Расчет дополнительных и предельных размеров калибров.

РОСЖЕЛДОР

Федеральное Государственное Бюджетное Общеобразовательное

Учреждение Высшего Профессионального Образования

Ростовский государственный университет путей сообщения

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

 

Кафедра: «Основы проектирования машин».

 

 

Расчетно-графическая работа

 

по дисциплине: «Метрология, стандартизация и сертификация»

на тему: «Взаимозаменяемости гладких цилиндрических и типовых соединений»

 

 

МСиС. Д.220 7

 

Выполнил:

студент гр.Д -3- 220 Десятников Д.В.

Проверил: Гусакова Л.В.

2012 г.

Реферат.

 

Расчетно-графическая работа содержит листов, 12 рисунков, 6 чертежей.

 

ЗАЗОР, НАТЯГ, ПОСАДКА, ДОПУСК, ИЗМЕРЕНИЯ, РАСЧЕТ, АНАЛИЗ, СОЕДИНЕНИЕ, РЕЗУЛЬТАТ, РЕЗЬБА, СХЕМА, КАЛИБР, ВАЛ, ОТВЕРСТИЕ, ИЗДЕЛИЕ, РАЗБРАКОВКА, СРЕДСТВО, СОПРЯЖЕНИЕ.

 

В ходе проделанной работы выполнен анализ гладких цилиндрических соединений с определением основных характеристик посадок с зазором, натягом, переходной. Выбраны средства измерения и проведен анализ их разбраковки. Произведена обработка результатов измерения частоты. Рассчитаны калибры для контроля цилиндрических изделий. Рассмотрен и изучен теоретический вопрос. Сделаны соответствующие выводы.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Д

Ли

 

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

МСиС Д. 7. ПЗ

Разраб.

Десятников Д.В

Провер.

Гусакова Л.В.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Содержание

Лит.

Листов

ФГБОУ ВПО РГУПС каф. ОПМ

Содержание

 

Реферат

Введение

1. Определение основных характеристик посадок цилиндрических соединений.

1.1. Посадка с зазором.

1.2. Посадка с натягом.

1.3. Переходная посадка.

2. Выбор средства измерения.

2.1 Выбор измерительного средства для вала и анализ его разбраковки.

2.2 Выбор измерительного средства для отверстия и его разбраковки.

3. Обработка результатов измерения.

3.1 Обработка прямых многократных измерений физической величины.

3.2Обработка результатов многократных измерений постоянного напряжения.

4.Расчет гладких калибров.

4.1Калибр для контроля отверстия.

4.2 Калибр для контроля вала.

5.Стандартизация полей допусков и посадок типовых соединений деталей машин.

5.1 Шпоночное.

5.2 Шлицевое.

5.3 Резьбовое.

6. Теоретический вопрос: «Оценка неисключенной составляющей систематической погрешности измерений».

Заключение.

Список используемых источников.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Введение.

 

Повышение эффективности работы и качества продукции-задачи, стоящие перед любым производством. Решение этих задач охватывает широкий круг вопросов, среди которых метрология, стандартизация и сертификация имеют существенное значение. Без совершенствования измерительной техники, создание новых методов и средств измерения, т.е. без метрологии- науки об измерениях – невозможно развитие машиностроения, здравоохранения, транспорта и других областей деятельности человека.

При проведении сборочных работ, детали машин соединяются между собой определённым образом. Сопряжение двух деталей называется соединением, которое может быть подвижным и не подвижным. Характер соединения двух деталей называется посадкой. Различают три вида посадок: с зазором, с натягом и переходные посадки. Зазорность размеров отверстия и вала, когда размер отверстия больше размера вала. Натяг- разность размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размера отверстия. В переходных посадках возможно получение как зазора, так и натяга.

