Проектирование по результатам метрологической экспертизы
Объектами проектирования, выполняемого на основании результатов метрологической экспертизы нормативных документов, могут быть:
· сами объекты, регламентируемые нормативными документами, если необходима кардинальная переработка объекта;
· методики выполнения измерений и/или измерительного контроля параметров, контролепригодность которых вызвала сомнения при проведении экспертизы (разрабатывают разделы документа, регламентирующие соответствующие методики);
· методики испытаний (разрабатывают разделы документа, регламентирующие соответствующие методики);
· методики таких мероприятий метрологического обеспечения, как поверка, калибровка, метрологическая аттестация (разрабатывают разделы документа, регламентирующие соответствующие методики);
· нестандартизованные средства измерений и другие объекты, разработка которых представляется необходимой по результатам экспертизы.
В качестве примеров представим фрагменты методик измерений и измерительного контроля некоторых параметров.
Для ответа на вопрос о контролепригодности заданного параметра экспертируемого объекта с использованием универсальных средств измерений необходимо разработать методику измерительного контроля соответствующей физической величины. Разработку методики контроля осуществляют с учетом требований к МВИ стандарта ГОСТ 8.010-99 «Межгосударственный стандарт. Государственная система обеспечения единства измерений. Методики выполнения измерений. Основные положения».
В соответствии с требованиями ГОСТ 8.010 в документах, регламентирующих МВИ, в общем случае указывают:
- назначение МВИ;
- метод (методы) измерений;
- требования к погрешности измерений или (и) приписанные характеристики погрешности измерений;
- требования к средствам измерений, вспомогательным устройствам, материалам, растворам или типы средств измерений, их характеристики и обозначения документов, где имеются требования к средствам измерений (стандарты, технические условия);
- условия измерений;
- требования к обеспечению безопасности выполняемых работ;
- требования к обеспечению экологической безопасности;
- требования к квалификации операторов;
- операции при подготовке к выполнению измерений;
- операции при выполнении измерений;
- операции обработки и вычислений результатов измерений;
- нормативы, процедуру и периодичность контроля погрешности результатов выполняемых измерений;
- требования к оформлению результатов измерений;
- другие требования и операции (при необходимости).
Рекомендации по построению и изложению отдельных документов на МВИ приведены в приложении В стандарта ГОСТ 8.010.
Описание МВИ при экспертизе изделий и ряда процессов часто является вспомогательной информацией, используемой только для оценки контролепригодности параметров экспертируемого объекта. Поэтому при разработке методики измерительного контроля в ходе метрологической экспертизы можно использовать краткую форму описания методики выполнения измерений, существенно упрощенную по сравнению с требованиями стандарта. Такая информация либо не предоставляется заказчику, либо включается в приложения к экспертному заключению с обязательным указанием на неполное соответствие требованиям ГОСТ 8.010.
Упрощенное описание МВИ может включать:
- наименование и характеристику объекта измерения и измеряемой физической величины с указанием допустимой погрешности измерений;
- характеристику метода измерений, включая наименования и характеристики средств измерений (СИ) и вспомогательных устройств, метрологические характеристики СИ;
- условия измерений;
- указание погрешности измерений и вывод о ее соответствии требованиям.
При необходимости в описание включают дополнительные элементы, к которым относятся:
- схема измерений ФВ;
- схема контрольных точек (контрольных сечений);
Ниже представлены примеры, которые можно использовать при описании элементов методик выполнения измерений.
Описание объекта измерения и измеряемой физической величины:
Объект измерения – ступенчатый вал с гладкими цилиндрическими и одной конической ступенями без элементов прерывания (отверстий, пазов), с гладкими торцами без центровых отверстий. Измерительному контролю подлежит угол α = 30о наружной конической поверхности с длиной оси L = 100 мм, базовым диаметром 40 мм, с конусностью С = 1:5 (угол конуса α = 11о25’16,3”), степень точности угла конуса – шестая (АТ6), допуск угла в линейной мере АТD = 16 мкм.
Допустимая погрешность измерения диаметра [Δ] = 5 мкм (принята по аналогии с допустимой погрешностью измерительного контроля линейного размера с допуском IT = 16 мкм по ГОСТ 8.051).
Эскиз или чертеж контролируемого объекта не обязателен, если объект понятен без изображения.
