Метрологическая экспертиза технической документации

   При установлении требований МЭ исследовательских  и квалификационных испытаний необходимо руководствоваться ГОСТом 16504-81, ГОСТом 3.1507-84, ГОСТом 15.309-98, ГОСТом РВ 15.307-2002.

2.9.6. Способы решения различных задач метрологической экспертизы конструкторской документации (чертежа детали)

   При метрологической экспертизе чертежа  детали основной задачей экспертов  является проверка наличия необходимых  и достаточных для контроля размеров, предельных отклонений и других требований, возможность их контроля с целью определения соответствия установленным нормам точности и экономической целесообразности.

   В задачи эксперта-метролога не входит проверка правильности условных обозначений на чертеже, но знать требования ЕСКД и стандартов, устанавливающих правила простановки размеров и их отклонений, допусков формы и расположения, обозначения шероховатости поверхности, эксперт обязан.

Последовательность  проведения экспертизы:

  I. При наличии на чертеже текстовой записи норм точности 
проверяют правильность терминологии и формы записи ФВ в соответствии с ГОСТом 8.417—2002 «ГСП. Система единиц физических величин СИ». Особое внимание следует уделять проверке правильности записи к допускам формы и расположения поверхностей.

   ГОСТ 24642—81 устанавливает термины: «отклонение  от крутости»; «отклонение от параллельности»; «отклонение от цилиндричности»; «допуск  кругл ости»; «допуск цилиндричности». Не следует писать «некруглость», «непараллельность», «нецилиндричность».

  Терминологические ошибки могут привести и к смысловым, поэтому, если нет уверенности в правильности термина, следует обратиться за разъяснениями к разработчику. Полезным может1

быть РМГ 29—99 «Рекомендации по межгосударственной стандар- \ тизации ГСИ. Метрология. Основные термины и определения».

   II. На чертеже выявляют размеры, ограниченные допусками, устанавливают необходимость и возможность их контроля с учетом выбора измерительных баз, а также контролепригодность конструкции.

  Допуски на чертежах и рекомендуемые посадки должны соответствовать ГОСТу 25346—89 «Основные нормы взаимозаменяемости. ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений» и ГОСТу 25347—82 «Поля допусков и рекомендуемые посадки».

  Под контролепригодностью понимают возможность осуществления контакта измерительных поверхностей СИ с контролируемой поверхностью и выполнения всех относительных перемещений средства и объекта измерения (при контактных методах).  При бесконтактных методах измерений  — возможность получения проекционного изображения заданного сечения контролируемой поверхности. Эксперт устанавливает те параметры, контроль которых при заданных нормах точности невозможен, затруднен или требует привлечения специалистов очень высокой квалификации или создания и разработки новых СИ.

   При проведении МЭ чертежей эксперт не выбирает СИ для контроля того или  иного параметра, но он должен хорошо разбираться в вопросах выбора СИ и знать, какими средствами измерения располагает предприятие или организация. В этом случае целесообразнее пользоваться СТО (СТП), которые регламентируют выбор СИ.

  III. Проверяют взаимную увязку допусков размера, формы, расположения и требований к шероховатости поверхностей.

   Правила нанесения размеров, предельных отклонений на чертежах, необходимые обозначения допусков формы и расположения поверхностей регламентированы соответствующими стандартами.

  Допуски формы и расположения делятся  на две группы: ограниченные полем допуска на размер и неограниченные.

   Если  допуски формы и расположения не указаны на чертеже, то такие виды отклонений как отклонения от плоскостности, цилиндричности, круглости, параллельности плоскостей, симметричности и др., допускаются в пределах поля допуска размера. Контроль допусков, ограниченных полем допуска размера и не указанных на чертеже, является необязательным. В тех случаях, когда наибольшие значения допусков формы и расположения, ограниченных полем допуска размера, не обеспечивают служебного назначения детали, рекомендуется ввести ограничение этих допусков согласно ГОСТу 24643—81 «ОНВ. Допуск формы и расположения поверхностей. Числовые значения». Это улучшит технические и эксплуатационные показатели изделия. При этом допуск выбирается в зависимости от относительной точности. Рекомендуются следующие уровни относительной точности:

А - нормальная (Tф/T_p • 100 % = 60 %); В - повышенная (Т_ф/Т_р • 100 % = 40 %); С - высокая (Т_ф/Т_р-100 % = 25 %),     где Тф — допуск формы; Т_р — допуск размера.

  Если  Тф/Т_р < 25 %, речь идет об особо высокой относительной геометрической точности.

  Допуски формы цилиндрических поверхностей, соответствующие уровням А, В и С относительной точности, составляют соответственно 30, 20 или 12 % от допуска размера, так как допуск формы ограничивает отклонение радиуса цилиндрической поверхности, а допуск размера — отклонение диаметра.

  При проверке взаимосвязи допусков формы  и расположения следует иметь  в виду следующее:

  1) одни допуски могут включать в себя полностью или частично другие виды допусков (например, отклонение от круглости ограничивается допуском цилиндричности);

2) различные виды допусков, независимые один от другого, оказывают совместное воздействие на одни и те же показатели качества.

