( . “
advertisement
Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет) Т.М. Раковщик, В.Ф. Казанцев, Р.И. Нигметзянов ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ И КОНТРОЛЬ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ ПО КУРСУ “ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ АВТОТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ” Москва 2009 2 УДК 34.42 ББК 621 Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет), 2009 3 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ К геометрическим параметрам деталей относят линейные и угловые размеры, отклонения формы, отклонения взаимного расположения поверхностей, волнистость и шероховатость (микронеровности) поверхностей. Геометрические параметры реальных деталей всегда отличаются от геометрических параметров, указанных на рабочих чертежах этих же деталей, на какую-то величину. Ее называют погрешностью. Именно погрешность является мерой точности. Чем меньше погрешность, тем точнее параметры детали и дороже ее изготовление. Погрешности геометрических параметров возникают по многими причинам: из-за неточности основного и вспомогательного оборудования, упругих и тепловых деформаций поверхностей рабочих инструментов и обрабатываемых деталей, нестабильности физико-механических свойств материала обрабатываемых деталей, погрешностей измерительных средств, недостаточного уровня квалификации рабочего и т. д. Погрешности при изготовлении деталей неизбежны, так как невозможно устранить все причины их вызывающие, поэтому надо определить (пронормировать): насколько можно допустить отклонения геометрических параметров, чтобы детали и изделие в целом обеспечивали требуемое качество при минимальных затратах. 2. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРОВ 2.1. Терминология по размерам (ГОСТ 25346-89) Различают номинальный, действительный и предельные размеры. Номинальный размер – размер, относительно которого определяются предельные размеры и который служит началом отсчета отклонений. Номинальный размер определяется конструктором исходя из функционального назначения детали на основе прочностных, кинематических, динамических расчетов с учетом требований по обеспечению технологических форм, ограничений масс и др. Полученный таким образом номинальный размер обязательно округляется, за редким исключением, до значений, установленных ГОСТ 6636-69 ''Нормальные линейные размеры'', и только после этого указывается на рабочем чертеже детали. 4 Указанный стандарт имеет большое экономическое значение, которое состоит в том, что при ограничении количества номинальных размеров сокращается номенклатура дорогостоящих режущих и измерительных инструментов, штампов, приспособлений и другой технологической оснастки, которые используют при изготовлении деталей. Действительный размер – размер детали, полученный измерением после ее изготовления с допускаемой погрешностью измерения. Предельные размеры – два предельно допустимых размера, между которыми должен находиться или который может быть равен действительному размеру. Больший из двух предельных размеров называется наибольшим предельным размером, а меньший – наименьшим предельным размером. В общем виде принято обозначать номинальный, действительный и предельные размеры соответственно: для отверстия – D, Dд, Dmax, Dmin; для вала - d, dд, dmax, dmin. Изготовленные детали считаются годными, если их действительные размеры находятся между предельными размерами или равны им: для отверстия - Dmin ≤ Dд, ≤ Dmax; для вала - dmin ≤ dд, ≤ dmax. 2.2. Предельные отклонения Для упрощения простановки размеров на чертежах вместо предельных размеров указывают предельные отклонения. Верхнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размерами: для отверстия – ES = Dmax – D; для вала – es = dmax – d. Нижнее отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размерами: для отверстия – EI = Dmin – D; для вала – ei = dmin – d. Предельные размеры могут быть больше или меньше номинального размера или один из них может быть равен номинальному размеру, поэтому предельные отклонения могут быть положительными, отрица- 5 тельными, одно из них может быть положительным, другое – отрицательным или одно из них может быть равно нулю. По номинальному размеру и предельным отклонениям, указанным на рабочем чертеже детали, определяют предельные размеры. Наибольший предельный размер – алгебраическая сумма номинального размера и верхнего отклонения: для отверстия – Dmax = D + ES; для вала – dmax = d + es. Наименьший предельный размер – алгебраическая сумма номинального размера и нижнего отклонения: для отверстия – Dmin = D + EI; для вала – dmin = d + ei. Предельные отклонения берутся с учетом знака. 