12.3. Выбор элементов конструкции кип

12.3.1. Установочные элементы КИП

Установочные (базирующие) элементы предназначены для правиль­ной установки контролируемой детали на КИП относительно заданных координат. Точность контроля детали в первую очередь зависит от точно­сти установки, то есть от конструкции и точности изготовления устано­вочных элементов. При установке базовые поверхности контролируемого объекта находятся в контакте с установочными элементами, что приводит к износу их поверхностей, а, следовательно, к снижению точности изме­рения. Поэтому установочные элементы изготавливают из износостойких материалов, например из сталей 20 или 20Х с последующей цементацией и закалкой, или из высокоуглеродистых и легированных сталей с закалкой до твердости 58-62 HRC. Обычно базовыми поверхностями контроли­руемой детали являются плоскости, наружные и внутренние цилиндриче­ские поверхности. Способ базирования определяет схему контроля, а она конструкцию установочных элементов и их размещение на корпусе КИП.

При базировании контролируемых деталей по плоской базовой по­верхности установочные элементы оформляются в виде опорного кольца, секторов, пластины или опорных штырей, которые закрепляются на кор­пусе приспособления. Базирование по наружной цилиндрической поверх­ности контролируемой детали осуществляют с установкой в призму, же­сткое кольцо, втулку и в самоцентрирующие устройства.

Способ установки в призму широко используется для контроля от­клонений формы и расположения поверхностей, однако в этом случае на погрешность измерения влияют колебания размера базовой поверхности детали в пределах допуска (погрешность несовмещения баз) и погрешно­сти, вызванные изготовлением призмы, её расположением на приспособ­лении и износом контактирующих поверхностей. Для повышения износо­устойчивости в контрольных приспособлениях применяются призмы с вращающимися роликами (рис. 3.3а) и поворотными сухарями (рис. 3.36).

а) б)

Рис. 12.1. Примеры призм повышенной износоустойчивости

С пособ установки в жесткое кольцо или втулку применяется срав­нительно редко, так для уменьшения погрешности зазор должен быть ми­нимальным, а поместить контролируемую деталь в отверстие с малым за­зором достаточно трудно. Способ установки контролируемых деталей по наружной цилинд­рической базе в самоцентрирующих устройствах

Рис. 12.2. Примеры оправок

( элементах) позволяет достичь высокой точности базирования.

Рис. 12.3. Примеры базирования по цилиндрическому отверстию

Установку производят в мем­бранные патроны или в патроны с гидропластом, в которых центрирова­ние и зажим деталей осуществляются за счет упругой деформации мем­браны и тонкостенной втулки. Может быть достигнута высокая точность центрирования деталей порядка 0,002 - 0,005 мм. Широко распространено базирование контролируемых деталей по базовому цилиндрическому отверстию (рис. 12.3). Для этого используют цилиндри­ческие пальцы и оправки (жесткие, разжимные, конические). При уста­новке на жесткий цилиндрический палец или оправку, всегда возникает радиальный зазор, что снижает точность измерения. Для уменьшения ра­диального зазора используют ступенчатые оправки под разные размеры отверстия (рис. 12.2) и различные конструкции разжимных оправок. В кон­трольных приспособлениях широко применяются разжимные оправки и пальцы на основе подпружиненных шариков (рис. 12.2).

Биение конусной части оправки относительно оси её центровых от­верстий задают в диапазоне 0,003 - 0,015 мм.

Конструкцию и разновидности различных установочных элементов можно найти в справочной литературе по технологической оснастке, при­чем большинство установочных элементов являются стандартизованны­ми.

12.3.2. Зажимные элементы КИП

Для надежной установки проверяемых деталей на контрольных при­способлениях служат зажимные элементы и устройства. Они должны за­креплять деталь, не вызывая при этом её смещений и деформаций, и обес­печивать надежность установки проверяемой детали относительно изме­рительного устройства.

Таким образом, условия работы зажимов контрольных приспособ­лений принципиально отличаются от условий работы зажимов в станоч­ных приспособлениях, которым приходится противодействовать значи­тельным силам резания. В ряде случаев - при устойчивом базировании проверяемой детали на контрольном приспособлении, когда центр тяже­сти совпадает с геометрическим центром детали, а силы, создаваемые из­мерительным устройством, не нарушают положения детали - вообще от­падает необходимость в зажимном устройстве.

Необходимым требованием к зажимным устройствам является быст­рота управления зажимом, что уменьшает вспомогательное время кон­трольной операции. Поэтому при проектировании контрольного приспо­собления рекомендуется пользоваться преимущественно быстродейст­вующими рычажными, эксцентриковыми и байонетными зажимами (рис. 12.4), а при необходимости механизации приспособления - пневмати­ческими.

Применение винтовых зажимов не рекомендуется вследствие их низкой производительности и малой чувствительности.

Расчет требуемой силы закрепления детали в КИП производится ис­ходя из требования обеспечения неподвижности детали при воздействии на неё измерительных сил, сил тяжести и инерции. Если при закреплении детали она центрируется, то сила, дей­ствующая со стороны зажимного элемента должна быть достаточной для смещения детали. Особенно это касается КИП для тяжелых деталей.

