Chuong VII co so KTD

CHƯƠNG VII - CƠ SỞ KỸ THUẬT ĐO Chất lượng sản phẩm yếu tố mang tính chất định phát triển Cơ khí chế tạo máy Đảm bảo chất lượng sản phẩm sản xuất đảm bảo hiệu kinh tế cho sản xuất - Trong trình chế tạo chi tiết máy, để kiểm tra chất lượng sản phẩm cần phải đo để đảm bảo chi tiết làm đạt yêu cầu kỹ thuật Vì vậy, kỹ thuật đo khâu khơng thể thiếu q trình sản xuất - Việc đảm bảo chất lượng sản phẩm không đơn việc kiểm tra sản phẩm sau chế tạo mà vạch nguyên nhân sai hỏng gia cơng, để có quy trình cơng nghệ hợp lí, điều chỉnh q trình gia cơng nhằm tạo sản phẩm đạt chất lượng Mức độ đưa thiết bị kỹ thuật đo vào công nghệ chế tạo thể mức độ tiên tiến sản xuất 7.1 - Các khái niệm đo lường: 7.1.1 - Khái niệm chung: - Đo lường việc định lượng độ lớn đối tượng đo, dựa việc thiết lập quan hệ đại lượng cần đo đại lượng có tính chất vật lý quy định dùng làm đơn vị đo - Thực chất việc đo lường việc so sánh đại lượng cần đo với đơn vị đo để tìm tỉ lệ chúng Độ lớn đối tượng cần đo biểu diễn trị số tỉ lệ nhận kèm theo đơn vị đo dùng so sánh Ví dụ: +) Đại lượng cần đo Xđ , đơn vị dùng để so sánh W Khi tỉ lệ chúng là: Xd =q W Kết đo biểu diễn : Xđ = q.W - Việc chọn độ lớn đơn vị đo khác so sánh có trị số q khác Chọn độ lớn đơn vị đo cho việc biểu diễn kết đo gọn, đơn giản tránh nhầm lẫn ghi chép tính tốn Kết đo cuối cần biểu diễn theo đơn vị đo hợp pháp 7.1.2 - Đơn vị đo - Hệ thống đo: - Đơn vị đo yếu tố chuẩn dùng để so sánh Vì vậy, độ xác đơn vị đo ảnh hưởng tới độ xác đo 1 - Độ lớn đơn vị đo cần quy định theo chuẩn đảm bảo việc thống giao dịch, mua bán, chế tạo sản phẩm để dễ thay lắp lẫn - Để đảm bảo tính thống đo lường, đơn vị đo đơn vị đo dẫn xuất hợp thành hệ thống đơn vị đo : “ Đơn vị đại lượng vật lí ” ( SI : Standard International ) Hệ thống SI tránh cần thiết phải nghiên cứu tỉ mỉ nhiều hệ thống đơn vị - Hệ thống đơn vị bao gồm hai nhóm: +) Đơn vị bản: thể đơn vị chuẩn với độ xác cao mà khoa học kỹ thuật đại thực - Ở nước ta sử dụng đơn vị đo lường hệ thống SI gồm đơn vị là: a) Đơn vị chiều dài : “Mét (m) – quãng đường ánh sáng chân không khoảng thời gian 1/29979258 giây (CGMP lần thứ 17 năm 1983) +) Chuẩn chiều dài mét có sai số = 0,002 mm ( = 2.10 -9m) b) Đơn vị đo nhiệt độ : Kelvin ( K) +) 0K nhiệt độ có giá trị 1/273,16 phần nhiệt độ đông điểm thứ nước (là điểm cân trạng thái rắn, lỏng, hơi) +) Sử dụng thang Kelvin thang chuẩn sử dụng ưu tiên tính tốn thang khơng có nhiệt độ âm mà có nhiệt độ dương Ngồi ra, sử dụng thang Kelvin, sai số phép đo chuẩn giảm 50 lần c) Đơn vị đo cường độ dòng điện: Ampe (A) +) Ampe cường độ dòng điện chiều chạy qua dây dẫn song song dài vơ hạn, có diện tích mặt cắt nhỏ khơng đáng kể, đặt chân không cách 1m đoạn chiều dài 1m dây dẫn xuất lực tương tác 2.10 -7N d) Đơn vị đo thời gian: giây (s) +) Giây 9192631770 chu kì xạ tương ứng với chuyển đổi mức siêu tĩnh trạng thái Xe-133 +) Giây gắn liền với giao dộng nguyên tử Xe