Для выполнения операций технического контроля в условиях массового и крупносерийного производства широко используют контрольные инструменты в виде калибров.

Калибры - это тела или устройства, предназначенные для проверки соответствия размеров изделий или их конфигурации установленным допускам. Они применяются чаще всего для определения годности деталей с точностью 6... 18 квалитетов, а также в устройствах активного контроля, работающих по принципу «западающего калибра».

С помощью предельных калибров определяют не численное значение контролируемого параметра, а выясняют, выходит ли этот параметр за предельные значения или находится между двумя допустимыми.

При контроле деталь считается годной, если проходная сторона калибра (ПР) под действием усилия, примерно равного массе калибра, проходит, а непроходная сторона калибра (НЕ) не проходит по контролируемой поверхности детали. Если ПР не проходит, деталь относят к бракованным с исправимым браком. Если НЕ проходит, деталь относят к бракованным с неисправимым браком.

Виды гладких калибров для цилиндрических отверстий и валов устанавливает ГОСТ 24851-81. В системе ИСО гладкие калибры стандартизованы ИСО-Р1938-1971.

Стандарт предусматривает следующие гладкие калибры для валов и относящиеся к ним контрольные калибры:

ПР - проходной калибр-скоба;

НЕ - непроходной калибр-скоба;

К-ПР - контрольный проходной калибр для нового гладкого калибр-скобы;

К-НЕ - контрольный непроходной калибр для нового гладкого калибр-скобы;

К-И - контрольный калибр для контроля износа гладкого проходного калибр-скобы.

Для контроля отверстий предусмотрены:

ПР - проходной калибр-пробка;

НЕ - непроходной калибр-пробка.

Рис. 2.43.

Калибр-пробки для контроля отверстий.

Применяют предельные калибр-пробки различных конструкций (ГОСТ 14807 - 69 ... ГОСТ 14827 - 69). К ним относятся: пробки двусторонние с цилиндрическими вставками (рис. 2.43, а) и со вставками с коническим хвостовиком (рис. 2.43, б, в), пробки с цилиндрическими насадками (рис. 2.43, г), пробки полные (рис. 2.43, д, е), пробки неполные (см. рис. 2.43, г), пробки односторонние листовые (рис. 2.43, ж), шайбы неполные и шайбы полные (рис. 2.43, з).

Рис. 2.44.

Предпочтение отдают односторонним предельным калибрам. Они сокращают время контроля изделий и расход материала.

Калибр-скобы для контроля валов .

Применяют предельные и регулируемые калибр-скобы (ГОСТ 18358-93 - ГОСТ 18369-93). К предельным калибр-скобам относятся: скобы листовые односторонние (рис. 2.44, а) и двусторонние; скобы штампованные односторонние (рис. 2.44, б), двусторонние (рис. 2.44, в) и односторонние с ручкой (рис. 2.44, г).

Регулируемые калибр-скобы (рис. 2.45) позволяют компенсировать износ и могут настраиваться на разные размеры, относящиеся к определенным интервалам. Однако по сравнению с нерегулируемыми скобами они имеют меньшую точность и надежность и обычно применяются для контроля размеров с допусками не точнее 8 квалитета точности.

Рис. 2.45.

По назначению предельные калибры подразделяют на рабочие, приемные и контрольные.

Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления. Ими пользуются операторы и наладчики оборудования, а также контролеры ОТК завода- изготовителя.

Приемные калибры применяют для приемки деталей представителями заказчика.

Для установки регулируемых калибр-скоб и контроля нерегулируемых калибр-скоб, а также для изъятия из эксплуатации вследствие износа применяют контрольные калибры (К- И), которые имеют форму шайб (см. рис. 2.43, з). Несмотря на малый допуск контрольных калибров они все же искажают установленные поля допусков на изготовление и износ рабочих калибров, поэтому вместо них, по возможности, целесообразно применять концевые меры длины или универсальные измерительные приборы.

Вставки и насадки калибр-пробок изготавливают из сталей X по ГОСТ 5950 - 2000 или ШХ-15 по ГОСТ 801-78. Допускается изготовление вставок и насадок из сталей У10А или У12А для калибров всех видов, кроме неполных калибр-пробок, получаемых штамповкой, а также из стали 15 или 20 для калибров диаметром более 10 мм.

При изготовлении деталей калибров с рабочей поверхностью из цементуемой стали 15 или 20 толщина слоя цементации должна быть не менее 0,5 мм. Рабочие поверхности, а также поверхности заходных и выходных фасок (притуплений) калибр-пробок всех видов размером 1... 100 мм (кроме листовых и неполных калибр-про- бок) хромируют или наносят другое износостойкое покрытие.

Твердость рабочих поверхностей и поверхностей заходных и выходных фасок калибр-пробок с хромовым покрытием - HRC3

57...65. Параметры шероховатости рабочих поверхностей должны находиться в пределах Ra 0,04...0,32 мкм в зависимости от вида калибра, точности контролируемого параметра изделия и его размера.

Для повышения износостойкости и снижения затрат в условиях производства часто применяют калибры со вставками и насадками из твердосплавных материалов (ГОСТ16775 - 93 - ГОСТ16780 - 71). Износостойкость таких калибров в 50... 150 раз выше по сравнению с износостойкостью хромированных калибров при повышении стоимости калибров в 3...5 раз.

Рис. 2.46.

Технические требования на гладкие нерегулируемые калибры устанавливает ГОСТ 2015 - 84.

Маркировка калибра предусматривает номинальный размер детали, для которого предназначен калибр, буквенное обозначение поля допуска изделия, числовые значения предельных отклонений изделия в миллиметрах (на рабочих калибрах), тип калибра (например, ПР, НЕ, К-И) и товарный знак завода-изготовите- ля. На рис. 2.46 представлены эскизы калибр-пробки (ГОСТ 14810 - 69), калибр-скобы (ГОСТ 18360 - 93) и контрольного калибр-шайбы с указанием типовой маркировки, исполнительных размеров, точности формы и шероховатости рабочих поверхностей.

Эти калибры (рис. 2.47) составляют особую группу. Конструктивно представляют собой ступенчатые пластины той или иной формы. ГОСТ 2534 - 77 предусматривает виды калибров с охватом размеров

1...500 мм 11... 18 квалитетов точности. Калибрами определяют годность изделия по наличию зазора между соответствующими плоскостями калибра и изделия. Вместо проходной и непроходной сторон у этих калибров имеются стороны, соответствующие наибольшему (Б) и наименьшему (М) предельным размерам изделия.

Основными методами контроля являются следующие методы: световой щели, или на просвет, надвигания, осязания, по рискам.

От выбранного метода зависят и средства контроля:

Калибры для контроля на просвет (рис. 2.47, а, б, в);

Калибры для контроля методом надвигания (см. рис. 2.47, г, д, е);

Калибры для контроля методом осязания (рис. 2.47, ж, з);

Калибры для контроля по рискам (рис. 2.47, и, к).

Калибрами по методу на просвет контролируют допуски не менее 0,04...0,06 мм. Минимальные допуски изделий, контролируемых ступенчато-стержневыми калибрами, составляют 0,03 мм, контролируемых по осязанию - 0,01 мм.

Рис. 2.47.

Рис. 2.48.

В системе ИСО предельные калибры для глубин и высот не стандартизованы.

Конусные калибры .

Контроль наружных конусов выполняется конусными калибр-втулками, а контроль внутренних конусов - конусными калибр-пробками. ГОСТ 24932 - 81 устанавливает виды и исполнения калибров для гладких конусов с раздельным нормированием каждого вида допуска с диаметрами в заданном сечении до 200 мм, конусностью от 1:3 до 1:50, допусками диаметров 6... 12 квалитетов, допусками углов конусов 4...9 степеней точности. Некоторые представители конусных калибров изображены на рис. 2.48.

