Курсовая работа Развитие стандартизации и метрологии. итог.вариант. Развитие стандартизации и метрологии
 Скачать 1.31 Mb.
|
|
2.1 История возникновения В отечественном машиностроении с 1975 г. внедряется Единая система технологической подготовки производства. Внедрение ЕСТПП вводит единый порядок и системный подход к выбору и применению методов и средств технологической подготовки производства, сокращает срок освоения производства и выпуска изделий высшей категории и требуемого качества [24]. ГОСТ 14.001-73, ГОСТ 14.101-73, ГОСТ 14.201-73 (и др.) – это первый ряд стандартов, в которых упоминается ЕСТПП, был утверждён Государственным комитетом стандартов Совета Министров СССР в 1973 году и был введён 1 января 1975 году[25]. 19 2.2 Цели и задачи системы Она управляет развитием технологической подготовки производства на уровне предприятия, отрасли и государства, непрерывно совершенствуется на основе достижений науки и техники. Основное назначение ЕСТПП заключается в установлении системы организации и управления процессом технологической подготовки производства, обеспечивающей: - единый для всех предприятий и организаций системный подход к выбору и применению методов и средств технологической подготовкой производства (ТПП), соответствующих достижениям науки, техники и производства; - освоение производства и выпуска изделий высшей категории качества в минимальные сроки, при минимальных трудовых и материальных затратах на ТПП на всех стадиях создания изделий, включая опытные образцы (партии), а также изделия единичного производства; - организацию производства высокой степени гибкости, допускающей возможность непрерывного его совершенствования и быструю переналадку на выпуск новых изделий; - рациональную организацию механизированного и автоматизированного выполнения комплекса инженерно-технических и управленческих работ; - взаимосвязи ТПП и управления ею с другими системами и подсистемами управления [27]. ЕСТПП выделяет три стадии работы над документацией по организации и совершенствованию технологической подготовки производства: 1) обследование и анализ существующей на предприятии системы ТПП; 2) разработка технического проекта ТПП. Здесь определяется назначение и формируются требования, которым должны соответствовать элементы и системы ТПП; 3) создание рабочего проекта. Стадия начинается с создания информационных моделей решения всех задач и завершается выпуском организационных положений и должностных инструкций исполнителем [21]. 2.3 Область применения При контроле конструкторской и технологической документации руководствуются стандартами Единой системы технологической подготовки производства [20]. Вся документация на конкретные методы и средства технологической подготовки производства разрабатывается на основе стандартов ЕСТПП; а также других ГОСТов, в том числе Единой системы конструкторской документации (ЕСКД) и Единой системы технологической документации (ЕСТД), Единой системы аттестации качества продукции, Государственной системы обеспечения единства измерений и др. [22]. 20 2.4 Структура 2.4.1 Классификация Комплекс стандартов ЕСТПП включает следующие группы стандартов: А) код группы 0- Общие положения системы, основные требования к ТПП, термины и определения основных понятий, порядок оценки технико- экономического уровня ТПП; Б) код группы 1 - Правила организации и управления ТПП, выбора стадий разработок документации, формирования организационных структур, правила моделирования систем и автоматизированного решения задач, организации инструментального хозяйства; В) код группы 2 - Сведены стандарты, регламентирующие правила обеспечения технологичности конструкций изделий в целом, а также по их видам и стадиям разработки, состав показателей технологичности и правила их выбора, порядок введения технологического контроля конструкторской документации; Г) код группы 3 - Сведены стандарты, излагающие порядок разработки и применения технологических процессов, средств технологического оснащения, правила выбора и применения оборудования, оснастки, средств контроля, механизации и автоматизации производственных процессов, правила организации автоматизированного проектирования процессов и средств осна- щения; Д) код группы 4- Включает стандарты, определяющие правила применения технических средств механизации и автоматизации инженерно-технических работ, программирования и алгоритмизации решения задач, организации информационного, математического и технического