Правильный выбор средства измерения имеет очень важное значение для обеспечения требуемой точности измерения. Выбор средства измерения должен производиться с учетом его характеристик и показателей сертификационного контроля параметров изделия. Выбор средства измерения также производится с учётом метрологических и экономических показателей. К метрологическим показателям относят следующие: пределы измерения, класс точности измерительного устройства и его предельная погрешность. К экономическим показателям относятся: стоимость средства измерения, продолжительность его работы до повторной установки или до ремонта, квалификация оператора, затраты на проведение измерений.

Контроль цилиндрических изделий можно проводить с помощью специальных и универсальных средств измерения. К числу специальных средств контроля относят калибры, которые используются в массовом и крупносерийном производстве для контроля размеров деталей с допусками от 6 до 17 квалитетов.

Калибры - бесшкальные контрольные инструменты, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположение поверхностей детали предписанным.

Цель работы: провести анализ гладких цилиндрических соединений и определить основные характеристики посадок с зазором, с натягом, переходной. Выбрать средства измерения и провести анализ его разбраковки. Произвести разработку результатов измерения силы. Рассчитать калибры для контроля цилиндрических изделий. Рассмотреть теоретический вопрос.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1. Определение основных характеристик посадок цилиндрических соединений.

Анализ посадки с зазором.

Производим анализ вал –втулка, выполненное по посадке с зазором. Вычерчиваем схему соединения с указанным размером соединения и условного обозначения посадки.

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Схема соединения и условного обозначения посадки вал-втулка.

 

По таблице предельных отклонений отверстий и валов, находим значения верхнего и нижнего предельных отклонений отверстия и вала.

ES=+46мкм=(+0,046мм)

EJ=0мкм

es=-100мкм=(-0,100мм)

ei=-174мкм=(-0,174мм)

 

Определим основные характеристики посадки:

Наибольший предельный размер отверстия:

=D+ES=85+0,046=85,046мм;

 

Наименьший предельный размер отверстия:

=D+EI=85+0=85мм;

 

Допуск отверстия:

ТD= - =85,046-85=0,046мм;

или

TD=ES-EI=0,046-0=0,046мм;

Наибольший предельный размер вала:

= d+ei=85+(-0,100)=84,9мм;

 

Наименьший предельный размер вала:

= d+es=85+(-0,174)=84,826мм;

 

Допуск вала:

Td= =84,9-84,826=0,074мм;

Или

Td=es-ei=-0,100-(-0,174)=0,074мм;

 

Наибольший зазор:

= - =85,046-84,826=0,22мм;

Или

=ES-ei=0,046-(-0,174)=0,22мм;

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Наименьший зазор:

= - =85-84,9=0,100мм;

Или

= EJ-es =0-(-0,100)=0,100мм;

 

Следовательно данное сопряжение образует посадку с гарантированным зазором.

Средний зазор:

мм;

 

Допуск посадки с зазором:

TS= - =0,22-0,100=0,12мм;

Или

TS=TD+Td=0,046+0,074=0,12мм;

 

Результаты расчетов заносим в таблицу:

							TD	Td	TS
85,046		149,855	84,9	0,22	0,100	0,16	0,046	0,074	0,12

 

Схема расположения полей допусков посадки с зазором (Приложение 1)

Схема расположения полей допусков посадки с зазором (Приложение 1)

 

Анализ посадки с натягом.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Производим анализ соединения вал-шкив, выполненного по посадке с натягом. Вычерчиваем схему соединения с указанным размером соединения и условного обозначения посадки

Рисунок 2. Схема соединения и условного обозначения посадки втулка-колесо зубчатое.

 

По таблице предельных отклонений отверстия и валов, находим значения верхнего и нижнего предельных отклонений отверстия и вала.

ES=+40мкм=(+0,040мм;)

EJ=0

es=+68мкм=(+0,068мм)

ei=+43мкм=(+0,043мм)

 

Определим основные характеристики посадки:

наибольший предельный размер отверстия.