Sai số tương đối 5.10 -11 e) Đơn vị đo cường độ ánh sáng ( Candela ) - Candela - cường độ ánh sáng theo phương xác định nguồn phát xạ đơn sắc có tần số 540 x 10 12 Hz có cường độ xạ theo phương 1/683 Oat Steradian(CGPM - lần thứ 16,1979) f) Đơn vị đo khối lượng: (Kg) 2 - Kilogram - đơn vị đo khối lượng khối lượng mẫu kilogram quốc tế đặt trung tâm mẫu cân quốc tế Paris g) Đơn vị đo số lượng vật chất: (Mol) - Mol - lượng vật chất có số phân tử (hay nguyên tử, hạt ) số nguyên tử chứa 12C với khối lượng 0,012(kg) - Các đơn vị dùng để đo tất loại thông số : học, nhiệt, điện, từ ánh sáng, âm, xạ ion lĩnh vực hoá học +) Đơn vị kéo theo: đơn vị có liên quan tới đơn vị thể qua biểu thức - Ngoài bảng đơn vị đơn vị kéo theo lĩnh vực cơ, điện, từ, quang 7.1.3 – Phương pháp đo - Phương pháp đo cách thức, thủ thuật để xác định thơng số cần đo Đó tập hợp sở khoa học để thực phép đo, ngun tắc để xác định thơng số đo Các nguyên tắc dựa mối quan hệ toán học hay mối quan hệ vật lý có liên quan tới đại lượng đo Ví dụ : Để đo bán kính cung trịn, dựa vào mối quan hệ yếu tố cung h s2 R= + 8h h : chiều cao cung s : độ dài cung Khi đo tỉ trọng vật liệu , dựa quan hệ vật lý : D= : G V D - Tỷ trọng mẫu đo G - Trọng lượng mẫu đo V - Thể tích mẫu đo Giả sử mẫu hình trụ : V= Πd h h: chiều dài mẫu d: đường kính mẫu 3 ⇒D= 4G Πd h Việc chọn mối quan hệ mối quan hệ với thơng số đo phụ thuộc vào độ xác yêu cầu đại lượng đo, trang thiết bị có, có khả tìm tự chế tạo Mối quan hệ cần chọn cho đơn giản, phép đo dễ thực với yêu cầu trang thiết bị đo có khả thực * Cơ sở để phân loại phương pháp đo a Dựa vào quan hệ đầu đo chi tiết đo chia ra: đo tiếp xúc đo không tiếp xúc - Đo tiếp xúc: phương pháp đo đầu đo chi tiết đo tồn áp lực gọi áp lực đo Khi đo tiếp xúc, đầu đo tiếp xúc với mặt chi tiết theo đường, điểm mặt +) Ví dụ : đo dụng cụ đo khí quang, cơ, điện, tiếp xúc áp lực làm cho vị trí đo ổn định, kết đo tiếp xúc ổn định +) Tuy nhiên tồn áp lực đo mà đo tiếp xúc không tránh khỏi sai số đo biến dạng có liên quan tới áp lực đo gây Đặc biệt đo chi tiết vật liệu mềm, dễ biến dạng hệ đo cứng vững - Đo không tiếp xúc: phương pháp đo khơng có áp lực đo yếu tố đo bề mặt đo Ví dụ : máy đo biên dạng Project Profile, kính hiển vi, ốp ti mét +) Do không tồn áp lực đo nên đo bề mặt chi tiết không bị biến dạng bị cào xước Phương pháp thích hợp với chi tiết nhỏ, mềm, mỏng, dễ biến dạng sản phẩm khơng cho phép có vết xước b Dựa quan hệ giá trị đo chia ra: đo tuyệt đối đo so sánh - Trong phương pháp đo tuyệt đối giá trị thị dụng cụ đo giá trị đo Phương pháp đơn giản, nhầm lẫn hành trình đo dài nên độ xác - Trong phương pháp đo so sánh giá trị thị dụng cụ đo cho ta sai lệch giá trị đo so với giá trị chuẩn ( mẫu) Khi đó, kết đo phải tổng giá trị chuẩn giá trị thị: Q = Q0 + ∆x Trong : Q : kích thước mẫu ∆x: giá trị thị dụng cụ Ví dụ : kiểm tra góc vng ke, kiểm tra góc góc mẫu, kiểm tra kiểm tra kích thước Calip, kiểm tra