Контроль гладких цилиндрических изделий типа валов и втулок в массовом и крупносерийным производстве производится с помощью предельных калибров (для изделий с размерами от 1 до 360 мм).
Калибры предназначены для определения годности деталей с допуском от IT6 … IT17.
Калибрами проверяют размеры гладких цилиндрических, конусных, резьбовых и шлицевых деталей, глубин и высот выступов, а также расположение поверхностей и другие параметры.
Для контроля валов используют калибры скобы, для отверстий – калибры пробки.
С помощью калибров определить действительный размер детали нельзя. С их помощью выясняют, выходит ли проверяемый размер за верхний или нижний предел, либо находится между ними.
Для контроля используют комплект калибров : проходной (ПР) и непроходной (НЕ).
По назначению калибры делятся:
- рабочие – используются контролерами или рабочими при контроле деталей в процессе их изготовления (ПР и НЕ ).
- контрольные – при контроле рабочих калибров в процессе их изготовления (К-ПР и К-НЕ ), и эксплуатации (К-И износа). Изготавливаются только для скоб в виде колец. Для пробок не изготавливаются (сложная конфигурация, высокая точность). К-И – контролируют предельный износ проходного калибра.
Правила использования калибров
Деталь считается годной , если проходной калибр (проходная сторона калибра) под действием собственного веса или усилия, примерно равного ему, проходит, а непроходной калибр не проходит по контролируемой поверхности детали.
Если ПР калибр не проходит – исправимый брак; НЕ проходит – неисправимый брак.
Конструкции калибров
Калибры-пробки
Калибры-скобы
Применяются жесткие и регулируемые скобы. Регулируемые скобы можно настраивать на разные размеры (до 330мм), что позволяет компенсировать износ и использовать одну скобу для контроля размеров, лежащих в определённом интервале. Используются для контроля размеров 8 квалитета и грубее. Менее точные и менее надежные по сравнению с жесткими.
Калибрами называются бесшкальные измерительные инструменты, предназначенные для проверки размеров, формы и взаимного расположения поверхностей деталей. Калибры относятся к одномерным инструментам, так как измерительные части калибров в процессе измерения не меняются.
Калибры подразделяются на две группы: нормальные и предельные .
Нормальные калибры изготовляются по номинальному размеру проверяемой детали и имеют измерительную часть, равную среднедопускаемому размеру измеряемой детали. Нормальный калибр должен входить в деталь с большей или меньшей плотностью.
Предельные калибры имеют размеры номинально равные предельным размерам измеряемой детали. Одна из сторон калибра соответствует наибольшему, а другая - наименьшему заданному предельному размеру. При измерении предельными калибрами проходная сторона должна входить в отверстие или надеваться на вал, а вторая сторона - непроходная - не должна входить в отверстие или надеваться на вал. Непроходная сторона калибра отличается от проходной стороны кольцевой выточкой на ручке или же меньшей длиной измерительной части. Непроходная сторона калибра делается укороченной, потому что она обычно не входит в проверяемое отверстие. С помощью предельных калибров определяют, вышли или не вышли действительные размеры деталей за установленные пределы.
В зависимости от проверяемых элементов деталей калибры подразделяются следующим образом:
1) для проверки отверстий;
2) для проверки валов;
3) для проверки резьб;
4) для проверки конусных отверстий и др.
По назначению калибры делятся на рабочие и приемные .
Рабочими калибрами пользуются при изготовлении изделий. Их применяют для проверки деталей на рабочем месте.
Калибры приемные предназначены для контролеров, которые с помощью их проверяют детали на контрольных местах или в отделах технического контроля (ОТК).
В соответствии с ОСТ 1201, 1219 и 1220 калибры имеют следующие обозначения:
Р-ПР (или ПР) - проходная сторона рабочего калибра;
Р-НЕ (или НЕ) - непроходная сторона рабочего калибра;
П-ПР - проходная сторона приемного калибра;
П-НЕ - непроходная сторона приемного калибра.
На калибры наносится следующая маркировка:
а) номинальный размер изделия, для которого предназначен калибр;
б) предельные отклонения изделия (посадка, класс точности);
в) назначение калибра (ПР - проходная и НЕ - непреходная сторона);
г) товарный знак завода-изготовителя.