=D+ES=140+0,04=140,04мм;

 

Наименьший предельный размер отверстия:

=D+EJ=140+0=140мм;

 

Допуск отверстия:

ТD= - =0,04мм;

или

TD=ES-EJ=0,04-0=0,04мм;

 

Наибольший предельный размер вала:

=d+es=140+0,68=140,068;

 

 

Наименьший предельный размер вала:

=d+ei=140+0,043=140,43мм;

 

Допуск вала:

Td= =140,068-140,043=0,025мм;

Или

Td=es-ei=0,068-0,043=0,04мм;

 

Наибольший натяг:

= - =0,068-0=0,068мм;

Или

=es-EI=140,068-140=0,068мм;

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Наименьший натяг:

= - =140,043-140=0,003мм;

Или

=ei-ES=0,043-0,040=0,003мм;

 

Следовательно данное сопряжение образует посадку с гарантированным натягом.

Посадка образована в системе отверстия.

Средний натяг:

 

Допуск посадки с натягом:

TN= - =0,068-0,003=0,065мм;

Или

TN=TD+Td=0,04+0,025=0,065мм;

 

Результаты расчетов заносим в таблицу:

							TD	Td	TN
140,04		140,068	140,043	0,068	0,003	0,0355	0,04	0,025	0,065

Схема расположения полей допусков посадки с натягом (Приложение 2)

 

1.3Анализ переходной посадки.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Производим анализ соединения вал –колесо, выполненное по переходной посадке. Вычерчиваем схему соединения с указанием размера соединения и условного обозначения посадки.

 

 

 

 

Рисунок 3. Схема соединения c указанием условного обозначения соединения вал-колесо зубчатое.

 

По таблице предельных отклонений отверстий и валов находим значения верхнего и нижнего предельных отклонений отверстия и вала.

ES=+30мкм=(+0,03мм)

EJ=0

es=+39мкм=(+0,039мм)

ej=+20мкм=(+0,020мм)

 

Определим основные характеристики посадки:

Наибольший предельный размер отверстия:

=D+ES=60+0,03=60,03;

 

Наименьший предельный размер отверстия:

=D+EJ=60+0=60мм;

 

Допуск отверстия:

TD= - =60,03-60=0,03мм;

или

TD=ES-EI=0,03-0=0,03мм;

 

Наибольший предельный размер вала:

=d+es=60+0,039=60,039мм;

 

Наименьший предельный размер вала:

=d+ej=60+0,020=60,020мм;

 

Допуск вала:

Td= =60,039-60,020 =0,019мм;

Или

Td=es-ei=0,039-0,020=0,019мм;

 

Наибольший зазор:

= - =60,030-60,020=0,01мм;

Или

=ES-ei=0,03-0,020=0,01мм;

 

Наименьший зазор:

= - =60-60,039=-0,039мм;

Или

=EJ- =0-0,039=-0,039мм;

 

Средний зазор:

мм;

 

Наибольший натяг:

= - =60,039-60=0,039мм;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Или

=es-EJ=0,039-0=0,039мм;

 

Наименьший натяг:

= - =60,020-60,030=-0,01мм;

Или

=ej-ES=0,020-0,030=-0,010мм;

 

Посадки в которых могут получаться или натяг или зазор называют переходными посадками. Их используют для неподвижного соединения деталей при условии дополнительного крепления.

Так как в данной посадке , то это переходная посадка с преимуществом натяга.

 

 

Средний натяг:

мм;

 

Допуск посадки:

=TD+Td=0,03+0,019=0,049мм;

Или

= =0,039+0,01=0,049мм;

 

В переходной посадке имеем

 

 

								TD	Td	TN
60,03		60,039	60,020	0,01	-0,039	-0,01	0,039	0,03	0,019	0,049

Схема расположения полей допусков переходной посадки (Приложение 3)

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

2

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Выбор средства измерения

2.1 Выбор измерительного средства для вала и анализ его разбраковки.

Для вала выбрать измерительное средство и провести ана­лиз разбраковки.

