Змістовий модуль 5 Калібри, допуски і розрахунки

1 Калібри для контролю гладких поверхонь. Класифікація, призначення, правила користування. Проектування калібр-пробок. Проектування калібр-скоб. Розрахунок калібр-пробок та калібр-скоб.

2 Калібри для контролю інших поверхонь. Калібри для контролю різьбових з’єднань. Калібри для контролю шпонкових, шліцьових з’єднань та зубчастих передач.

Мета заняття: Знати класифікацію, призначення та правила користування калібрами.

Вміти: Розраховувати калібр - пробку, калібр – скобу, проектувати і застосовувати на практиці.

Мета виховна: Закріпити знання та набути практичні навички при визначенні граничних та виконавчих розмірів калібрів для контролю вала та отвору, а також при виборі конструкції ка­лібрів в залежності від контрольованих розмірів.

 

Література: 1, с.243-251; 2, с. 312-341; 6,с.240-251; 8,с.122-126

 

1 При масовому випуску виробів, коли на заводі щоденно вимушені вимірювати деталі по одному і тому ж розміру, широко застосовуються інструменти жорсткої конструкції - граничні калібри: пробки для контролю отворів, і скоби для контролю валів.

Калібрами називаються засоби контролю, якими користуються для перевірки відповідності технічним умовам розмірів, форми і взаємного розміщення осей і поверхонь. Калібри виготовляють із хромистої сталі.

Залежно від умов оцінки придатності деталей калібри бувають нормальні і граничні.

Нормальні калібри копіюють дійсні розміри виробу і його форму. Придатність виробу в цьому випадку оцінюють по тому, як калібр увійшов у виріб і як прилягає до нього. Проте, оскільки ступінь приля­гання виконавець визначає за своїм відчуттям, результати перевірки будуть суб'єктивними. Тому нормальні калібри застосовують рідко.

Граничними калібрами визначають, чи знаходиться дійсний розмір виробу в границях допуску.

Калібри для валів називаються скобами (кільцями) (рисунок 1), а для отворів - пробками (рисунок 2). Комплект складається з прохід­ного і непрохідного калібрів. Прохідним калібром контролюють початок поля допуску, непрохідним - кінець поля допуску деталі. Деталь вважається придатною, якщо під дією власної маси прохідний калібр проходить, а непрохідний не проходить.

На робочих місцях застосовуються робочі калібри (Р-ПР і Р-НЕ). Контролери і замовники використовують приймальні калібри (П-ПР і П-НЕ). Калібри в процесі їх виготовлення та експлуатації перевіряють контрольними калібрами (К-ПР і К-НЕ).

Прохідною пробкою контролюють найменший розмір отвору, непрохідною - найбільший. Брак за прохідним калібром можна ви­правити, брак за непрохідним калібром непоправний.

Калібри - пробки за конструктивним виконанням бувають по­вними і неповними, двосторонніми і односторонніми, регульова­ними і нерегульованими. Повними пробками, як правило, переві­рять вироби діаметром до 100 мм, неповними - понад 100 мм.

Непрохідною скобою контролюють найменший розмір вала, прохідною - найбільший. Регульовані скоби, як правило, застосо­вують в умовах серійного виробництва, що дає змогу розширити діапазон контрольованих виробів, хоча при цьому точність контро­лю нижча, ніж у нерегульованих скоб.

 

а - двостороння; б - одностороння; в - одностороння з ручкою;

г - із вставками

Рисунок 1 - Калібри – скоби для контролю валів:

 

Розрізняють власний і робочий розміри скоб. Власний розмір одержують за результатами вимірювань; робочий - це розмір скоби під навантаженням. При контролі діаметрів валів від 50 до 100 мм різниця між власним і робочим розмірами скоб становить 1,5 мкм, при контролі діаметрів 100... 170 мм-4,5 мкм.

У процесі контролю калібри спрацьовуються, особливо прохідні калібри. При експлуатації калібрів потрібно стежити, щоб їх роз­міри знаходились у границях встановлених стандартами допусків.

 

 

 

 

 

а – двостороння; б – неповна; в – одностороння прохідна; г – одностороння прохідна і непрохідна; д – листова двостороння

Рисунок 2 - Калібри – пробки для контролю отворів

 

 

В основу конструкцій калібрів повинен бути встановлений принцип, що полягає у тому, що прохідний калібр повинен бути прототипом деталі, що сполучається, і визначати її збираємість, а непрохідний – перевіряти кожен елемент окремо.

Калібри - скоби

Найбільш розповсюдженими є однобічні двограничні листо­ві скоби (рисунок 3).

За конструкцією вони виготовляються прямокутними (рисунок 3д) для розмірів 1...70 мм та круглими (рисунок 3б, в, ж). Губка прохідної сторони довша за непрохідну. Губки розділяються проточкою і розташовані на одній стороні скоби, друга площина гладка, без проточки.

Для розмірів 4...50 мм використовують граничні двобічні листові скоби. Вони виконуються з листового матеріалу, тов­щиною 4-8 мм, і дешеві у виготовленні (рисунок 3а, є). Про­хідну і непрохідну сторони розрізняють за наявністю фасок на непрохідній стороні.

Якщо скоби виготовляють в значній кількості, то викорис­товують штампування. Штамповані скоби призначені для ви­мірювання розмірів від 3 до 170 мм.

Штамповані скоби для розмірів 50... 170 мм мають наклад­ки з теплоізоляційного матеріалу (рисунок 3 б, в).

Однобічні скоби використовують частіше за інші, тому що контроль ними займає менше часу.

 

а, є - скоби листові двобічні від 1 до 50 мм; б, в - скоби штамповані однобічні від 50 до 360 мм; г - регульовані скоби; д - скоба прямокутна листова однобічна; ж - скоба кругла листова однобічна від 1 до 180 мм; з - скоба лита від 100 до 325 мм

 

Рисунок 3 - Конструкція калібрів-скоб

 

Для розмірів 100...325 мм слід використовувати більш жорсткі литі скоби із вставними губками (рисунок з); ана­логічно до штампованих для зменшення маси вони виконують­ся з отворами.

Використовують також регульовані скоби, які можуть бути

квалітетів (рисунок г).

Складаються регульовані скоби з литого жорсткого корпуса 1, до якого з одного боку вставлені дві нерухомі вставки 2. Вставки 3 можна регулювати за прохідною та непрохідною гра­ницями за допомогою гвинтів 4. Після встановлення необхід­ного розміру (на внутрішній вставці — непрохідного, на зовні­шній - прохідного) вставки стопоряться втулками 5 і гвинтами 6. Для цього втулки й вставки мають лиски, зрізані під кутом 6°. Межі регулювання цих скоб складають 3...8 мм в залежності від розмірів. Настроювання на нуль виконується за блоком плоскопаралельних кінцевих мір. Ці величини дорівнюють К-ПРсер та К-НЕсер. Скоби, зображені на рисунку д, є слід використовувати для перевірки розмірів лінійних довжин.

 

Калібри – пробки

Калібр—пробка (рисунок 4) складається зі стрижня (ручки) з однією або двома циліндричними чи конічними головками в залежності від розміру.

Прохідна сторона пробки довша за непрохідну. Це покра­щує центрування пробки в отворі.

Для розмірів 1...3 мм (рисунок 4а) виготовляють граничні двобічні пробки, що складаються з ручки, в яку з двох боків вставляються дві вставки (ПР та НЕ), і закріплюються карбо­натним клеєм або каніфоллю.

Для розмірів 1...50 мм використовують граничні двобічні пробки зі вставками (рисунок 4б). Конусність хвостовиків 1:50, їх можна вибити з ручки через виконаний збоку ручки отвір. Крім двобічних інколи використовують однобічні проб­ки. ПР границя відділена від границі НЕ проточкою.

 

 

а – пробка двобічна від 1 до 3мм; б - пробка двобічна від 1 до 50мм;

в – однобічна; г – пробка однобічна з насадками від 30 до 100мм;

д - пробки неповна одногранична від 50 до 150мм;

е – від 150 до 360мм з насадами;

ж – пробка листова двобічна від 50 до 300мм

Рисунок 4 - Конструкція калібрів – пробок

Для розмірів 30... 100мм використовують пробки з насадка­ми (рисунок 4г). Вони бувають двобічні двограничні (для роз­мірів до 50мм) та однобічні однограничні (для розмірів від 50 до 100 мм).

Насадки працюють вдвічі довше, ніж вставки.

Для перевірки великих отворів використовують листові дво­бічні пробки (рисунок 4ж) для розмірів від 50 до 300мм. Вони виготовлені з листового металу товщиною 6... 12мм. Між сторонами ПР та НЕ виконують проточку. Робочі поверхні ви­конують по дузі окружності. Користуватись ними незручно з причини відсутності ручки.

В цьому відношенні зручніше використовувати неповні однограничні пробки (рисунок 4д). Вони виготовляються литими для розмірів 50...150мм. Для більших отворів (150...360мм) виготовляють неповні однограничні пробки з накладками (рисунок 4є).

