МЕТОДИКА ПО ПРОВЕДЕНИЮ МЕТРОЛОГИЧЕСКОЙ

ЭКСПЕРТИЗЫ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Метрологической экспертизе подлежат следующие виды конструкторской документации:

-     конструкторская документация на разрабатываемые изделия: техническое задание, эскизный проект, чертеж детали, сборочный чертеж, габаритный чертеж, технические условия, программа и методика испытаний, инструкции;

-     ведомость измеряемых параметров;

-     конструкторская документация на разрабатываемые средства измерений: техническое задание, сборочный чертеж, паспорт, инструкция по эксплуатации, программа метрологической аттестации, методические указания на методы и средства поверки, методика и программа первичной и периодической аттестации испытательного оборудования.

Данные методики-рекомендации направлены на обеспечение качества проведения метрологической экспертизы чертежей.

Основная задача метрологической экспертизы чертежей - проверка наличия необходимых и достаточных для контроля размеров, предельных отклонений и других параметров и требований, а также оценка их контролепригодности.

Метрологическую экспертизу чертежа детали рекомендуется проводить в следующей последовательности:

1 Проверка терминологии. При наличии на чертеже текстовой записи норм точности проверяют правильность терминологии. Особое внимание следует уделять проверке правильности записи требований к допускам формы и расположения поверхности.

В отдельных случаях в технических требованиях чертежа встречаются не только терминологические, но и смысловые ошибки. Для выполнения данного пункта возможно использовать нормативные документы, регламентирующие обозначения допусков формы и расположения [ГОСТ 24642-81, ГОСТ 24643, ГОСТ Р 50056-92, ГОСТ 1759.1-82, ГОСТ 30893.2-2002, ГОСТ 30987-2003]

При обнаружении терминологических ошибок необходимо понять действительный смысл требований. В отдельных случаях до получения соответствующих разъяснений от разработчика проведение метрологической экспертизы нецелесообразно.

2 Оценка контролепригодности. Основополагающим документом для выполнения данного пункта является ГОСТ 26656-85 «Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования».

Под контролепригодностью принимают возможность осуществления контакта измерительных поверхностей средств измерений с контролируемой поверхностью и выполнения всех относительных перемещений средства и объекта измерений (при контактных методах). При бесконтактных методах изме­рений - это возможность получения проекционного изображения заданно­го сечения контролируемой поверхности.

Кроме термина контролепригодности ГОСТ 26656-85 определяет термин приспособленность к диагностированию (ПД) – свойство изделия, характеризующее его пригодность к проведению контроля заданными методами и средствами технического диагностирования.

При решении задачи проверки контролепригодности конструкции рассматривают, насколько конструкция изделия обеспечивает возможность измерения параметра в процессе изготовления, испытания, эксплуатации и ремонта изделия с требуемой точностью существующими или разрабатываемыми средствами измерения.

Необходимо проверить: обеспечивает ли конструкция изделия возможность доступа к точкам измерений; установлены ли требования ко всем свойствам объекта, влияющим на погрешность измерения. Например, при измерении линейных размеров должны быть регламентированы требования к шероховатости поверхности детали, так как от нее зависит составляющая погрешности измерения, обусловленная взаимодействием средства измерения и объекта. Требования к шероховатости поверхности в зависимости от степени точности, в зависимости от допусков расположения и формы приведены в таблице 20.

Определяют размеры, ограниченные допусками, выявляют необходимость и возможность их контроля с учетом выбора измерительных баз, а также контролепригодности конструкции. Устанавливаются те параметры, контроль которых при заданных нормах точности невозможен, затруднителен, требует привлечения операторов высокой квалификации или разработки новых, нестандартизованных СИ.

Неконтролепригодность размера детали можно легко обнаружить анализируя конструкцию детали. В данном случае для обнаружения метрологического несоответствия необходимы не только сложные расчеты, но и большой опыт эксперта в знании и представлении методов контроля.