 

2.1 Определим допуск измеряемой детали:

Td = es-ei = 0.039-0.020=0.019

 

2.2 По номинальному диаметру = 60 и допуску Td = 0.019 с помощью табл. 1 определим - погрешность измерения ( = 0,005).

 

2.3По табл. 1.2 определяем индексы возможных для измерения средств 5 и 9. Затем по табл. 1.4 находим, что этим индексам соответствует микрометр ры­чажный типа MP и МРИ, скоба рычажная типа CP. Для измерения валов с высокой поверхностной твердостью в цеховых условиях рациональнее пользоваться микрометром или скобой. В лабораторных условиях для измерения легко деформируемых деталей - микроскопом.

 

2.4

 

При этом необходимо, чтобы диапазон измерения отсчетного устройства превышал допуск на изготовление детали Т, а погрешность средств измерения должна быть меньше на 20 - 25 % допустимой погрешности измерения - (табл. 1.1).

Для выбранных средств измерения необходимо выписать метрологиче­ские характеристики и определить методы измерения.

 

2.5Для проведения анализа разбраковки определим статистические пара­метры m, п и с по табл. 2.1.

 

Для квалитета 6 А_мет( ) - 0,16 = 0,005. Число бракованных деталей,

принятых как годные - m = 0,16 %, число неправильно забракованных годных деталей - n = 8 % (считаем, что нам неизвестен закон распределения погрешностей). Определим с из зависимости с/Т – 0,25, таким образом,

с =0,0047. Следо­вательно, среди годных деталей могли оказаться неправильно принятые детали с размерами:

+0,0047=60,039+0,0047=60,086мм;

-0,0047=60,02-0,047=59,973мм;

Если влияние погрешностей измерения по условиям работу изделия признается допустимым, то оставляют выбранный допуск и этим устанавливают, что приемочными границами будут являться предельные размеры изделия:

= es=60+0,039=60,039мм;

= + ei=60+0,020=60,020мм;

Когда конструктор признает влияние погрешности измерения существен­ным и недопустимым, то:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

-либо назначают более грубый квалитет точности (7), либо другое поле допуска, при которых влияние погрешности измерения будет признано допус­тимым;

-либо вводят производственный допуск, когда приемочные границы смещаются внутрь поля допуска (происходит уменьшение допуска на изготов­ление). При введении производственного допуска могут возникнуть два вари­анта в зависимости от того, известна или неизвестна точность технологического процесса.

Когда точность технологического процесса неизвестна, предельные. размеры детали уменьшаются на половину допускаемой погрешности измрения, тогда вал будет иметь размеры:

 

60,039-0,5*0,005=60,036мм;

60,02+0,5*0,009=60,0245мм;

 

На чертеже вала рядом с размером должна быть надпись: «При измерении размера вводится производственный допуск: размер должен быть не более 60,036 не менее

Если точность технологического процесса известна, то предельные отклонения уменьшаются на величину с, в данном случае с =0,047

 

c=60,039-0,047=59,992 мм;

c=60,02+0,0047=60,067 мм;

 

На чертеже вала должна быть надпись «При измерении размера вводится производственный допуск: размер должен быть не более не менее ».

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Рисунок 4. Варианты назначения приемочных границ

 

 

2.2 Выбор измерительного средства для отверстия и его разбраковки.

Для отверстия выбрать измерительное средство и провести ана­лиз разбраковки.

 

2.1 Определим допуск измеряемой детали:

Td = ES-EI = 0,03-0=0,03

 

2.6 По номинальному диаметру = 60 и допуску Td = 0.03 с помощью табл. 1П определим - погрешность измерения ( = 0,01).

 

2.7По табл. 1.2 определяем индексы возможных для измерения средств 5 и 8. Затем по табл. 1.4 находим, что этим индексам соответствует микрометр ры­чажный типа MP и МРИ, скоба рычажная типа CP используется в стойке или для обеспечения теплоизоляции от рук оператора при

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

настройке на нуль по установочной мере 3-го класса по ГОСТ 9038-73 и микроскоп инструментальный типа ММИ-2, БМИ-1. Для измерения отверстий с высокой поверхностной твердостью в цеховых условиях рациональнее пользоваться микрометром или скобой. В лабораторных условиях для измерения легко деформируемых деталей - микроскопом.