2.3. Допуск размера Допуск размера – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами, или величина алгебраической разности между верхним и нижним отклонениями; допуск обозначается T или IT: для отверстия TD = Dmax - Dmin или TD = ES – EI; для вала Td = dmax – dmin или Td = es - ei. Допуск размера всегда положительная величина. Это интервал между наибольшим и наименьшим предельными размерами, в котором должен находиться действительный размер годного элемента детали. Физически допуск размера определяет величину официально разрешенной погрешности, которая возникает при изготовлении детали по какому-либо элементу. Пример: для отверстия ∅ 18 установлены верхнее отклонение ES = - 0,004 мм, нижнее отклонение EI = - 0,012 мм. Определить предельные размеры и допуск. Решение. Наибольший предельный размер Dmax =D + ES=18+(-0,004) = 17,996 мм. Наименьший предельный размер Dmin =D + EI = 18+(-0,012) = 17,988 мм. Допуск размера TD = Dmax - Dmin= 17,996 – 17,988 = 0,008 мм или TD = ES - EI= (-0,004) – (-0,012) = 0,008 мм. В данном примере допуск размера 0,008 мм означает, что в партии годных будут детали, действительные размеры которых отличаются друг от друга не более, чем на 0,008 мм. 6 Чем меньше допуск, тем точнее должен быть изготовлен элемент детали и тем труднее, сложнее и потому дороже его изготовление. Чем больше допуск, тем грубее требования к элементу детали и тем проще и дешевле его изготовление. Допуск размера определяется квалитетом в зависимости от номинального размера. Квалитет - это совокупность (ряд) допусков, соответствующих одному уровню точности для всех номинальных размеров. Квалитеты установлены для нормирования требуемых точностей изготовления размеров элементов деталей изделий различного назначения. По квалитету выбирают их способы обработки. Например, для токарной обработки: при черновом обтачивании достигается 14 квалитет, при чистовом обтачивании 10…8, а при обтачивании алмазными резцами реализуется 6…5 квалитет. Всего предусмотрено 20 квалитетов, которые обозначаются арабскими цифрами 01, 0, 1, 2 … 17, 18; с увеличением номера квалитета для одного и того же номинального размера точность понижается, т.е. допуск увеличивается. Допуск по назначенному квалитету обозначается буквами IT с указанием рядом номера квалитета, например, IT8 – допуск по восьмому квалитету. 2.4. Основные отклонения и поля допусков Основное отклонение – это одно из двух отклонений, верхнее или нижнее, ближайшее к номинальному размеру. Положение допуска относительно номинального размера определяется основным отклонением. Установлено 28 основных отклонений, которые принято условно обозначать буквами латинского алфавита: для отверстий – прописными буквами от А до ZC (рис. 1); для валов – строчными буквами (от a до zc) (рис. 2). Каждое основное отклонение, условно обозначенное соответствующей буквой, имеет свое числовое значение, т.е. занимает определенное положение относительно номинального размера (рис. 1,2). A B Основное отклонение ES 7 C CD Номинальный размер отверстия Основное отклонение EI E EF KMN F FGG H J Js PRS TU VX Y + - Z ZA ZB ZC d ccd b a k mn e ef j js za zc zb + Основное отклонение ei s t p r f fg g h z x y v u Номинальный размер вала Основное отклонение es Рис. 1. Схема расположения основных отклонений отверстий Рис. 2. Схема расположения основных отклонений валов 8 Поле допуска образуется основным отклонением и допуском. Поэтому условное обозначение поля допуска состоит из буквы – условного обозначения основного отклонения и цифры – номера квалитета. Например: Условное обозначение поля допуска вала – h7, d8, js11, а11, х6. Условное обозначение поля допуска отверстия – В10, Н8, Js6, N7, Е9. По номинальному размеру и условному обозначению поля допуска определяют предельные отклонения, пользуясь соответствующей справочной литературой [1] или стандартом (прил. 1, табл. 1 и табл. 2). Затем находят предельные размеры, которые после изготовления детали позволяют судить о ее годности (п. 2.1). 2.5. Обозначение предельных отклонений на рабочих чертежах деталей (ГОСТ 2.109-73, ГОСТ 2.307-68) На рабочих чертежах предельные отклонения указывают сразу после номинальных размеров в мм: а) условными обозначениями полей допусков: ∅35F7 ∅70h10 б) числовыми значениями предельных отклонений, причем отклонения, равные нулю, можно не проставлять: ∅35 + 0,050 + 0,025 0 ∅70 - 0,120 ∅70 - 0,120 или в) условными обозначениями полей допусков с указанием в скобках числовых значений соответствующих предельных отклонений: + 0,050 ∅35F7 + 0,025 ∅70h10 (- 0,120 ) 9 3. НОРМИРОВАНИЕ ТОЧНОСТИ ФОРМЫ И ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ (ГОСТ 26642-81*, ГОСТ 2.308-79) 3.1. Отклонения и допуски формы и взаимного расположения поверхностей Отклонением формы называется отклонение формы реальной поверхности (профиля) изготовленных деталей от формы номинальной поверхности (профиля) этих же деталей, заданных на рабочих чертежах. Отклонением расположения поверхностей называется отклонение реального расположения рассматриваемого элемента детали от его номинального расположения, указанного на чертеже детали. Номинальное расположение рассматриваемого элемента определяется номинальными линейными и угловыми размерами между ним и базой. База необходима для оценки точности расположения поверхностей. Базой может быть поверхность, ось тела вращения, плоскость симметрии, образующая поверхности, или точка. Стандартом установлено пять отклонений формы, семь отклонений взаимного расположения и семь суммарных отклонений формы и взаимного расположения (погрешности формы и взаимного расположения влияют на эксплуатационные свойства одновременно). Нормирование отклонений формы и расположения заключается в ограничении их допусками. Допуском формы ТF называется наибольшее допускаемое значение отклонения формы. Допуском расположения ТP называется предел, ограничивающий допускаемое значение отклонения расположения. Суммарным допуском формы и расположения TC называется предел, ограничивающий допускаемое значение суммарного отклонеия формы и расположения. Для каждого вида допуска формы и взаимного расположения установлено условное обозначение. В табл. 1 приведены условные обозначения допусков формы и расположения. Требования к отклонениям формы или взаимного расположения указываются одним из двух способов: условными обозначениями (предпочтительно) (табл. 1) или текстом в технических требованиях (табл. 2). 