В характеристику метода измерений (в широком смысле) входит наименование вида измерений, классификационные признаки метода и, при необходимости, указание принципа измерений. Для рассматриваемого случая метод может быть описан следующим образом:
Для измерительного контроля применяем косвенные измерения угла, основанные на прямых измерениях длин с помощью синусной линейки. Измерения разности ординат прямые, осуществляются методом сравнения с мерой, дифференциальным, контактным.
Примеры описания методов измерений наружных цилиндрических поверхностей:
Прямые измерения наружного диаметра гладким микрометром, осуществляемые методом непосредственной оценки, контактным.
Прямые измерения диаметра подшипниковой шейки вала измерительной головкой на стойке, осуществляемые методом сравнения с мерой, дифференциальным, контактным.
Последний пример дает описание для случая измерения диаметра наружной цилиндрической поверхности станковым средством измерений, например, измерительной головкой МИГ на стойке типа С-III с настройкой по блоку концевых мер длины, но часть этого описания подходит для измерения диаметра наружной цилиндрической поверхности таким накладным средством измерений, как рычажная скоба.
В разделе, где приводят наименования и характеристики средств измерений и вспомогательных устройств, метрологические характеристики СИ, следует указать все применяемые средства. Для косвенных измерений угла конуса ниже приведены примеры таких описаний.
В данной методике выполнения измерений используются:
· головка измерительная рычажно-зубчатая 2 ИГ ГОСТ 18833;
· стойка С-III ГОСТ 10197;
· линейка синусная тип I ГОСТ 4046;
· плоскопараллельные концевые меры длины ГОСТ 9038, набор № 1.
Представление метрологических характеристик применяемых СИ.
МХ головки измерительной рычажно-зубчатой 2ИГ:
· диапазон показаний, мм ± 0,1;
· цена деления, мм 0,002;
· основная погрешность, мкм
на диапазоне показаний ± 30 делений ± 0,7;
на всем диапазоне показаний ± 1,2;
· диапазон измерений (со стойкой С- III), мм от 0 до 100.
МХ плоскопараллельных концевых мер длины (набор №1, класс точности 3):
· ступень дискретности мер в наборе, мм 0,0005;
· допускаемые отклонения мер размером до 10 мм от номинального значения, мкм ± 0,8.
В данном случае для описания измерительного контроля угла конуса с использованием результатов прямых измерений для расчета значения искомой величины представляется необходимым привести схему измерений (рис. 7.1) .
На схеме измерений угла конуса с использованием синусной линейки показаны два положения прибора, соответствующие измерениям высоты образующей конуса в двух контрольных точках (контрольных сечениях). На схеме не показаны размеры h, l, L, которые используют для расчета угла, а также вспомогательные перемещения, в том числе поворот детали для измерений к нескольких контрольных сечениях по периферии поперечного сечения конуса. Для большей полноты информации следовало бы привести схему контрольных сечений. Однако для оценки погрешностей прямых измерений представленной схемы достаточно.
Для оценки погрешности прямых измерений можно воспользоваться нормативным документом РД 50-98–86. В таблице 1 РД 50-98–86 находим устраивающий нас вариант 9а, который описывает измерение наружного размера станковым средством измерений (головка измерительная рычажно-зубчатая 1ИГ ГОСТ 18833 на стойке С-III ГОСТ 10197) с настройкой по блоку концевых мер длины класс 3. В данном случае можно записать:
В соответствии с вариантом 9а РД 50-98–86 при измерении размеров головкой измерительной рычажно-зубчатой 2ИГ ГОСТ 18833 на стойке С-III ГОСТ 10197 с настройкой по концевым мерам длины 3 кл. точности в диапазоне длин (50…80) мм при используемом перемещении измерительного стержня до ± 0,1 мм и температурном режиме ± 2 оС предельное значение погрешности измерений Δ не превысит 4 мкм, что меньше назначенной нами допустимой погрешности измерительного контроля [Δ] = 5 мкм.
Следовательно, выбранная методика выполнения измерений соответствует установленным требованиям точности.
Условия измерений вошли в описание варианта МВИ 9а РД 50-98–86 и поэтому отдельно не приводятся.
Примеры описания операций обработки и вычислений результатов измерений, а также требований к оформлению результатов измерений в случае косвенных измерений не приведены как тривиальные.
Другие описания объектов проектирования, примеры уровней их проработки и варианты оформления результатов более подробно представлены в разделах 9 и 10 данного пособия.