При этом необходимо, чтобы диапазон измерения отсчетного устройства превышал допуск на изготовление детали Т, а погрешность средств измерения должна быть меньше на 20 - 25 % допустимой погрешности измерения -

Для выбранных средств измерения необходимо выписать метрологиче­ские характеристики и определить методы измерения.

 

2.8Для проведения анализа разбраковки определим статистические пара­метры m, п и с по табл. 2.1.

 

Для квалитета 7 А_мет( ) - 16, = 0,009. Число бракованных деталей,

принятых как годные - m = 5,2 %, число неправильно забракованных годных деталей - n = 8 % (считаем, что нам неизвестен закон распределения погрешностей). Определим с из зависимости с/Т – 0,25, таким образом,

с =0,0075. Следо­вательно, среди годных деталей могли оказаться неправильно принятые детали с размерами:

+0.0075=60,03+0,0075=60,0375мм;

-0.0075=60-0,0075=59,9925мм;

 

Если влияние погрешностей измерения по условиям работу изделия признается допустимым, то оставляют выбранный допуск и этим устанавливают, что приемочными границами будут являться предельные размеры изделия

= es=60,03+0,03=60,06мм;

= +ei=60+0=60мм;

 

Когда конструктор признает влияние погрешности измерения существен­ным и недопустимым, то:

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

-либо назначают более грубый квалитет точности (10), либо другое поле допуска, при которых влияние погрешности измерения будет признано допус­тимым;

-либо вводят производственный допуск, когда приемочные границы смещаются внутрь поля допуска (происходит уменьшение допуска на изготов­ление). При введении производственного допуска могут возникнуть два вари­анта в зависимости от того, известна или неизвестна точность технологического процесса.

Когда точность технологического процесса неизвестна, предельные. размеры детали уменьшаются на половину допускаемой погрешности измерения, тогда вал будет иметь размеры:

 

60,03-0,0045=60,0255 мм;

60-0,0045=59,9955 мм;

 

На чертеже вала рядом с размером должна быть надпись: «При измерении размера вводится производственный допуск: размер должен быть не более и не менее »

Если точность технологического процесса известна, то предельные отклонения уменьшаются на величину с, в данном случае с =0,0075

c=60,03-0,0075=60,0225мм;

c=60+0,0075=60,0075 мм;

 

На чертеже вала должна быть надпись «При измерении размера вводится производственный допуск: размер должен быть не более не менее ».

 

 

 

Рисунок 5- Варианты назначения приемочных границ

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

2.3 Описание выбранных средств измерения.

 

1 – корпус;2 - отсчетное устройство;3 - измерительными головками.

 

Рисунок 6 –Микроскоп рычажный типа МР

 

Микрометры рычажные типа MP имеют встроенное в корпус отсчетное устройство 2(рисунок а) микро­метры типа МРИ оснащены измерительными головками 3 (рисунок б).

Микрометры рычаж­ные типа MP имеют пределы измерений 0—25, 25—50, 50—75, 75—100 мм и основную допускаемую погрешность 3 мкм. У микрометров типа МРИ пределы составляют 100—125, 125—150, 150—200, 250—300, 300—400, 900—1000, 1000—1200, 1800—2000 мм, а допускаемая погрешность 5—36 мкм в зависимости от типа размера.

Рычажными микрометрами выполняют как абсолютные, так и относительные измерения. При относительных измерениях настройка прибора аналогична настройке скоб с отсчетным устройством.