      Если  какое-либо отклонение формы или  расположения ограничивается несколькими  условиями, его следует ограничить самой жесткой из всех ограничивающих величин. Например, отклонение от круглости ограничивается допусками размера, цилиндричности, радиального биения. Если все эти виды допусков заданы, отклонения от круглости должны быть ограничены наименьшим из них. Если для одних и тех же поверхностей назначаются допуски расположения и формы, то рекомендуется, чтобы допуски формы не превышали допусков расположения (например, для цилиндрических поверхностей — допуск цилиндричности, а для коротких поверхностей — допуск круглости не должен превышать допусков соосности, симметричности, позиционного допуска). Особое внимание занимает проверка взаимосвязи допусков и требований к шероховатости поверхности. Шероховатость поверхности нормируется отдельно от других допусков, однако в процессе эксплуатации изделия или его сборки износ поверхности может привести к дополнительным отклонениям размера и формы. Поэтому для каждого допуска размера и формы можно установить наиболее грубый предел допускаемых параметров, шероховатости в зависимости от различных уровней точности (табл. 2.26) .

 

При заданных допусках биения Т_б (радиального, торцевого, в заданном направлении или полного торцевого):

Ra≤0,1T₆ или Rz≤≥0,4T_б.

Допуски формы  Tф связаны с шероховатостью поверхности соотношениями: I

            Ra ≤0,15T_фили Rz≤≥0,6Т_ф.

Проверяют   возможность   контроля   допусков   взаимного расположения. При проведении контроля этих допусков отклонения формы базовых поверхностей являются составляющими погрешности контроля. К поверхности, выбранной в качестве измерительной базы, предъявляют более высокие требования.

 Неправильный  выбор баз или недостаточное  ограничение погрешности их формы  — наиболее распространенная  ошибка конструкторов. Эксперт может поставить вопрос о необходимости расширения допуска проверяемого параметра или способа его задания. Иногда рекомендуют менять независимые допуски на зависимые.

2.9.7. Пример проведения  экспертизы конструкторской  документации 

Рассмотрим в качестве примера метрологическую экспертизу чертежа ступенчатого вала (рис. 2.51). Имеются пять размеров, ограниченных допусками, пять допусков на взаимное расположение поверхностей, шесть требований к шероховатости поверхностей. К текстовой записи имеются следующие замечания:

1) обозначения  шероховатости поверхности не  соответствуют ГОСТу,   точнее,  изменениям,   которые  внесены   28.05.2002  г. в ГОСТ 2.309-73;

2) в основной  надписи чертежа отсутствуют  сведения о массе детали.

Анализ  необходимости и достаточности контролируемых параметров показал, что размер Ø3Oh6 предполагает установку на эту ступень подшипника, следовательно, необходимо указать параметры термообработки этой ступени (вид обработки, твердость поверхности).

 

   

 

    При анализе требований к шероховатости цилиндрических поверхностей используем соотношения, указанные в табл. 2.26.

  Для размера Ø45h6 шероховатость задана параметром Ra= 1,6 мкм, что для IT6 в интервале размеров 18...50 является рекомендуемой, когда допуск формы ограничен допуском размера. Следовательно, целесообразно значение этого параметра шероховатости оставить.

  Требования  к шероховатости двух других ступеней вала не ниже рекомендованных (Ø36f9 и Ø30к6). Значит, данные требования можно считать достаточными.

  Для боковых поверхностей шпоночного паза Rz - 20. Допуск на ширину паза Т_р = 30 мкм. Требования к шероховатости недостаточны, так как в соответствии с указанными ранее соотношениями по уровню A Rz<0,2T_p, т. е. 0,2-30 = 6 мкм, откуда Ra=1,5 мкм или ближайшее стандартизованное значение /to =1,25. Следовательно, требования к шероховатости следует повысить до Ra =1,25 мкм.

   Требования  к взаимному расположению поверхностей. B качестве измерительной базы для контроля торцевого и радиального биения выбрана база А. Наиболее правильным при таких требованиях является контроль биения при установке детали на призмах (рис. 2.52).

   Проанализируем  возможность контроля радиального  биения поверхности    Ø30x6(^2)• Базовая ступень Ø36f9 имеет допуск Т_р = 62 мкм, а так как нет других ограничений для этой ступени, то отклонения от круглости и прямолинейности образующих допусков находятся в пределах '/₂ IT9, т. е. 26 мкм. Отклонение от круглости базовой поверхности (Д_кр) в процессе измерения полностью войдет в погрешность радиального биения (26 мкм), которые и составляют 50 % от допуска на диаметр 036f9.

  В соответствии с ГОСТом 8.051—81 для  Ø30к6 погрешность измерения радиального биения может быть принята 30 % от контролируемого допуска, т. е. радиальное биение не должно превышать 30 % от 30 мкм (А_изм = 9 мкм). 

Рис. 2.52. Схема  контроля биения при установке детали на призмах: / — деталь;   : 2— призма; 3 — магнитные стойки; 4 — штативы; 5 — рычажно-зубчатые измерительные головки; 6 — плата

  Так как погрешность базирования  Δ_баз является не единственной составляющей погрешности измерения Л_изм, принимают ее допустимую величину 0,7 • Δ_изм, т. е. Δ_баз = 0,7 • Δ_изм, тогда Δ_баз = 0,7 • 0,009 = 0,0063 мм, т. е. ≈ 6 мкм.

  Таким образом, допустимая погрешность измерения  радиального биения Ø30к6 не должна превышать 6 мкм. Следовательно, для обеспечения необходимой точности контроля необходимо ввести допуск круглости базовой поверхности А не более 0,006 мм.

   С другой  стороны,  между допусками  формы  и  параметром   шероховатости   должно   быть   выдержано соотношение: 
Ra ≤< 0,15Т_ф, т. е. Ra ≤ 0,15 • 6 ≤0,9 мкм (ближайшее стандартное   , значение — 0,8). Тогда для Ø36f9 необходимо изменить требования к шероховатости и вместо Ra 1,25 проставить Ra 0,8.