На односторонних двухпредельных калибрах обозначения ПР и НЕ не ставятся.
Конструкций калибров для контроля цилиндрических поверхностей (вал и отверстие) очень много и самые разнообразные.
Рис. 58. Нормальные калибры :
а - калибр-пробка, б - кольцо, в - скоба
На рис. 58 показаны нормальные калибры: кольцо, пробка и скоба.
Кольцом и скобой проверяют диаметр вала, а пробкой - диаметр отверстия. Для измерения валов пользуются главным образом скобами.
Кольца позволяют более точно проверить вал, так как они охватывают всю его поверхность. Однако изготовление колец дорого, и поэтому их применение ограничено. Кроме того, кольцами нельзя измерять шейки в середине валов, а также валы, закрепленные в центрах. Из скоб наиболее распространены предельные односторонние скобы (рис. 59).
Рис. 59. Предельный калибр-скоба
Наиболее удобны и широко применяются регулируемые скобы. Они изготовляются с одной неподвижной губкой и двумя вставками (ПР - проходной и НЕ - непроходной). Вставки устанавливаются на определенный размер в пределах регулирования от 3 до 8 мм. В корпусе 1 этой скобы имеются два гнезда, в которые помещаются измерительные вставки 2, закрепляемые винтами 3. При установке скобы вставки перемещают на требуемый размер и фиксируют установочными винтами 4. Регулируемые скобы имеют то преимущество, что в случае износа размер скобы можно восстановить перемещением вставок. Регулируемыми скобами можно измерять валы различных диаметров (в пределах регулирования скобы).
Калибры - средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным требованиям.
Калибры применяют для контроля деталей в массовом и серийном производствах. Калибры бывают нормальные и предельные.
Нормальный калибр - однозначная мера, которая воспроизводит среднее значение (значение середины поля допуска) контролируемого размера. При использовании нормального калибра о годности детали судят, например, по зазорам между поверхностями детали и калибра, либо по «плотности» возникающего сопряжения между контролируемой деталью и нормальным калибром. Оценка зазора, следовательно, результаты контроля в значительной мере зависят от квалификации контролера и имеют субъективный характер.
Предельные калибры - мера или комплект мер обеспечивающие контроль геометрических параметров деталей по наибольшему и наименьшему предельным значениям. Изготавливают предельные калибры для проверки размеров гладких цилиндрических и конических поверхностей, глубины и высоты уступов, параметров резьбовых и шлицевых поверхностей деталей. Изготавливают также калибры для контроля расположения поверхностей деталей, нормированных позиционными допусками, допусками соосности и др.
При контроле предельными калибрами деталь считается годной, если проходной калибр под действием силы тяжести проходит, а непроходной калибр не проходит через контролируемый элемент детали. Результаты контроля практически не зависят от квалификации оператора.
По конструкции калибры делятся на пробки и скобы. Для контроля отверстий используют калибры-пробки, для контроля валов - калибры-скобы.
По назначению калибры делятся на рабочие и контрольные.
Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления и приёмки. Такими калибрами на предприятиях пользуются рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК). Контрольные калибры используют для контроля жестких рабочих предельных калибров-скоб или для настройки регулируемых рабочих калибров.
Комплект рабочих предельных калибров для контроля гладких цилиндрических поверхностей деталей включает:
Проходной калибр (ПР), номинальный размер которого равен наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия;
Непроходной калибр (НЕ), номинальный размер которого равен наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.
В основу конструирования гладких калибров положен принцип Тейлора или принцип подобия, согласно которому проходные калибры должны являться прототипом сопрягаемой детали и контролировать в комплексе все виды погрешностей данной поверхности (проверка диаметра и погрешности формы, включая отклонения от прямолинейности оси отверстий). Это обеспечивает собираемость соединения. Непроходные калибры должны обеспечивать поэлементный контроль (контроль собственно размеров), следовательно, контакт между рабочими поверхностями калибров и контролируемой поверхностью должен быть точечным.