оснащения, правила сформирования комплексно-автоматизированных систем, выбора объектов и очередности автоматизации решения задач ТПП Е) код группы 5- Прочие стандарты. Состав стандартов в группах определяется задачами по функциям ТПП, требующими обязательного решения на всех уровнях по единым правилам. Обозначение стандартов ЕСТПП строится по классификационному принципу. Номер стандартов составляется из двух цифр, обозначающий класс стандарта (присвоенный класс стандартов ЕСТПП является 14); одной цифры (после точки), обозначающей классификационную группу стандартов; двузначного числа, определяющего порядковый номер стандарта в данной группе, и двузначного числа (после тире), указывающего год регистрации стандарта [26]. 2.4.2 Перечень стандартов, входящих в ЕСТПП. Некоторые из стандартов, разработанных ещё в СССР в настоящее время утратили силу и заменены на обновленные национальные стандарты. 21 Действующие на данный момент нормативные документы: 1) ГОСТ 14.004-83 «Технологическая подготовка производства. Термины и определения основных понятий»; 2) ГОСТ 14.201-83 «Обеспечение технологичности конструкции изделий. Общие требования.» (издание (февраль 2008 г.) с Изменением № 1); 3) МР 186-85 «Обеспечение технологичности конструкции изделий машиностроения и приборостроения». Справочный материал рекомендован к использованию вместо: А) ГОСТ 14.202-73 «Правила выбора показателей технологичности конструкции изделий»; Б) ГОСТ 14.203-73 «Правила обеспечения технологичности конструкции сборочных единиц»; В) ГОСТ 14.204-73 «Правила обеспечения технологичности конструкции деталей». 4) Р 50-54-93-88 «Классификация, разработка и применение технологических процессов». Документ рекомендован к использованию вместо: А) ГОСТ 14.301-83 «Общие правила разработки технологических процессов»; Б) ГОСТ 14.303-73 «Правила разработки и применения типовых технологических процессов»; В) ГОСТ 14.316-75 «ЕСТПП. Правила разработки групповых технологических процессов». 5) Р 50-54-11-87 «ЕСТПП. Общие положения по выбору, проектированию и применению средств технологического оснащения». Документ рекомендован к использованию вместо: А) ГОСТ 14.304-73 «ЕСТПП. Правила выбора технологического оборудования»; Б) ГОСТ 14.310-73 «ЕСТПП. Правила организации разработки средств технологического оснащения». 6) Р 50-609-39-01 «ЕСТПП. Правила выбора средств контроля» (статус не определён законодательством); 7) Р 50-54-16-87 «ЕСТПП. Выбор механизации и автоматизации производственных процессов». Был принят взамен: А) ГОСТ 14.309—74 «ЕСТПП. Правила применения средств механизации и автоматизации производства»; Б) ГОСТ 14.308-74 «ЕСТПП. Правила выбора средств механизации и автоматизации процессов перемещения тарно-штучных грузов»; В) ГОСТ 14.321-82 «ЕСТПП. Правила организации процессов перемещения и складирования тарно-штучных грузов». 8) Р 50-609-40-01 «Рекомендации. Техническое проектирование технического контроля». Взамен Р 50-609-40-88 «Техническое проектирование технического контроля» [25]. 22 3 Профилометр 3.1 Назначение прибора Профилометры представляют собой специализированное оборудование, не имеющее широкого распространения в быту. Данный прибор используется в производстве оборудования и механизмов, он позволяет установить износостойкость изделия, устойчивость к коррозии и другие важные параметры, посредством высчитывания показателя шероховатости. Показатель шероховатости очень важен при проектировании деталей. Практически в любой отрасли важен этот показатель. По анализу результатов измерений можно вносить необходимые коррективы в технологический процесс изготовления деталей. В сравнении с профилографом, профилометр показывает на дисплее параметры, которые сразу понятны исследователю. В свою очередь профилограф выдает результат в виде графика, который необходимо расшифровать [27]. 3.2 Основные типы прибора По способу замера показателей: - контактный. Чувствительный датчик, оборудованный тонкой, остро заточенной алмазной иглой; - бесконтактный. Характеризуется дистанционным сканированием поверхности. По признаку типа преобразователя сигналов, разделяют на: - электродинамические. Приборы, в которых игла жёстко связана с катушкой, колеблющейся в поле постоянного магнита; - пьезоэлектрические. Чувствительным элементом является пьезокристалл или пьезокерамика, на обкладках которых при движении иглы возникает разность потенциалов [33]; - индукционные. Представляют собой систему, состоящую из подвижной катушки (закреплённой на ощупывающей игле), находящейся в магнитном поле [34]; - емкостные. Приборы, в которых игла связана с одной из обкладок конденсатора. Наиболее распространены приборы, использующие индуктивные преобразователи. Профилометры принято различать в зависимости от вида трассы интегрирования. По этому признаку выделяют приборы: - Профилометр с постоянной трассой интегрирования; - профилометр, обладающий скользящей трассой; - профилометры с механотронными преобразователями. 