Допуски изделий и средства измерений
..pdfс большей предельной погрешностью приводит к увеличению ко личества таких деталей (до 5 -8 % и более) и выходу размеров за пределы поля допуска (до 0,25 Т и более).
ГОСТ 8.051-81 устанавливает ряды допускаемых погрешнос тей измерения. Значения допускаемых погрешностей измерения зависят от величины допуска, т. е. от номинального размера и квалитета (табл. 2.1) и составляют от 20 % (для 10-17-го квалитетов) до 30-35 % (точные квалитеты) от допуска Т. Допуска емая погрешность измерения определяет наибольшее значение по грешности измерения, при которой размер, полученный в резуль тате измерения, может быть признан действительным.
Для выбора измерительного средства сопоставляют допускае мую погрешность по стандарту (см. табл. 2.1) и предельную по грешность измерений рассматриваемого средства, которая не долж на превышать допускаемую.
Предельные погрешности измерений (составляющие от 0,5 до 2,5 цен деления) линейных размеров наиболее распространенны ми средствами измерений приведены в табл. 2.2.
С целью исключения дополнительных погрешностей при из мерении должны соблюдаться предусмотренные ГОСТом нормаль ные условия: температурные [отклонения температуры деталей и ра бочего пространства не должны превышать для 6-8-го квалитетов ±3 °С (1-18 мм); ±2 °С (18-50 мм); ±1 °С (50-500 мм); для 9-10-го квалитетов ±4; ±3; ±2 °С соответственно], время выдерж ки деталей, освещенность и др.
2.2. ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ КОНЦЕВЫЕ МЕРЫ ДЛИНЫ
Плоскопараллельные концевые меры длины являются сред ством сохранения единства мер и передачи размера от эталона длины до изделий. Они широко используются в лабораторной и производственной практике линейных измерений. С помощью концевых мер производится установка приборов на нуль при от носительных измерениях, проверка и градуировка шкал прибо ров, измерение точных деталей, настройка на размер станков, приспособлений и т. п.
Плоскопараллельные концевые меры длины представляют собой стальные закаленные брус ки, имеющие форму прямоугольных паралле лепипедов (рис. 92). Две противоположные из мерительные поверхности каждой меры точно и тщательно обработаны и определяют ее раз мер. При контакте двух рабочих поверхностей мер под небольшим усилием от руки и некото рым перемещением друг относительно друга они прочно сцепляются. Это свойство, называемое
притираемостью, позволяет собирать блок мер в виде единого целого для получения необходимого размера.
Между притертыми мерами практически нет зазора (он очень мал), поэтому размер блока равен сумме размеров составляющих
его мер.
Притираемость поверхностей объясняется молекулярным взаи модействием, которое проявляется благодаря хорошей плоскост ности, малой шероховатости (Rz = 0,05-0,065 мкм) в присутствии тонкого слоя (~0,02 мкм) смазки.
Высокая точность и притираемость — главные достоинства концевых мер, определяющие их ценность как средств измере ния. Концевые меры выпускаются наборами (комплектами), ко торым присваивается свой номер. Используются наборы из 116, 87, 42, 10 и т. д. концевых мер. Номинальные размеры мер (ко торые указываются на концевой мере), входящих в эти наборы, изменяются по арифметической прогрессии с разностями 0,001; 0,01; 0,1; 0,5; 10 мм (например, 1,01; 1,02 и т. д.). Наборы комп лектуются таким образом, чтобы из 3-4 концевых мер можно было составить блоки с размерами через 0,001 мм. За основной размер концевой меры принимают ее срединную длину, т. е. длину пер пендикуляра (АВ, см. рис. 92), опущенного из середины измери тельной поверхности на плоскость, к которой мера притерта. Наи большая разность между срединной длиной и размером меры в любой другой точке определяет другую характеристику меры — отклонение от плоскопараллельности (суммарное отклонение от плоскостности и от параллельности рабочих сторон).
