Работа 8. ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ В МАШИНОСГРОЕИИ.

1. Цель работы: изучить основные средства измерения и контроля качества промышленной продукции. Изучить устройство и научиться пользоваться штангенинструментами, микрометрами, предельными калибрами, индикаторными нутрометрами, шаблонами.

2.0борудование и материалы: штангенциркули, штангенглубиномеры, штангенрейсмасы, предельные калибры, пробки и скобы, микрометры, индикаторные приборы, детали для производства измерений, каталоги и справочники по измерительному инструменту.

3.Задание: изучить устройство и научиться пользоваться штангенинструментами, микрометрами, предельными калибрами, индикаторными нутромерами, шаблонами и выбрать измерительный инструмент для обеспечения контроля разрабатываемой операции механической обработки;

4. Характеристика основных средств измерения.

Одной из важнейших составляющих промышленного производства являются технические средства измерения, обеспечивающие изготовление деталей, узлов, агрегатов и машин заданной точности и, как следствие, выпуск продукции с заданными технологическими и эксплуатационными свойствами. Под измерением понимают опыт, заключающийся в сравнении одноименных параметров конкретного изделия с установленными при разработке его конст­рукции и технологического процесса изготовления.

Отклонение результата измерения от действительного значения называют погрешностью измерений. Результаты измерения признаются достоверными, если погрешность измерения не превышает установленной величины допустимой погрешности. Погрешность измерения является результатом несовершенства метода измерения, средств измерения и неточности отсчета показаний.

Точность детали по геометрическим показателям характеризуют пятью основными видами отклонений: размера, формы, расположения, волнистостью и шероховатостью. Такая классификация облегчает нормирование погрешностей и упрощает производственный контроль.

При нормировании точности размеров деталей различают номинальные, действительные и предельные размеры. Вычитая из действительных и предельных размеров номинальный, находят действительные и предельные отклонения.

Получаемый в результате инженерных расчетов номинальный размер округляют до ближайшего стандартного значения. Действительные размеры и действительные отклонения определяют в результате измерения реальных объектов. Размеры, которыми ограничивают допустимые изменения действи­тельных размеров, называются предельными. Наибольшему предельному размеру соответствует верхнее предельное отклонение, а наименьшему - нижнее. Они могут быть как положительными, так и отрицательными и рав­ными нулю.

Разность между предельными размерами или предельными отклонениями называют допуском размера, который всегда положителен. При этом, допуск является показателем, характеризующим точность и отражающим затраты на обработку. Чем меньше допуск, тем выше точность, тем более трудоемкой будет обработка заготовки. Поэтому нужно и важно устанавливать действи­тельно необходимый допуск, исходя из служебного назначения изделия, и обеспечивать его в производственных условиях.

Относительный уровень точности размеров регламентируется квалитетами - их 19: 01, 0, 1, 2,..., 17. Значение допуска растет в 1,6 раза с увеличением номера квалитета на единицу для каждого интервала значений номинальных размеров. Точность деталей, достигаемая при различных методах механообработки, изменяется в широких пределах (от IT14 до IT5).

На рабочем чертеже детали проставляют номинальный размер и предельные отклонения, по которым можно определить значение допуска.

Для определения точности формы используют прилегающие поверхности и профили, которые имея идеальную конфигурацию, максимально приближе­ны к реальной поверхности или профилю ее сечения и проходят вне материа­ла детали.

Количественно отклонение формы оценивают наибольшим расстоянием Аф от точек реальной поверхности (профиля) до прилегающей поверхности (профиля) по нормали к последней.

Под отклонением расположения поверхности (профиля) понимают отклонение ее (его) реального расположения от идеально правильного на заданном (определенном) расстоянии. Например, отклонение от соосности Дф на длине L нормируемого участка. Допустимые отклонения формы регламенти­руются допусками круглости, цилиндричности, плоскостности и т.д., а допус­каемые отклонения расположения - допусками параллельности, перпендику­лярности, соосности и т.д. Для численного нормирования отклонений формы и расположения установлено 16 степеней точности: 1, 2,..., 16.

Волнистость и шероховатость не определяют отклонения формы детали, а только характеризуют рельеф ее поверхности.

Шероховатость поверхности, под которой понимают совокупность неровностей с относительно малыми шагами и высотой, оценивают на базовой длине L. Периодически повторяющиеся неровности, у которых расстояние между смежными возвышенностями или впадинами превышает базовую длину L, относят к волнистости.

Для количественной оценки шероховатости установлен расширенный комплекс показателей, при определении которых используют единую базу - среднюю линию т, которая имеет форму номинального профиля и проводится так, что в пределах базовой длины L среднеквадратическое отклонение точек профиля от этой линии минимально. На чертежах шероховатость обозначает­ся знаком «V», над, которым, как правило, записываются параметры высоты {ГОСТом предусматривается возможность указания еще и вида обработки по­верхности, базовой длины и условного обозначения направления неровно­стей).