chi tiết máy Optimet 4 +) Độ xác phép đo so sánh cao phép đo tuyệt đối phụ thuộc chủ yếu vào độ xác mẫu q trình chỉnh “0” Các máy đo thường dùng phương pháp đơn giản thuận tiện c Dựa vào quan hệ đại lượng cần đo đại lượng đo chia ra: đo trực tiếp đo gián tiếp Từ phương trình biểu diễn phép đo : Q=X Trong : Q – Giá trị cần tìm X – Giá trị thị - Phương pháp đo trực tiếp: phương pháp đo mà kết phép đo (giá trị thị X cấu đo) giá trị đại lượng cần tìm Q Ví dụ: Đo đường kính chi tiết Panme, thước cặp +) Phương pháp đo trực tiếp cho độ xác cao hiệu thấp - Phương pháp đo gián tiếp: phương pháp mà giá trị đại lượng cần đo không xác định trực tiếp từ số dụng cụ đo mà có quan hệ với hay nhiều đại lượng đo trực hàm có dạng: y = f(x1,x2 ,xn) Trong đó: y đại lượng cần tìm x1,x2, ,xn: đại lượng đo trực tiếp Ví dụ: đo cạnh tam giác vuông sử dụng định lý Pitago để tính cạnh huyền, xác định góc +) Phương pháp đo gián tiếp thông qua mối quan hệ toán học vật lý đại lượng đo đại lượng cần đo phương pháp đo phong phú, đa dạng hiệu Tuy nhiên, hàm quan hệ phức tạp độ xác đo thấp việc tính tốn, xử lý kết đo độ xác đo phụ thuộc lớn vào việc lựa chọn mối quan hệ d Ngoài đánh giá kiểm tra sản phẩm chia ra: đo phần đo tổng hợp - Phương pháp đo phần: phương pháp tiến hành đo riêng rẽ yếu tố, sau phối hợp yếu tố lại xác định chi tiết có đạt yêu cầu hay khơng Ví dụ : đo đường kính trung bình, bước răng, góc kết hợp kết lại xác định đường kính trung bình có nằm phạm vi giới hạn điều chỉnh hay không +) Phương pháp đo phần sử dụng kiểm nghiệm sản phẩm tìm nguyên nhân gây phế phẩm 5 - Phương pháp đo tổng hợp: chọn thơng số mà qua đánh giá chất lượng sản phẩm Ví dụ: kiểm tra ren Calip, đo ren dưỡng ( khơng cần kiểm tra yếu tố riêng rẽ đường kính, bước ren, góc xoắn ) +) Phương pháp đo tổng hợp chủ yếu dùng để kiểm nghiệm sản phẩm, nghiệm thu hàng hoá 7.1.3 - Cấu trúc hệ thống đo: 1/ Giá trị chia độ (độ phân giải) - Hiệu số trị số tương ứng với vạch lân cận thang đo (chia độ) gọi độ phân giải (hay cịn gọi giá trị chia độ) Ví dụ : thước động Panme dịch chuyển vạch đầu đo dịch chuyển khoảng 0,001mm.Như vậy, độ phân giải Panme 0,001mm - Độ phân giải nhỏ độ xác cao - Tuy nhiên, với độ phân giải độ xác dụng cụ đo khác Độ xác dụng cụ đo xác định sai số ∆x lớn nhỏ độ phân giải 2/Khoảng chia độ - Khoảng chia độ khoảng cách tâm vạch lân cận thang đo - Trong phần lớn dụng cụ đo , khoảng chia độ ÷ 2,5mm Khoảng chia độ thang đo lớn việc đọc theo thang đo thuận tiện Tuy nhiên làm tăng kích thước dụng cụ đo 3/ Tỷ số truyền độ nhạy K - Là tỷ số thay đổi đầu tương ứng với thay đổi đầu vào dụng cụ đo Khi K lớn, độ xác đo cao Khi thay đổi đầu vào đầu tính chất vật lý K đại lượng không thứ nguyên gọi tỷ số truyền Khi thay đổi khơng tính chất vật lý K có thứ ngun đại lượng đại lượng vào gọi độ nhạy - Nếu dụng cụ đo có nhiều khâu biến đổi, khâu có độ nhạy riêng độ nhạy tồn dụng cụ n K = K1 × K × × K n = ∏ K i i =1 4/ Độ nhạy giới hạn ε 6 - Là chuyển vị nhỏ đầu vào gây chuyển vị đầu ổn định quan sát Khi ε bé độ xác đo cao 5/ Độ biến động thị - Là phạm vi dao động thị đo lặp lại giá trị đo điều kiện đo ∆bd = xmax - xmin xmax , xmin : giá trị thị lớn nhỏ n lần đo lặp lại 6/ Phạm vi đo: - Là phạm vi thay đổi giá trị đo mà phương tiện đo thực 7.1.4 - Kiểm tra: - Kiểm tra đại lượng việc đánh giá giá trị thực đại lượng có nằm giới hạn cho phép quy định hay không - Giới hạn cho phép sai lệch cho phép dung sai sản phẩm mà người thiết kế yêu cầu, phụ thuộc vào độ xác cần thiết làm việc sản phẩm Sản phẩm cần thiết phẩm giá trị thực nằm khoảng sai lệch cho phép, ngược lại xem phế phẩm - Sự khác kiểm tra đo lường kiểm tra không cần định lượng mà so sánh đại lượng cần kiểm tra có nằm giới hạn cho phép quy định hay không, để khẳng định chất lượng sản phẩm thành phẩm hay phế phẩm - Phân loại phương pháp kiểm tra: a) Dựa vào tính chất sử dụng kết kiểm tra, phân ra: - Kiểm tra bị động: hình thức kiểm tra sản phẩm sau chế tạo nhằm phân loại sản phẩm thành phẩm hay phế phẩm Hình thức thường dùng kiểm tra thu nhận sản phẩm nên gọi kiểm thu nhận - Kiểm tra chủ động: hình thức kiểm tra mà kết phản ánh thơng qua thơng số đo q trình gia cơng Nếu thông số đo vượt giới hạn giá trị cho phép, thông qua hệ thống điều chỉnh tự động (hay cịn gọi hệ thống đo lại tích cực) tự động điều chỉnh lại q trình gia cơng để không tiếp tục tạo phế phẩm 7 Trong q trình cơng nghệ đại, đặc biệt chế tạo chi tiết phức tạp, kiểm tra tích cực hạn chế việc tạo phế phẩm mà thực thao tác kiểm tra mà sau chế tạo khó mà kiểm tra b) Dựa vào nội dung kiểm tra - Kiểm tra yếu tố: việc kiểm tra thực riêng thông số, thường thông số quan trọng ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Ngồi ra, nghiên cứu độ xác gia cơng để hợp lí hóa quy trình cơng nghệ, vạch ngun nhân sai hỏng cần kiểm tra yếu tố mà thơng số kiểm tra yếu tố ngun công thực - Kiểm tra tổng hợp: phương pháp kiểm tra đồng thời ảnh hưởng yếu tố tới chất lượng chung sản phẩm Phương pháp thường áp dụng thu nhận sản phẩm Ví dụ: với chi tiết ren, gia cơng kiểm tra đường kính trung bình, kiểm tra yếu tố Khi chi tiết gia cơng kiểm tra ăn khớp cách cho ăn khớp với đai ốc, kiểm tra tổng hợp 7.2 - Các nguyên tắc đo lường: 1/ Nguyên tắc ABBE - Khi thiết kế phương án sơ đồ nguyên tắc đo kích thước mẫu kích thước đo đặt song song nối tiếp - Nguyên tắc ABBE phát biểu rằng: “ Khi kích thước đo kích thước mẫu nằm đường thẳng kết đo đạt độ xác cao nhất” - Khi đo khe hở khâu dẫn đầu đo di động tác dụng áp lực đo biến dạng tế vi tác dụng áp lực đo nguyên nhân gây sai số đo 8 δ KÝch th¦ í c mÉu S S L Kích thƯ c đo Kích thƯ c đo Kích thƯ c mẫu ∆α L ∆2 +) Với khe hở δ chiều dài khâu dẫn L, góc lệch lớn ∆α = Arctg δ L +) Khi đo không theo nguyên tắc ABBE, sai số đo là: ∆1 = δ tg∆α ≈ δ ∆α +) Khi đo theo nguyên tắc ABBE, sai số đo là: ∆2 = l ( 1- cos ∆α ) ≈ l ∆2α Với l chiều dài đo Nhận thấy ∆2