Полностью отвечающий принципу Тейлора рабочий калибр для контроля отверстия должен иметь проходную сторону в виде цилиндра с длиной, равной длине сопряжения или контролируемой поверхности (полная пробка), и непроходную сторону в виде неполной пробки в виде стержня со сферическими наконечниками. Рабочий калибр для контроля вала должен иметь проходную сторону в виде кольца с длиной, равной длине сопряжения или контролируемой поверхности, и непроходную сторону в виде скобы с ножевыми поверхностями. На практике из-за особенностей технологии изготовления и контроля часто наблюдается нарушение принципа Тейлора, например, калибры для контроля отверстий небольших диаметров изготавливают в виде полных пробок, а для контроля валов - в виде скоб.
Контроль размеров отверстий обычно производится проходными и непроходными калибрами-пробками, вставленными в общую рукоятку (рис. 3.77 а ).
Калибры для валов обычно де лают в виде скоб с плоскопараллельными рабочими поверхностями (рис. 3.77 б ).
| б | в |
Рис. 3.77. Эскизы калибров
Если проходной и непроходной калибры для контроля отверстий изготавливают в виде полных пробок, то непроходная пробка имеет меньшую длину, чем проходная. Для отверстий больших диаметров чаще используют калибры с рабочими поверхностями в виде неполной пробки, например листовая пробка с цилиндрическими рабочими поверхностями, причем длина рабочих поверхностей непроходной пробки существенно меньше, чем у проходной. Контроль каждой пробкой осуществляется в нескольких поперечных сечениях отверстия (контролируется как минимум два взаимно перпендикулярных сечения).
При контроле валов калибром-скобой и поверхность проверяют в нескольких сечениях по длине и не менее чем в двух взаимоперпендикулярных направлениях каждого сечения.
Если детали годные, то в соответствии с названием проходные калибры (ПР) должны проходить через контролируемые поверхности под действием собственного веса, а непроходные (НЕ) проходить не должны.
При контроле гладкими калибрами следует соблюдать ряд правил, в частности пользоваться только калибрами, предназначенными для данного случая (рабочие, как правило, используют новые проходные калибры, работники ОТК могут использовать частично изношенные калибры). Необходимо следить за чистотой измерительных поверхностей, не пытаться силой проталкивать проходные и непроходные калибры, во избежание нагрева не следует держать калибры в руках дольше, чем это необходимо.
Виды гладких нерегулируемых калибров для контроля цилиндрических отверстий и валов устанавливает ГОСТ 24851-81, в котором их различным конструктивным видам присвоены номера (1...12) и соответствующие наименования.
Существуют три варианта исполнения гладких калибров:
1. Однопредельные пробки или скобы (проходные, маркируемые ПР, и непроходные - НЕ), применяемые преимущественно при контроле относительно больших размеров.
2. Двухпредельные двусторонние калибры, которые несколько ускоряют контроль. Они предусмотрены для сравнительно небольших размеров: калибры-скобы до 10 мм и калибры пробки до 50 мм.
3. Односторонние двухпредельные калибры, которые компактнее и практически вдвое ускоряют контроль. Такие калибры предусмотрены для широкого диапазона размеров.
Односторонние скобы , начиная с размеров свыше 200 мм для контроля валов до 8-го квалитета включительно, обязательно должны снабжаться теплоизоляционными ручками-накладками.
Конструктивно гладкие калибры могут выполняться регулируемыми и нерегулируемыми .
Калибры для размеров свыше 500 мм, согласно ГОСТ 24852-81 применяют только для контроля деталей 9...17-го квалитетов. Эти калибры имеют единую схему расположения полей допусков.
Расчет калибров сводится к определению исполнительных размеров измерительных поверхностей, ограничению отклонений их формы и назначению оптимальной шероховатости. Началом отсчета отклонений для проходных гладких калибров является проходной предел вала или отверстия, для непроходных - их непроходной предел. На проходные калибры кроме допуска на изготовление отдельно предусматривают еще допустимую границу износа.
Для производительного и точного контроля внутренних размеров контроля калибров-скоб в процессе их доводки при изготовлении и для быстрого определения момента полного изнашивания используют гладкие контрольные калибры (рис. 3.77 в ).
В комплект контрольных калибров входят три калибра, выполненные в виде шайб:
Контрольный проходной калибр (К-ПР);
Контрольный непроходной калибр (К-НЕ);
Калибр для контроля износа проходного калибра (КИ).
