Метрологическая экспертиза конструкторской документации. Учебно-методическое пособие

Точность формы поверхностей «З» и «И» задана допусками непостоянства их диаметров в поперечном и продольном направлениях, отклонения формы поверхности «Ж» должны находиться в пределах поля допуска размера этой поверхности. Точность взаимного расположения поверхностей стакана ограничена допусками соосности посадочных поверхностей под подшипники «З» и «И» относительно базовой поверхности «Ж». Точность формы и взаимного расположения заплечиков отверстий и фланца косвенно ограничены допусками торцового биения.

Шероховатость всех поверхностей вала задана параметром Ra средним арифметическим отклонением профиля, предельные значения которого изменяются в диапазоне от 1,25 до 6,3 мкм.

Требования к точности линейных размеров поверхностей «З», «И» и «Ж», указанные на чертеже, установлены правильно, так как соответ-

ствуют ГОСТ 3325−85 и ГОСТ 25347−82.

Измерение указанных на чертеже параметров в условиях серийного производства осуществляют либо с помощью координатно-измеритель- ных машин, позволяющих за один-два установа измерить практически все заданные геометрические параметры, либо с помощью более простых, широко используемых универсальных средств измерений (микрометров гладких или рычажных, скоб рычажных, измерительных головок в сочетании со стойками, нутромеров и др.). При выборе средств измерений определяющими являются их метрологические характеристики и экономические соображения, в первую очередь наличие соответствующих средств измерений на производстве.

С точки зрения контролепригодности допуски, установленные на линейные размеры, возражений не вызывают. В соответствии с

Допускаемые погрешности измерения линейных размеров наружных и внутренних элементов деталей, погрешностей формы и расположения (ориентации и месторасположения) поверхностей, а также предельные погрешности измерения некоторыми средствами измерений в принятых условиях измерений приведены в приложениях 1 – 6 настоящего пособия и в учебно-методической литературе [1, 6, 7].

22

рекомендациями [1, 10], 100 0,022 можно измерить, например, микрометром рычажным МР−100 с ценой деления 0,002 мм при установке на нуль по концевым мерам длины 1-го класса точности (при работе прибор должен находиться в стойке), а отверстия 80 0,015 нутромером индикаторным с ценой деления отсчетного устройства 0,002 мм при установке на нуль по установочным кольцам. При измерении диаметра 100 0,022 микрометром рычажным погрешность измерения

и = 5 мкм (см. прил. 4), что меньше допускаемой погрешности измерения

Оценим достоверность контроля на примере измерения отверстия стакана под подшипник 80 0,015. Согласно ГОСТ 8.051−81 (прил.7) при неизвестной точности технологического процесса среди годных деталей может оказаться от 5,0 % до 5,4 % неправильно принятых деталей с

При сопряжении поверхностей «И» и «З» стакана с подшипниками качения вероятность недопустимого в соединении натяга увеличивается на 0,16 % [7], что допустимо (анализ выполняют совместно с конструктором изделия). Следовательно, измерение отверстия 80 0,015 нутромером с и = 4,5 мкм является достоверным.

Рассмотрим требования к допускам формы поверхностей стакана «З» и «И». В соответствии с нормативными документами (ГОСТ 3325−85) цилиндрические поверхности отверстий стакана под подшипники должны быть ограничены допусками круглости и профиля продольного сечения. Рекомендуется нормировать отклонение от круглости, если на производстве есть прибор для его измерения, например, кругломер или координатно-измерительная машина. Измерить отклонение профиля продольного сечения, представляющее собой сочетание отклонений от

23

прямолинейности оси и параллельности образующих, без координатноизмерительной машины достаточно сложно. В этом случае отклонение формы посадочных поверхностей в поперечном и продольном сечениях следует ограничивать допусками непостоянства диаметра, что допускается стандартом. Предполагая отсутствие огранки с нечетным числом граней и учитывая небольшую длину посадочных поверхностей отверстий стакана, отклонения формы этих поверхностей для подшипников 0-го класса точности 80 мм целесообразно ограничить допуском непостоянства диаметра в поперечном и продольном сечениях 0,015 мм.