Примеры обозначения :

калибр-втулки 40 4-й и 5-й степени точности - «Втулка 40 АТ4, ГОСТ 20305 - 94»;

контрольной калибр-пробки 60 6-й и 7-й степени точности - «Пробка 60-К АТ6, ГОСТ 20305 - 94».

Калибры для контроля расположения поверхностей .

Допуски, методика расчета исполнительных размеров и общие указания по применению калибров для контроля расположения поверхностей установлены ГОСТ 16085 - 80.

Он распространяется на калибры неразъемной конструкции, предназначенные для контроля поверхностей (их осей или плоскостей симметрии) с зависимыми допусками расположения, а также для контроля прямолинейности оси при зависимом допуске формы.

Измерительные поверхности калибров расположения представляют собой композицию элементов, воспроизводящих совокупность поверхностей сопрягаемых деталей.

При этом размеры отдельных измерительных поверхностей выполняют по самому неблагоприятному для сборки размеру (по проходному пределу), а их относительное расположение или расположение относительно базового элемента с очень высокой точностью выдерживают по указанным на чертеже изделия номинальным размерам.

Калибры контроля точности цилиндрических резьб .

С помощью калибров используют комплексный и дифференцированный (поэлементный) методы. Комплексный метод применяют для резьбовых деталей, допуск среднего диаметра которых является суммарным. Он основан на одновременном контроле среднего диаметра (d2 (D2)), шага (Р), половины угла профиля (а/2), а также внутреннего (d, (D,)) и наружного (d (D)) диаметров резьбы путем сравнения действительного контура резьбовой детали с предельными.

При дифференцированном методе контроля отдельно проверяют внутренний и наружный d диаметры, шаг Р и половину угла профиля а/2 с помощью обычных гладких калибров и шаблонов.

Все виды калибров и контркалибров (всего 37 видов) для цилиндрических резьб (метрической, трапецеидальной, трубной и упорной) устанавливает ГОСТ 24939 - 81. Конструктивные размеры резьбовых калибров и их элементов регламентируют ГОСТ 18465-73 и ГОСТ 18466 - 73.

В комплект резьбовых калибров входят рабочие гладкие и резьбовые проходные и непроходные калибры, калибры и контркалибры (КПР, ПР, КПР-НЕ, КНЕ-ПР, КНЕ-НЕ, КИ-НЕ, У-НЕ, У-ПР) для проверки и регулирования (установки) рабочих резьбовых скоб и колец.

Условное обозначение (номер вида) некоторых калибров по ГОСТ 24997 -81:

ПР (1) - калибр-кольцо резьбовой нерегулируемый;

КПР-ПР (2) - калибр-пробка резьбовой контрольный проходной для нового резьбового проходного нерегулируемого калибр- кольца;

КНЕ-НЕ (3) - калибр-пробка резьбовой контрольный непроходной для нового резьбового проходного нерегулируемого калибр-кольца;

ПР (4) - калибр-кольцо резьбовой проходной регулируемый;

ПР (7) - калибр-скоба резьбовой проходной;

У-ПР (8) - калибр-пробка резьбовой установочный для резьбового проходного калибр-скобы.

Проходные резьбовые калибры должны свинчиваться с проверяемой резьбой. Свинчиваемость калибра с гайкой означает, что приведенный средний и наружный диаметры резьбы гайки не выходят за установленные наименьшие предельные размеры.

Маркировка резьбового калибра предусматривает нанесение обозначения резьбы, поля допуска резьбы, назначения калибра (например, ПР), товарного знака предприятия-изготовителя, а на калибрах с левой резьбой предусматривается добавление букв «Ш».

На калибрах, используемых для собственных нужд предприятия-изготовителя, товарный знак может не наноситься.

Номинальный шаг резьбы (или число ниток на дюйм) определяется с помощью резьбовых шаблонов (резьбомеров) (рис. 2.49, а). В соответствии с ТУ 2-034-228 - 87 резьбовые шаблоны выпускают наборами для метрической резьбы с шагом от 0,4 до 6 мм включительно (20 шаблонов) и для дюймовой резьбы с числом ниток на дюйм от 28 до 4 включительно (17 шаблонов).

При наложении шаблона на профиль резьбы (рис. 2.49, б) следует использовать возможно большую его длину, так как это повышает точность определения шага.

Комплексные проходные калибры .

Точность размеров, формы и положения поверхностей у деталей с прямобочными шлицами, как правило, контролируют комплексными проходными калибрами (ГОСТ 24959-81, ГОСТ 24960-81): шлицевые втулки проверяют калибр-пробками, а шлицевые валы - калибр-кольцами.

Рис. 2.49. Резьбовые шаблоны (резьбомеры): а - набор; б - принцип контроля

Рис. 2.50. Калибры-щупы (а) и контроль с помощью щупов (б, в]

При необходимости производят также поэлементный контроль центрирующих и нецентрирующих диаметров, ширины впадин и шлицев специальными гладкими калибрами по ГОСТ 24961-81 - ГОСТ 24968-81.

Условное обозначение калибра состоит из наименования калибра («пробка» или «кольцо»), номера вида калибра, условного обозначения шлицевой втулки вала, для которых предназначен данный калибр, степени точности калибра и обозначения стандарта.

Примеры обозначения :

калибр-кольца 1-го вида 4-й степени точности для вала 50х2х9дпо ГОСТ 6033 - 80- «Кольцо 1-50х2х9g/4, ГОСТ 24969 - 81»;

комплексного калибр-пробки 5-го вида 4-й степени точности для шлицевой втулки 50х2х9Н по ГОСТ 6033 - 80- «Пробка 5-50х 2 х 9Н/4 ГОСТ 24969-81».

Калибры-щупы .

Это нормальные калибры для проверки зазора между поверхностями (рис. 2.50). Щупы представляют собой пластины с параллельными измерительными плоскостями. В соответствии с ТУ 2-034-0221197 - 91 щупы изготавливаются длиной 100 и 200 мм. Щупы длиной 100 мм могут изготавливаться отдельными пластинами и наборами (четырех номеров), включающими следующие номинальные размеры пластин:

набор № 1 (9 щупов) - с толщиной от 0,02 до 0,1 мм с градацией через 0,01 мм;

набор № 2 (17 щупов) - с толщиной от 0,02 до 0,5 мм;

набор № 3 (10 щупов) - с толщиной от 0,055 до 1 мм с градацией через 0,05 мм;

набор № 4 (10 щупов) - с толщиной от 0,1 до 1 мм с градацией через 0,1 мм.

При применении щупов либо используется один из них, либо складываются два и более щупа для набора требуемой толщины.

Допускаемые отклонения толщины новых щупов колеблются от 5 до 15 мкм в зависимости от их номинальной толщины. При применении набора щупов погрешность контроля увеличивается.

Калибры, виды и назначение. Контроль параметров макрогеометрии деталей калибрами

Калибры – средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным требованиям.

Калибры применяют для контроля деталей в массовом и серийном производствах. Калибры бывают нормальные и предельные.

Нормальный калибр – однозначная мера, которая воспроизводит среднее значение (значение середины поля допуска) контролируемого размера. При использовании нормального калибра о годности детали судят, к примеру, по зазорам между поверхностями детали и калибра, либо по ʼʼплотностиʼʼ возникающего сопряжения между контролируемой деталью и нормальным калибром. Оценка зазора, следовательно, результаты контроля в значительной мере зависят от квалификации контролера и имеют субъективный характер.

Предельные калибры – мера или комплект мер обеспечивающие контроль геометрических параметров деталей по наибольшему и наименьшему предельным значениям. Изготавливают предельные калибры для проверки размеров гладких цилиндрических и конических поверхностей, глубины и высоты уступов, параметров резьбовых и шлицевых поверхностей деталей. Изготавливают также калибры для контроля расположения поверхностей деталей, нормированных позиционными допусками, допусками соосности и др.