В зависимости от точности изготовления концевые меры под разделяются на следующие классы точности: 0, 1, 2, 3, 4, 5 (по согласованию сторон могут выпускаться очень точные меры класса 00). Класс точности определяет допустимую величину от клонения срединной длины от ее номинального значения (ука занного на концевой мере) и допустимые отклонения от плоско параллельности. Например, в первых четырех классах (0, 1, 2, 3) для размеров мер до 10 мм установлены следующие допускаемые отклонения длины: ± 0,1; ± 0,2; ± 0,4; ± 0,8 мкм. При этом допус каемые отклонения от плоскопараллельности в соответствующих классах равны: 0,09; 0,16; 0,3 мкм.
Концевым мерам могут присваивать разряды: 1, 2, 3, 4, 5 (рас положены в порядке убывания точности). Тот или иной разряд присваивается мерам в зависимости от предельной погрешности определения их действительных размеров при аттестации и допус каемых отклонений от плоскопараллельности. Предельная погреш ность определения действительных размеров зависит от средств и ме
тодов, которые используют при определении размера (поверке) концевой меры.
На каждый поверяемый набор выдается свидетельство о госу дарственной поверке и аттестат, в котором указываются действи-
Вотличие от измерительных средств, оснащенных шкалами, калибры не определяют числового значения измеряемого пара метра, но могут определить годность детали (годная или брак).
Вмашиностроении применяются предельные калибры, огра
ничивающие наибольшие и наименьшие предельные размеры дета лей, и нормальные калибры, позволяющие судить о годности дета ли по наличию зазора между ней и калибром.
К нормальным калибрам относятся щупы для проверки зазо ров между плоскостями, шаблоны (радиусные, резьбовые и др.), некоторые конусные калибры.
Предельный калибр для контроля годности гладких отверстий называется калибром-пробкой, для контроля годности гладких валов — калибром-скобой. Эти калибры имеют проходную и не проходную стороны (на калибре клеймятся буквы ПР и НЕ).
Размер проходной стороны (проходного калибра) пробки соот ветствует наименьшему предельному размеру Dmin отверстия (рис. 94, а), скобы — наибольшему предельному размеру dmax ва ла (рис. 94, б).
Размер непроходной стороны (непроходного калибра) пробки соответствует наибольшему предельному размеру Z>max отверстия (см. рис. 94, а), скобы — наименьшему предельному размеру dmin вала (см. рис. 94, б).
Деталь считается годной, если под собственной тяжестью про ходной калибр проходит (пробка входит в отверстие, скоба «наде вается» на вал), а непроходной — не проходит. Поверхности кали бров при этом должны быть слегка смазаны.
Таким образом, предельные калибры позволяют рассортировать детали на три группы: 1) годные, 2) брак исправимый, 3) брак неисправимый.
Брак по непроходной стороне (калибр проходит) всегда неис правимый, по проходной (калибр не проходит) — исправимый.
Конструкции и размеры калибров стандартизированы. Выпус каются: пробки двухсторонние с цилиндрическими вставками (для малых размеров); со вставками (рис. 95, а) и коническим хвости ком (1-50 мм); пробки с цилиндрическими насадками (рис. 95, б); неполные пробки (50—150 мм, рис. 95, в) и др.; скобы листовые односторонние (1—100 мм, рис. 95, г); скобы штампованные од-
ф
ф
П Р |
Н Е |
|
Рис. 95 |
носторонние (3-50 мм); скобы двухсторонние (3-100 мм, рис. 95, д)у скобы односторонние с ручкой и др.
Указанные калибры (скобы) относятся к нерегулируемым и пред назначены для контроля определенного размера. Выпускаются также регулируемые скобы, которые можно перестроить для кон троля других размеров.
Калибры изготавливают из инструментальных и углеродистых цементируемых сталей; используются и износостойкие твердо сплавные калибры.