10 Таблица 1 Условные обозначения допусков формы и расположения поверхностей Группа допусков Вид допуска Допуски формы Допуск прямолинейности Допуск плоскости Допуск круглости Допуск профиля продольного сечения Допуск цилиндричности Допуск параллельности Допуски расположения Допуск перпендикулярности Допуск наклона Допуск соосности Допуск симметричности Позиционный допуск Допуск пересечения осей Суммарные допуски формы и расположения Допуск радиального биения Допуск торцового биения Допуск биения в заданном направлении Допуск полного радиального биения Допуск полного торцового биения Допуск формы заданного профиля Допуск формы заданной поверхности Знак 11 Условные обозначения требований к отклонениям формы и расположения в прямоугольную рамку, разделенную на два или три поля, записывают в следующей последовательности: условное обозначение допуска формы или расположения, его числовое значение в мм (табл. 2, а). При необходимости базу обозначают в специальной рамке прописной буквой русского алфавита, как правило, и эту же букву вписывают в третье поле рамки (табл. 2, б,в). Рамку соединяют с элементом, к которому относится указанное требование, прямой или ломаной линией, заканчивающейся стрелкой. Базу обозначают равносторонним зачерненным треугольником, который соединяют с рамкой допуска соединительной линией (табл. 2). Таблица 2 Примеры обозначения требований к отклонениям формы и расположения поверхностей Условным обозначением Текстом в технических требованиях а) 0.01 А Б б) 0.1 B А B B Допуск параллельности поверхности А относительно поверхности Б, которая является базой, 0,01 мм Допуск параллельности поверхности А относительно поверхности В, которая является базой, составляет 0,1 мм. Допуск плоскостности поверхности А равен 0,1 мм в) 0.01 А С 0.2 А Допуск перпендикулярности оси поверхности С относительно поверхности А, которая является базой, 0,01 мм. Допуск цилиндричности поверхности С 0,2 мм 12 4. НОРМИРОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ (ГОСТ 2789-73, ГОСТ 25142-82) Шероховатость поверхности – это совокупность микронеровностей в виде чередующихся выступов и впадин различной высоты, глубины и формы с относительно малыми шагами. Шероховатость поверхности вместе с физико-механическими свойствами поверхностного слоя определяет износостойкость, усталостную прочность, герметичность, отражательную способность и другие эксплуатационные характеристики поверхности деталей, поэтому, задавая и обеспечивая при изготовлении деталей необходимую шероховатость, достигают соответствующее качество поверхности. Шероховатость оценивается на длине ограниченного участка поверхности, которую называют базовой длиной l. Числовые значения базовой длины выбирают из ряда стандартных значений 0,01; 0,03; 0,08; 0,25; 0,8; 2,5; 8; 25мм. Количественно параметры шероховатости определяются от единой базы, за которую принята средняя линия профиля m (рис. 3) – базовая линия, имеющая форму номинального профиля и проведенная таким образом, что в пределах базовой длины среднее квадратическое отклонение профиля до этой линии минимально. yi yvi ypi Базовая длина l Средняя линия m Рис.3. Профилограмма поверхности Для оценки шероховатости стандартом установлено порядка 40 параметров, из которых наибольшее применение получили два параметра шероховатости Ra и Rz. 13 Среднее арифметическое отклонение профиля Ra – среднее арифметическое абсолютных значений отклонений профиля от средней линии в пределах базовой длины: Ra ≈ 1 n n ∑ yi , мкм, где yi – отклонение профиля: расстояние от точек реального профиля до средней линии, измеренное по нормали к ней (см. рис. 3); n – число выбранных точек профиля на базовой длине. Высота неровностей профиля по десяти точкам Rz – сумма средних абсолютных значений высот пяти наибольших выступов и глубин пяти наибольших впадин профиля в пределах базовой длины: i =1 5 5 ∑ ypi + ∑ yvi Rz = i =1 i =1 , мкм , 5 где yP i – высота i – го наибольшего выступа профиля; yVi – глубина i – й наибольшей впадины (см. рис. 3). Требования к шероховатости поверхности обозначают на рабочем чертеже детали (ГОСТ 2.309-73*), используя один из следующих знаков: - когда вид обработки для получения шероховатости не устанавливается; - когда шероховатость поверхности должна быть получена со снятием слоя металла, т.е. механической обработкой: точением, шлифованием, фрезерованием и т.д.; - когда шероховатость поверхности должна быть получена без снятия слоя металла (ковкой, литьем, прокатом и т.