Контрольные калибры К-ПР и К-НЕ из-за малости допусков рабочих калибров, для контроля которых они предназначены, выполнены как нормальные, а не предельные калибры, и годность рабочих калибров определяется с применением субъективной оценки соответствия проверяемых размеров контрольным калибрам.
Калибр КИ предназначен для контроля допустимого износа проходной стороны и может рассматриваться как предельный калибр, контролирующий границу допустимого износа.
Контрольные калибры (при размерах до 180 мм можно использовать также блоки концевых мер) предназначены для ускорения проверки окончательных размеров проходной и непроходной сторон при изготовлении нерегулируемых или установке регулируемых скоб (К-ПР и К-НЕ), а также для контроля момента полного износа проходных калибров-скоб в процессе их эксплуатации (КИ).
Калибры для контроля калибров-пробок не изготавливают. Размеры калибров-пробок проверяют универсальными измерительными средствами, что для наружных поверхностей не представляет сложности.
Для всех калибров устанавливают допуски на изготовление, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашивается более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа.
Допуски на измерительные поверхности гладких калибров установлены стандартами ГОСТ 24853-81 (для размеров до 500 мм) и ГОСТ 24852-81 (для размеров от 500 мм до 3150 мм). Допуски рабочих поверхностей калибров значительно меньше допусков тех деталей, для контроля которых они предназначены, и апробированы многолетней практикой.
Для построения схем расположения полей допусков необходимо определять номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала (рис. 3.78).
Расположение полей допусков калибров по ГОСТ 24853-81 зависит от номинального размера детали (различаются схемы для размеров до 180 мм и свыше 180 мм и для квалитетов 6, 7, 8 и от 9 до 17).
Рис. 3.78. К определению номинальных размеров калибров
Стандартом установлены следующие нормы для калибров :
- Н - допуск на изготовление калибров для отверстия;
- Н s - допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями (для отверстия);
- Н 1 - допуск на изготовление калибров для вала;
- Н р - допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.
Износ проходных калибров ограничивают значениями:
- Y - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;
- Y 1 - допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.
Для всех проходных калибров поля допусков смещены внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и величину Z 1 для калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, позволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск забракования годных деталей новым калибром.
Исполнительным называется размер калибра, по которому изготавливается калибр. При определении исполнительного размера калибра осуществляют замену номинального размера: за «новый» номинальный размер принимают предел максимума материала калибра с расположением поля допуска «в тело» детали. На чертежах рабочих калибров-пробок и контрольных калибров обозначают наибольший размер с отрицательным отклонением, равным ширине поля допуска, для калибров-скоб - наименьший размер с положительным отклонением.
Калибры широко применяют для контроля сложных поверхностей деталей, включая шлицевые и резьбовые. При этом для конструирования рабочих поверхностей калибров обязательно используют принцип Тейлора.
Например , для контроля шлицевых втулок рабочий проходной калибр изготавливают в виде шлицевого вала, что позволяет одновременно контролировать размеры по наружному и внутреннему диаметрам шлицевой втулки, а также взаимное расположение наружной и внутренней цилиндрических поверхностей втулки, шаг и направление шлиц, ширину впадин. Для контроля непроходных пределов (пределов минимума материала детали) используют комплект непроходных калибров, обеспечивающих проверку собственно размеров элементов шлицевой втулки. Диаметры контролируют пробками, причем для внутреннего диаметра применяют неполную или полную пробку, а для наружного диаметра шлицевой втулки используют неполную пробку. В комплект входит и рабочий калибр для контроля ширины шлиц.
Для контроля резьбы применяют рабочую проходную резьбовую пробку с резьбой полного профиля и длиной, равной длине резьбового сопряжения. В комплект непроходных калибров входят рабочий непроходной резьбовой калибр с укороченным профилем резьбы и уменьшенной длиной резьбовой части, а также гладкие калибры для контроля диаметра выступов. Непроходной резьбовой калибр должен свинчиваться с ответной деталью не более чем на полтора витка.
КОНТРОЛЬ ДЕТАЛЕЙ ГЛАДКИМИ КАЛИБРАМИ
Для выполнения операций технического контроля, особенно в массовом и крупносерийном производстве, рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК) широко используют калибры.
