1.2 В эмпирическом законе распределения вместо плотности вероятностиf(x) используются частости m i /N, где N -число деталей в выборке.По смыслу эти понятия одинаковы, но частости относятся к выборке, а f(x) – к генеральной совокупности. Уравнение кривой Гаусса: (1.4) где x — переменная случайная величина; f(x) — плотность вероятности; σ x — среднее квадратическое отклонение величины x. Кривая Гаусса обладает рядом свойств. Отметим главные из них: 1. Ветви кривой асимптотически приближаются к оси абсцисс, сливаясь с ней в бесконечности, то есть зона рассеивания случайной величины x лежит в пределах ± ∞. 2. Максимальное значение функции f(x) будет при x = m x и соответственно составит 0,4/σ x 3. Значение f(x) для значений x̅ ± σ составляет 0,24/σ x 4. Кривая имеет точки перегиба, отстоящие на расстоянии ± σ от среднего значения x̅. 5. При увеличении σ кривая "сплющивается", а при уменьшении "вытягивается" вверх (рис. 1.2). 6. Площадь под кривой нормального распределения может быть найдена путем интегрирования уравнения (1.4) и характеризует собой вероятность того, 14 что случайная величина будет находится внутри интервала |