д.). На чертежах числовые значения параметра шероховатости указываются после соответствующего обозначения (символа) в мкм: - наибольшим предельным значением; - наибольшим и наименьшим предельным значениями; - номинальным значением параметра с предельными отклонениями от него в % от номинального значения, которые выбираются из ряда: 10, 20, 40 и могут быть односторонними (в плюс или минус) или симметричными (±). Базовую длину не указывают (см. табл. 4, п. 1 и 2), если числовое значение параметров Ra и Rz соответствует значению базовой длины 14 (табл. 3). Если соответствие этих величин нарушается, то базовую длину указывают обязательно перед параметром шероховатости, отделяя ее наклонной линией (см. табл. 4, п. 3). Таблица 3 Соотношение параметров Ra , Rz и базовой длины l Ra, мкм Rz, мкм l, мм До 0,025 Св. 0,025 до 0,4 Св. 0,4 до 3,2 Св. 3,2 до 12,5 Св. 12,5 до 100 До 0,10 Св. 0,10 до 1,6 Св. 1,6 до 12,5 Св. 12,5 до 50,0 Св. 50,0 до 400 0,08 0,25 0,80 2,5 8,0 В июле 2002 года в ГОСТ 2.309-73* были введены изменения по обозначению требований к шероховатости, после чего он полностью стал соответствовать международному стандарту ИСО 1302. Поскольку находящаяся в обращении конструкторская документация имеет ранее действовавшее обозначение, то в табл. 4 представлены для одних и тех же требований к шероховатости поверхности два варианта обозначения с соответствующими пояснениями. В тех случаях, когда поверхности элементов деталей по шероховатости нормируются по разному, то в правый верхний угол чертежа помещают обозначение наиболее часто повторяющегося требования к шероховатости, а за ним в скобках знак (рис. 4, а). Знак в скобках означает, что есть поверхности с иными требованиями к шероховатости, указанными непосредственно на изображении детали. Ra 6,3 Rz 80( ) 70 0.1 A Ra 0,4 0.02 B 0.01 0.02 а) б) Рис.4. Примеры обозначения требований к шероховатости, отклонениям формы и расположения поверхностей элементов детали 15 В тех случаях, когда все поверхности детали должны быть выполнены с одинаковыми требованиями по шероховатости, то в правый верхний угол чертежа помещают обозначение этого требования к шероховатости без указания в скобках знака (рис. 4, б). Таблица 4 Примеры обозначения требований к шероховатости поверхностей элементов деталей 5 1 2 3 В редакции после июня 2002 г В редакции до июня 2002 г Шероховатость поверхности по параметру Ra не должна быть более 2,5 мкм на базовой длине l = 0,8 мм (по умолчанию – значение базовой длины соответствует числовому значению параметра Ra, табл. 3). 2,5 Ra 2,5 0,080 Rz 0,032 2,5 Rz80 -10% Знак указывает, что требуемая шероховатость должна быть получена без снятия слоя металла, т.е. литьем, штамповкой и т.д. Шероховатость поверхности по параметру Rz должна быть не более 0,080 мкм и не менее 0,032 мкм на базовой длине l = 0,08 мм (по умолчанию – значение базовой длины соответствует числовому значению параметра Rz, табл. 3). 0,080 Rz 0,032 Rz80 -10% Пояснения 2,5 указывает, что шероховатость поЗнак верхности должна быть получена со снятием слоя металла, т.е. механической обработкой. Шероховатость поверхности по параметру Rz должна быть не более 80 мкм и не менее 72 мкм на базовой длине l = 2,5 мм (базовая длина указана, так как нарушено соответствие числовых значений параметра Rz и базовой длины l). Знак указывает, что для требуемой шероховатости вид обработки не устанавливается. 16 5. ВЫБОР ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ Для того чтобы выяснить соответствуют ли геометрические параметры изготовленных деталей требованиям чертежа, обязательно осуществляются измерения или контроль этих параметров выбранными измерительными средствами. Основными факторами, определяющими выбор средств измерения, являются: - тип производства, конструктивные особенности деталей; - номинальный размер, квалитет, допуск размера контролируемого элемента детали; - допускаемая погрешность измерения, нормированная в соответствии с ГОСТ 8.051-81. Погрешности измерения неизбежны и зависят от погрешностей измерительного средства, метода измерения, температуры и давления окружающей среды, самого рабочего и других факторов. Погрешность измерения ∆x определяется как разность между действительным размером хд И истинным значением измеряемой величины xИСТ, т.е. ∆x = xд – xИСТ. На практике за истинное значение измеряемой величины принимают среднее арифметическое значение неоднократно измеренной одной и той же физической величины, поскольку ее истинное значение неизвестно. Допускаемая погрешность измерения δ – это наибольшее предельное значение погрешности измерения, которую можно допустить при определении действительного размера для оценки годности детали. ГОСТ 8.051-81 (прил. 1, табл. 3) устанавливает значения допускаемой погрешности измерения δ в зависимости от номинального размера, квалитета и допуска T(IT). Измерительное средство следует выбирать так, чтобы его предел допускаемой погрешности измерения без учета знака (±∆lim), являющийся нормированным метрологическим показателем данного средства измерения, не превышал допускаемой погрешности измерения δ, т.е. δ ≥ ∆ lim изм.ср. . Чем ближе значение предела допускаемой погрешности (∆lim) измерительного средства к допускаемой погрешности измерения δ, тем менее трудоемким и более дешевым будет измерение. 