12.3.3. Передаточные элементы КИП

Основное назначение передаточных устройств - передача измерен­ных величин на некоторое расстояние от измеряемой поверхности; изме­нение направления передаваемых величин; предохранение измерительно­го наконечника прибора от непосредственного контакта с контролируемой деталью. Передаточные устройства подразделяются на две основные груп­пы: прямые и рычажные.

Прямые передаточные устройства рекомендуется применять в тех случаях, когда контактирующая с измерительным наконечником поверх­ность детали перемещается относительно индикатора (например, при про­верке биения), причем промежуточный стержень, в случае износа, может быть легко заменен новым. Так же прямая передача позволяет контроли­ровать поверхности, недоступные непосредственно для стержня индика­тора.

Рычажные передачи применяются для углового изменения направ­ления передаваемых измеренных величин, для передачи их в направлении, параллельном исходному, но не находящемся с ним на одной прямой, и для преобразования (увеличения или уменьшения) передаваемой величи­ны. При использовании увеличивающих рычагов рекомендуется принимать передаточные отношения равные 1,5:1, 2:1, 3:1 и реже 5:1.

12.3.4. Средства измерения КИП

Выбор средства измерения в первую очередь зависит от заданной точности контролируемого параметра детали, то есть от допуска на этот параметр. Любой вид измерительных средств создает соответствующую погрешность измерения, и чем меньше погрешность измерения, тем большая часть допуска остается на обработку контролируемого парамет­ра, а, следовательно, упрощается процесс обработки детали. Однако при­менение высокоточных средств измерения при сравнительно больших до­пусках на обработку нецелесообразно, так как это увеличивает стоимость средств измерения. Поэтому для каждого квалитета точности контроли­руемого параметра должны быть выбраны оптимальные средства контро­ля с определенной допустимой погрешностью измерения.

При выборе средств измерения предпочтение отдают наиболее про­стым и дешевым средствам, к которым относятся различные стандартизо­ванные калибры (скобы, пробки, шаблоны) и универсальные измеритель­ные инструменты (штангенциркули, микрометры, нутромеры, глубиноме­ры и др.). Однако часто эти средства не полностью удовлетворяют заданным метрологическим требованиям или требуемым экономическим показате­лям. Особенно это проявляется в двух случаях: при необходимости осу­ществлять контроль с высокой точностью и достоверностью, и при необ­ходимости осуществлять контроль в труднодоступных местах детали, где прямые измерения невозможны, а косвенные приводят к увеличению по­грешности измерения и к снижению достоверности контроля. Кроме того, в ряде случаев применение универсальных средств измерения не пред­ставляет возможным, например, при контроле биения, формы поверхно­стей или их взаимного расположения, особенно для деталей сложной кон­фигурации. Часто они не могут проконтролировать угловые или линейные размеры, относящиеся к группе прочих и др. Во всех этих случаях реко­мендуют применять КИП и соответствующие средства измерения. Их применение позволяет значительно повысить производительность контро­ля и осуществлять комплексный контроль взаимосвязанных параметров детали. Их недостатком является то, что они не могут использоваться на рабочих местах станочников для контроля в процессе обработки.

Основным средством измерения в конструкции большинства специ­альных КИП являются измерительные головки или индикаторы различно­го вида.

Измерительные головки - это приборы, предназначенные для изме­рений линейных размеров деталей (как абсолютным, так и относительным методом), отклонений формы и расположения поверхностей. Их принцип действия основан на преобразовании малого линейного перемещения из­мерительного стержня, находящегося в контакте с объектом измерений, в большие перемещения - в виде отклонений стрелки отсчетного устройст­ва относительно штрихов круговой шкалы.

В зависимости от конструкции преобразующего механизма, измери­тельные головки делят на зубчатые, рычажные, рычажно-зубчатые, ры-чажно-пружинные, пружинные и пружинно-оптические головки. В маши­ностроении наиболее широко применяются зубчатые и рычажно-зубчатые измерительные головки, первые называют индикаторами часового типа, а вторые - рычажно-зубчатыми индикаторами.

Индикаторы часового типа (ИЧ) - это приборы, являющиеся изме­рительными головками с зубчатым механизмом преобразования.

Индикаторы рычажно-зубчатые (ИР) - это приборы, являющиеся измерительными головками с рычажно-зубчатым механизмом преобразо­вания.

При выборе средств измерения учитывают: цену деления, которая должна соответствовать точности контролируемого параметра; диапазон измерений, который должен превышать диапазон изменения контроли­руемого параметра; погрешность средства измерения.

Если допустимая погрешность измерения приспособления достаточ­но большая, то выбирают средства измерения нормальной точности, так как они более дешевые, если требования к точности КИП высокие, то вы­бирают средства измерения повышенной точности (например, класса 0).

Контрольные задания.

Задание 12.1.

На чем основывается расчет экономической эффективности применения приспособлений?

Задание 12.2.

Как выбирают срок амортизации приспособлений в случае, когда срок выпуска деталей неизвестен?