К параметрам высоты относятся: Ra - среднее арифметическое отклоне­ние профиля - определяется по абсолютным значениям отклонений профиля в пределах базовой длины L; Rz - высота неровностей профиля по десяти точ­кам (по 5 максимальных выступов и впадин в пределах базовой длины Ъ); Rmax - наибольшая высота неровностей профиля (равна сумме максимально­го выступа и максимальной впадины в пределах базовой длины L). Параметры высоты измеряются и проставляются в мкм, причем, обозначение Ra не запи­сывается и является предпочтительным.

Применяемые в машиностроении средства измерения делятся на четыре основные группы:

1. инструменты с непосредственным отсчетом измеряемого размера. К ним относятся штриховые меры длины и штангенинструменты, имеющие шкалы;

2. инструменты дли измерения методом сравнения, называемые калибра­ми; их применяют для проверки диаметров валов и отверстий, шлицевых со­пряжений и других поверхностей;

3. плоскопараллельные концевые меры, которые можно отнести как к первой, так и второй группам измерительных инструментов;

4. измерительные приборы и аппараты, подразделяющиеся на механические, оптико-механические, оптические, электрические, пневматические, жидкостные и др.

К инструментам с непосредственным отсчетом измеряемого размера относятся штриховые меры длины и штангенинструменты, имеющие шкалы, позволяющие непосредственно определять" искомую величину в миллиметрах и долях миллиметра.

Для грубых измерений применяются: линейки измерительные металлические с пределами измерений до 1000 мм.

Изготовляются с одной или двумя шкалами, с - верхними пределами измере­ний 150, 300, 500 и 1000 мм. Цена делений 0,5 мм и 1,0 мм;

метры складные металлические, предназначенные для линейных измере­ний путем непосредственного сравнения измеряемых размеров со шкалой мер. Метры изготовляются длиной 1000 мм (в развернутом виде) и состоят из 10 стальных упругих пластин-звеньев, шарнирно соединенных между собой. Точность измерения до 1 мм;

рулетки измерительные металлические со штриховыми шкалами, предна­значенные для измерения путем непосредственного сравнения определяемых расстояний и размеров со шкалой рулеток. Рулетки изготавливаются следующих типов: самосвертывающиеся кнопочные с длиной шкалы I и 2 м; желобчатые с длиной шкалы 1 и 2 м; стальные простые с длиной шкалы 2, 5, 10, 20, 30,50 м.

4.1 Штангенинструменты

Штангенинструменты являются распространенными в машиностроении видами измерительного инструмента. Их применяют для измерения наружных и внутренних диаметров, длин, толщин, глубин и т. д. Все штангенинструменты основаны на применении нониусов, по которым отсчитывают дробные до­ли делений основных шкал.

Рис.1 Штангенциркуль ШЦ-1:

1- штанга, 2-губки для измерения внутренних размеров, 3- подвижная рамка, 4-зажим, 5-шкала нониуса, 6- линейка для измерения глубин, 7- губки для измерения наружных размеров. Штангенциркули применяются трех типов: ШЦ-I, ЩЦ-П, и ШЦ-Ш

Штангенциркули изготовляются с пределами измерений 0—125 мм (ШЦ- 1); 0—200 и 0—320 мм (ШЦ-Н); 0—500; 270—710; 320—1000; 500-1400; 800—2000 (ШЦ-Ш) и с величиной отсчета ОД мм (ШЦ-1 и ШЦ-Ш), 0,05—0,1 мм (ШЦ-П).

Штангенциркуль ШЦ-1 применяется для измерения наружных, внутренних размеров и глубин с величиной отсчета по нониусу 0,1 мм. Штангенциркуль (рис. 1) имеет штангу 1, на которой нанесена шкала с миллиметровыми делениями. На одном конце этой штанги имеются неподвижные измерительные губки 2 и 7, а на другом конце линейка 6 для измерения глубин. По штанге перемещается подвижная рамка 3 с губками 2 и 7, которая в процессе изме­рения закрепляется на штанге зажимом 4.

Нижние губки 7 служат для измерения наружных размеров, а верхние 2 — для внутренних размеров. На скошенной грани рамки 3 нанесена шкала 5, называемая нониусом. Нониус предназначен для определения дробной величины цены деления штанги, т. е. для определения доли миллиметра. Шкала нониуса длиной 19 мм разделена на 10 равных .частей; следовательно, каждое деление нониуса равно 19/10=1,9 мм, т.е оно короче расстояния между каждыми двумя делениями, нанесенными на шкалу штанги, на 0,1. При сомк­нутых губках начальное деление нониуса совпадает с нулевым штрихом шкалы, а последний -10-й штрих нониуса — с 19-м , штрихом шкалы.

Целое число миллиметров отсчитывается по шкале штанги слева направо нулевым штрихом нониуса. Дробная величина (количество десятых долей миллиметра) определяется умножением величины отсчета (0,1 мм) на порядковый номер штриха нониуса.

Штангенциркуль ШЦ-П (рис. 2) с величиной отсчета по нониусу 0,05 мм предназначен для наружных и внутренних измерений и разметки. Это инст­румент высокой точности. Верхние губки штангенциркуля заострены и ис­пользуются для разметочных работ.