17 Пределы допускаемой погрешности (±∆lim) измерительных средств, установленные расчетным и экспериментальным путем, приводятся в табл. 5 и 6 соответственно для измерения наружных и внутренних поверхностей. Таблица 5 Пределы допускаемой погрешности средств измерений для наружных размеров (±∆lim) Интервалы размеров, мм Наименование средств измерения Св. 1 до 10 Св. 10 до 18 Св. 18 до 30 Св. 30 до 50 Св. 50 до 80 Св. 80 до 120 Св. 120 до 180 ± ∆lim, мкм Штангенциркули с ценой деления шкалы 150 нониуса 0,1 мм(типа ЩЦ-I, ЩЦ-II) Штангенциркули с ценой деления шкалы 80 нониуса 0,05 мм (типа ЩЦ-I, ЩЦ-II) Микрометры гладкие (типа МК), с ценой 5 деления 0,01 мм Индикаторы часового типа (ИЧ) с ценой деления 0,01 мм и диапазоном 20 показаний 10 мм Индикаторы часового типа (ИЧ) с ценой деления 0,01 мм и диапазоном 15 показаний 5 мм 150 150 150 160 170 190 80 80 80 90 100 100 5 5 5 5 6 7 20 20 20 20 20 25 15 15 17 - - - Таблица 6 Пределы допускаемой погрешности средств измерений для внутренних размеров Наименование средств измерения Штангенциркули с ценой деления шкалы нониуса 0,1 мм(типа ЩЦ-I, ЩЦ-II) Штангенциркули с ценой деления шкалы нониуса 0,05 мм (типа ЩЦ-I, ЩЦ-II) Нутромеры микрометрические с ценой деления 0,01 мм (типа НМ) Интервалы размеров, мм Св. 1 до Св. 18 до Св.50 до Св. 120 до 18 50 120 260 ± ∆lim, мкм 200 200 200 300 150 150 200 200 - - 15 20 Нутромеры индикаторные с ценой деления 0,01 мм 10 10 15 15 Оптиметры горизонтальные с ценой деления 0,001 мм 1,5 1,5 2,5 5 18 Пример: Для вала ∅ 80e8: 1) указать номинальный размер, квалитет, условное обозначение основного отклонения, условное обозначение поля допуска; 2) определить предельные отклонения, предельные размеры, допуск; 3) выбрать измерительное средство. Решение: 1. Номинальный размер вала: d = 80 мм; квалитет - 8; условное обозначение основного отклонения - e; условное обозначение поля допуска – e8. 2. По прил. 1, табл. 1 для вала ∅ 80e8 определяем предельные отклонения. Номинальный размер диаметра вала 80 мм (интервал размеров свыше 50 до 80 мм ); верхнее отклонение es = - 0,060 мм; нижнее отклонение ei = - 0, 106 мм; наибольший предельный размер dmax = d + es = 80,0 + (- 0,060) = 79,94 мм; наименьший предельный размер dmin = d + ei = 80,0 + (- 0,106) = 79,894 мм; допуск размера Td = dmax - dmin = 79,94 - 79,894 = 0,046 мм. 3. По ГОСТ 8.051-81 (см. прил. 1, табл. 3) в зависимости от номинального размера диаметра d = 80 мм, квалитета 8 и допуска размера Td = 0,046 мм определяем допускаемую погрешность измерения δ = 12 мкм. По табл. 5 для интервала размеров свыше 50 до 80 мм подбираем измерительное средство, у которого предел допускаемой погрешности ∆lim будет равен или меньше допускаемой погрешности δ=12 мкм. Такому условию удовлетворяет микрометр ( ∆lim=10 мкм) с ценой деления 0,01 мм, с пределами измерения свыше 75 до 100 мм, с диапазоном измерений 25 мм. 6. ОПИСАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СРЕДСТВ 6.1. Штангенциркуль Штангенциркуль (рис. 5) предназначен для измерения наружных и внутренних размеров детали. Отсчетным устройством в штангенциркуле являются основная шкала и нониус. Основная шкала с ценой деления 1 мм наносится на поверхность штанги 12. Нониус является вспомогательной шкалой, позволяющей отсчитывать дробные доли основной шкалы. Он наносится на линейку 9, укрепленную в окне рамки 4. 19 1 2 0 1 2 0 7 3 3 4 0,2 0,4 0,6 0,8 0,1 8 4 5 6 5 8 9 10 10 11 12 1 9 Рис. 5. Штангенциркуль Отсчет показаний штангенциркуля осуществляется по основной шкале и нониусу следующим образом: − определяют число целых миллиметров по основной шкале, для чего находят штрих, ближайший слева к нулевому штриху нониуса; − определяют доли миллиметров, для чего по шкале нониуса находят штрих, ближайший к его нулевому штриху и совпадающий со штрихом основной шкалы, умножают его порядковый номер на цену деления нониуса. Сумма целых миллиметров основной шкалы и долей миллиметра нониуса и есть показание штангенциркуля (рис. 6). Основная шкала Нониусная шкала Рис.6. Показание штангенциркуля (25,3 мм) с ценой деления по нониусу 0,1мм (по основной шкале – 25,0 мм, по нониусной шкале – 0,3 мм) 20 При измерении наружных размеров штангенциркулем деталь зажимается между внутренними поверхностями губок 1 и 2 (см. рис. 5). При измерении внутренних размеров наружные измерительные поверхности губок 7 и 8 приводятся в соприкосновение со стенками отверстия. При измерении наружных размеров штангенциркулем отсчет показаний снимается непосредственно по основной шкале и нониусу, а при измерении внутренних размеров к отсчету показаний, полученных по основной шкале и нониусу, прибавляют размер толщины двух губок (маркируется на губках). Измерение производится следующим образом. При отстопоренных зажимном винте 3 (см. рис. 5) и винте 5 измерительные поверхности штангенциркуля приводятся в неплотное соприкосновение с поверхностью измеряемой детали. Затем хомутик 6 стопорится винтом 5 и с помощью гайки 10 и винта 11 осуществляется микрометрическая подача рамки 4 с нониусом. Как только измерительные поверхности штангенциркуля оказываются в плотном соприкосновении с измеряемой, рамка 4 стопорится винтом 3 и производится отсчет показаний. 