23 Большинство приборов оснащены анализатором, который позволяет судить о неровностях поверхности по гармоническим колебаниям сигнала от иглы. Погрешность профилометра обычно колеблется в пределах от 25%, до 10% [28]. 3.3 Устройство прибора и принцип измерения 3.3.1 Контактный профилометр Профилометр представляет собой чувствительный датчик, оборудованный тонкой, остро заточенной алмазной иглой (чаще всего - алмазная, но встречаются профилометры с иглами из твердых сплавов), с так называемой, ощупывающей головкой. Игла прижимается и перемещается вдоль поверхности, перпендикулярно её плоскости, при этом, на шероховатой поверхности, неизбежно, возникают колебания иглы. В местах возникновения микронеровностей (выступов и впадин), возникают механические колебания измерительной головки иглы. Механизм действия представлен на рисунке 1. Рисунок 1 – Принцип работы контактного профилометра Такие механические колебания являются первичным сигналом, который при помощи преобразователя - индуктивного, ёмкостного или пьезоэлектрического - преобразуется в токовый. После этого, электрический сигнал поступает на электронный усилитель, после чего интегрируется и визуализируется. Записанные параметры этого сигнала в точности повторяют неровности на шероховатой поверхности детали. Таким образом, на дисплее можно увидеть уже усредненный параметр, характеризующий не только количественные, но и качественные показатели неровности и шероховатости поверхности [28]. Все профилометры по типу устройства, преобразующего линейное перемещение иглы в колебания электрического напряжения, удобно классифицировать на приборы с датчиками генераторного и параметрического типов [34]. 3.3.1.1 Профилометры с датчиками генераторного типа К приборам с датчиками генераторного типа относятся электродинамический и пьезоэлектрический профилометры: 24 А) электродинамическими контактными приборами наиболее часто называют приборы, в которых игла жёстко связана с катушкой, колеблющейся в поле постоянного магнита (профилометр Аббота, профилометр Киселёва КВ-7). При пересечении магнитных силовых линий витками катушки, в ней генерируется ЭДС, пропорциональная скорости осевого перемещения иглы [33]. На рисунке 2 представлена схема электродинамического профилометра на примере профилометра Киселёва КВ-7. Игла 1 с алмазным наконечником подвешена на пружинах 2. Нижний конец её ощупывает неровности поверхности детали, а верхний связан с индукционной катушкой 3, которая перемещается в магнитном поле полюсов 4 и 6 магнита 5. Возбуждаемые этим перемещением малые токи усиливаются и отмечаются гальванометром [34]; Рисунок 2- схема профилометра Киселёва КВ-7 Б) в пьезоэлектрических профилометрах чувствительным элементом является пьезокристалл или пьезокерамика, на обкладках которых при движении иглы возникает разность потенциалов. На примере профилометра Филипса, в котором в качестве пьезоэлемента был применён титанат бария, указана схема строения ощупывающей головки на рисунке 3. Сапфировая игла 1 укреплена на конце пьезоэлемента 2; регулировка её «выдвижения» за плоскость опоры осуществляется с помощью винтов 3. На верху датчика расположена ручка 4; 5- соединительный шнур [33]. 3.3.1.2 Профилометры с параметрическим датчиком К приборам с параметрическим датчиком относятся: А) Приборы, в которых якорь жестко связан с иглой и перемещается относительно неподвижных катушек, называются индуктивными. Индуктивные профилометры относятся к приборам с параметрическим датчиком, так как при движении иглы изменяется один из параметров датчика- индуктивность. Катушки обычно являются плечами моста, питаемого от 25 генератора повышенной частоты. Строение индуктивного профилометра на примере датчика прибора ПЧ-2 представлено на рисунке 4. Рисунок 3- разрез ощупывающей головки профилометра Филипса Магнитная цепь датчика состоит из корпуса 1, постоянного магнита 2, хвостовика 3 и легкого подвижного якоря 5. Якорь подвешен на двух плоских пружинах 7 и на нём жёстко закреплена игла 6. На хвостовике надета неподвижная катушка 4 с большим числом витков. При перемещении иглы по измеряемой поверхности меняется зазор между концом хвостовика 3 и плоской частью якоря 5. При этом меняется магнитный поток, проходящий через катушку 4, и в ней возникает электродвижущая сила, пропорциональная скорости изменения потока, т.