При конструюванні граничних калібрів для гладких, різьбових і інших деталей необхідно виконувати принцип подібності (принцип Тейлора), суть якого можна сформулювати таким чином:

- оскільки прохідний калібр контролює відхилення розміру і форми деталі, що перевіряється, то він повинен мати форму цієї деталі;

- оскільки непрохідний калібр контролює тільки відхилення розміру, то він повинен мати точковий контакт з деталлю, що перевіряється.

Граничними калібрами можна одночасно контролювати всі зв'язані розміри і відхилення форми деталі, а також перевіряти, чи знаходяться відхилення розмірів і форми поверхонь деталей в полі допуску. Таким чином, виріб вважається годним, якщо погрішності розміру, форми і розташування поверхонь знаходяться в полі допуску.

Подібно до розмірів деталей, що виготовляються, розміри калібрів неможливо виготовити з абсолютною точністю. Вони також мають допуск на неточність виготовлення. Крім того, прохідні калібри спрацьовуються в процесі експлуатації, тому для них встановлені також допуски на спрацювання.

Для непрохідних і контрольних калібрів, які в процесі екс­плуатації мають незначне спрацювання, встановлений лише допуск на неточність виготовлення.

Поля допусків калібрів розміщуються відносно номінальних розмірів. Номінальними розмірами калібрів вважають граничні розміри деталей. Схема розміщення полів допусків робочих каліб­рів зображена на рисунку 5 (ГОСТ 24858) вста­новлює систему допусків на гладкі калібри для контролю отворів і валів з розмірами до 500мм.

Для виготовлення калібрів передбачено такі допуски: Н - на ро­бочі калібри - пробки; Нs -на ті самі калібри, але із сферичними ви­мірювальними поверхнями; Н1 - на калібри-скоби, Нp - на контро­льні калібри для контролю валів. Прохідні калібри мають границю спрацювання. Спрацювання їх з допуском до IT8 може виходити за границю поля допуску деталі на величину Y для пробок, Y1 для скоб. Для прохідних калібрів квалітетів від ІТ9 до ІТ17 спрацювання об­межується прохідною границею, тобто Y =Y1=0.

В усіх прохідних калібрах поля допусків Н і Н1 зсунуто всере­дину поля допуску виробу на величину Z - для калібрів-пробок і на Z 1 - для калібрів скоб. При номінальних розмірах понад 160мм по­ле допуску прохідного калібру також зсунуто всередину поля допу­ску деталі на величину а для пробок і на а1 для скоб, на так звану зону безпеки, яка існує для компенсації похибок контролю. Для не­прохідних калібрів розміром до 180мм а = а1 = 0. Зсув полів допу­сків калібрів і границь спрацювання їх прохідних сторін всередину поля допуску деталі запобігає спотворенню посадок і гарантує оде­ржання розмірів деталей у границях полів допусків.

Виконавчим розміром калібру називається розмір, проставлений на його кресленні таким чином, щоб допуск на його виготовлення було спрямовано у "тіло" деталі. За виконавчий розмір пробки приймається найбільший граничний розмір з від'ємним відхиленням. За виконавчий розмір скоби приймають її найменший граничний розмір з позитивним відхиленням.

 

Рисунок 5 - Розміщення полів допусків калібрів

В залежності від квалітету точності виробу стандартом вста­новлені такі допуски на неточність виготовлення прохідних та непрохідних калібрів:

- для виробів з допусками ІТ6 - ІТ8 Т _кал = 25 % Т _виробу;

- для виробів з допусками ІТ9 - ІТ13 Т _кал = 15 % Т_виро6у;

- для виробів з допусками ІТ14 - ІТ17 Т _кал =7 % Т _виробу.

Таке розташування полів допусків прохідної та непрохід­ної сторін калібрів для перевірки деталей з номінальними розмірами до 180мм з допусками ІТ6 - ІТ8 дозволяє зберег­ти виробничий допуск. При цьому допуски деталей дещо роз­ширюються, але порушення взаємозамінності при цьому не відбувається, тому що ймовірність сполучення при складанні найменших отворів з найбільшими валами надто мала.

 

Рисунок 6 - Схема перевірки деталей граничними калібрами

Але для деталей з номінальними розмірами до 180мм і з допусками ІТ9 - ІТ17 та деталей з номінальними розмірами від за 180мм до 500мм та допусками ІТ6 - ІТ17, допуск на неточність виготовлення і допуск на спрацювання та їхнє роз­ташування відносно відповідного граничного розміру деталі є різними і залежать від квалітету.

Отримане при цьому звуження поля допуску розміру деталі буде незначним в порівнянні з величиною цього допуску, тоб­то номінальні значення й граничні відхилення від них є вико­навчими розмірами калібрів. Виконавчий розмір повинен мати допуск у вигляді одного відхилення, направленого в "тіло" ка­лібру.