Разработка автоматизированной системы выбора методов и средств измерений допусков ориентации

Функция зависимости выбора данного метода от точности , при  максимально допустимом значении погрешности, равном 2,5:

y(x)= (-ATAN(х+2))/2,7+0,456)

2.1.4  Измерение на приборе для измерения длин (специальный)

Основные факторы, влияющие на погрешность измерения такие  же как и у универсального, но в связи с индивидуальным подходом – точность измерения повышается, поэтому график функции зависимости  вероятности выбора данного метода от точности измерения будет иметь  несколько иной вид (График. 4).

График. 4 Вид функции зависимости вероятности выбора прибора для измерения длин (специальный) от увеличения  необходимой точности измерения.

Функция зависимости выбора данного метода от точности , при  максимально допустимом значении погрешности:

y(x)= (-ATAN(х+1))/2,7+0,456)

2.1.5  Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения (универсальный)

На погрешность измерения  в особенности влияют:

- Погрешность отклонения направления линии измерения по отношению к реальной оси вращения детали;

- Погрешность перемещения измерительной головки по направляющим;

- Инcтрументальная погрешность измерительной головки.

Первые два фактора  минимизируются благодаря предварительной  настройки установки, поэтому основную погрешность вносит измерительная  головка. Рассмотрим инструментальную погрешность рассмотрена на примере DIGMATIC ID-C (Таблица 4) [13]

 Таблица 4. Инструментальная погрешность DIGMATIC ID-C

Предел допускаемой основной погрешности, мкм

3

 

Рис. 24. Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения  с измерительной головкой DIGMATIC ID-C

В случае, когда максимальное возможное значение погрешности  составляет, например,  3  мкм, функция  зависимости вероятности выбора данного метода измерений и требуемой  точности, будет иметь вид гладкой  убывающей кривой, стремящейся к  нулю с точкой среза, равной максимальной точности прибора. Коэффициенты кривой подбираются вручную, в конечном итоге, функция зависимости приобретает  вид, изображенный на графике 5.

График 5. Вид функции зависимости вероятности выбора метода измерения с использованием схемы контроля торцевого биения (универсальный) от увеличения  необходимой точности измерения.

Функция зависимости выбора данного метода от точности , при  максимально допустимом значении погрешности:

y(x)= (-ATAN(х+4))/2,7+0,48)

2.1.6  Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения (специальный)

Основные факторы, влияющие на погрешность измерения такие  же как и у универсального, но в связи с индивидуальным подходом – точность измерения повышается, поэтому график функции зависимости  вероятности выбора данного метода от точности измерения будет иметь  несколько иной вид (График 6).

График 6. Вид функции зависимости вероятности выбора метода измерения с использованием схемы контроля торцевого биения (специальный) от увеличения  необходимой точности измерения.

Функция зависимости выбора данного метода от точности , при  максимально допустимом значении погрешности:

y(x)= (-ATAN(х+3))/2,7+0,48)

На рисунке 42 показан график зависимости выбора метода измерений  от требуемой точности измерения, полученный при объединении ранее представленных результатов на одной координатной плоскости.

График 7. Графики зависимости выбора методов измерений от требуемой точности измерения

 

2.2 Влияние возможности расположения на измерительном оборудовании на выбор метода измерения

Данный фактор показывает возможность расположения измеряемой детали на измеряемом оборудовании. Характеристики измерительных приборов, описанных  в пункте 5.1, представленную в сводной таблице 5.

Таблица 5. Характеристики измерительных приборов, описанных в пункте 5.1

Метод измерения	Максимально возможный  диаметр измеряемой детали, мм	Максимально возможная  длина измеряемой детали, мм
Измерение на кругломере	320	700
КИМ	420	700
Измерение на приборе для измерения длин (универсальный)	320	720
Измерение на приборе для измерения  длин (специальный)	320	720
Измерение с использованием схемы  контроля торцевого биения (универсальный)	200	900
Измерение с использованием схемы  контроля торцевого биения (специальная)	200	900

 

Из анализа данных, получен  график зависимости вероятности  выбора метода измерений от диаметра измеряемой детали (График 8):

График 8. Графики зависимости вероятности выбора метода измерений от диаметра измеряемой детали

Из графиков эмпирическим путем выведены формулы зависимостей:

1. Измерение на кругломере:

 

y=((-ATAN(x))/2,7+0,55)*0,9

2. КИМ:

 

y= ((-ATAN(x-5))/2,7+0,55)*0,897

 

3. Измерение на приборе для измерения длин (универсальный):

 

y= ((-ATAN(x+1))/2,7+0,55)*0,8999

 

4. Измерение на приборе для измерения длин (специальный):

 

y= ((-ATAN(x+2))/2,7+0,55)*0,901

 

5. Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения (универсальный):

y= ((-ATAN(x+12))/2,7+0,55)*0,921

 

6. Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения (специальная):

y= ((-ATAN(x+11))/2,7+0,55)*0,918

График зависимости вероятности  выбора метода измерений от длины  измеряемой детали (График 9):

График 9. Графики зависимости вероятности выбора метода измерений от длины измеряемой детали

Коэффициенты зависимостей вероятности выбора метода от длины  измерительной детали найдены эмпирическим путем. Функции зависимостей имеют  следующий вид:

1. Измерение на кругломере:

 

y= ((-ATAN(x))/2,7+0,55)*0,891

2. КИМ:

 

y= ((-ATAN(x+20))/2,7+0,55)*0,899

 

3. Измерение на приборе для измерения длин (универсальный):

 

y= ((-ATAN(x-2))/2,7+0,55)*0,891

 

4. Измерение на приборе для измерения длин (специальный):

 

y= ((-ATAN(x-1))/2,7+0,55)*0,891

 

5. Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения (универсальный):

y= ((-ATAN(x+5))/2,7+0,55)*0,892

 

6. Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения (специальная):

y= ((-ATAN(x+6))/2,7+0,55)*0,892

 

Вероятность выбора метода измерений, при заданных габаритах  детали,  зависит от двух величин: от диаметра и длины измеряемой детали. Поэтому, если вероятность хотя бы одного параметра равна нулю, то и совокупная вероятность будет равна нулю.