Калибр – средство контроля, воспроизводящее геометрические параметры элементов изделия, определяемые заданными предельными линиями или угловыми размерами, и контактирующее с элементами изделия по поверхностям, линиям или точкам. Под элементом изделия понимается
конструктивно- законченная часть изделия. Например: вал, отверстие, паз, выступ, резьба и т.д..
Калибры – это специальная технологическая оснастка, предназначенная для оценки годности деталей и изделий машиностроения (допусковый контроль). Контроль калибрами имеет выше производительность, чем измерение действительных размеров деталей измерительными средствами. Однако проектирование и изготовление калибров экономически выгодно в крупносерийном и массовом производстве.
С помощью калибров ведется рассортировка деталей на годные и негодные (брак). Калибры не определяют числовое значение (действительный размер) контролируемого параметра, а лишь устанавливают входит ли элемент изделия в границы предельных размеров. Различают исправимый брак, когда валы выполнены с завышенными размерами, а отверстия − с заниженными, и неисправимый брак, когда размеры валов занижены, а размеры отверстия − завышены.
Контроль калибрами ведет к определенному ужесточению допуска на изготовление детали по сравнению с табличной величиной .
Применяются калибры для контроля гладких цилиндрических поверхностей, для конусных, резьбовых, шпоночных и шлицевых поверхностей, а также для контроля расположения поверхностей.
Различают калибры нормальные и предельные.
Нормальный калибр – калибр, воспроизводящий заданный линейный или угловой размер и форму сопрягаемой с ним поверхности контролируемого элемента изделия, т.е. имеют только проходную сторону.
Нормальные калибры (шаблоны, калибры расположения) используют для контроля деталей со сложным профилем поверхностей. О годности детали судят по величине зазора между ее контуром и нормальным калибром на равномерность просвета или под щуп.
Предельный калибр – калибр, воспроизводящий проходной и непроходной пределы геометрических параметров изделия, т.е. эти калибры имеют проходную (ПР ) и непроходную (НЕ ) стороны. К предельным калибрам относятся гладкие калибры для контроля валов и отверстий, резьбовые калибры и другие.
По назначению калибры разделяют на:
- рабочие калибры, предназначенные для проверки размеров деталей рабочими и контролерами ОТК;
- приемочные калибры − обычно это изношенные рабочие калибры (их размеры в пределах допуска на износ), используют их представители заказчика;
- контрольные калибры (контркалибры) используются для проверки размеров рабочих и приемочных калибров и для установки размера регулируемой скобы
Для контроля наружных (охватываемых) поверхностей валов применяют калибры-скобы, а для контроля внутренних (охватывающих) поверхностей отверстий – калибры-пробки.
Калибры – скобы могут быть регулируемые и нерегулируемые. Регулируемые калибры–скобы допускают переналадку на другой размер (за счет подвижной вставки) или восстановление размера проходной стороны по мере ее износа. Нерегулируемые скобы применяют более широко, так как имеют жесткую конструкцию, дешевле и проще в производстве.
8.2. РАСЧЕТ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ
ГЛАДКИХ КАЛИБРОВ
Исполнительным размером калибра является размер, по которому изготавливается новый калибр. Допуски на изготовление калибра задаются «в тело» калибра в виде одностороннего отклонения: положительного для скобы и отрицательного для пробки. Номинальными размерами проходных калибров ПР и непроходных НЕ служат соответственно предельные размеры детали.
Номинальный размер проходного калибра ПР соответствует максимуму материала проверяемого объекта, т.е. для вала – наибольшему предельному размеру, а для отверстия – наименьшему предельному размеру.
Номинальный размер непроходного калибра НЕ соответствует минимуму материала проверяемого объекта, т.е. для вала − наименьшему предельному размеру, а для отверстия – наибольшему предельному размеру.
Допуски на изготовление и износ гладких калибров заданы в ГОСТ 24853 «Калибры гладкие для размеров до 500мм. Допуски». Приняты условные обозначения полей допусков Н − для пробок и Н 1 − для скоб. Значение допуска калибра зависит от номинального размера детали и квалитета контролируемого размера (табл.8. 1). Схемы расположения полей допусков калибров-пробок даны на рис. 8.1.
