Міністерство освіти і науки, молоді і спорту України

Тернопільський національний технічний університет

імені Івана Пулюя

Кафедра приладів та контрольно-

вимірювальних систем

КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ

ЗА ДОПОМОГОЮ ПРОСТИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ЗАСОБІВ

Методичні вказівки

до лабораторної роботи

з курсу

„Взаємозамінність, стандартизація і

технічні вимірювання”

ТЕРНОПІЛЬ – 2013

Рецензент: Б.М. Гевко – доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри технології машинобудування ТНТУ ім. Івана Пулюя

Гнатюк О.Б., Апостол Ю.О. Контроль деталей за допомогою простих вимірювальних засобів: Методичні вказівки до лабораторної роботи з курсу „Взаємозамінність, стандартизація і технічні вимірювання”. – Тернопіль: ТНТУ, 2013.– 45 с.

Дані методичні вказівки мають за мету ознайомити студентів з основними експлуатаційними та метрологічними характеристиками простих вимірювальних засобів, методикою визначення критеріїв придатності деталей, прищепити навики в користуванні інструментами, закріпити отримані на лекціях відомості про систему допусків та посадок.

Методичні вказівки розглянутo й затвердженo на засіданні кафедри приладів та контрольно-вимірювальних систем протокол № 7 від 24.12.2012 р.

Методичні вказівки схвалено методичною комісією факультету ФРК ТДТУ ім. Івана Пулюя протокол № 7 від 22.02.2013 р.

ЗМІСТ

Вступ 4

1 Основні терміни та визначення (ДСТУ2500–94) 5

2 Особливості вибору засобів вимірювання лінійних розмірів 11

2.1 Загальні положення 11

2.2 Основні метрологічні характеристики засобів вимірювання 12

3 Прості вимірювальні засоби 14

1. Штангенінструменти 14

3.1.1 Штангенциркулі (ДСТУ ГОСТ 166:2009) 14

3.1.2 Штангенглибиномір (ДСТУ ГОСТ 162:2009) 18

3.1.3 Штангенрейсмус (ДСТУ ГОСТ 164:2009) 20

3.2 Мікрометричні інструменти 21

3.2.1 Мікрометр (ДСТУ ГОСТ 6507:2009) 21

3.2.2 Глибиномір мікрометричний ГМ (ГОСТ 7470–92) 28

3.2.3 Нутромір мікрометричний НМ (ДСТУ ГОСТ 10:2009) 29

4 Основні етапи виконання роботи 31

5 Контрольні запитання 31

Перелік посилань 33

ДОДАТОК А – Довідкові таблиці 34

ДОДАТОК Б – Варіанти завдань 42

ВСТУП

Рівень точності вимірювань визначають за допомогою критерію доцільності. Відомо, що збільшення точності вимірювання у два рази збільшує його вартість у кілька разів, а зменшення точності вимірювання може зумовлювати брак виробництва. Якість продукції та її ефективність залежать від вдалого добору засобів вимірювання. Засоби вимірювання добирають залежно від значень вимірювальної величини, методу та діапазону вимірювання, умов виконання вимірювань, заданої продуктивності тощо. Тому вибір засобів вимірювання є багатозначним і складним завданням.

Дані методичні вказівки мають за мету ознайомити студентів з основними експлуатаційними та метрологічними характеристиками простих вимірювальних засобів, методикою визначення критеріїв придатності деталей, прищепити навики в користуванні інструментами, закріпити отримані на лекціях відомості про систему допусків і посадок.

1 Основні терміни та визначення (дсту2500–94)1

Будь-який механізм, прилад, верстат, установка тощо складаються з окремих вузлів і деталей. Деталі, які з’єднуються між собою рухомо чи нерухомо за приєднувальними або спряжуваними поверхнями називають спряженими, а сукупність цих поверхонь визначають як спряження (з’єднання). Одна з поверхонь спряження є охоплюючою, інша – охоплюваною. При цьому будь-який зовнішній (охоплюваний) елемент спряження, незалежно від форми деталі, умовно називають валом, а внутрішній (охоплюючий) – отвором.

Н а підставі розрахунків на міцність (жорсткість, довговічність тощо) або виходячи з конструктивних чи технологічних міркувань, конструктор задає загальний для охоплюваної й охоплюючої поверхонь номінальний розмір², відносно якого визначають відхилення деталей. Його позначають d – для валів, D – для отворів. Номінальні розміри вибирають з рядів нормальних лінійних розмірів згідно з ГОСТ 6636 - 69.