2.3 Влияние типа производства на выбор метода измерения.

Фактор влияния типа производства на выбор метода измерения определяется количеством изготавливаемых деталей  с последующим контролем на измерительном  оборудовании. В данной работе выделялись три основных типа – это единичное  производство (до 10 штук в месяц), серийное (до 60 штук в месяц) и массовое (до 100 штук в месяц).

Для единичного производства чаще всего используются универсальные  средства измерений, такие как кругломер  или измерение на КИМ. В то время  как для массового производства экономичнее использовать специальные  средства, разработанные для данного  вида деталей. 

После анализа вероятности  выбора каждого метода измерений  в определенном типе производства график зависимости имеет вид (График 10):

График 10. Графики зависимости вероятности выбора метода измерений от типа производства

Коэффициенты зависимостей вероятности выбора метода от длины  измерительной детали найдены эмпирическим путем. Функции зависимостей имеют  следующий вид:

1. Измерение на кругломере:

 

y= ((-ATAN(x))/2,7+0,55)*1,042

2. КИМ:

 

y= ((-ATAN(x-3))/2,7+0,55)*0,803+0,15

 

3. Измерение на приборе для измерения длин (универсальный):

 

y= ((-ATAN(x-6))/2,7+0,55)*0,783+0,15

 

4. Измерение на приборе для измерения длин (специальный):

 

y= ((ATAN(х-11))/2,7+0,55)

 

5. Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения (универсальный):

y= ((-ATAN(x-10))/2,7+0,55)*0,777+0,15

 

6. Измерение с использованием схемы контроля торцевого биения (специальная):

y= ((ATAN(х-12))/2,7+0,55)

Таким образом, зная количество изделий, изготовляемых в месяц,  получим вероятность выбора данного  метода.

2.4 Влияние фактора соотношение длины измерения и длины базирования на выбор метода измерения.

Существуют две измерительных  задачи по определению отклонения от перпендикулярности между прямой (осью) и плоскостью. Первая – это определение  отклонения от перпендикулярности оси  цилиндрической детали (прямой) относительно базовой плоскости. Вторая –определение отклонения от перпендикулярности плоскости  относительно базовой оси цилиндрической детали (прямой).

В первом случае деталь должна быть забазирована на измерительном  оборудовании на ее базовой плоскости. Тогда будут приемлемы первые три метода измерения (измерение  на кругломере, КИМ и приборе для  измерения длин). Во втором случае деталь должна базироваться на оси и тогда  приемлемым методом измерения будет только способ по схеме измерения торцевого биения.

Важным фактором, влияющим на выбор СИ, является соотношение  длины измерения (L_и) к длине базирования (L_баз). Если для первой измерительной задачи L_и много больше L_баз, то первые три метода измерения будут неприемлемы, т.к. невозможно обеспечить требуемую точность базирования детали на измерительном оборудовании. Придется производить смену баз и применять четвертый метод измерения, и затем вводить соответствующие поправки в расчеты отклонения от перпендикулярности. Если L_и много меньше L_баз, может не подойти ни один из представленных методов измерения и тогда придется подбирать другой нестандартный метод. Причина непригодности метода в этом случае заключается в том, что из-за малой протяженности L_и нельзя провести полноценную обработку измеренных показаний приборов. Например, для КИМ малая протяженность L_и резко сокращает необходимое количество контролируемых точек на поверхности измеряемой детали. А если их будет меньше минимально требуемого количества, то сама процедура измерения станет невозможной. Если рассматривать четвертый метод измерения как реализацию смены баз, то малая протяженность L_и не позволит забазировать деталь на измерительном оборудовании с требуемой точностью. При промежуточном соотношении L_и к L_баз первые три метода могут широко применяться, но есть существенные оговорки. Например, не выявлено четкого соотношения между L_и и L_баз, ограничивающего область их применения, так как большое влияние оказывает вид измеряемой детали. Это может быть втулка или вал. Деталь может иметь уступы как внутренние, так и внешние. Кроме того детали разного вида будут иметь разные значения ожидаемой погрешности измерения, которая является еще одним важным фактором, влияющим на выбор СИ. Ожидаемая погрешность измерения включает в себя несколько составляющих: погрешность СИ, методическая погрешность включает в себя погрешность базирования и погрешность от не исключения отклонений формы при измерении температурная погрешность, погрешность от измерительного усилия, субъективные погрешности, специфические составляющие. Погрешность базирования может составлять до 70% от суммарной погрешности измерения, поэтому методическая составляющая оказывает главное влияние на оценку ожидаемой погрешности измерения. Например, если измеряемая деталь является втулкой, то ее базирование на измерительном оборудовании в первых трех методах не вызовет затруднений, а соотношение L_и/L_баз можно вывести из соответствующей зависимости ожидаемой погрешности измерения. Если измеряемая деталь является сплошной, то ее базирование на измерительном оборудовании будет возможно первыми тремя методами, но допустимое соотношение L_и/L_баз будет уже другим, т.к. здесь в отличие от базирования втулки будет влиять отклонение формы базовой плоскости, которое в свою очередь окажет влияние на ожидаемую погрешность измерения. Вероятность выбора этих трех методов измерения значительно сократится. Поэтому каждую измерительную задачу нужно рассматривать отдельно с учетом формы детали и допусков на отклонения формы поверхностей детали.