При контроле предельными калибрами деталь считается годной, в случае если проходной калибр под действием силы тяжести проходит, а непроходной калибр не проходит через контролируемый элемент детали. Результаты контроля практически не зависят от квалификации оператора.

По конструкции калибры делятся на пробки и скобы. Для контроля отверстий используют калибры-пробки, для контроля валов – калибры-скобы.

По назначению калибры делятся на рабочие и контрольные.

Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления и приёмки. Такими калибрами на предприятиях пользуются рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК). Контрольные калибры используют для контроля жестких рабочих предельных калибров-скоб или для настройки регулируемых рабочих калибров.

Комплект рабочих предельных калибров для контроля гладких цилиндрических поверхностей деталей включает:

· проходной калибр (ПР), номинальный размер которого равен наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия;

· непроходной калибр (НЕ), номинальный размер которого равен наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.

В основу конструирования гладких калибров положен принцип Тейлора или принцип подобия, согласно которому проходные калибры должны являться прототипом сопрягаемой детали и контролировать в комплексе всœе виды погрешностей данной поверхности (проверка диаметра и погрешности формы, включая отклонения от прямолинœейности оси отверстий). Это обеспечивает собираемость соединœения. Непроходные калибры должны обеспечивать поэлементный контроль (контроль собственно размеров), следовательно, контакт между рабочими поверхностями калибров и контролируемой поверхностью должен быть точечным.

Полностью отвечающий принципу Тейлора рабочий калибр для контроля отверстия должен иметь проходную сторону в виде цилиндра с длиной, равной длинœе сопряжения или контролируемой поверхности (полная пробка), и непроходную сторону в виде неполной пробки в виде стержня со сферическими наконечниками. Рабочий калибр для контроля вала должен иметь проходную сторону в виде кольца с длиной, равной длинœе сопряжения или контролируемой поверхности, и непроходную сторону в виде скобы с ножевыми поверхностями. На практике из-за особенностей технологии изготовления и контроля часто наблюдается нарушение принципа Тейлора, к примеру, калибры для контроля отверстий небольших диаметров изготавливают в виде полных пробок, а для контроля валов – в виде скоб.

Контроль размеров отверстий обычно производится проходными и непроходными калибрами-пробками, вставленными в общую рукоятку (рис. 3.77 а ).

Калибры для валов обычно делают в виде скоб с плоскопараллельными рабочими поверхностями (рис. 3.77 б ).

б

в

Рис. 3.77. Эскизы калибров

В случае если проходной и непроходной калибры для контроля отверстий изготавливают в виде полных пробок, то непроходная пробка имеет меньшую длину, чем проходная. Для отверстий больших диаметров чаще используют калибры с рабочими поверхностями в виде неполной пробки, к примеру листовая пробка с цилиндрическими рабочими поверхностями, причем длина рабочих поверхностей непроходной пробки существенно меньше, чем у проходной. Контроль каждой пробкой осуществляется в нескольких поперечных сечениях отверстия (контролируется как минимум два взаимно перпендикулярных сечения).

При контроле валов калибром-скобой и поверхность проверяют в нескольких сечениях по длинœе и не менее чем в двух взаимоперпендикулярных направлениях каждого сечения.

В случае если детали годные, то в соответствии с названием проходные калибры (ПР) должны проходить через контролируемые поверхности под действием собственного веса, а непроходные (НЕ) проходить не должны.

При контроле гладкими калибрами следует соблюдать ряд правил, в частности пользоваться только калибрами, предназначенными для данного случая (рабочие, как правило, используют новые проходные калибры, работники ОТК могут использовать частично изношенные калибры). Необходимо следить за чистотой измерительных поверхностей, не пытаться силой проталкивать проходные и непроходные калибры, во избежание нагрева не следует держать калибры в руках дольше, чем это крайне важно.

Виды гладких нерегулируемых калибров для контроля цилиндрических отверстий и валов устанавливает ГОСТ 24851-81, в котором их различным конструктивным видам присвоены номера (1...12) и соответствующие наименования.

Существуют три варианта исполнения гладких калибров:

1. Однопредельные пробки или скобы (проходные, маркируемые ПР, и непроходные - НЕ), применяемые преимущественно при контроле относительно больших размеров.

2. Двухпредельные двусторонние калибры, которые несколько ускоряют контроль. Οʜᴎ предусмотрены для сравнительно небольших размеров: калибры-скобы до 10 мм и калибры пробки до 50 мм.

3. Односторонние двухпредельные калибры, которые компактнее и практически вдвое ускоряют контроль. Такие калибры предусмотрены для широкого диапазона размеров.

Односторонние скобы, начиная с размеров свыше 200 мм для контроля валов до 8-го квалитета включительно, обязательно должны снабжаться теплоизоляционными ручками-накладками.

Конструктивно гладкие калибры могут выполняться регулируемыми и нерегулируемыми.

Калибры для размеров свыше 500 мм, согласно ГОСТ 24852-81 применяют только для контроля деталей 9...17-го квалитетов. Эти калибры имеют единую схему расположения полей допусков.

Расчет калибров сводится к определœению исполнительных размеров измерительных поверхностей, ограничению отклонений их формы и назначению оптимальной шероховатости. Началом отсчета отклонений для проходных гладких калибров является проходной предел вала или отверстия, для непроходных - их непроходной предел. На проходные калибры кроме допуска на изготовление отдельно предусматривают еще допустимую границу износа.

Для производительного и точного контроля внутренних размеров контроля калибров-скоб в процессе их доводки при изготовлении и для быстрого определœения момента полного изнашивания используют гладкие контрольные калибры (рис. 3.77 в ).

В комплект контрольных калибров входят три калибра, выполненные в виде шайб

· контрольный проходной калибр (К-ПР);

· контрольный непроходной калибр (К-НЕ);

· калибр для контроля износа проходного калибра (КИ).

Контрольные калибры К-ПР и К-НЕ из-за малости допусков рабочих калибров, для контроля которых они предназначены, выполнены как нормальные, а не предельные калибры, и годность рабочих калибров определяется с применением субъективной оценки соответствия проверяемых размеров контрольным калибрам.

Калибр КИ предназначен для контроля допустимого износа проходной стороны и может рассматриваться как предельный калибр, контролирующий границу допустимого износа.

Контрольные калибры (при размерах до 180 мм можно использовать также блоки концевых мер) предназначены для ускорения проверки окончательных размеров проходной и непроходной сторон при изготовлении нерегулируемых или установке регулируемых скоб (К-ПР и К-НЕ), а также для контроля момента полного износа проходных калибров-скоб в процессе их эксплуатации (КИ).

Калибры для контроля калибров-пробок не изготавливают. Размеры калибров-пробок проверяют универсальными измерительными средствами, что для наружных поверхностей не представляет сложности.

Для всœех калибров устанавливают допуски на изготовление, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашивается более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа.

Допуски на измерительные поверхности гладких калибров установлены стандартами ГОСТ 24853-81 (для размеров до 500 мм) и ГОСТ 24852-81 (для размеров от 500 мм до 3150 мм). Допуски рабочих поверхностей калибров значительно меньше допусков тех деталей, для контроля которых они предназначены, и апробированы многолетней практикой.

Для построения схем расположения полей допусков крайне важно определять номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала (рис. 3.78).

Расположение полей допусков калибров по ГОСТ 24853-81 зависит от номинального размера детали (различаются схемы для размеров до 180 мм и свыше 180 мм и для квалитетов 6, 7, 8 и от 9 до 17).

Рис. 3.78. К определœению номинальных размеров калибров

Стандартом установлены следующие нормы для калибров:

· Н – допуск на изготовление калибров для отверстия;

· Н s – допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями (для отверстия);

· Н 1 – допуск на изготовление калибров для вала;

· Н р – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.

Износ проходных калибров ограничивают значениями:

· Y – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;

· Y 1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.

Для всœех проходных калибров поля допусков смещены внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и величину Z 1 для калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, позволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск забракования годных деталей новым калибром.