3 Проверка соответствия соотношений допусков расположения, формы и шероховатости поверхностей. Проверяют взаимную увязку допусков размера, формы, расположения и требований к шероховатости поверхностей. Правила нанесения размеров и предельных отклонений на чертежах установлены в ГОСТ 2.307—68. В тех случаях, когда наибольшие значения допусков формы и расположения, ограниченных полем допуска размера, не обеспечивают служебного назначения деталей, рекомендуется ввести ограничение этих допусков согласно РТМ 2Н31-4-81. Такое ограничение бывает необходимым для улучшения технических и эксплуатационных показателей (точность и плавность хода, уровень шума, точность центрирования при сопряжении, их прочность, герметичность и пр.). При этом допуск геометрии, в зависимости от относительной геометрической точности, выбранной с учетом служебного назначения детали, может составлять от 25 до 60 % допуска размера.

ГОСТ 24643—81 рекомендует следующие уровни относительной геометрической точности: А - нормальная (Тф/Тр*100%=60%);

В - повышенная (Тф / Тр ´ 100 % = 40 %);

С - высокая (Тф/Тр*100%=25%),

где Тф – допуск формы; Тр – допуск размера.

Если для допусков геометрии используется менее 25 % от допуска размера, относительная геометрическая точность - особо высокая. Например, при изготовлении установочных колец для выборочного контроля колец подшипников на оптиметре используется соотношение Тф/Тр = 5-7 %.

Выбор допусков формы и расположения, не ограничиваемых полем допуска размера (допуск перпендикулярности, соосности, симметричности, допуск радиального и торцового биения), также целесообразно увязать с допуском размера согласно РТМ2Н31-4-81.

Проверка взаимной увязки допусков формы и расположения поверхностей. В соответствии с РТМ2Н31-4-81 эксперту следует осуществлять такую проверку, когда:

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

- различные виды допусков, независимых один от другого, оказывают совместное воздействие на одни и те же показатели качества изделий;

- если какое-либо отклонение формы или расположения ограничивается несколькими условиями, его следует ограничивать наименьшей из всех ограничивающих величин. Например, отклонение от круглости ограничивается допусками размера, цилиндричности, радиального биения. Если все эти виды допусков заданы, отклонение от круглости должно быть ограничено наименьшим из них.

- если для одних и тех же поверхностей назначаются допуски расположения и формы, рекомендуется, чтобы допуски формы не превышали допусков расположения (например, для цилиндрических поверхностей допуск цилиндричности, а для коротких поверхностей допуск круглости не должны превышать допусков соосности, симметричности, позиционного допуска).

Согласно ГОСТ 28187-89, допускаемые погрешности измерений отклонений формы и расположения поверхностей при приемочном контроле рекомендуется принимать в соответствии с таблицей 19.

Таблица 19

Проверка взаимной увязки допусков и требований к шероховатости поверхности. Шероховатость поверхности нормируется и контролируется отдельно от допусков размеров, формы и расположения поверхностей. Однако шероховатость поверхности в процессе сборки и эксплуатации изделия может привести к дополнительным отклонениям размера и формы за счет износа микронеровностей при трении или в результате их смятия и сглаживания при запрессовке и под действием нагрузок. Поэтому для каждого допуска размера и формы можно установить наиболее грубый предел допускаемых значений шероховатости.

При заданных допусках биения (радиального, торцового и в заданном направлении, а также полного радиального, полного торцового) значения параметров Ra и Rz рекомендуется ограничивать исходя из условий РТМ2Н31-4-81.                             Ra  ≤ 0,1 • Тб                            Rz  ≤ 0,4 • Tб.

4 Проверка возможности контроля допусков взаимного располо­жения. При проведении контроля допусков взаимного расположения отклонения формы базовых поверхностей являются составляющими погрешности контроля. К поверхности, выбранной в качестве измерительной базы, должны быть, как правило, предъявлены более высокие точностные требования. Ее длина должна быть по возможности наиболее протяженной.