 

При абсолютных измерениях барабан микрометрической головки вращают так, чтобы поверхности пятки и микровинта соприкоснулись с поверхностью изделия, а стрелка отсчетного устройства установилась на ноль. После этого барабан поворачивают в том же направлении до совпадения штриха круговой шкалы барабана с продольным штрихом стебля. Размер определяют суммой показаний микрометрической головки и отсчетного устройства.

 

 

 

Рисунок 7 – Нутрометр.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

1 – корпус; 2 - сменная измерительная вставка; 3 - пружинная разрезная втулка; 4 – винт; 5 – упор; 6 – игла; 7 – центрирующий шарик;

8 – измерительный шарик; 9 – регулируемый стержень; 10 – насадка;

11 – плечо рычага; 12 - подвижный стержень; 13 - центрирующий мостик;

14 - направляющий стержень; 15 – пружина.

 

Индикаторные нутромеры предназначены для измерения внутренних размеров и диаметров отверстий относительным методом. Их конструкции разнообраз­ны. На рисунке 10 показано устройство нутромеров с пределами измерений 3—6, 6—10, 10—18 мм, которые оснащены рычажно-зубчатыми головками типа ИГ. На корпусе нутромера закреплена на резьбе сменная измерительная вставка 2, в отверстиях которой расположены два измерительных 8 и два центрирующих 7 шарика. Перемещение измерительных шариков при входе их в отверстие передается игле 6 и через нее измерительному стержню индикатора. Центрирующие шарики, диаметр которых на 0,01 мм меньше диаметра измерительных шариков, не позволяют сме­ститься линии измерения относительно диаметра отверстия. Упор 5 для установки индикатора, фиксируется в нужном положении винтом 4. Индикатор укрепления на корпусе пружинной разрезной втулкой 3, зажимаемой винтом.

Нутромер для измерения размеров до 450 мм показан на рис. 60. В насадке 10 закреплена втулка 7, в которую с одной стороны ввернут регулируемый стержень 9, а с другой стороны свободно входит подвижный стержень 12.

При установке нутромера на размер положение стержня 9 регулируют таким образом, чтобы кольцевая риска на стержне 12 находилась в плоскости торца втулки 7. При этом плечи рычага 11 располагаются перпендикулярно осям стержней 9 и 5, что обеспечивает минимальные погрешности рычажной передачи. Положение стержня 9 после регулировки фиксируют гайкой 8. Перемещение стержня 12 через рычаг, в плечи которого впрессованы шарики 6, и стержень 5 передается индикатору, установленному на корпусе 4 с теплоизоляционной ручкой 3. Измерительное усилие создается пружиной индикатора и пружиной 2. В отверстия насадки 10 вставлены направляющие стержни 14 центрирующего мостика 13. Пружины 15 прижимают мостик к поверхности отверстия.

Основные погрешности при измерениях нутромерами возникают из-за смещения линии измерения относительно диаметра отверстия (рис. 61, а) и перекоса нутромера в отверстии. Погрешности перекоса уменьшают, покачивая нутромер в плоскости осевого сечения отверстия. При наибольших показаниях линия измерения совпадает с диаметральной плоскостью отверстия. Назначение центрирующего мостика установка линии измерения по диаметру отверстия. Погрешности центрирования не превышают 3 мкм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Перед измерением нутромеры устанавливают на номинальной размер отверстия с помощью аттестованного кольца, блока концевых мер с боковиками, микрометра, закрепленного в стойке, пли измерительной машины.

 

 

3

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Обработка результатов измерения.

3.1 Обработка прямых многократных измерений физической величины.

 

Проведем прямые многократные измерения физической величины X.

 

Задание:

 

3.1.1 Проверить ряд на отсутствие промахов, используя критерий Шарлье.

 

3.1.2 Выполнить статистическую обработку результатов прямых многократных измерений с доверительной вероятностью Р. Систематические погрешности исключены. Ответ представить в единицах системы SI

 

 

3.1.3 Выразить размерность данной физической величины через размерности основных физических величин.

 

 

Измеряемая физическая величина

 

Частота	Давление	Скорость	Мощность	Напряжение