Метрологическое обеспечение

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время измерения  в той или иной мере пронизывают  все

сферы инженерного труда. В процессе обучения будущие специалисты

инженерных специальностей при освоении дисциплин учебного плана

проводят многочисленные различные измерения, особенно при выполне-

нии лабораторных и практических работ.

С измерениями постоянно  связана деятельность инженера-

исследователя, инженера-технолога, инженера-конструктора. Так, напри-

мер, инженер-конструктор обязан иметь четкое представление о возмож-

ностях измерительной  техники, обеспечить взаимозаменяемость деталей и

сборочных единиц, контролепригодность разрабатываемого изделия на

всех стадиях его жизненного цикла. Измерительная информация является

основой для принятия технических  и управленческих решений при  испы-

тании продукции, оценивании ее технического уровня, аттестации и сер-

тификации качества. Знание современных правил, норм и требований в об-

ласти измерений также  необходимо для специалистов, осуществляющих

функции организации и  управления производством.

На производстве молодой  специалист, как правило, всегда прямо или

косвенно будет связан по работе с измерениями. При этом он сталкивается

с обилием измерительных  задач, нормативных документов метрологиче-

ского содержания, исполнение которых является обязательным. Однако

знание метрологических  правил и норм еще не дает гарантии успешной

инженерной деятельности. Инженеру необходимо изучить и освоить мето-

ды измерений и основные принципы конструирования измерительных

средств. При этом на первое место следует поставить знание методов из-

мерения. Это обусловлено тем, что именно методы измерения и физиче-

ские принципы работы приборов являются наиболее постоянными, тогда

как конкретные схемы и  элементная база средств измерения  непрерывно

изменяются и совершенствуются.

К сожалению, явно недостаточен выпуск компактной литературы по

метрологическому обеспечению  машиностроения, пригодной для исполь-

зования в учебном процессе. Также ___8_7_4__недостаточно отражаются эти пробле-

мы и их решения в  учебных планах и ГОС. В связи с этим на кафедре тех-

нологии машиностроения ППИ  разработан комплекс учебных пособий  и

методических указаний по данному вопросу. Особенностью данного курса

лекций является то, что в нем сделана попытка единого подхода к вопро-

сам точности при измерении, изготовлении изделий и поверки средств из-

мерений.

7

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О МЕТРОЛОГИЧЕСКОМ

ОБЕСПЕЧЕНИИ ИЗМЕРЕНИЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТОЧНОСТИ В МАШИНОСТРОЕНИИ

1.1. ПОНЯТИЕ «МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ» И ЕГО СОДЕРЖАНИЕ

Согласно ГОСТ 1.25-76 «Государственная система стандартизации.

Метрологическое обеспечение. Основные положения»: «Метрологическое

обеспечение – это установление и применение научных и организацион-

ных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для дости-

жения единства и требуемой  точности измерений». Из определения следу-

ет, что метрологическое обеспечение включает комплекс действий, на-

правленных на обеспечение  единства измерений, при котором результаты

измерений выражены в узаконенных единицах величин, а погрешность из-

мерений определена с требуемой вероятностью.

В действиях, относящихся к метрологическому обеспечению, нет

жёстко очерченного круга  работ и строгих границ. Главное – все действия,

которые направлены на возможность  проведения измерений с требуемой

точностью, т. е. с погрешностью, значением которой можно пренебречь,

относятся к метрологическому обеспечению.

Все нормативные документы  в виде Государственных и Межгосу-

дарственных стандартов (т. е. ГОСТ Р и ГОСТ) по метрологическому

обеспечению имеют шифр ГСИ – Государственная система обеспечения

единства измерений и  выпускаются под серией «8», например ГОСТ 8.051-

81.

Целью метрологического обеспечения  производства в машинострое-

нии является достижение единства измерений, т. е. получение объективной

информации о точностных параметрах изготавливаемой продукции  путём

измерения или объектов производства или состояния точности технологи-

ческого процесса. В отношении метрологического обеспечения на других

производствах, где имеют место измерения, цели будут меняться, но не-

пременным останется необходимость  измерений с требуемой точностью.

Таким образом, основным в метрологическом обеспечении является

обеспечение точности измерений, т. е. решение задач, относящихся к вы-

явлению и оценке влияния  различных факторов, определяющих погреш-

ность измерений.

Основным и пока единственным в стране государственным докумен-

том, относящимся к метрологическому обеспечению, является Закон Рос-

сийской Федерации «Об обеспечении единства измерений» от 27 апреля

1993г.

В общем виде технические  основы метрологического обеспечения

включают в себя формулировки характера выполняемых работ. Приведём

важнейшие из них:

8

1. Система государственных эталонов величин.

В основе обеспечения единства измерений в стране является наличие

единых значений физических величин. Надо иметь в виду, что значения

единиц величин носят  весьма условный характер. Просто люди договори-

лись в определённое время, когда в этом возникла необходимость, принять

метр за единицу длины, килограмм – за единицу массы и так в отношении

других величин. О том, что эта договорённость между людьми ещё полно-

стью не достигнута, говорит тот факт, что в мире широко используется

метрическая (Международная система СИ) и дюймовая системы. В неко-

торых странах имеются  свои системы единиц, отличающихся и от метри-

ческой и от дюймовой. Отсутствие единства в единицах измерений не

очень удобно и для производства, и для торговли, и постепенно многие

страны, в том числе США, Англия, Китай, переходят с дюймовой системы

на метрическую.