У всех проходных калибров поля допусков (H и Н 1 ) сдвинуты внутрь поля допуска детали на величину Z − для калибров-пробок и Z 1 − для калибров-скоб. Для номинальных размеров свыше 180 мм поле допуска непроходного калибра.
Т а б л и ц а 8.1
Допуски и отклонения гладких калибров и
контркалибров, мкм (по ГОСТ 24853-81)
| Квалитет | Обозначение | Интервалы номиналов контролируемых размеров, мм | Допуски формы пробки | |||||||||
| Св. 3 до 6 | 6… | 10… | 18… | 30… | 50… | 80… | 120… | 180… | 250… | |||
| Z | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | IT1 | |||||||
| Y | 1,5 | 1,5 | ||||||||||
| a,a 1 | ||||||||||||
| Z 1 | 2,5 | 3,5 | ||||||||||
| Y 1 | 1,5 | 1,5 | ||||||||||
| H | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
| H 1 | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
| H p | 1,2 | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
| Z,Z 1 | 2,5 | 3,5 | IT2 | |||||||||
| Y,Y 1 | 1,5 | 1,5 | ||||||||||
| a,a 1 | ||||||||||||
| H,H 1 | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
| H p | 1,2 | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | ||||||
| Z,Z 1 | IT2 | |||||||||||
| Y,Y 1 | ||||||||||||
| a,a 1 | ||||||||||||
| H | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
| H 1 | ||||||||||||
| H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | |||||||||
| 9* | Z,Z 1 | IT2 | ||||||||||
| a,a 1 | ||||||||||||
| H | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
| H 1 | ||||||||||||
| H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
| 10* | Z,Z 1 | IT2 | ||||||||||
| a,a 1 | ||||||||||||
| H | 2,5 | 2,5 | ||||||||||
| H 1 | ||||||||||||
| H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
| 11* | Z,Z 1 | IT4 | ||||||||||
| a,a 1 | ||||||||||||
| H,H 1 | ||||||||||||
| H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 | ||||||||
| 12* | Z,Z 1 | IT4 | ||||||||||
| a,a 1 | ||||||||||||
| H,H 1 | ||||||||||||
| H p | 1,5 | 1,5 | 2,5 | 2,5 |
П р и м е ч а н и е:Для квалитетов, отмеченных (*) для всех интервалов размеровY =Y 1 =0.
Рис. 8.1. Схемы расположения полей допусков калибров–пробок для контроля отверстий:
а −до 180 мм, квалитеты 6…8; б −свыше180 мм, квалитеты 6…8;
в −до 180 мм, квалитеты 9…17; г −свыше180 мм, квалитеты 9…17
Рис. 8..3. Схемы расположения полей допусков калибров-скоб
для контроля валов квалитетов 9…17: а −до 180 мм; б −свыше 180 мм
также смещается внутрь поля допуска детали на величину a − для пробок и a 1 − для скоб. Для размеров до 180 мм a = a 1 = 0.
Для проходных калибров предусматривается допуск на износ, который отражает средневероятный износ калибра. Для калибров до 8 квалитета допуск на износ выходит за границу поля допуска детали на величину Y − для пробок и Y 1 − для скоб. Для калибров более грубых квалитетов (9...17) износ ограничивается проходным пределом, т.е. Y = Y 1 =0 . Эксплуатация калибра возможна в пределах границы износа. Этими калибрами пользуются представители заказчика и их называют приемочными калибрами .
При эксплуатации калибров-скоб контроль их годности осуществляется с помощью контркалибров, по форме соответствующих валу. Контркалибры имеют допуски на изготовление Нр , которые располагаются симметрично относительно середины полей допусков калибров на изготовление и границы износа. Схемы расположения полей допусков калибров-скоб даны на рис. 8..2 и 8.3). Контркалибры изготавливаются в виде шайб в комплекте из 3-х штук, так как проверяют проходную сторону рабочего калибра (К-ПР ), износ проходной стороны (К-И) и непроходную сторону (К-НЕ ).
Контрольные калибры целесообразно изготавливать только на специализированных предприятиях, выпускающих скобы большими партиями. В остальных случаях контроль скоб выполняется блоками из концевых мер длины.