Исполнительным принято называть размер калибра, по которому изготавливается калибр.
Размещено на реф.рф
При определœении исполнительного размера калибра осуществляют замену номинального размера: за ʼʼновыйʼʼ номинальный размер принимают предел максимума материала калибра с расположением поля допуска ʼʼв телоʼʼ детали. На чертежах рабочих калибров-пробок и контрольных калибров обозначают наибольший размер с отрицательным отклонением, равным ширинœе поля допуска, для калибров-скоб – наименьший размер с положительным отклонением.

Калибры широко применяют для контроля сложных поверхностей деталей, включая шлицевые и резьбовые. При этом для конструирования рабочих поверхностей калибров обязательно используют принцип Тейлора.

К примеру, для контроля шлицевых втулок рабочий проходной калибр изготавливают в виде шлицевого вала, что позволяет одновременно контролировать размеры по наружному и внутреннему диаметрам шлицевой втулки, а также взаимное расположение наружной и внутренней цилиндрических поверхностей втулки, шаг и направление шлиц, ширину впадин. Для контроля непроходных пределов (пределов минимума материала детали) используют комплект непроходных калибров, обеспечивающих проверку собственно размеров элементов шлицевой втулки. Диаметры контролируют пробками, причем для внутреннего диаметра применяют неполную или полную пробку, а для наружного диаметра шлицевой втулки используют неполную пробку. В комплект входит и рабочий калибр для контроля ширины шлиц.

Для контроля резьбы применяют рабочую проходную резьбовую пробку с резьбой полного профиля и длиной, равной длинœе резьбового сопряжения. В комплект непроходных калибров входят рабочий непроходной резьбовой калибр с укороченным профилем резьбы и уменьшенной длиной резьбовой части, а также гладкие калибры для контроля диаметра выступов. Непроходной резьбовой калибр должен свинчиваться с ответной деталью не более чем на полтора витка.

Калибры, виды и назначение. Контроль параметров макрогеометрии деталей калибрами - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Калибры, виды и назначение. Контроль параметров макрогеометрии деталей калибрами" 2017, 2018.

Описываемые инструменты не дают возможности узнать реальный геометрический параметр изделия. Они предназначены для того, чтобы определить, вышла или нет та либо иная деталь за пределы, которые указал для нее рабочий чертеж (составляется после того, как был проведен соответствующий расчет).

Другими словами, калибры устанавливают допуски на производство изделия.

Калибровочный инструмент бывает следующих видов:

• "пробка";
• "кольцо";
• скоба.

Калибры принято подразделять на предельные и нормальные. Вторые из указанных содержат тот параметр, который требуется получить на конкретной детали. Ее годность устанавливают посредством вхождения в изделие калибра с определенным уровнем плотности.

Предельный же инструмент располагает двумя параметрами. Один из них равен максимальному размеру изделия, второй – минимальному. Такие размеры называют соответственно – проходным и непроходным (один конец инструмента обязан входить в проверяемую деталь, а другой – нет).

Чаще в наши дни используются предельные калибры. А нормальные обычно применяют как контрольные. Отметим, что проще эксплуатировать предельные калибры. Работа с нормальными инструментами требует от специалиста достаточно высокого уровня профессионализма, да и их расчет достаточно сложен.

Калибры, которые необходимы для контроля деталей, именуют рабочими. А те инструменты, с помощью коих осуществляется контроль резьбы калибрами, – контркалибрами (другое название – контрольные калибры). Существует несколько ГОСТ, содержащих требования по видам калибров, условиям их производства и нормам износа.

2 Калибры резьбовые по ГОСТ 2016–86

Указанный Государственный стандарт описывает технические требования к изготовлению резьбовых калибров (РК), применяемых для контроля цилиндрических внутренних и наружных резьб сечением 1–300 мм. В соответствии с ним главным документом для выпуска калибра является чертеж, подготовленный специалистами и утвержденный в принятом порядке.

Виды калибров по данному ГОСТ:

• "пробка" и "кольцо" НЕ (профиль укороченный) и ПР (полный профиль);
• проверочные РК-пробки с полным и укороченным профилем КНЕ-НЕ, КНЕ-ПР, КИ-НЕ, КПР-ПР, КПР-НЕ (используются для контроля резьбы калибрами, то есть являются контркалибрами).

Непроходные РК характеризуется следующими конструктивными особенностями:

• "кольцо": на таком калибре по цилиндрической наружной поверхности в обязательном порядке выполняется проточка, он характеризуется меньшим количеством витков резьбы (если сравнивать их с этим показателем у проходных изделий);
• "пробка": проточки нет, количество витков также меньше, чем на стандартных проходных калибрах.

Кроме того, непроходной инструмент имеет два или один цилиндрический поясок (так называемая вставка).

• по ГОСТ 801 – ШХ-15;
• по Госстандарту 5950 – 9ХС и Х;
• по Госстандарту 1435 – У12А и У10А.

Рабочие поверхности РК типов "пробка" с сечением резьбы 1–100 мм и "кольцо" с сечением 6–100 мм, а также поверхности насадок и вставок, используемых для метрической резьбы, обязаны покрываться износостойким слоем (как правило, хромовым, которые защищает изделия от ). Разрешено выпускать контрольный инструмент без спецпокрытия (без ), когда речь идет об использовании их для проверки метрической резьбы с натягом.

ГОСТ регламентирует твердость поверхностей (рабочих) РК, она по HRC-шкале должна быть:

• "пробка" сечением более 3 мм и "кольцо" более 1 мм – от 59 до 65;
• "пробка" сечением до 3 мм и "кольцо" до 1 мм – 56 и более.

Твердость калибров со специальным слоем варьируется в пределах от 57 до 65.

Допуски и геометрические параметры рабочих РК оговариваются отдельно в следующих ГОСТ: 25096, 6357, 24834, 16093, 9562, 11709, 4608.

Величины шероховатости в соответствии с Государственным стандартом 2789 для контрольных калибров должны иметь показатель не более 0,2 мкм, для рабочих – не более 0,4 мкм. А для поверхности инструмента шероховатость принимается до 0,8 мкм (внутреннее сечение калибр типа "кольцо" и наружное типа "пробка").

3 Другие требования к РК по ГОСТ 2016

Инструменты типа "пробка" производятся с внутренним и наружным центром (сечение калибра менее 3 мм) и с внутренним центром (сечение более 3 мм).

Элементы контролирующих приспособлений с рабочими поверхностями обязательно проходят процедуру старения.

На вставках проходных РК для метрической резьбы с шагом выше 0,75 мм и сечением более 6 мм предусматривается наличие специальной грязевой канавки. Она прокладывается перед первым витком, при этом последующие витки такая канавка обязана пересекать параллельно вставке (ее оси).

Если шаг резьбы РК "кольцо" не превышает 1,5 мм, а вставки – 1 мм, на инструменте должна присутствовать фаска. В тех же случаях, когда кольца и вставки имеют больший шаг, ГОСТ требует, чтобы первые витки на них срезались, а затем и притуплялись.

На любом калибре в обязательном порядке должна иметься следующая информация:

• обозначение допуска и самой резьбы;
• товарный знак производителя;
• назначение РК;
• шифр "LH", когда изготавливаются инструменты с левой резьбой.

ГОСТ 2016–86 разрешает не указывать класс точности РК "кольцо" и "пробка" для резьб, соответствующих Госстандарту 6357 и ряду ОСТ (в частности, 1262 и 1261).

Консервация резьбовых калибров (при стандартных условиях она допускается сроком на 12 месяцев) выполняется по ГОСТ 9.014.

Хранятся описываемые инструменты в температурном интервале 10–35 градусов тепла в хорошо проветриваемых помещениях. В воздухе при этом не должно быть паров щелочей и кислот. Перевозка РК осуществляется в контейнерах либо в крытом транспорте любого вида.