Дійсний розмір (D, d) – це розмір елемента, отриманий вимірюванням із допустимою похибкою. Очевидно, що розміри поверхонь виготовленої деталі відрізнятимуться від заданих номінальних розмірів через похибки, що мають місце в процесі обробки. Тому конструктор заздалегідь визначає можливі межі коливань дійсного розміру, тобто встановлює два гранично допустимі розміри: найбільший граничний розмір (D_max, d_max) і найменший граничний розмір (D_min, d_min), між якими є (що дорівнює їм) дійсний розмір придатної деталі (рис. 1.1).

Деталь вважають придатною за дійсними розмірами, якщо:

D_min ≤ D ≤ D_max; (1.1)

d_min ≤ d ≤ d_max. (1.2)

Граничні розміри деталі задають відхиленнями від номінального розміру.

В ідхиленням називають алгебраїчну різницю між розміром (дійсним або граничним) і його номінальним значенням. Таким чином, номінальний розмір є початком відліку відхилень.

Дійсне відхилення – алгебраїчна різниця між дійсним і відповідним номінальним розміром.

Граничне відхилення – алгебраїчна різниця між граничним і відповідним номінальним розміром. Розрізняють верхнє і нижнє граничні відхилення.

Верхнє відхилення ES (es) – алгебраїчна різниця між найбільшим граничним і відповідним номінальним розміром (ES – верхнє відхилення отвору; es – верхнє відхилення вала (рис.1.2)).

, (1.3)

. (1.4)

Нижнє відхилення EІ (ei) – алгебраїчна різниця між найменшим граничним і відповідним номінальним розмірами (EІ – верхнє відхилення отвору; eі – верхнє відхилення вала (рис. 1.2)).

, (1.5)

. (1.6)

Граничні відхилення на відміну від розмірів є алгебраїчними величинами і можуть бути як додатними, так і від’ємними. Тому необхідно завжди враховувати знак відхилення. В довідниках, як правило, відхилення вказують у мікрометрах. Значення верхніх і нижніх граничних відхилень на кресленні та в іншій технічній документації проставляють у міліметрах з урахуванням їх знаків безпосередньо після номінального розміру. Якщо відхилення мають різні абсолютні значення, то їх розташовують одне над одним (верхнє над нижнім), причому нульові відхилення не вказують. Наприклад,

 ;  ;  ;  .

Якщо відхилення є рівними за абсолютною величиною, але різними за знаком, то вказують лише одне значення відхилення – 60±0,95.

Користуючись рівностями (1.3) – (1.6), за номінальним розміром і відхиленням можна підрахувати відповідні граничні розміри вала (отвору):

, , (1.7)

, . (1.8)

Для розмірів, наведених вище:

d_max=60+0,021=60,021 мм, d_mіn=60+0,002=60,002 мм.

d_max=60+(–0,03)=59,97 мм, d_mіn=60+(–0,06)=59,94 мм.

d_max=60+0=60 мм, d_mіn=60+(–0,03)=59,97 мм

D_max=60+0,19=60,19 мм, D_mіn=60+0=60 мм.

D_max=60+0,095=60,095 мм, D_mіn=60–0,095=59,005 мм.

Допуск розміру Т (Тd, TD) (від фран. Tolerance) – різниця між найбільшим і найменшим граничними розмірами або алгебраїчна різниця між верхнім і нижнім граничними відхиленнями (допуск – абсолютна величина).

, (1.9)

. (1.10)

, (1.11)

. (1.12)

Допуск є мірою точності розміру. Очевидно, що чим менша величина допуску, тим вища точність деталі, а значить, тим менші допустимі коливання дійсних розмірів. І навпаки, низька точність характеризується великим допуском. Допуск безпосередньо впливає на трудомісткість і собівартість виготовлення деталей, вибір обладнання, засобів контролю, продуктивність обробки тощо.

Для розмірів, наведених вище, значення допусків дорівнюють:

Td=0,021 – 0,002=0,019 мм,

Td=(–0,03)–(–0,06)=0,03 мм,

Td=0–0,03=0,03 мм,

TD=0,19–0=0,19 мм,

TD=0,095–(–0,095)=0,19 мм.

Іноді для спрощення розрахунків та більшої наочності допуски зображують графічно у вигляді схем розташування полів допусків. На схемах в умовному масштабі відкладають граничні відхилення відносно нульової лінії – лінії, що відповідає номінальному розміру і служить початком відліку відхилень (рис. 1.2). Переважно її проводять горизонтально. Тоді вгору від неї відкладають додатні відхилення, а вниз – від’ємні.