Исполнительные размеры калибров согласно соответствующей схеме
расположения полей допусков подсчитываются по формулам табл. 8.2.
Т а б л и ц а 8. 2
Формулы для расчета
предельных и исполнительных размеров калибров
| до 180 мм | свыше 180 мм | |
| Пробки | (рис.8.1,а ;8.1,в = (D m i n + Z + H/ 2) ПР min = (D m i n + Z − H/ 2) ПР изн = (D m i n − Y) НЕ max = (D m a x + H/ 2) НE min = (D m a x − H/ 2) исполнительные размеры (d ) 1 ПР = (D min + Z + H/ 2) - H НЕ = (D max + H/ 2) - H | (рис. 8.1,б ;8.1,г ) предельные размеры ПР max = (D m i n + Z + H/ 2) ПР m i n = (D m i n + Z − H/ 2) ПР изн = (D m i n − Y + a) НЕ max = (D max −a + H/ 2) НE m i n = (D max − a− H/ 2) исполнительные размеры (d ) 1 ПР = (D m i n + Z + H/ 2) - H НЕ = (D max −a + H/ 2) - H |
| Скобы | (рис.8.2,а ;8.3,а ) предельные размеры ПР max = (d max - Z 1 + H 1 /2) ПР m i n = (d max - Z 1 - H 1 /2) ПР изн = (d max + Y 1 ) НЕ max = (d m i n + H 1 /2) НEmin = (d m i n − H 1 /2) исполнительные размеры (D ) 1 ПР = (d max − Z 1 −H 1 /2) + H 1 НЕ = (d m i n – H 1 /2) + H 1 | (рис. 8.2,б ;8.3,б ) предельные размеры ПР max = (d max − Z 1 + H 1 /2) ПР m i n = (d max − Z 1 − H 1 /2) ПР изн = (d max + Y 1 −a 1 ) НЕ max = (d m i n + a 1 + H 1 /2) НE m i n = (d m i n + a 1 − H 1 /2) исполнительные размеры (D ) 1 ПР = (d max − Z 1 − H 1 /2) + H 1 НЕ = (d m i n + a 1 − H 1 /2) + H 1 |
| Контр- калибры | (рис.8.2,а ;8.3,а ) исполнительные размеры (d ) К-И =(d max +Y 1 +H R /2) - Н р К-ПР = (d max – Z 1 + H R /2) - Н р К-НЕ = (d m i n + H R / 2) - Н р | (рис. 8.2,б ;8.3,б ) исполнительные размеры (d ) К-И = (d max +Y 1 −a 1 +H R / 2) - Н р К-ПР = (d max – Z 1 +H R / 2) - Н р К-НЕ = (d m i n + a 1 +H R / 2) - Н р |
П р и м е ч а н и е: Исполнительные размеры на рис. 2.1….2.8.
Исполнительные размеры калибров следует округлять: для изделий 6...14 квалитетов и всех контркалибров − до 0,5мкм в сторону сокращения производственного допуска, величина допуска калибра и контркалибра сохраняется; для изделий 15...17 квалитетов − округлять до 1 мкм.
15. КАЛИБРЫ
Калибры – средства измерительного контроля, предназначенные для проверки соответствия действительных размеров, формы и расположения поверхностей деталей заданным требованиям.
Калибры применяют для контроля деталей в массовом и серийном производствах. Калибры бывают нормальные и предельные .
Нормальный калибр – однозначная мера, которая воспроизводит среднее значение (значение середины поля допуска) контролируемого размера. При использовании нормального калибра о годности детали судят по зазорам между поверхностями детали и калибра. Оценка зазора, следовательно, результаты контроля в значительной мере зависят от квалификации контролера и имеют субъективный характер.
Предельные калибры обеспечивают контроль по наибольшему и наименьшему предельным значениям параметров. Изготавливают предельные калибры для проверки размеров гладких цилиндрических и конических поверхностей, глубины и высоты уступов, параметров резьбовых и шлицевых поверхностей деталей. Изготавливают также калибры для контроля расположения поверхностей деталей, нормированных позиционными допусками, допусками соосности и др.