6.2. Микрометр гладкий Микрометр гладкий предназначен для измерения наружных размеров деталей. В основе устройства микрометра лежит принцип действия винтовой пары (винт-гайка), которая позволяет преобразовывать вращательное движение винта в поступательное. Микровинт 3 (рис. 7), жестко связанный с барабаном 6, вращается в резьбе стебля 5, выполняющего роль неподвижной гайки. Стебель 5 и пятка 2 запрессованы в скобу 1. Барабан 6 присоединен к микровинту 3 колпачком 7 трещотки 8, которая обеспечивает постоянное усилие измерения. Измеряемую деталь помещают между торцевыми измерительными поверхностями микровинта 3 и пятки 2. Вращением трещотки 8 перемещают микровинт 3 до плотного соприкосновения измерительных поверхностей микрометра с поверхностью измеряемой детали. Вращение микровинта прекратить после характерных двух-трех щелчков трещотки. Затем закрепляют микровинт 3 стопором 4 и снимают показания микрометра. 21 Рис. 7. Микрометр гладкий Отсчетное устройство микрометра (рис. 8) состоит из двух шкал: шкалы 1 стебля и шкалы 2, нанесенной на конусной (скошенной) поверхности барабана. 1 2 40 35 30 0 5 10 25 20 15 Рис. 8. Отсчетное устройство микрометра: показание по шкале стебля – 11,5 мм; показание по шкале барабана – 0,27 мм; результат измерения – 11,77 мм Цена деления шкалы стебля равна 0,5 мм, что соответствует величине продольного перемещения микровинта и жестко скрепленного с ним барабана за один полный оборот. Целое число и половины миллиметров отсчитывают по шкале стебля. Указателем является скошенный край барабана. Цена деления барабана равна 0,01 мм. На барабане обычно нанесено 50 делений. Поворот барабана с микрометрическим винтом на одно деление относительно шкалы стебля будет соответствовать перемещению микровинта на 0,01 мм. 22 Десятые и сотые доли миллиметров отсчитывают по шкале барабана. Указателем является продольная черта (риска), нанесенная на стебель. Результат измерения микрометром определяется как сумма отсчетов по шкале стебля и по шкале барабана (рис. 8). На рис. 9 даны примеры отсчетов по шкалам микрометра. 20 15 10 5 0 10 13,10 мм 5 0 25 20 15 0 5 9,65 мм 10 5 Рис. 9. Примеры отсчетов по шкале микрометра Перед началом измерений проверяют нулевую установку инструмента. Для этого у микрометров с пределами измерения от 0 до 25 мм вращением трещотки 8 перемещают микровинт 3 до соприкосновения измерительных поверхностей (см. рис. 7). Вращение прекращают после двух-трех щелчков трещотки 8. В этом положении скошенный край барабана 6 должен расположиться у нулевого штриха продольной шкалы стебля 5 (причем сам штрих должен быть полностью виден), а нулевой штрих круговой шкалы барабана 6 совпадать с продольной чертой (риской) стебля 5. Если совпадение не произойдет, то при сведенных измерительных поверхностях стопором 4 зафиксировать микрометрический винт 3, далее поворотом корпуса 7 освободить от него жесткосвязанный с ним барабан 6, повернуть барабан 6 до совпадения нулевого штриха его круговой шкалы с продольной риской стебля 5. После этого снова закре- 23 пить барабан 6 поворотом колпачка 7 и освободить стопор 4. Проверка нулевой установки микрометров с пределами измерения 25…50 мм производится в том же порядке, но между измерительными поверхностями зажимается (также вращением трещотки 8) специальная или плоскопараллельная концевая мера размером, равным 25 мм. Нулевым штрихом продольной шкалы стебля 5 в данном случае служит штрих, соответствующий 25 мм. С ним практически и должен совпадать скошенный край барабана 6 при нулевой настройке. После установки микрометра на нуль им можно производить измерения деталей. 7. СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ Изучение основных понятий в области метрологии и взаимозаменяемости; выбор универсальных измерительных средств, измерение геометрических параметров деталей, заключение о годности деталей. 7.1. Задание по работе По выданному рабочему чертежу (эскизу) детали (прил.3, табл. 1.) и варианту задания (прил. 3, табл. 2) определить: − требования по точности изготовления указанных размеров элементов детали; выбрать измерительные средства для них, измерить с последующим заключением о годности элементов детали; − требования к шероховатости поверхности, определить параметр Rz согласно выданному варианту (прил. 3, табл. 2) или по полученной профилограмме, и дать заключение о годности детали; − требования к отклонениям формы и расположения поверхностей сравнить с измеренными значениями, полученными по варианту и дать заключение о годности детали. 7.2. Инструменты и принадлежности В перечень инструментов и принадлежностей, необходимых для выполнения работы, входят детали для измерений и их рабочие чертежи (эскизы); измерительные средства. 7.3. Последовательность выполнения задания 1 7.3.1. По выданному рабочему чертежу (эскизу) детали (прил. 3, табл. 1) определить для указанного параметра номинальный размер, квалитет, условное обозначение основного отклонения и поля допуска, 24 предельные отклонения, предельные размеры и допуск размера, пользуясь стандартом, см. прил. 1 табл. 1 и табл. 2 (ГОСТ 25347-82). 7.3.2. По номинальному размеру элемента детали, квалитету и допуску определить значение допускаемой погрешности измерения δ (прил. 1, табл. 3) или ГОСТ 8.051-81. 7.3.3. Выбрать для размера указанного элемента детали измерительное средство, пользуясь для этого табл.5 и табл.6 и соотношением δ ≥ ∆lim. Указать цену деления, пределы измерения выбранного измерительного средства. 