Непостоянство диаметров отверстий «З» и «И» в поперечном и продольном сечениях можно измерить нутромером, оснащенным измерительной головкой, с ценой деления 0,002 мм при установке на нуль по установочным кольцам. Тогда погрешность измерений и будет равна 3,5 мкм (см. прил. 6), что меньше допускаемой погрешности измерения

= 4 мкм (прил. 2).

Для исключения перекоса колец подшипников, установленных в отверстиях стакана, согласно ГОСТ 3325−85, необходимо обеспечить соосность отверстий относительно их общей оси. На чертеже (см. рис. 1) задан допуск соосности отверстий «З» и «И» относительно оси базовой поверхности «Ж», что противоречит ГОСТ 3325-85. По рекомендациям ГОСТ 3325−85 назначаем допуск соосности отверстий «З» и «И» относительно их общей оси 0,008 мм (в диаметральном выражении). Измерение можно выполнить при использовании координатно-измери- тельной машины, либо специального приспособления. Специальное приспособление (рис. 2) состоит из оправки 4, на которой размещены две пары упоров 3 и 5 по два в каждом отверстии и по одному средству измерения в каждом отверстии (например, измерительные головки). В каждой паре упоры разнесены между собой на 90 , образуя внутреннюю призму в соответствующем отверстии.

Оси средств измерений расположены в плоскости двух упоров 3 и 5 и отстоят от них на расстоянии, равном половине длины отверстия.

24

При вращении приспособления на 360 разность показаний средств измерений определяет отклонение от соосности в диаметральном выражении соответствующего отверстия относительно общей оси отверстий. Погрешность измерения отклонения от соосности отверстий относительно их общей оси по предложенной схеме (см. рис. 2) при соблюдении нормальных условий выполнения измерений будет равна предельной погрешности средства измерений. При использовании в качестве средства измерений головки измерительной рычажно-зубчатой 1 ИГ с ценой деления 0,001 мм погрешность измерений и = 2,0 мкм (см. прил. 5) при допускаемой погрешности измерений = 3,0 мкм (см. прил. 2).

Рис. 2. Схема измерения отклонения от соосности отверстий стакана относительно их общей оси: 1 поверочная плита; 2, 6 измерительная головка; 3, 5 упор, реализующие внутреннюю призму; 4 оправка; 7 опора

Допуски торцового биения заплечиков отверстий стакана, сопряженных с подшипниками качения, назначены в соответствии с ГОСТ 3325−85 и не превышают допусков соответствующих размеров.

Однако правильность выбора базовых поверхностей с точки зрения контролепригодности указанного на чертеже торцового биения вызывает сомнение. Измерение торцового биения, заданного таким образом, можно осуществить при материализации оси отверстия с помощью цилиндрической оправки (из соответствующего комплекта оправок),

25

наиболее плотно входящей в отверстие. Так как поверхность отверстия короткая, реализующая лишь двойную опорную базу, возникает неопределенность базирования оправки, вызывающая большую методическую погрешность измерений и.м, которую можно определить по формуле

мкм; изм длина измерения, мм; баз длина базовой поверхности, мм. При Smax = 0,01 мм (комплект состоит из трех оправок), изм = 70 мм

= 12 мкм (см. прил. 2).

Уменьшить методическую погрешность измерения торцового биения заплечиков отверстий можно, назначив в качестве базового элемента при указании допуска торцового биения общую ось поверхностей «З» и «И» (рис. 3).

Общая ось поверхностей «З» и «И» реализуется аналогично измерению отклонения от соосности отверстий стакана относительно их общей оси (с. 25). Измерение торцового биения можно выполнять с помощью установленного в приспособлении индикатора часового типа ИЧ−5.

На погрешность измерения торцового биения по предложенной схеме (см. рис. 3) окажет влияние отклонение от круглости базовых поверхностей, которое приведет к перекосу детали, когда напротив одной из опор окажется выступ неровности базовой поверхности, а напротив другой впадина. Учитывая это обстоятельство, погрешность измерения торцового биения одного из заплечиков отверстий можно определить по зависимости

26

L

4

9

Рис. 3. Схема измерения торцового биения заплечиков отверстий стакана относительно их общей оси: 1 поверочная плита; 2, 8 опоры приспособления; 3, 6 упоры, реализующие внутреннюю призму; 4 измеряемая деталь;

5 оправка; 7 индикатор; 9 упор

где СИ инструментальная погрешность средства измерений, мкм; ф1 и

ф2 отклонение формы (отклонение от круглости) поверхности

соответственно первого и второго отверстия; D диаметр измерения торцового биения заплечика отверстия стакана, мм; L расстояние между упорами, реализующими внутренние призмы, мм.

Так как по чертежу (см. рис. 1) диаметры отверстий под подшипники равны, погрешности измерений торцового биения правого и левого заплечиков будут равны.

При использовании индикатора часового типа с СИ = 6 мкм (см. прил. 5) и с учетом максимального значения отклонения от круглости

27

поверхностей базовых шеек ф = 7,5 мкм, при нормальных условиях выполнения измерений

и 62 2 (7,5 16670 )2 7,5 мм.

Погрешность измерений торцового биения и = 7,5 мкм, что меньше допускаемой погрешности измерения = 12 мкм (см. прил. 2), следовательно, предложенную схему можно использовать для измерения.

Для исключения чрезмерного осевого и радиального смещения стакана, а значит и соответствующего смещения зубчатого колеса конической передачи в редукторе, необходимо ограничить расположение базовых поверхностей стакана относительно общей оси отверстий под подшипники, являющихся опорами вала конической шестерни. Ограничить указанные требования можно допусками радиального и торцового биения базовых поверхностей стакана относительно общей оси отверстий под подшипники: радиальное биение цилиндрической поверхности «Ж» при нормальной относительной геометрической точности составляет 0,6 Td, что соответствует 0,012 мм, торцовое биение фланца 0,04 мм.

Измерение указанных биений можно выполнить по схемам, изображенным на рис. 4 и рис. 5, с использованием в качестве средств измерений головок измерительных рычажно-зубчатых 2ИГ с ценой деления 0,002 мм или индикатора многооборотного 2МИГ [1, 10].

На погрешность измерения радиального биения наружной поверхности стакана «Ж» (см. рис. 4) будет оказывать влияние наибольшее отклонение от круглости одной из поверхностей базовых шеек ф1 или ф2 . При ф1 = ф2 = ф

где СИ инструментальная погрешность средства измерений, мкм; ф отклонение формы (наибольшее отклонение от круглости одного из двух

28

отверстий), мкм; L расстояние между упорами, реализующими внутреннюю призму, мм; расстояние от одной из опор до средства измерений, мм.

и 4,52 [7,5 (1 163,553,5 )]2 5,1 мкм.

Рис. 4. Схема измерения радиального биения наружной поверхности стакана:

1 поверочная плита; 2, 10 опора приспособления; 3, 9 упор, реализующие внутреннюю призму; 4 упор; 5 измеряемая деталь; 6 измерительная головка; 7 стойка; 8 оправка

Погрешность измерения радиального биения наружной поверхности стакана с = 5,1 мкм меньше допускаемой погрешности измерения= 6 мкм (см. прил. 2). Следовательно, предложенную схему можно использовать для измерения.

Погрешность измерения торцового биения фланца стакана (см. рис. 5) можно определить по формуле (11). Тогда при использовании в качестве средства измерений измерительной рычажно-зубчатой головки 2ИГ с ценой деления 0,002 мм с СИ = 4,5 мкм (см. прил. 5) и с учетом

29

максимального значения отклонения от круглости поверхностей базовых шеек ф =7,5 мкм

и 4,52 (7,5 163110,5)2 (7,5 163110,5)2 6,8 мкм.

Рис. 5. Схема измерения торцового биения фланца: 1 поверочная плита; 2, 10 опора приспособления; 3 упор; 4,9 упор, реализующий внутреннюю призму; 5 измеряемая деталь; 6 измерительная головка; 7 стойка; 8 оправка

Погрешность измерения торцового биения фланца и = 6,8 мкм

меньше допускаемой погрешности измерения = 12 мкм (см. прил. 2), следовательно, измерения можно выполнять по схеме, показанной на рис. 5.

При серийном производстве крепежные отверстия как в стакане, так и в корпусе редуктора сверлят независимо друг от друга в приспособлениях (по кондукторам) или на станках с числовым программным управлением. В этом случае для обеспечения условия «собираемости» на чертеже стакана целесообразно задавать позиционный допуск расположения крепежных отверстий, что и задано на чертеже стакана (см. рис. 1). Числовые значения допуска назначены в соответствии с ГОСТ 14140−81.

30