4 Расчет резьбовых калибров и его особенности

Описываемый резьбовой инструмент проектируется на основании следующих начальных данных:

• поля допусков резьбы, подвергаемой контролю;
• длина свинчивания;
• наружное номинальное сечение.

Все эти сведения имеются в обозначении стандартного соединения (гайка в качестве внутренней резьбы плюс винт или болт в качестве наружной).

Расчет метрической резьбы предусматривает необходимость установления номинального внутреннего и среднего сечения соединения. Для резьбы в форме трапеции (ГОСТ 1981 года 24737) кроме среднего диаметра также устанавливают такие диаметры:

• гайки (внутренний и наружный);
• винта (внутренний).

Непосредственно расчет после определения всех выше указанных данных схематично ведется следующим образом:

• выбирается (по специальной табличке) вид РК;
• по формулам для трапецеидальной и метрической резьбы высчитываются все требуемые диаметры (средний, наружный, внутренний), а также их допустимые отклонения;
• результаты, которые установил расчет, проверяют на правильность исполнительных параметров (для резьбы в форме трапеции – по Госстандарту 18466, для метрической – по Госстандарту 18465).

После этого выбирают либо подсчитывают длину резьбы и делают чертеж, в котором указываются требования к:

• виду термической обработки;
• используемому материалу;
• расположению и форме поверхностей;
• точности геометрических параметров;
• показателю шероховатости.

Чертеж делать обязательно, без него расчет считается невыполненным.

Затем следует уточнить дополнительные требования к симметричности РК, углам их наклона, точности шагов и некоторым другим параметрам. Конкретная же конструкция калибров формы "пробка" и "кольцо" подбирается по виду резьбового инструмента (чертеж, конечно же, отражает выбранную конструкцию). На этом расчет считается оконченным.

В настоящее время вручную расчет калибров практически нигде не производится. За человека все делают умные программы, которые несложно найти в интернете на специализированных сайтах. Мы не будем давать ссылки на такие проекты, которые помогают осуществить точный расчет РК, так как вы сами можете найти их за пару кликов.

15. КАЛИБРЫ

Калибры – средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным требованиям.

Калибры применяют для контроля деталей в массовом и серийном производствах. Калибры бывают нормальные и предельные .

Нормальный калибр – однозначная мера, которая воспроизводит среднее значение (значение середины поля допуска) контролируемого размера. При использовании нормального калибра о годности детали судят по зазорам между поверхностями детали и калибра. Оценка зазора, следовательно, результаты контроля в значительной мере зависят от квалификации контролера и имеют субъективный характер.

Предельные калибры обеспечивают контроль по наибольшему и наименьшему предельным значениям параметров. Изготавливают предельные калибры для проверки размеров гладких цилиндрических и конических поверхностей, глубины и высоты уступов, параметров резьбовых и шлицевых поверхностей деталей. Изготавливают также калибры для контроля расположения поверхностей деталей, нормированных позиционными допусками, допусками соосности и др.

При контроле предельными калибрами деталь считается годной, если проходной калибр под действием силы тяжести проходит, а непроходной калибр не проходит через контролируемый элемент детали. Результаты контроля практически не зависят от квалификации оператора.

По конструкции калибры делятся на пробки и скобы . Для контроля отверстий используют калибры-пробки, для контроля валов – калибры-скобы.

По назначению калибры делятся на рабочие и контрольные.

Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления. Такими калибрами пользуются рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК) на предприятиях.

Комплект рабочих предельных калибров для контроля гладких цилиндрических поверхностей деталей включает:

проходной калибр (ПР) , номинальный размер которого равен наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия;

непроходной калибр (НЕ), номинальный размер которого равен наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.

Проходной калибр контролирует предел максимума материала детали, значит, выявленный таким калибром брак будет исправимым (на детали остался избыток материала, который можно снять при дальнейшей обработке детали с помощью того же технологического процесса).

Непроходной калибр контролирует предел минимума материала детали, значит, выявленный таким калибром брак будет неисправимым (с детали снято слишком много материала, который нельзя вернуть с помощью того же технологического процесса).

Для всех калибров устанавливают допуски на изготовление рабочих поверхностей, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашиваются более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа.

Контрольные калибры предназначены для контроля рабочих калибров-скоб. Для калибров-пробок контрольные калибры не изготавливают, поскольку наружные размеры достаточно просто проконтролировать универсальными средствами измерений – измерительными головками на стойках, гладкими или рычажными микрометрами и другими накладными приборами.

В комплект контрольных калибров входят три калибра, изготовленные в виде шайб:

контрольный проходной калибр (К-ПР);

контрольный непроходной калибр (К-НЕ);

калибр для контроля износа проходного калибра (К-И).

Контрольные калибры изготавливают в виде плоских шайб с шириной, соответствующей ширине контролируемой скобы. Калибры К-ПР и К-НЕ – нормальные калибры, предназначенные для контроля соответствующих рабочих калибров-скоб при их изготовлении и приемке. Контрольный калибр К-И используют для проверки уровня изношенности рабочего проходного калибра как предельный непроходной калибр. Прохождение калибра К-И свидетельствует о переходе износа за допустимый предел, рабочий проходной калибр бракуют, после чего он подлежит ремонту или утилизации.

Необходимым условием конструирования калибров является соблюдение принципа подобия, или принципа Тейлора. Согласно этому принципу проходной калибр должен быть прототипом сопрягаемой детали с длиной, равной длине соединения, и обеспечивать комплексный контроль (размера, формы и при необходимости расположения поверхностей детали). Непроходной калибр должен обеспечивать контроль собственно размеров детали, значит, он должен иметь малую измерительную длину контактных поверхностей, чтобы контакт приближался к точечному.

В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия должен быть валом с длиной, равной длине соединения («полная пробка»), а непроходной калибр для отверстия должен иметь сферические контактные поверхности («неполная пробка»). Фактически из технологических соображений принцип Тейлора частично нарушают, используя неполные пробки в качестве проходных калибров и полные пробки уменьшенной длины в качестве непроходных калибров.

Для контроля валов в полном соответствии с принципом Тейлора проходной калибр должен исполняться в виде кольца, а непроходной калибр в виде скобы. Реально в большинстве случаев применяют проходные и непроходные калибры в виде скоб.

Для построения схем расположения полей допусков необходимы номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала (рисунок 15.1).

Рисунок 15.1 – К определению номинальных размеров калибров

Расположение полей допусков калибров по ГОСТ 24853-81 зависит от номинального размера детали (различаются схемы для размеров до 180 мм и свыше 180 мм и для квалитетов 6,7,8 и от 9 до 17 ).

Стандартом установлены следующие нормы для калибров:

Н – допуск на изготовление калибров для отверстия;

Н s – допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями (для отверстия);

Н 1 – допуск на изготовление калибров для вала;

Н р – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.

Износ проходных калибров ограничивают значениями:

Y – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;

Y 1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.

Для всех проходных калибров поля допусков смещены внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и величину Z 1 для калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, позволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск забракования годных деталей новым калибром.

Схема расположения полей допусков калибров для контроля отверстия и вала показана на рисунке 15.2.

Калибры-пробки могут быть полные и «неполные». Полные пробки для цилиндрических отверстий имеют форму прямого кругового цилиндра, а неполные – форму вырезанной из прямого кругового цилиндра полосы с диаметрально противоположными рабочими поверхностями. Такие неполные пробки изготавливают из листового материала. Предельный случай «неполной» пробки – стержень со сферическими рабочими поверхностями – часто используют для контроля больших отверстий, особенно размером порядка нескольких метров. В технической литературе для подобных конструкций раньше применяли наименование «штихмасс». Иногда основную часть такого калибра выполняют из дерева, а наконечники для повышения износостойкости делают металлические. В неполных пробках иногда предусматривают возможность изменения размеров за счет тонкого перемещения наконечников, такие калибры-пробки называют регулируемыми в отличие от «жестких пробок» с фиксированными размерами.