Калибрами можно контролировать детали с допусками 6-го квалитета (регулируемыми калибрами — 8-го) и грубее. Более точные детали измеряют универсальными измерительными сред ствами.
По назначению калибры подразделяются на рабочие и конт рольные. На предприятиях используются дополнительно прием ные калибры.
Рабочие калибры (обозначение Р-ПР и Р-НЕ) применяют рабо чие и контролеры ОТК. Приемные (они не изготавливаются спе циально, а подбираются из изношенных рабочих калибров) — представители заказчика для приемки партии деталей. Конт рольными (контркалибрами) называются калибры для контроля калибров. Выпускаются только контркалибры-пробки (для конт роля скоб), а рабочие калибры-пробки измеряют при изготовле нии универсальными точными средствами. Применяются следу ющие контрольные калибры: для контроля проходной стороны скобы, для контроля непроходной стороны скобы, для контроля износа проходной стороны скобы (используются также для на стройки регулируемых скоб).
При конструировании предельных калибров соблюдается прин цип подобия, в соответствии с которым проходные калибры по фор ме должны быть аналогами сопрягаемой детали. Длина калибра равна длине сопрягаемой детали.
'( / / / / - поле допуска на изготовление работ калиВроВ
-Поле допуска на износ проходных калиВроВ
Н(Н 3), Н 1 — допуски соответственно на рабочие калибры-пробки
(Н8— на пробки со сферическими измерительными поверхностями) и калибры-
скобы;
Z, Zj — координаты середины поля допуска на изготовление соответственно проходных калибра-пробки и калибра-скобы;
Y, У ; — допустимые выходы размера изношенного калибра-пробки и калибраскобы.
Рис. 96
Непроходные калибры иметь малую измерительную длину и контакт, приближающийся к точечному.
Только при соблюдении этого принципа обеспечиваются пре дельные контуры деталей.
Калибры относятся к точным изделиям с малыми допусками (значительно меньше допусков изделий, которые контролируют ся калибрами).
Допуски калибров и контркалибров установлены стандарта ми. Для непроходных калибров даны допуски на изготовление (например, для 6-го квалитета в зависимости от измеряемого раз мера допуски изменяются от 1,2 до 10 мкм), для проходных ка либров — допуски на изготовление и допуски на износ калибра.
Расположение полей допусков калибров-пробок относительно предельных размеров отверстия показано на рис. 96, а, располо жение полей допусков калибров-скоб относительно предельных размеров вала — на рис. 96, б.
Так как поля допусков непроходной и проходной сторон ка либров несколько выходят за пределы полей допусков дета лей (рис. 96), в принятой калибром партии изделий (очень не большая) часть изделий будет иметь размеры за пределами поля допуска (практика показала, что это не влияет на качество). С другой стороны, некоторая часть годных изделий будет забра кована.
2.4. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА
ШТАНГЕНИНСТРУМЕНТЫ
Штангенинструменты применяются для измерений с точностью отсчета 0,1 и 0,05 мм (ранее выпускались штангенинструменты с ценой деления 0 , 0 2 мм) наружных и внутренних размеров и дру гих линейных параметров (длины, глубины, высоты) деталей.
По конструкции и области применения штангенинструменты подразделяются на штангенциркули, штангенглубиномеры и штангенрейсмасы.
Штангенинструмент любой конструкции содержит штангу (ли нейку), на которой нанесена основная шкала для отсчета целых миллиметров, и подвижную рамку с нониусной шкалой на штан ге и подвижной губкой. Шкала нониуса предназначена для от счета долей миллиметра. Наименьшее значение, которое может быть отсчитано (цена деления), является основной характеристи кой инструмента и обычно указывается на рамке.