Поле, що міститься між двома лініями, які представляють верхнє і нижнє граничні відхилення розміру, називають полем допуску. Воно характеризується своєю величиною (допуском) і розташуванням відносно номінального розміру. Термін «поле допуску» застосовують не лише у випадку графічного зображення допусків. Тоді під цим поняттям розуміють інтервал значень, обмежений найбільшим і найменшим граничними розмірами, в межах якого знаходяться допустимі дійсні розміри деталі (рис. 1.2).

Умовне (буквене) позначення поля допуску на кресленнях утворюється поєднанням основного відхилення (характеристика розміщення відносно нульової лінії) та квалітету точності (характеристика допуску).

Основне відхилення – одне з двох граничних відхилень (верхнє або нижнє), що визначає положення поля допуску відносно нульової лінії – відхилення, найближче до нульової лінії (рис. 1.3). Згідно з ДСТУ 2500–94 [1] – встановлено 28 основних відхилень, які позначають великими літерами латинської абетки для отворів (від А до ZC) і малими для валів (від а до zc) (рис. А.1).

Ч ислові значення граничних відхилень валів та отворів наведено в таблицях А.1, А.2.

Якщо основне відхилення є верхнім граничним відхиленням ES (es), то інше граничне відхилення – нижнє EІ (ei) визначають з рівності 1.10 (1.12):

ei= еs–Td, (1.13)

EI= ЕS–TD. (1.14)

І навпаки, якщо основне відхилення є нижнім граничним відхиленням EІ (eі), то верхнє граничне відхилення ES (es) розраховують так:

es= еi+Td, (1.15)

ES= ЕI+TD. (1.16)

Квалітет – сукупність допусків, які розглядають як такі, що відповідають однаковому рівню точності для всіх номінальних розмірів. У ДСТУ 2500–94 передбачено 20 квалітетів точності, які позначають порядковими номерами: 01, 0, 1, 2, …, 17, 18, де 01-й – має найвищу точність, а 18-й – найнижчу.

Стандартні допуски квалітетів умовно позначають літерами ІТ (International Tolerance) та порядковим номером квалітету, наприклад: IT6, IT8… тощо (табл. А.3).

Приклади умовного позначення полів допусків (їх вказують після номінального розміру елемента):

валів – 60k6, 60f7, 60h7, 35s6;

отворів – 60H11, 60Js11, 35Н7, 55D12.

С хеми розташування полів допусків вала 35s6 та отвору 35Н7 зобажено на рисунку 1.4.

Н а кресленнях граничні відхилення розмірів вказують безпосередньо після номінального розміру одним із наступних варіантів (рис. 1.5):

• Числовим значенням граничних відхилень (в мм) з урахуванням їх знаків:

 ,  ,  ,  .

• Умовним (буквеним) позначенням основного відхилення та квалітету точності:

60k6, 60f7, 35Н7, 55D12.

• Умовним (буквеним) позначенням поля допуску із зазначенням у дужках числових значень граничних відхилень:

 ,  , .

Для лінійних розмірів відносно низької точності дозволяється не зазначати граничні відхилення безпосередньо після номінального розміру, а вказати їх загальним записом у технічних вимогах креслення, за умови, що цей запис однозначно задає величину та знак відхилень.

Для лінійних розмірів (крім радіусів заокруглень і фасок) незазначені граничні відхилення призначають за квалітетами (11 – 13-м для розмірів менших 1 мм; 11 – 18-м для розмірів від 1…10000 мм) або за спеціальними класами точності, умовно названими:

• “точний” t₁  ІТ12;

• “середній” t₂  ІТ14;

• “грубий” t₃  ІТ16;

• “дуже грубий” t₄  ІТ17.

Для розмірів отворів та валів незазначені граничні відхилення призначають як у "тіло" деталі, тобто однобічними (від номінального розміру в “мінус” для вала, у “плюс” – для отвору), так і симетричними.

Д ля розмірів елементів, що не належать до валів і отворів, таких, як: виступи, глибини, відстані між осями, відстані від торців деталі до осей отворів тощо призначають тільки симетричні незазначені граничні відхилення .

Основні варіанти загальних записів у технічних вимогах креслення (для відхилень за квалітетами (14 квалітету)) мають такий вигляд [2]:

1. Н14, h14, . Н14, h14, .

Допускається доповнити їх пояснювальними словами, наприклад: