МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Криворізький технічний університет

Кафедра технології машинобудування

Методичні вказівки

до виконання лабораторної №3 роботи з курсу

"Взаємозамінність, стандартизація та технічні вимірювання"

Дослідження точності гладкого калібру на оптиметрі

для студентів денної та заочної форм

навчання напряму підготовки «Інженерна механіка»

Кривий Ріг

2010р.

Укладачі: Дербас А.Г., канд. техн. наук, доц.,

Гуцал А.В., асист.

Відповідальний за випуск: Кіяновський М.В., д-р. техн. наук, проф.

Рецензент: Артамонова Д.А., канд. техн. наук, доц.

У методичних вказівках розглянуті основні теоретичні відомості про калібри, принципи роботи з ними. Описані прилади, за допомогою яких оцінюється придатність робочих і контрольних гладких калібрів та їх принципи роботи. Приведена послідовність виконання лабораторної роботи та зразок оформлення звіту. Наведено список рекомендованої літератури.

Розглянуто на засіданні кафедри технології машинобудування Протокол № 16 від 30.06.2010 р.

Схвалено на вченій раді механіко-машинобудівного факультету Протокол № 8 від 01.07.2010 р.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

Дослідження точності гладкого калібру на оптиметрі.

Мета роботи:

Вивчити призначення і класифікацію гладких калібрів, навчитися обчислювати їх виконавчі розміри та перевіряти придатність, вивчити конструкцію вертикального оптиметра, а також набути навички роботи на ньому.

Зміст роботи:

1. Вивчити основні поняття про калібри, їх призначення і класифікацію.

2. Ознайомитися з поняттями про номінальний і граничні розміри калібрів та методикою їхнього розрахунку.

3. Вивчити будову і принцип роботи вертикального оптиметра.

4. Вивчити принцип настроювання оптиметра на нуль.

5. Зробити виміри калібру та визначити його придатність до роботи.

6. Оформити звіт.

Призначення і класифікація гладких калібрів.

Калібри - безшкальні контрольні інструменти, призначені для встановлення відповідності дійсних розмірів деталей запропонованим. Калібри визначають не числове значення вимірюваної величини, а придатність деталі.

Дійсним (D_д, d_д) називається розмір готової деталі, встановлений вимірами із припущеною похибкою.

Два гранично припустимих значень розміру, між якими повинен знаходиться дійсний розмір придатної деталі, називається граничними розмірами. Деталь вважається придатною і в тому випадку, якщо дійсний розмір дорівнює граничному. Більший із двох граничних розмірів називається найбільшим граничним розміром (D_max, d_max), а менший - найменшим граничним розміром (D_min, d_min). Граничні розміри деталей контролюються граничними калібрами.

Номінальним (D_H, d_Н) називається розмір, який є початком відліку відхилень і відносно якого визначаються граничні розміри. Номінальний розмір визначається, виходячи з функціонального призначення деталі чи вузла, та проставляється на кресленні. Різновиди калібрів представлені на рисунку 1.

Рисунок 1 – Калібри.

Класифікуються калібри за наступними ознаками:

1. За видом контрольованих виробів:

1.1. Гладкі для циліндричних та конічних виробів;

1.2. Різьбові;

1.3. Шлицеві;

1.4. Розташування поверхонь;

1.5. Шаблони глибини й висоти уступів.

2. За числом одночасно контрольованих елементів:

2.1. Елементні;

2.2. Комплексні.

3. За технологічноим призначенням:

3.1. Робочі (прохідні (ПР) і не прохідні (НЕ)) - призначені для контролю виробів у процесі їх виготовлення робітниками, а також контролерами цехів заводу;

3.2. Контрольні (К-ПР, К-НЕ, К-3 (зносу)) - для перевірки прийомних та робочих калібрів у процесі їх виготовлення й експлуатації.

4. За конструкторськими ознаками калібри можуть бути:

4.1. Жорсткими;

4.2. Регульованими;

4.3. Однобічними;

4.4. Двобічними.

5. За характером вимірювального контакту між виробом та калібром розрізняють:

5.1. Калібри з поверхневим контактом;

5.2. Калібри з лінійним контактом;

5.3. Калібри з крапковим контактом.

6. За типом контрольованих поверхонь:

6.1. Калібри, що контролюють придатність деталей типу "отвір" називаються пробками (рисунок 2, а);

6.2. Калібри, що контролюють придатність деталей типу "вал" називаються скобами (рисунок 2, б).

а б

Рисунок 2 – Схема контрю отвору і вала за допомогою калібрів.

В якості контрольних калібрів використовуються тільки пробки для контролю робочих калібрів - скоб.

Найбільше поширення в машинобудуванні одержали граничні калібри, що обмежують придатність деталі найбільшим і найменшим граничними розмірами.

Розрахунок гладких граничних калібрів починають із установлення номінальних розмірів для кожного калібру окремо.

Так, для прохідної сторони робочого калібру-пробки за номінальний розмір приймають найменший граничний розмір отвору (D_min), а для непрохідної – найбільший граничний розмір отвору (D_max). Для прохідної сторони робочого калібру-скоби за номінальний розмір приймають найбільший граничний розмір вала (d_max), а для непрохідної - найменший граничний розмір вала (d_min)

Для зручності хід розрахунку граничних розмірів калібру-пробки розглянемо на двох прикладах:

І. Робочий калібр-пробка для контролю отвору 110Н7.

Розрахунок ведемо в такій послідовності:

1. Побудова поля допуску контрольованого отвору. За таблицею 1.27, стор.79, [2] чи таблиці 1.27, стор.4, [4] знаходимо припустимі відхилення контрольованого розміру отвору 110Н7:

ES = +35 мкм;

ЕІ = 0 мкм.

2. Визначення граничних розмірів контрольованого отвору:

D_max = D_H + ES = 110 + 0,035 = 110,035 мм;

D_min = D_H + EI = 110 + 0 = 110,000 мм.

3. Побудова середини полів допусків прохідної та непрохідної сторін пробки. За таблицею 1, стор. 266, [5] чи табл.8, стор. 30, [3] знаходимо допуски та відхилення гладких калібрів:

z = 5 мкм - відхилення середини поля допуску прохідної сторони робочої пробки від мінімального розміру контрольованого отвору D_min убік зменшення поля допуску;

α = 0 мкм — відхилення середини поля допуску непрохідної сторони робочої пробки від максимального розміру контрольованого отвору D_max у бік зменшення поля допуску;

z і α вибираються в залежності від номінального розміру та квалітету отвору.

4. Побудова полів допусків прохідної та непрохідної сторін робочої пробки. За таблицею 1, стор. 266, [5] чи таблицею 8, стор. 30, [3] знаходимо:

Н = 6 мкм - величина полів допусків прохідної та непрохідної сторін робочої пробки. Для побудови поля допуску половина цієї величини Н/2 відкладається симетрично вгору та вниз від лінії середини полів допусків;

Н вибирається в залежності від номінального розміру та квалітету отвору.

5. Побудова границі зносу прохідної сторони пробки. За таблицею 1, стор. 266, [5]чи таблицею 8, cтop. 30, [3] знаходимо:

у = 4 мкм границя зносу прохідної сторони робочої пробки, яка відкладається від найменшого розміру отвору D_min зі зсувом α у бік поля допуску;

у вибирається в залежності від номінального розміру та квалітету отвору.

6. Побудова схеми розташування допусків робочих калібрів для контролю отвору (рисунок 3).

Рисунок 3 - Схема розташування полів допусків для 130Н7 і робочих калібрів

7. Визначення граничних розмірів прохідної та непрохідної сторін робочої пробки, а також границі зносу прохідної сторони робочої пробки:

Р-ПР_max = D_min + z + Н/2 = 110 + 0,005 + 0,006/2 = 110,008 мм;

Р-ПР_min = D_min + z - Н/2 =110 + 0,005 - 0,006/2 = 110,002 мм;

Р-НЕ_mах = D_max - а + Н/2 = 110,035 - 0 + 0,006/2 =110,038 мм;

P-HE_min = D_max - а - Н/2 = 110,035 - 0 - 0,006/2 - 110,032 мм;

P-3_max =D_min - у + а = 110 - 0,004 + 0 = 109,996 мм.

8. Визначення виконавчих розмірів пробки роблять за максимальними розмірами прохідної та непрохідної сторін з від'ємними допусками.

Р-ПР = 110,008_-0,006 мм;

Р-НЕ= 110,038_-0,006 мм;

Р-3 = 109,996 мм.

9. Для зручності виконання дослідів доцільно розрахувати граничні відхилення полів допусків робочого калібру-пробки та границі зносу від номінального діаметра контрольованого отвору:

es_пp = Р-ПР_mах - D_H = 110,008 - 110 = +0,008 мм = +8 мкм;

еі_пр = Р-ПР_min - D_H = 110,002 - 110 = +0,002 мм = +2 мкм;

es_нe = Р-НЕ_max - D_H = 110,038 - 110 = +0,038 мм = +38 мкм;

еі_не = Р-НЕ_min - D_H = 110,032 - 110 = +0,032 мм = +32 мкм;

es_з = Р-З_max - D_H = 109,996 - 110 = - 0,004 мм = -4 мкм.

При розрахунках числа округляють до величини цілого чи 0,5 мкм у бік скорочення допуску на деталь.

II. Контрольний калібр-пробка для контролю скоби 80g6.

Так як середини полів допусків прохідної та непрохідної сторін контрольної пробки є серединами полів допусків прохідної та непрохідної сторін контрольованої скоби, розрахунок ведемо в такій послідовності:

1. Побудова поля допуску контрольованого скобою вала. За таблицею 1.28, стор.80, [2] чи таблицею 1.28, стор.5, [4] знаходимо припустимі відхилення контрольованого розміру вала 80g6:

es = - 10 мкм;

еі = - 29 мкм.

2. Визначення граничних розмірів контрольованого вала:

d_max = d_H + es = 80 + (-0,010) = 79,990 мм;

d_min = d_H + еі = 80 + (-0,029) = 79,971 мм.

3. Побудова середини полів допусків прохідної та непрохідної сторін скоби. За таблицею 1, стор. 266, [5] чи таблицею 8, стор. 30, [3] знаходимо допуски і відхилення гладких калібрів:

z₁ = 4 мкм - відхилення середини поля допуску прохідної сторони робочої скоби від максимального розміру контрольованого вала d_max у бік зменшення поля допуску;

α₁ = 0 мкм - відхилення середини поля допуску непрохідної сторони робочої скоби від мінімального розміру контрольованого вала d_min у бік зменшення поля допуску;

z₁ і α₁- вибирають в залежності від номінального розміру та квалітету вала.

4. Побудова границі зносу прохідної сторони скоби. За таблицею 1, стор. 266, [5] чи таблицею 8, стор. 30, [3] знаходимо:

y₁ = 3 мкм - границя зносу прохідної сторони робочої скоби, яка відкладається від найбільшого розміру вала d_max зі зсувом α₁ у бік поля допуску;

у₁ вибирається в залежності від номінального розміру та квалітету вала.

5. Побудова полів допусків прохідної та непрохідної сторін робочої скоби. За таблицею 1, стор. 266, [5] чи таблицею 8, стор. 30, [3] знаходимо:

Н₁ = 5 мкм - величина полів допусків прохідної та непрохідної сторін робочої скоби. Для побудови поля допуску половина цієї величини Н₁/2 відкладається симетрично вгору та вниз від лінії середини полів допусків;

Н₁ вибирається в залежності від номінального розміру та квалітету вала.

6. Побудова полів допусків прохідної, непрохідної та зношеної сторін контрольної пробки. За таблицею 1, стор. 266, [5] чи таблицею 8, стор. 30, [3] знаходимо:

Н_р = 2 мкм - величина полів допусків прохідної, непрохідної та зношеної сторін контрольної пробки. Для побудови поля допуску половина цієї величини Н_р/2 підкладається симетрично вгору та вниз від лінії середини полів допусків і границі зносу;

Н_р вибирається в залежності від номінального розміру та квалітету вала.

7. Побудова схеми розташування допусків контрольних калібрів для контролю скоби 80g6 (рисунок 4):

Рисунок 4 - Схема розташування полів допусків для 80g6 і контрольних калібрів

8. Визначення граничних розмірів прохідної, непрохідної та зношеної сторін контрольної пробки:

К-ПР_max= d_max - z₁ + Hp/2 - 79,990 - 0,004 + 0,002/2 = 79,987 мм;

K-HP_min= d_max – z₁ - Hp/2 = 79,990 - 0,004 - 0,002/2 = 79,985 мм;

K-HE_max= d_min + α₁ + H_p/2 = 79,971 - 0 + 0,002/2 = 79,972 мм;

K-HE_min = d_min + α₁ - H_p/2 = 79,971 - 0 - 0,002/2 = 79,970 мм;

K-3_max=d_max +y₁- α₁ +Hp/2 = 79,990+0,003-0+0,002/2 = 79,994 мм;

K-3_min=d_max + y₁ - α₁ - H_p/2 = 79,990+0,003-0-0,002/2 = 79,992 мм.

9. Визначення виконавчих розмірів контрольної пробки роблять за максимальними розмірами прохідної і непрохідної сторін з від'ємними допусками.

К-ПР = 79,987_-0,002 мм;

К-НЕ = 79,972_-0,002 мм;

К-3 = 79,994_-0,002 мм.

10. Для зручності виконання дослідів доцільно розрахувати граничні відхилення полів допусків контрольного калібру-пробки від номінального діаметра контрольованої скоби:

es_пp = К-ПР_max - d_H = 79,987 - 80 = -0,013 мм = -13 мкм;

еі_пр = К-ПР_min - d_H = 79,985 - 80 = -0,015 мм = -15 мкм;

es_нe = К-НЕ_max - d_H = 79,972 - 80 = -0,028 мм = -28 мкм;

еі_не = К-НЕ_min - d_H = 79,970 - 80 = -0,030 мм = -30 мкм;

es_з = К-З_max - d_H = 79,994 - 80 = -0,006 мм = -6 мкм;

еі_з - К-З_min - d_H = 79,992 - 80 = - 0,008 мм = -8 мкм.

При розрахунках числа округляють до величини цілого чи 0,5 мкм убік скорочення допуску на деталь.

Для виміру дійсних розмірів калібрів (пробки і скоби) застосовуються оптико-механічні прилади: горизонтальний та вертикальний оптиметри.