Расстояние а' между делениями шкалы нониуса (рис. 97, а) меньше расстояния а между штрихами основной шкалы на вели чину с, являющуюся величиной отсчета по нониусу (если модуль нониуса у= 1); при у= 2 (см. рис. 97, а) меньше, чем 2а на величи ну с. Это отставание штрихов нониуса накапливается, пока штрих нониуса не совпадет со штрихом основной шкалы. Можно рас считать необходимое для этого количество штрихов (предполо жим, с = 0 ,1 мм); для того, чтобы отставание составило 1 мм
иштрихи нониуса и основной шкалы совпали, необходимо 1 : 0 , 1 =
=1 0 штрихов на нониусе, не считая «нулевого» штриха.
Таким образом, если сместить рамку нониуса вправо так, что бы первый (после нулевого) штрих совпал с первым штрихом ос новной шкалы (см. рис. 97, а), то расстояние между нулевыми штрихами и, следовательно, зазор между поверхностями штангенинструментов составит с (например, 0,1 мм). Если совпадет второй штрих, то зазор равен 2 с (0 , 2 мм) и т. д.
aJ |
|
|
|
Штанга |
|
||
В |
|
------------ '--------------------\ |
|||||
1 |
|
1 |
J__1 1__1_J__I__i—1 |
||||
V |
Г"■-г*I 1 у |
|
' ■ -1 |
|
|||
J . |
|
2с |
Зс |
Линейка нониуса |
|
||
|
(ML 'дуль у = 0 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
гл |
а 1. |
с |
2с |
|
\ \ 1 |
j |
|
|
|
Линейка нониуса |
|||||
|
2а ( |
■ka |
' |
Зс |
. |
(модуль |
у я2 ) |
|
оа |
||||||
|
|
|
|
|
|
*)
0 |
1 |
г |
з |
4 |
|
liiitlm'tlntiliiiil и и! m |
ilii iiIH I I Iin iln i |
||||
f l |
o |
я'ш вш 'м'' ' i s " |
'Hr =2 |
||
0 |
1 |
2 |
3 . |
4 |
1-------------\ |
III illm l m i l n n l n illmil tin Iи nil m l m i l.llllllll__
4,68M M
Рис. 97
Для отсчета по нониусу необходимо определить целое число N штрихов основной шкалы (целое число миллиметров), отыскать (глядя без наклона на нониус), какой по счету штрих нониуса совпал со штрихом основной шкалы, и умножить порядковый номер (i = 1 , 2 и т. д.) штриха на цену деления (с).
Значение измеренной величины
A = N + ic. |
(8 6 ) |
На рис. 97, б показаны нониусные устройства с ценами деле ния (с) 0,1; 0,05; 0,02 мм и указаны полученные при отсчете значения (8,3; 5,15; 4,68 мм).
Промышленность выпускает различные типы штангенцирку лей.
ШЦ-1 (рис. 98, а) — с двухсторонним расположением губок 1, 2. Линейка 5 служит для измерения глубин. Штангенциркуль ис пользуют для измерения наружных, внутренних размеров и глу бин. Цена деления — 0,1 мм, пределы измерения — 0-125 мм.
ШП-П (рис. 98, б) — с двухсторонним расположением губок 1, 2; для измерения наружных и внутренних размеров и разметки (верхняя заостренная пара губок). На рис. 98 а, б 3 — рамка
с нониусом; 4 — стопорный винт; 6 — хомутик; 7 — гайка; 8 — винт (для микрометрической подачи губки с целью обеспечения измерительного усилия). Цена деления ШЦ-П — 0,05 мм, преде лы измерения — 0-160 мм.
ШЦ-Ш — с односторонним расположением губок для наруж ных и внутренних измерений. Цена деления 0,1 мм; пределы изме рения от 0-400 мм до 2000-4000 мм.
ШЦЦ — центромер для измерения межцентровых расстояний отверстий или шпилек.
ШЦО-Ш — с односторонним расположением губок, для изме рения отверстий при расточке деталей без вывода борштанги из об рабатываемого отверстия.
ШЦР — для разметки плоскостей на разных высотах и от базо вых отверстий.
Штангенглубиномеры (рис. 98, в) имеют измерительные по верхности 1 и 2 Услужащие для измерения глубины отверстия, выточек, канавок, уступов по длине валика или отверстия.
Штангенрейсмасы (рис. 98, г) предназначены для различных разметочных работ и измерения высоты деталей. Штангенрейсмас состоит из основания, в котором жестко закрепляется штан га с основной шкалой. По штанге перемещается рамка с нониусной шкалой. Опорная поверхность 1 основания является одной измерительной плоскостью и устанавливается на разметочной пли те, от которой производится отсчет при измерении. Вторая изме рительная плоскость 2 у штангенрейсмаса обычно сменная.
Выпускаются штангенрейсмасы ШР-250 (с пределами измерения 0-250 мм), ШР-400 (40-400 мм) и т. д. до ШР-2500 (1500-2600) с ценами деления 0,05 и 0,1 (у больших инструментов).
Отсчетные устройства у штангенглубиномеров и штангенрейсмасов аналогичны отсчетному устройству штангенциркуля.
МИКРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИНСТРУМЕНТЫ
Микрометрические инструменты предназначены для измере ния абсолютным методом охватывающих (отверстий), охватывае мых (валов) и ступенчатых (глубин, пазов) размеров изделий. Цена деления инструментов обычно равна 0,01 мм. Кроме традицион ных, выпускаются микрометрические инструменты (и штангенинструменты) более высокой точности с цифровым отсчетом, в ко торых шкалы (нониусы) дополнены или заменены на табло на жидких кристаллах; предусмотрено подключение печатающего устройства для регистрации данных измерений.
В измерительных инструментах используется принцип винто вой пары: микрометрический винт — гайка, которая преобразо вывает вращательное движение винта в поступательное. Подоб ные микрометрические пары применяются также в некоторых приборах: инструментальных микроскопах, проекторах и др.
Рис. 99
По конструкции и назначению инструменты разделяются на несколько групп: гладкие микрометры, микрометрические нут ромеры, микрометрические глубиномеры и специальные микро метры — листовые, трубные, резьбовые, зубомерные и др.
Гладкий микрометр (тип МК) предназначен для измерения наруж ных размеров деталей (рис. 99). Микрометр состоит (см. рис. 99, а) из скобы 1, в которую запрессованы пятка 2 с измерительной повер хностью на торце и стебель 4. На стебле имеются внутренняя микрометрическая резьба (разрезная гайка 7), относительно кото рой перемещается микрометрический винт 5, и наружная кони ческая резьба. При навинчивании гайки 8 разрезная гайка 7 не много сжимается за счет прорезей в конической части. Таким об разом, регулируется (для компенсации износа) зазор в микро метрической паре.
Микровинт имеет резьбу с шагом Р = 0,5 мм и заканчивается точно доведенной измерительной поверхностью 3, строго парал лельной измерительной поверхности пятки 2. Винт 5 и барабан 6 жестко связаны с помощью колпачка 9, в котором находится хра повой механизм трещотки 10, предназначенной для стабилиза ции измерительного усилия.
Микровинт в заданном положении закрепляется стопорным кольцом или винтом 11.
Каждый микрометрический инструмент имеет две шкалы: одна нанесена на наружной поверхности стебля 4 (см. рис. 9 9 ), другая — на скошенной части барабана 6. На стебле сделана продольная риска, выше которой нанесены штрихи с миллиметровыми деле ниями, а ниже — штрихи, делящие каждый миллиметр между верхними штрихами пополам (см. рис. 99, б). На барабане 6 (см. рис. 99) по окружности нанесено п - 50 равноудаленных штри хов. По делениям, нанесенным на стебле, перемещение барабана, а следовательно, и микрометрического винта можно контролиро вать с точностью 0,5 мм. При шаге резьбы Р = 0,5 мм за один