Предельные калибры-пробки бывают однопредельные (проходные или непроходные) или двухпредельные (объединенные на одной рукоятке проходная и непроходная пробки). В зависимости от расположения двух пробок на рукоятке различают односторонние и двухсторонние калибры. Односторонние пробки дают некоторый выигрыш в производительности контроля, но требуют усложнения конструкции со всеми вытекающими отсюда недостатками.

Калибры-скобы как и калибры-пробки могут быть однопредельные и двухпредельные, причем двухпредельные скобы могут выполняться как односторонние или двухсторонние. Все калибры-скобы можно отнести к «неполным» калибрам, поскольку полным калибром для контроля вала является калибр-кольцо. Калибры в форме колец используют сравнительно редко (например, резьбовые калибры-кольца), поскольку технология контроля существенно усложняется, а проконтролировать калибром-кольцом размеры шеек установленного в центрах вала на технологическом оборудовании в принципе невозможно.

Калибры-скобы изготавливают из листового материала или из специальных заготовок, полученных литьем или штамповкой. Скобы выполняют как«жесткие» с фиксированными размерами или регулируемые. У регулируемых скоб для повышения износостойкости часто применяют напайки из твердого сплава на регулируемые цилиндрические контактные элементы.

Контрольные калибры предназначены для контроля калибров-скоб, поэтому они должны быть «валами». Однако поскольку они предназначены для контроля скоб со сравнительно узкими рабочими поверхностями, эти калибры изготавливают не в виде валов значительной длины, а в форме плоских шайб.

При контроле калибрами нельзя применять силу, особенно при использовании калибров-скоб, поскольку калибр в некоторых случаях можно «затолкать» на вал, несмотря на сопротивление деталей. В таком случае скоба «раскрывается» несмотря на относительно высокую жесткость конструкции и возвращается в исходное состояние после снятия нагрузки. Основное правило, которое позволяет избежать недопустимых деформаций, – контроль прохождения/непрохождения калибра под действием собственного веса. Это означает, что пробку надо опускать в отверстие при вертикальном положении его оси, а скобу следует опускать сверху при горизонтальном расположении оси вала. Для изменения контрольного сечения вала его поворачивают вокруг горизонтальной оси, а направление перемещения скобы остается вертикальным.

На чертежах рабочих калибров в соответствии с ГОСТ 2015 указывают:

а) исполнительные размеры;

б) допуски формы, а при необходимости и расположения рабочих поверхностей калибров. Числовые значения допусков выбирают, исходя из уровней относительной геометрической точности (предпочтительно по нормальному уровню А). Полученное значение допуска округляют до ближайшего по ГОСТ 24643;

в) шероховатость поверхностей (в первую очередь рабочих). Числовое значение высотного параметра шероховатости следует согласовать с минимальным допуском макрогеометрии; оно не должно превышать регламентируемое ГОСТ 2015;

г) другие размеры, необходимые для изготовления;

д) твердость рабочих поверхностей, принятая по ГОСТ 2015;

е) маркировку калибров.

Исполнительным называется размер калибра, по которому изготавливается калибр. При определении исполнительного размера пользуются правилом: за «новый» номинальный размер принимают предел максимума материала калибра с расположением поля допуска «в тело» детали. На чертежах рабочих калибров-пробок и контрольных калибров обозначают наибольший размер с отрицательным отклонением, равным ширине поля допуска, для калибров-скоб – наименьший размер с положительным отклонением.

При маркировке на поверхность калибра (или его ручку для калибра-пробки) наносят:

номинальный размер поверхности, для контроля которой предназначен калибр;

буквенное обозначение поля допуска контролируемой поверхности;

числовые значения предельных отклонений в соответствии с полем допуска контролируемой поверхности (значения в миллиметрах);

тип калибра (ПР, НЕ, К-ПР и т.д.);

товарный знак завода-изготовителя.

4. ГЛАДКИЕ ПРЕДЕЛЬНЫЕ КАЛИБРЫ

Калибрами называют бесшкальные контрольные инструменты. Они служат для контроля деталей в процессе производства, т.е. для проверки того, находится ли выполняемый размер детали в пределах заданных отклонений. С помощью калибров нельзя определить числовые значения проверяемой величины, можно установить лишь годность детали, т.е. соответствие действительных значений заданным.

Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления. Ими пользуются операторы и наладчики оборудования, а также контролеры ОТК предприятия-изготовителя.

Приемные калибры применяют представители заказчика для приемки деталей.

Контрольные калибры применяют для проверки размеров рабочих и приемных калибров-скоб и установки на размер регулируемых калибров.

Комплект предельных калибров для контроля размеров гладких цилиндрических деталей состоит из проходного калибра (ПР) и непроходного (НЕ). Деталь считается годной, если ПР под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, проходит по контролируемой поверхности детали, а НЕ не проходит.

4.1. Материалы для калибров

Вставки и насадки калибр-пробок изготавливают из сталей Х или ШХ-15. Допускается изготовление вставок и насадок из сталей У10А или У12А для калибров всех видов, кроме неполных калибр-пробок, получаемых штамповкой, а также из стали 15 или 20 для калибров диаметром более 10 мм.

Параметры шероховатости рабочих поверхностей должны находиться в пределах Ra 0,04…0,32 мкм в зависимости от вида калибра, точности контролируемого параметра изделия и его размера.

Для повышения износостойкости и снижения затрат в условиях производства часто применяют калибры со вставками и насадками из твердосплавных материалов. Износостойкость таких калибров в 50 – 150 раз выше по сравнению с износостойкостью хромированных калибров при повышении стоимости калибров в 3 – 5 раз.

4.2. Калибр-пробки

Гладкие калибры для контроля отверстий выполняются в форме цилиндров, т.е. являются прототипами проверяемых отверстий, и поэтому называются пробками. Обе пробки – проходная и непроходная – могут быть выполнены как одно целое, если диаметр отверстия меньше 50 мм, и отдельно, если он больше (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1

Если калибр ПР не входит в отверстие, то деталь считается негодной, но брак исправимый, т.е. требуется дополнительная обработка отверстия. Если пробка НЕ вошла в отверстие, то это означает, что деталь бракованная и исправлению не подлежит.

4.3. Калибр-скобы

Гладкие калибры для контроля валов выполняются в виде скоб, причем скобы могут быть нерегулируемыми (рисунок 4.2, а, б) и регулируемыми (рисунок 4.2, в). Если калибр-скоба ПР не проходит по валу, то брак исправимый, а если калибр-скоба НЕ проходит по валу, то он считается окончательно бракованным.

Калибр-скобы бывают односторонними (рисунок 4.2, а,в) и двухсторонними (рисунок 4.2, б). Регулируемые скобы со вставками или передвижными губками (рисунок 4.2, в) позволяют компенсировать износ и могут настраиваться на разные размеры, однако они имеют меньшие по сравнению с нерегулируемыми скобами точность и надежность и, как правило, применяются для контроля размеров с допусками не точнее 8-го квалитета точности.

Рисунок 4.2

4.4. Контрольные калибры

Для контроля нерегулируемых калибр-скоб и для установки регулируемых калибров применяются контрольные калибры: для проходной стороны (К-ПР), непроходной (К-НЕ) и для контроля износа (К-И). Они обычно выполняются в виде шайб (рисунок 4.3). Однако, несмотря на малый допуск контрольных калибров, они искажают установленные поля допусков на изготовление и износ рабочих калибров, поэтому контрольные калибры имеют ограниченное применение. В мелкосерийном и единичном производстве целесообразно вместо контрольных калибров применять концевые меры длины или универсальные измерительные приборы.

Рисунок 4.3

4.5. Расположение полей допусков калибров

На гладкие калибры ГОСТ 24853-81 устанавливает допуски на изготовление: Н – рабочих калибр-пробок для отверстий; Н 1 – калибр-скоб для валов; Н р – контрольных калибров для скоб. Схема полей допусков пробок представлена на рисунке 4.4, а схема полей допусков скоб и контрольных калибров на рисунке 4.5.