7.3.4. Измерить деталь выбранным измерительным средством в одном сечении и дать заключение о ее годности, сравнив действительный размер с предельными размерами. Деталь годна, если ее действительный размер находится между наибольшим и наименьшим предельными размерами или равен им. 7.4. Порядок выполнения задания 2 7.4.1. По рабочему чертежу (эскизу) детали определить требования к шероховатости поверхности: наименование параметра шероховатости, условное обозначение и его числовое значение, базовую длину. 7.4.2. Определить параметр шероховатости Rz по полученным при измерении значениям высот пяти наибольших выступов и глубин пяти наибольших впадин (прил. 3, табл. 2) и дать заключение о годности детали. Деталь годна, если полученное значение Rz не больше его значения, указанного на рабочем чертеже (эскизе) детали. 7.5. Порядок выполнения задания 3 По рабочему чертежу (эскизу) детали определить требования к отклонениям формы и расположения поверхностей: вид отклонений формы и расположения; условное обозначение допуска формы и расположения, его числовое значение; базу, относительно которой рассматривается указанное требование; по результатам измерений отклонений формы и расположения (прил. 3, табл. 2) определить годность детали. Деталь годна, если полученные при измерении отклонения формы и расположения не превышают заданных на рабочем чертеже (эскизе) детали. 7.6. Дать общее заключение о годности детали по результатам ее измерений по всем геометрическим параметрам. 25 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Что называется номинальным, действительным размером? Что называется предельными размерами? Что называется предельными отклонениями? Что называется допуском размера? Что называется основным отклонением? Что называется погрешностью измерения? Как выбрать измерительное средство для измерения линейного размера детали? Как осуществляется заключение о годности детали по контролируемому параметру? Как образуется поле допуска? Что определяет квалитет? Что называется допуском формы и расположения? Какие установлены знаки допусков формы и расположения? Какие параметры шероховатости предназначены для оценки микронеровностей? 26 27 28 29 30 Приложение 2 Таблица 3 Допускаемые погрешности измерений δ, мкм (ГОСТ 8.051-81) Номинальные размеры, мм 8 9 Квалитеты 10 IT δ IT δ IT δ Св. 1 до 3 14,0 3,0 25,0 6,0 40,0 Св. 3 до 6 18,0 4,0 30,0 8,0 Св. 6 до 10 22,0 5,0 36,0 Св. 10 до 18 27,0 7,0 Св. 18 до 30 33,0 Св. 30 до 50 11 12 IT δ IT δ 8,0 60,0 12,0 100,0 20,0 48,0 10,0 75,0 16,0 120,0 30,0 9,0 58,0 12,0 90,0 18,0 150,0 30,0 43,0 10,0 70,0 14,0 110,0 30,0 180,0 40,0 8,0 52,0 12,0 84,0 18,0 130,0 30,0 210,0 50,0 39,0 10,0 62,0 16,0 100,0 20,0 160,0 40,0 250,0 50,0 Св. 50 до 80 46,0 12,0 74,0 18,0 120,0 30,0 190,0 40,0 300,0 60,0 Св. 80 до 120 54,0 12,0 87,0 20,0 140,0 30,0 220,0 50,0 350,0 70,0 Продолжение табл. 3 Номинальные размеры, мм 13 14 IT Квалитеты 15 IT δ 16 IT δ Св. 1 до 3 140,0 30,0 250,0 50,0 400,0 600,0 120,0 1000 200 Св. 3 до 6 180,0 40,0 300,0 60,0 480,0 100,0 750,0 160,0 1200 240 Св. 6 до 10 220,0 50,0 360,0 80,0 580,0 120,0 900,0 200,0 1500 300 Св. 10 до 18 270,0 60,0 430,0 90,0 700,0 140,0 1100,0 240,0 1800 360 Св. 18 до 30 330,0 70,0 520,0 120,0 840,0 180,0 1300,0 280,0 2100 420 Св. 30 до 50 390,0 80,0 620,0 140,0 1000,0 200,0 1600,0 320,0 2500 500 Св. 50 до 80 460,0 100,0 740,0 160,0 1200,0 240,0 1900,0 400,0 3000 600 Св. 80 до 120 540,0 120,0 870,0 180,0 1400,0 280,0 2200,0 440,0 3500 700 δ 80,0 IT 17 δ IT δ 31 Приложение 2 Указание к оформлению лабораторной работы “Выбор измерительных средств и контроль геометрических параметров деталей” Вариант 5 ______ Группа ______ Студент ________________________ Выполнить рабочий чертеж (эскиз) детали. Задание 1. По рабочему чертежу (эскизу) детали определить требования к точности размеров элементов детали вала и отверстия, выбрать для них измерительное средство, измерить и дать заключение о годности детали. Вал Отверстие Обозначение размера на рабочем чертеже (эскизе) детали Номинальный диаметр, мм Квалитет Условное обозначение основного отклонения Условное обозначение поля допуска Верхнее отклонение, мкм Нижнее отклонение, мкм Наибольший предельный размер, мм Наименьший предельный размер, мм Допуск размера, мм Допускаемая погрешность измерения δ, мкм Предел допускаемой погрешности измерительного средства ∆ lim, мкм Наименование измерительного средства Цена деления измерительного средства Пределы измерения измерительного средства Действительный размер, мм Заключение о годности 32 Задание 2. По рабочему чертежу (эскизу) детали определить требования к шероховатости поверхности, определить параметр шероховатости Rz и дать заключение о годности детали. Обозначение требований к шероховатости на рабочем чертеже (эскизе) Наименование параметра шероховатости Условное обозначение параметра шероховатости и его числовое значение Базовая длина Вид обработки поверхности по условному обозначению знака шероховатости Высоты 5 наибольших выступов профиля, мкм Глубины 5 наибольших впадин профиля, мкм Определенное значение параметра шероховатости Rz, мкм Заключение о годности Задание 3. По рабочему чертежу (эскизу) детали определить требования к отклонениям формы и взаимного расположения поверхностей. Требования к отклонениям Отклонения формы взаимного расположения Нормируемое отклонение Условное обозначение допуска Числовое значение допуска, мм Условное обозначение базы Полученное измерением отклонение, мм Заключение о годности Заключение о годности детали по всем измеренным геометрическим параметрам ____________________________________________ Работу принял _______________________________________________ 33 Приложение 3 Таблица 1 Варианты задания 0,01 ∅20h8 1 ∅10Js 16 Rz 2,5 0,2 B B 0,5 A ∅20e8 2 ∅10H16 2,5/Rz 2,5 ∅12Js1 6 0,1 A ∅22f8 3 Rz 10 0,04 B В 34 Rz 2 0 ∅22z8 ∅12H15 4 0,5 А 0,1 A 8,0/Rz 6,3 ∅13H14 0,3 ∅23 js9 5 0,5 C C 36 0,3 ∅13H16 ∅23 js8 6 Rz 18 0,5 А А 35 2,5/Rz 16 ∅14H16 0,3 ∅24 js8 7 0,5 C C Rz 3,2 ∅24h8 ∅14Js1 6 0,2 8 А 0,1 А ∅15H16 20,0 ∅25 js8 9 0,3 Rz 12,5 0,5 C C ∅20H16 36 8,0 /Rz 40 0,02 В ∅28e8 10 ∅16H16 0,1 В Rz 1,6 0,03 ∅29e9 11 0,04 В В 2,00 ∅15Js1 6 Rz 1,25 0,1 ∅30f8 12 А 0,1 А 37 8, 0/Rz ∅15H16 0,03 ∅27f9 13 1,6 0,8 0,04 B В ∅35z8 ∅18H16 2,5/Rz 10 14 0,2 A A 8,0/Rz 40 В ∅26H16 15 ∅35u8 0,04 B 38 ∅20Js16 ∅35d11 Rz 32 16 0,2 B B 0,01 ∅35h9 ∅20H16 2,5 /Rz 5 17 0,04 B В Rz 3,2 ∅37f8 18 ∅20Js16 B 0,2 B 0,01 39 8/Rz 25 0,02 С ∅39e8 ∅23H1 6 19 0,1 C 6,3 0,1 A Rz 4,0 ∅50u8 20 ∅25Js 15 0,1 A 2, 5/Rz А 0,05 A ∅50d10 ∅25H16 21 12,5 8,0 40 Rz 40 A ∅55z8 ∅30Н16 22 0,2 A 2,5/Rz 12,5 ∅30b11 23 ∅58H16 0,01 B 0,2 B Rz 0,1 А 0,2 A ∅60f9 ∅45Js 15 24 10,0 6,3 41 0,1 C 0,2 0,8/Rz 0,8 ∅70d10 C ∅32H16 25 Rz 40 0,2 ∅33Js 16 26 0,2 A ∅70h8 А 42 Приложение 3 Таблица 2 Варианты задания Вариант Данные для определения параметра шероховатости Rz Высоты 5 наибольших Глубины 5 наибольших выступов профиля, мкм впадин профиля, мкм Полученное измерением отклонение, мм yp1 yp2 yp3 yp4 yp5 yv1 yv2 yv3 yv4 yv5 формы расположения 1 1,36 2,00 2,50 1,75 0,58 0,36 2,40 2,60 2,78 1,19 0,05 0,15 2 0,25 0,98 1,36 1,16 1,45 0,78 1,39 1,45 0,08 2,19 0,60 0,06 3 2,50 7,89 4,56 6,35 1,58 4,69 1,58 1,26 4,78 6,98 0,02 0,03 4 15,98 9,26 7,68 6,22 13,77 11,70 4,51 4,16 6,75 7,44 0,55 0,75 5 1,37 7,55 0,02 2,99 7,75 7,02 0,25 0,50 6 7,46 19,83 25,62 25,66 17,39 11,52 11,91 23,36 13,36 29,48 0,25 0,45 7 10,23 1,58 2,78 6,43 9,84 5,46 4,97 11,78 5,06 12,21 0,40 0,30 8 0,28 0,33 0,30 2,62 2,54 1,31 9 10,39 12,28 10,58 14,26 3,47 4,45 3,05 6,01 1,46 2,48 0,96 1,92 0,10 0,10 7,59 10,27 6,24 2,46 6,74 0,20 0,60 10 15,96 37,45 8,36 14,17 4,89 17,92 30,55 35,16 43,17 7,05 0,01 0,05 11 0,69 0,28 0,34 0,13 0,88 0,71 0,39 0,41 0,23 1,36 0,02 0,05 12 1,28 0,36 1,79 1,77 1,33 1,37 0,68 0,38 0,60 0,30 0,15 0,20 13 0,63 0,57 1,11 0,99 0,62 0,67 0,25 1,22 1,27 0,52 0,04 0,04 14 2,31 5,49 5,87 6,66 8,08 0,95 0,07 8,31 5,74 1,21 0,10 0,15 15 38,76 7,82 0,25 6,20 21,51 3,03 18,53 41,61 31,85 2,79 0,03 0,01 16 7,53 5,82 1,58 27,17 18,84 12,05 7,52 10,22 15,85 8,27 0,05 0,15 17 2,01 1,62 2,85 0,08 1,20 0,88 0,88 1,14 2,41 2,96 0,04 0,01 18 2,44 1,44 2,52 2,44 0,10 2,93 0,98 0,28 2,35 1,07 0,05 0,25 19 20,23 10,74 7,45 18,76 9,29 19,52 18,87 15,99 9,06 18,64 0,01 0,20 20 5,73 4,38 5,61 4,76 4,65 4,26 4,43 5,68 5,55 5,40 0,05 0,15 21 9,41 9,69 8,03 9,70 8,92 8,79 8,04 8,35 8,35 8,59 0,04 0,06 22 5,58 29,10 2,97 22,74 25,87 10,91 5,07 13,96 15,20 28,69 0,10 0,05 23 5,60 0,54 5,43 0,68 7,08 1,98 1,06 1,23 6,30 9,39 0,01 0,30 24 8,63 8,59 7,92 7,97 8,22 7,94 7,68 7,49 8,07 7,44 0,30 0,21 25 0,45 0,24 0,43 0,43 0,27 0,48 0,16 0,53 0,49 0,41 0,18 0,10 26 25,01 26,98 14,35 23,84 17,49 1,65 0,26 6,30 0,02 30,25 0,20 0,20 2,33 43 ЛИТЕРАТУРА 1. Допуски и посадки: Справочник в 2-х ч. Ч.I/ Под ред. В.Д.Мягкова. – Л.: Машиностроение, 1978. – 544с. 2. Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. – М.: Машиностроение, 1986. – 352 с. 3. Карпов Л.И., Раковщик Т.М. Основы взаимозаменяемости: Учебное пособие. Ч.1/МАДИ (ГТУ). – М., 2001. - 94 с. 4. Лаптев А.И. , Раковщик Т.М. Методическое руководство к лабораторным работам по курсу «Взаимозаменяемость, метрология и стандартизация». Выбор средств измерений для контроля размеров деталей. МАДИ (ГТУ). – М., 1990. – 27 с. 44 ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Общие сведения ...................................................................................... 3 2. Нормирование точности размеров.......................................................... 3 3. Нормирование точности формы и взаимного расположения поверхностей деталей .................................. 9 4. Нормирование шероховатости поверхности ........................................ 12 5. Выбор измерительных средств ............................................................ 16 6. Описание измерительных средств ....................................................... 18 7. Содержание лабораторной работы ..................................................... 23 Вопросы для самоконтроля ...................................................................... 25 Приложение 1 ............................................................................................ 26 Приложение 2 ............................................................................................ 31 Приложение 3 ............................................................................................ 33 Литература ............................................................................................... 43 Редактор Ю. К. Фетисова Подписано в печать 25.03.2009 г. Печать офсетная Тираж 500 экз. Усл. печ. л. 2,75 Заказ 155 Формат 60х84/16 Уч. – изд. л. 2,2 Цена 25 руб. Ротапринт МАДИ(ГТУ). 125319, Москва, Ленинградский проспект, 64