Практически во всех странах  есть государственные службы, которые

создают государственные  эталоны и следят за их сохранностью.

В соответствии с законом «Об обеспечении единства измерений»

под эталоном единиц величин  имеют в виду средства измерений, предна-

значенные для воспроизведения  и хранения единицы величины (либо

кратных, либо дольных значений единицы величины).

Это определение относится  ко всем эталонам, используемым для

указанных целей, а более конкретно – для поверки средств измерений, т. е.

выявления погрешностей.

Отдельно выделяется Государственный  эталон величины – эталон

единицы величины, признанный решением уполномоченного на то госу-

дарственного органа, в качестве исходного на территории Российской Фе-

дерации.

2. Система передачи размера от государственных эталонов рабо-

чим средствам  измерений.

Эта система должна обеспечивать положение, при котором точное

значение величины передается от эталона до рабочих средств  измерений.

Система эта является многоступенчатой и единой с тем, чтобы средства

измерений имели одинаковую точность с определённой степенью прибли-

жения.

3. Система поверки и калибровки средств измерений.

Средства измерений, находящиеся в эксплуатации, должны перио-

дически поверятся с тем, чтобы убедиться, что погрешность их не стала

больше, чем это может быть допущено.

4. Система государственных испытаний или аттестации средств

измерений.

Поскольку точность средств  измерений влияет не только на качество

выпускаемой продукции, но и на большие материальные потери и даже на

здоровье и жизнь людей, необходимо допускать к применению только та-

кие средства измерений, которые испытаны Государственной метрологи-

ческой службой. Это относится к определённой группе средств измерений.

9

5. Система стандартных образцов состава и свойств веществ.

6. Система стандартных справочных данных, физических констант

и свойств веществ  и материалов.

В начале 80-х годов в связи с внедрением робототехники и гибких

производственных систем (ГПС) возникла необходимость в их метрологи-

ческом обеспечении. Появилось понятие «метрологическое обеспечение

ГПС». Его следует рассматривать как производное понятие. Метрологиче-

ское обеспечение ГПС  имеет свою специфику, обусловленную автомати-

ческими измерениями в  динамическом режиме, совмещённостью средств

измерений с ЭВМ, применением бесконтактных средств измерений и по-

верки, частыми переналадками ГПС, необходимостью контроля точност-

ных характеристик неизмерительных  средств (например, точности прича-

ливания транспортной тележки, точности распознавания объектов и т. п.).

Метрологическое обеспечение  ГПС требует более высокой  квалификации

метрологов предприятий  как создающих, так и эксплуатирующих ГПС.

Научной основной метрологического обеспечения являются метро-

логия.

Организационной основной метрологического обеспечения явля-

ются метрологические  службы.

Техническими  основами метрологического обеспечения являются:

· система государственных эталонов единиц физических величин;

· система разработки, постановки на производство и выпуска в об-

ращение рабочих средств  измерений;

· система государственных испытаний и метрологической аттеста-

ции средств измерений;

· система государственной и ведомственной поверки средств из-

мерений.

Общий комплекс работ по метрологическому обеспечению можно

разделить на две части:

· метрологическое обеспечение подготовки производства;

· метрологическое обеспечение на этапе действующего производ-

ства.

Содержание работ по метрологическому обеспечению на этапе под-

готовки производства заключается  в метрологической экспертизе и  метро-

логическому контролю конструкторской  и технологической документации.

Содержание работ по метрологическому обеспечению в процессе

производства заключается  в поверке средств измерений  или их калибровке

и в метрологическом контроле и надзоре с целью проверки соблюдения

метрологических правил и  норм.

Метрологическая экспертиза конструкторской и технологической

документации – это анализ и оценка принятых технических решений по

выбору параметров, подлежащих измерению, установлению норм точно-

сти и обеспечению методами и средствами измерений процессов  разработ-

ки, изготовления, испытания, эксплуатации и ремонта изделий. Она прово-

10

дится с целью обеспечения  эффективности измерений при  контроле изде-

лий в процессе их разработки, изготовления, эксплуатации и ремонта;

осуществляется на различных  стадиях разработки документации.

Основными задачами метрологической  экспертизы конструкторской

и технологической документации являются:

· определение оптимальной номенклатуры измеряемых парамет-

ров;

· оценка контролепригодности конструкций изделия;

· установление соответствия показателей точности измерений тре-

бованием эффективности  и достоверности контроля и взаимозаменяемо-

сти;

· установления соответствия показателей точности измерений тре-

бованием обеспечения  оптимальных режимов технологических  процессов;

· выявление возможности преимущественного применение авто-

матизированных средств  измерений, оценка обеспечения применяемыми

средствами измерений  минимальных трудоёмкости и себестоимости  кон-

трольных операций при  заданной точности;

· определение целесообразности обработки на ЭВМ результатов

измерений.

Исходя из перечисленных  задач на основе анализа и оценки уровня и

оптимальности принятых технических  решений, эксперт должен знать

предложения по исправлению  недостатков. Оформление результатов мет-

рологической экспертизы проводиться в соответствии с  ГОСТ 2.104-68 и

ГОСТ 3.1104-81.

Не следует смешивать  метрологическую экспертизу и метрологиче-

ский контроль. Метрологический контроль – это оценка принятых техни-

ческих решений метрологических  задач методом сравнения с  конкретными

требованиями к объекту  экспертизы. Метрологический контроль осущест-

вляют работники метрологических  служб и специально подготовленные

нормоконтролёры._