В квалитетах 6, 8, 9, 10 допуски Н 1 для скоб примерно на 50% больше допусков Н для пробок соответствующих квалитетов, что объясняется сложностью изготовления скоб. В квалитетах 7, 11 и грубее допуски Н и Н 1 равны. Допуски Н р для всех типов контрольных калибров одинаковы.

Рисунок 4.4

Рисунок 4.5

Для проходных калибров, которые в процессе контроля в сравнении с непроходными изнашиваются более интенсивно, кроме допуска на изготовление предусматривается допуск на износ. Для всех проходных калибров поля допусков Н и Н 1 сдвинуты внутрь поля допуска изделия на z и z 1 (для пробок и скоб соответственно). Сдвиг полей допусков и границ износа позволяет устранить возможность искажения характера посадок и гарантировать получение размеров годных деталей в пределах установленных полей допусков.

На чертежах калибров и в документации указывается исполнительный размер. Это наибольший или наименьший размер калибра с одним отклонением, равным допуску, направленный в «тело» калибра. На чертеже скобы проставляется наименьший предельный размер с положительным отклонением, для пробки и контрольного калибра – их наибольший предельный размер с отрицательным отклонением.

Предельные размеры калибров подсчитываются по следующим формулам:

для пробки –

для скобы –

для контрольных –

5. РАЗМЕРНЫЕ ЦЕПИ

Размерной цепью называется совокупность размеров, образующих замкнутый контур и непосредственно участвующих в решении поставленной задачи. Для обозначения решений задач по обеспечению точности размерных цепей их удобнее всего представлять графически в виде замкнутого контура. Например, на рисунках 5.1, а и 5.2, а показаны эскизы простейшей детали и сборочной единицы, а на рисунках 5.1, б и 5.2, б – изображение размерных цепей, состоящих из длин её элементов.

Рисунок 5.1.

Размеры, входящие в цепь, называются составляющими звеньями или просто звеньями, и обозначаются чаще всего прописными буквами русского алфавита с индексами. Иногда используются строчные буквы греческого алфавита, кроме букв α, β, ε, λ, ω, ξ.

Рисунок 5.2.

В размерной цепи всегда выделяется одно звено, которое называется замыкающим, а при решении некоторых задач и исходным. Замыкающим звеном называется размер (звено) получаемый последним в процессе обработки детали или сборки узла. На рисунке 5.2, где показано соединение с зазором, сам зазор S будет являться замыкающим. Замыкающее звено принято обозначать буквой с индексом Δ, т.е. на рисунке 5.2, б вместо обозначения В 3 следует проставить В Δ . По детали, изображенной на рисунке 5.1, а вопрос может быть решен двояко. Если последовательно обработать размеры А 2 и А 1 , то звено А 3 будет замыкающим, а если сначала получить длину А 3 , а затем обработать А 2 , то замыкающим звеном будет уже А 1 . Составляющие звенья размерной цепи и замыкающее звено связаны между собой важной закономерностью, которая позволяет разделить составляющие звенья на увеличивающие и уменьшающие.

Увеличивающим звеном размерной цепи называется такое, с увеличением которого увеличивается размер замыкающего звена. Уменьшающим звеном будет то, с увеличением которого замыкающее звено уменьшается. Так на рисунке 5.3. звено А1 – увеличивающее, а звенья А2, А3, А4 будут уменьшающими.

Рисунок 5.3.

Соответственно этому над обозначениями размеров проставляются стрелки: для увеличивающего (А 1) она направлена вправо, а для уменьшающих (А 2 – А 4) – влево (рисунок 5.3, б).

5.1. Классификация размерных цепей

В зависимости от квалификационных признаков размерные цепи делятся на несколько видов.

По месту в изделии они могут быть подетальными и сборочными. Если в замкнутый контур входят размеры только одной детали, то такая цепь называется подетальной (рисунок 5.1), если входят размеры нескольких деталей, то сборочной (рисунки 5.2 и 5.3).

По области применения цепи подразделяются на конструкторские, технологические и измерительные. Конструкторские размерные цепи решают задачу по обеспечению точности при конструировании, и они устанавливают связь размеров деталей в изделии. На рисунке 5.2, а приведена элементарная сборочная размерная цепь, решающая задачу обеспечения точности сопряжения двух деталей, а на рисунке 5.3, а – четырех деталей.

Технологические размерные цепи решают задачу по обеспечению точности при изготовлении деталей на разных этапах технологического процесса.

Измерительные размерные цепи решают задачу обеспечения точности при измерении. Они устанавливают взаимосвязь между звеньями, которые влияют на точность измерения. При измерениях средство измерения вместе со вспомогательными элементами образуют измерительную размерную цепь, где замыкающим звеном является размер измеряемого элемента детали.

В зависимости от расположения звеньев размерные цепи делятся на линейные, угловые, плоские и пространственные. Размеры цепи, звеньями которых являются линейные размеры, называются линейными. В таких цепях звенья расположены на параллельных прямых. В угловых размерных цепях звенья представляют собой угловые размеры, отклонения которых могут быть заданы в линейных величинах, отнесенных к условной длине, или в градусах (радианах). В плоской размерной цепи звенья расположены произвольно в одной или нескольких параллельных плоскостях. В пространственной цепи звенья расположены произвольно, т.е. не параллельны одни другим и расположены в непараллельных плоскостях.

5.2. Основные соотношения размерных цепей

Размерная цепь всегда замкнута. На основании этого свойства установлена зависимость, которая связывает номинальные размеры звеньев. Для плоских размерных цепей по номинальным значениям эта зависимость выражается формулой:

, (5.1)

где m и n – число увеличивающих и уменьшающих звеньев соответственно.

Для определения зависимости, которая связывает допуски звеньев в размерной цепи, первоначально нужно определиться с предельными значениями исходного звена. Очевидно, что они будут:

, (5.2)

, (5.3)

Если вычесть значения А Δmax и А Δmin , т.е. по формулам 5.2 и 5.3 и учитывая то, что разница предельных значений не что иное как допуск, то получится выражение:

.

Окончательно можно получить:

. (5.4)

Из этой формулы видно, что величина допуска замыкающего звена равна сумме допусков составляющих звеньев. Поэтому, чтобы обеспечить наибольшую точность замыкающего звена, размерная цепь должна состоять из возможно меньшего числа звеньев, т.е. должен соблюдаться принцип наикратчайшей размерной цепи.

Если последовательно вычесть из выражений по формулам 5.2 и 5.3 выражение по формуле 5.1, то получатся зависимости, по которым определяются верхнее и нижнее предельные отклонения исходного звена.

, (5.5)

, (5.6)

где E s и E i – верхнее и нижнее предельные отклонения соответствующих звеньев.

Координата середины поля допуска замыкающего звена рассчитывается следующим образом:

. (5.7)

Величина допуска в соответствии с ГОСТ 25346-89 для большинства квалитетов определяется по формуле:

где T – обозначение допуска без соотнесения к конкретной системе допусков и виду размера;

а – число единиц допуска, определенное для данного квалитета;

i – единица допуска, зависящая от размера.

Применительно к расчетам размерной цепи эту формулу лучше записать в следующем виде:

Таблица 5.1

Значения а

Таблица 5.2

Значения i

5.3. Способы расчета размерных цепей

5.3.1. Способ равных допусков

При расчете цепи по способу равных допусков считается, что все звенья выполнены с одинаковыми допусками, т.е.

ТА 1 = ТА 2 = ТА 3 = … = ТА n .

Формулу (5.4) в этом случае можно представить в следующем виде:

ТА Δ = ТА 1 +ТА 2 +ТА 3 +… +ТА n .