При назначении базовых поверхностей целесообразно руководство­ваться руководящими материалами [28]. Неправильный выбор базовых поверхностей — одна из наиболее распространенных ошибок конструк­торов, выявляемых при проведении метрологической экспертизы. Например, при контроле ради­ального биения ф 20 (- 0,004) не ограничена форма базовой поверхности А (рисунок 31).

Рисунок 31 – Несоответствие соотношения допусков взаимного

расположения

При установке детали на призмах погрешность измерения только за счет отклонения от круглости базы А может достигать значения: 0,05/2 = 25 мкм, т. е. оказаться на 5 микрометров больше допуска радиального биения.

При контроле радиального биения, погрешность базирования может достигать значения отклонения от цилиндричности, умноженное на отношение расстояния от наиболее удаленного базового сечения до контролируемого сечения.

При этом эксперт может поставить вопрос о необходимом расширении допуска или об изменении способа его задания. Например, независимый допуск соосности отверстий (рисунок 32) может быть заменен на зависимый (рисунок 33) (если не предъявляются никакие другие требования, кроме соби­раемости деталей). Контроль зависимого допуска значительно быстрее и проще, в данном случае может быть применен калибр.

 Зависимый допуск расположения или формы (допуск соосности, симметричности, позиционный) — переменный допуск, минимальное значение которого указывается на чертеже и которое допускается превышать на значение, соответствующее отклонению действительного размера рассматриваемого и (или) базового элемента от наибольшего предельного размера вала или наименьшего предельного размера отверстия. Зависимые допуски расположения назначаются для деталей, которые сопрягаются с контрдеталями одновременно по двум или нескольким поверхностям и для которых требования взаимозаменяемости сводятся только к собираемости.

Применение зависимого допуска расположения экономически целесообразно, так как улучшает технологические возможности без ухудшения собираемости, упрощает методику контроля, и повышает его производительность и качество за счет применения комплексных калибров.

Зависимый допуск расположения не следует указывать на деталях, для которых увеличение допуска расположения против заданного в чертеже может оказать отрицательное влияние на эксплуатационные качества.

Наиболее рациональным средством контроля зависимых допусков расположения являются комплексные калибры, рассчитанные по ГОСТ 16085-80. Обозначения зависимых допусков указаны в ГОСТ 2.308-79, ГОСТ Р 50056-92.

ГОСТ Р 50056-92 вводит понятие принципа максимума материала, заимствованное с международных стандартов и стандартов зарубежных стран (DT 05-57 – «Геометрические допуски» - Французский стандарт).

Принцип максимума материала – метод назначения допусков формы, расположения или координирующих размеров, при котором требуется, чтобы рассматриваемый элемент не выходил за предельный действующий контур, а базовый контур за контур максимума материала.

Применение принципа максимума материала и обозначение на чертежах зависимого допуска (для отдельных, обоснованных случаев) облегчает контроль параметров и снижает процент брака.

Наиболее доступно и понятно варианты зависимых допусков описаны здесь. Здесь представлены формулы расчета зависимых допусков различного вида, методы контроля зависимых допусков; рассмотрены варианты контроля в случае применения зависимого допуска, зависимой базы и зависимого допуска; наглядно изображена разница между трудоемкостью контроля зависимого и независимого допуска и др. Например:

На рисунке представлен чертеж детали с обозначением независимого допуска и независимой базы. Для контроля данного размера требуется набор оправок для выборки погрешности базирования. Контроль производиться индикатором часового типа. Очевидны большие затраты на оснастку, сложность контроля.

Рисунок представлен такой же чертеж детали, но с зависимым допуском и зависимой базой. Контроль такого размера может выполняться с помощью комплексного калибра в более короткие сроки, с меньшими экономическими затратами, контролером более низкой квалификации и без ущерба для качества и собираемости изделия.

Независимый допуск расположения или формы - это допуск, числовое значение которого постоянно для всей совокупности деталей, изготовляемых по данному чертежу, и не зависит от действительного размера рассматриваемого или базового элемента. Независимые допуски требуют более сложного контроля.