Штангенциркуль ШЦ-Ш также предназначен для наружных и внутрен­них измерений и имеет ряд некоторых конструктивных особенностей. Напри­мер, при измерении внутренних размеров к показаниям штангенциркуля до­бавляется толщина губок, указанная на них (аналогично ШЦ-П).

Рис. 2.Штангенциркуль ШЦ-П

Разновидностью этого типа инструментов являются: штангенглубиномеры для измерения высот, глубины глухих отверстий, канавок, пазов, выступов; штангенрейсмасы, предназначенные для измерения высот от плоских поверхностей и точной разметки и др.

Рис 3. Штангенглубиномер.

Рис. 4. Штангенрейсмас:

а — прием измерения, б — прием разметки; 1,10 — сменная ножка для измерения, 2,6 — стопорные винты, 3 — державки, 4 -т- мйкроподача, 5— нониус, 7 —рамка, 8 —штанга, 9 —основание.

4.2 Микрометрические инструменты

Микрометр с ценой деления 0,01 мм служит для измерения наружных размеров. Изготовляют следующие типы микрометров:

МК — микрометры гладкие для измерения наружных размеров изде­лий;

Рис. 5. Микрометр: а — устройство, б — микрометрический винт, в — барабан; 1—скоба, 2 — пятка 3 — винт, 4—стопор, 5 — стебель, б—барабан, 7—трещотка,

8- установочные меры

МЛ — микрометры листовые с циферблатом для измерения толщины листов и лент;

МТ — микрометры трубные для измерения толщины стенок труб;

МЗ — микрометры зубомерные для измерения зубчатых колес.

Микрометры с верхним пределом измерений более 300 мм имеют пере­движные или сменные пятки, обеспечивающие возможность измерения лю­бого размера в пределах измерений данного микрометра.

Микрометры с верхним пределом измерений 50 мм и более снабжаются установочными мерами.

Микрометры т и п а МК выпускаются с пределами Измерений: 0— 25; 25—50; 50—75; 75-100; 100—125; 125—150; 150—175; 175—200; 200—225; 225—250; 250—275; 275—300; 300—400; 400— 500; 500—600 мм.

Микрометр, (рис. 6, а) имеет скобу / с пяткой 2 на одном конце, втул­ку-стебель 5 на другом, внутрь которой ввернут микрометрический винт 3. Торцы пятки и микрометрического винта являются измерительными по­верхностями. На наружной поверхности стебля проведена продольная ли­ния, ниже которой нанесены миллиметровые деления, а выше ее — полумиллиметровые деления. Винт 3 жестко связан с барабаном 6, на кониче­ской части барабана нанесена шкала (нониус) с 50 делениями.

На головке микрометрического винта имеется устройство (трещотка) 7, обеспечивающее постоянное измерительное усилие. Трещотка соединена с винтом так, что при увеличении измерительного усилия свыше 900 Г она не вращает винт, а проворачивается. Для фиксирования полученного размера детали служит стопор 4. Шаг микрометрического винта 3 рфрен 0,05 мм, т.к. при одном обороте барабана микрометрический винт перемещается на 0,5 мм.

Рис. 6. Приемы использования микрометра:

а- измерение деталей в вертикальном и горизонтальном положе­ниях, 5—установка микрометра на нуль, в — установка микрометра на деталь

Рис. 7. Примеры отсчета с использованием микрометра

Разновидностью этой группы инструментов являются микрометрический глубиномер, нутромер - для измерения внутренних размеров и др.

4.4. Калибры и скобы

Наиболее широкое применение в массовом и серийно»* производстве находят калибры которые служат, в основном, для контроля, наибольшего и наименьшего предельных размеров детали. Калибры, врименяемые для контроля валов, называются скобами (рис. 8 а, ), гладких отверстий — пробками (рис. 8 б), резьб (рис. 8 в) . С помощью калибров нельзя определить чи­словое значение проверяемой величины, а можно лишь установить годность детали, т.е. соответствие действительных значений размеров заданным. Проходная сторона калибра должна сопрягаться с контролируемы! поверхностью, она клеймится буквами ПР. Вторая сторона предельных калибров, которая не должна сопрягаться с поверхностью проверяемой детали, называется непро­ходной и клеймится буквами НЕ.

Скобы чаще всего изготавливают односторонними двухпредельными, т.е. с про­ходной и непроходной губками, расположенными с одной стороны калибра (рис. 8 а). Такая конструкция позволяет сократить время, затрачиваемое на контроль. Ка­либры-пробки состоят из ручек и насадок (вставок), которые являются их рабочими элементами. Непроходная вставка значительно короче проходной. Ручки изготав­ливают отдельно от рабочих элементов, что позволяет их использовать многократно после износа вставок или насадок.

В условиях серийного и массового производства иногда применяют регули­руемые скобы. Такую скобу можно настраивать с помощью концевых мер на нужный размер в случае перехода от контроля одного изделия к другому или для компенсации износа.

_: Рис. 8. Калибры для контроля валов (a- скоба) отверстий (в- пробка), резьб (в- резьбовая пробка).