Если допуски одинаковые, то формула ТА Δ записывается в следующем виде:

. (5.10)

Предельные отклонения назначаются с учетом вида размера: для охватывающих отклонения даются как для основных отверстий, для охватываемых – как для основных валов, для прочих – симметрично.

Однако способ равных допусков применяется сравнительно редко, т.е. в тех случаях, когда все номинальные размеры входят в один интервал размеров.

5.3.2. Способ равноточных допусков

Этот способ предполагает выполнение всех звеньев цепи с одинаковой точностью, т.е. по одному квалитету. Это означает, что величины а для всех звеньев будут одинаковы, т.е.

Тогда формула допуска (5.4) может быть записана следующим образом:

Из этой зависимости можно получить формулу для определения а ср:

. (5.11)

Если в размерной цепи присутствуют звенья с заранее установленным расчетом или стандартными допусками (например, подшипники качения), то эти допуски и значения i учитываются при определении а ср:

, (5.12)

где ТА ст – допуск, установленный ранее;

k – количество звеньев с заранее установленными допусками.

По найденному а ср из табл. 5.2 выбирается квалитет, а из таблицы допусков по номинальным размерам и определенному квалитету находятся допуски для всех звеньев. Предельные отклонения назначаются также, как для способа равных допусков.

При расчете цепи вероятностным методом а ср определяется по формуле:

, (5.13)

где t – коэффициент риска, определяемый в зависимости от принятого или установленного процента брака p (табл. 5.3);

λ i 2 – коэффициент, зависящий от закона распределения погрешностей. Чаще всего распределение погрешностей учитывается законом Гаусса, в этом случае λ i 2 = 1/9. Но могут использоваться и другие законы распределения. Если рассеяние размеров близко к закону Симпсона, то λ i 2 = 1/6, а если неизвестен характер рассеяния размеров, то рекомендуется принимать закон равной вероятности с λ i 2 = 1/3.

Таблица 5.3

Значения коэффициента риска

5.4. Задачи и методы расчета размерных цепей

В зависимости от исходных данных и точности звеньев размерной цепи, а так же цепи, ради которой определяются размеры цепи, решаются две задачи: прямая и обратная.

Прямая задача решается для определения допусков и предельных отклонений составляющих звеньев по заданным номинальным значениям всех размеров цепи и предельным отклонениям исходного (замыкающего) звена.

При решении обратной задачи определяются номинальный размер, допуск и предельные отклонения исходного звена (замыкающего) звена по заданным номинальным значениям, допускам и предельным отклонениям составляющих звеньев.

Существуют несколько методов решения прямой и обратной задачи в условиях полной и неполной взаимозаменяемости. Наиболее распространенными являются следующие методы:

максимума – минимума;

вероятностный;

групповой взаимозаменяемости;

регулирования;

пригонки и совместной обработки.

Причем полную взаимозаменяемость обеспечивает только один метод: максимума – минимума, поэтому он имеет и другое название – метод полной взаимозаменяемости.

5.4.1. Метод максимума – минимума (полной взаимозаменяемости)

Метод максимума-минимума обеспечивает точность замыкающего звена при любом сочетании размеров составляющих звеньев. При этом предполагается, что даже при самых неблагоприятных сочетаниях размеров звеньев (все увеличивающие звенья имеют наибольшие значения, а все уменьшающие – наименьшие, или наоборот) будет обеспечена полная взаимозаменяемость. Поэтому этот метод иногда так и называется – метод полной взаимозаменяемости.

В зависимости от поставленной цели могут решаться как прямая, так и обратная задачи и применяться способ равных или равноточных допусков.

5.4.2. Вероятностный метод

При расчете размерных цепей вероятностным методом, допуски размеров составляющих звеньев могут быть значительно расширены. Это объясняется тем, что в большинстве случаев размеры замыкающего звена подчинены закону нормального распределения погрешностей, при котором риск получения брака при сборке узла (0,27%) приводит к значительному расширению допусков составляющих звеньев.

Расчет размерных цепей вероятностным методом значительно снижает стоимость изготовления деталей, поэтому его целесообразно применять в условиях крупносерийного и массового производства.

5.4.3. Метод групповой взаимозаменяемости (селективная сборка)

Этот метод применяется, в основном, для получения посадок с малыми допусками из числа деталей, сопрягаемые элементы которых выполнены по относительно большим допускам. Для реализации метода назначаются увеличенные допуски на размеры, образующих размерную цепь. Затем по этим допускам изготавливаются детали, которые обязательно измеряются и распределяются на отдельные группы по действительным размерам. Таких групп может быть несколько единиц, и несколько десятков, например, в подшипниковой промышленности их количество достигает 50. Сборка узлов осуществляется деталями с размерами какой-то одной определенной группы.

Основное достоинство метода заключается в получении высокой точности соединений применением расширенных допусков, т.е. изготовлением деталей более низкой точности. Это обеспечивает более экономичное производство по сравнению с тем, если бы производилась обработка по более узким допускам.

К недостаткам групповой взаимозаменяемости следует отнести: введение 100 %-го измерения деталей; необходимость в дополнительных производственных площадях и таре для размещения групп деталей; ужесточение требований к точности формы деталей в пределах одной размерной группы.

5.4.4. Метод регулирования

Этот метод используется на этапе конструирования изменением (регулировкой) одного из звеньев, которое называется компенсационным. В роли компенсаторов обычно выступают звенья, конструктивно выполненные в виде прокладок, упоров, клиньев, резьбовых пар и т.п. При этом остальные звенья в цепи обрабатываются по сравнительно большим допускам.

Достоинством метода является возможность относительно просто обеспечить точность замыкающего звена. Компенсационные звенья (чаще всего, прокладки) заранее изготавливаются разных размеров, и они затем легко подбираются в процессе сборки.

Недостаток метода заключается в необходимости дополнительных работ по установке, подбору или регулировке компенсаторов. Кроме того, если компенсаторы выполнены в виде клиньев или регулировочных винтов, то они сами требуют дополнительных креплений, поскольку в процессе эксплуатации возможно ослабление и смещение компенсаторов.

5.4.5. Метод пригонки и совместной обработки

Метод пригонки применятся в основном при единичном и мелкосерийном производствах. Так, например, станины металлорежущих станков в направляющих перед установкой на них перемещающихся частей, дополнительно обрабатываются (чаще всего шабрением), а затем проверяется степень прилегания сопрягаемых поверхностей «по краске».

Плунжерные пары для топливных насосов дизелей должны иметь в соединении зазор в пределах 0,4 - 2 мкм. Обеспечить такую малую величину зазора простым подбором деталей практически невозможно. Поэтому детали плунжерных пар предварительно подбирают так, чтобы они частично соединялись, даже не на полную длину. После этого на специальных станках их притирают друг к другу с помощью притирочных паст до тех пор, пока сопряжение не осуществится на всей длине.

Библиографический указатель

... , "водой" и т.п. не субстанциально, как "первоэлементы" древнегреческой философии (см. Элементы), а функционально. В генетическом... в заглавие «Трактата...». Однако дословный перевод «верующее сознание» внес бы в перевод чуждые тексту христианские...

Перевод с английского Оформление © Оформление ООО " Издательство ACT" 2004

Документ

Но сущий. Слово ουδέν, или ούδ-είς, дословно "ничто", означает, что то, ... изучающих психологию. Ниже приводится дословный перевод из русскоязычной работы В. Потто... Климент Александрийский, Синезий и Ориген, древнегреческие поэты так же, как и гностики...

Древнегреческая мифология особенности мифологического мышления о c новные циклы мифов

Документ

По времени известными нам произв. древнегреческой литературы. Содержа в себе огромное количество... . Цитата из Б. по поводу правды (дословный перевод ): «Разум человека не будет взволнован...

Основание нашей веры

Документ

Звучит так: «И Слово стало плотию». В дословном переводе с древнегреческого это звучит так: «Kai o logov ... или «обоими» – прим.перев. 65 Дословный перевод с древнегреческого звучит так: «Этого, определенного советом...