е. скорости перемещения иглы [34]. Рисунок 4- схема датчика прибора ПЧ-2 Б) к приборам с параметрическими датчиками принадлежат также емкостные профилометры, в которых игла связана с одной из обкладок конденсатора, включенного, как правило, в мостовую схему [33]. Принцип действия емкостного датчика основан на зависимости электрической ёмкости конденсатора (C) от размеров, взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды (e) между ними (формула 1). Зависимости ёмкости от активной площади обкладок (S) и расстоянием между ними (h) используют для преобразования механических перемещений в изменение ёмкости, а, следовательно, и в изменение силы тока. 26 С = 𝑒 0 eS ℎ , (1) где 𝑒 0 - диэлектрическая постоянная. Большинство современных стандартов, в том числе ГОСТ 19300-86 «Средства измерений шероховатости поверхности профильным методом. Профилографы-профилометры контактные. Типы и основные параметры» и ГОСТ 2789-73 «Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики», были разработаны именно для контактных методов измерений. Контактные профилометры имеют ряд преимуществ. Они обеспечивают высокую точность благодаря малому радиусу кривизны алмазной иглы [29]. 3.3.2 Профилометр бесконтактного действия Средство для бесконтактного измерения и записи результата включает в себя: - плиту с Т-образными пазами, в которых закрепляется металл изделия; - лазерную сканирующую головку (источник света); - оптический датчик (цифровая камера); - волновод; - устройство управления с интерфейсом для подключения регистрирующих устройств. Оптический измерительный датчик обладает характеристиками, которые позволяют измерять и выводить на монитор достаточно большой объём информации: продольный и поперечный профили трассы сканирования, точность, дискретность шага измерений, текущую и суммарную погрешность отсчёта и пр. Принцип записи профилограммы на термопечатающую рулонную бумагу превращает данное устройство в полнофункциональный профилограф. Процесс и производство измерений управляются в диалоговом режиме. Таким образом, можно позволять повторное отслеживание шероховатости на некоторых участках измеряемого образца. Принцип действия оптического профилометра заключается в том, что свет, излучаемый с источника, отражаясь от исследуемой и опорной поверхностей, образует интерференционную картину, которая затем регистрируется видеокамерой. Затем данные обрабатываются и набор интерференционных картин преобразуется в карту уровней поверхности высокого разрешения. Схема действия оптического профилометра представлена на рисунке 5 [30]. Возможные колебания расстояния между приёмником и измеряемой поверхностью автоматически компенсируются системой отсечки шага. Устройство использует как сетевое питание, так и от встроенного аккумуляторного привода. Следует отметить, что профилометры всех типов периодически должны подвергаться поверке, содержание и периодичность которой устанавливается МИ 1850-88 [31]. 27 При исследовании загрязненных поверхностей бесконтактные профилометры могут выдавать искаженные значения вследствие сканирования не шероховатости поверхности, а ее загрязнений [29]. 3.3.3 Профилометры в зависимости от вида трассы интегрирования После электронного усилителя сигнал интегрируется для выдачи усреднённого параметра, количественно характеризующего поверхностные неровности на определённой длине [42]. В зависимости от вида трассы интегрирования выделяют несколько типов профилометров; Рисунок 5- Схема оптического профилометра -с постоянной трассой интегрирования. В таких приборах трасса интегрирования по длине равна трассе ощупывания. Результат измерений в данном случае доступен только после завершения процедуры; -со скользящей трассой интегрирования. В данном типе трасса интегрирования в несколько раз короче трассы ощупывания, а отсчёт показаний выполняется параллельно с перемещением иглы по поверхности; -в отдельную группу выделяют профилометры с механотронным преобразователем, измеряющие параметры неровности с указанием R a – среднего арифметического значения отклонения профиля [43]. |