При контроле предельными калибрами деталь считается годной, если проходной калибр под действием силы тяжести проходит, а непроходной калибр не проходит через контролируемый элемент детали. Результаты контроля практически не зависят от квалификации оператора.
По конструкции калибры делятся на пробки и скобы . Для контроля отверстий используют калибры-пробки, для контроля валов – калибры-скобы.
По назначению калибры делятся на рабочие и контрольные.
Рабочие калибры предназначены для контроля деталей в процессе их изготовления. Такими калибрами пользуются рабочие и контролеры отделов технического контроля (ОТК) на предприятиях.
Комплект рабочих предельных калибров для контроля гладких цилиндрических поверхностей деталей включает:
проходной калибр (ПР) , номинальный размер которого равен наибольшему предельному размеру вала или наименьшему предельному размеру отверстия;
непроходной калибр (НЕ), номинальный размер которого равен наименьшему предельному размеру вала или наибольшему предельному размеру отверстия.
Проходной калибр контролирует предел максимума материала детали, значит, выявленный таким калибром брак будет исправимым (на детали остался избыток материала, который можно снять при дальнейшей обработке детали с помощью того же технологического процесса).
Непроходной калибр контролирует предел минимума материала детали, значит, выявленный таким калибром брак будет неисправимым (с детали снято слишком много материала, который нельзя вернуть с помощью того же технологического процесса).
Для всех калибров устанавливают допуски на изготовление рабочих поверхностей, а для проходного калибра, который при контроле детали изнашиваются более интенсивно, дополнительно устанавливают границу износа.
Контрольные калибры предназначены для контроля рабочих калибров-скоб. Для калибров-пробок контрольные калибры не изготавливают, поскольку наружные размеры достаточно просто проконтролировать универсальными средствами измерений – измерительными головками на стойках, гладкими или рычажными микрометрами и другими накладными приборами.
В комплект контрольных калибров входят три калибра, изготовленные в виде шайб:
контрольный проходной калибр (К-ПР);
контрольный непроходной калибр (К-НЕ);
калибр для контроля износа проходного калибра (К-И).
Контрольные калибры изготавливают в виде плоских шайб с шириной, соответствующей ширине контролируемой скобы. Калибры К-ПР и К-НЕ – нормальные калибры, предназначенные для контроля соответствующих рабочих калибров-скоб при их изготовлении и приемке. Контрольный калибр К-И используют для проверки уровня изношенности рабочего проходного калибра как предельный непроходной калибр. Прохождение калибра К-И свидетельствует о переходе износа за допустимый предел, рабочий проходной калибр бракуют, после чего он подлежит ремонту или утилизации.
Необходимым условием конструирования калибров является соблюдение принципа подобия, или принципа Тейлора. Согласно этому принципу проходной калибр должен быть прототипом сопрягаемой детали с длиной, равной длине соединения, и обеспечивать комплексный контроль (размера, формы и при необходимости расположения поверхностей детали). Непроходной калибр должен обеспечивать контроль собственно размеров детали, значит, он должен иметь малую измерительную длину контактных поверхностей, чтобы контакт приближался к точечному.
В соответствии с принципом Тейлора проходной калибр для контроля отверстия должен быть валом с длиной, равной длине соединения («полная пробка»), а непроходной калибр для отверстия должен иметь сферические контактные поверхности («неполная пробка»). Фактически из технологических соображений принцип Тейлора частично нарушают, используя неполные пробки в качестве проходных калибров и полные пробки уменьшенной длины в качестве непроходных калибров.
Для контроля валов в полном соответствии с принципом Тейлора проходной калибр должен исполняться в виде кольца, а непроходной калибр в виде скобы. Реально в большинстве случаев применяют проходные и непроходные калибры в виде скоб.
Для построения схем расположения полей допусков необходимы номинальные размеры калибров, которые соответствуют предельным размерам контролируемой калибром поверхности отверстия или вала (рисунок 15.1).
Рисунок 15.1 – К определению номинальных размеров калибров
Расположение полей допусков калибров по ГОСТ 24853-81 зависит от номинального размера детали (различаются схемы для размеров до 180 мм и свыше 180 мм и для квалитетов 6,7,8 и от 9 до 17 ).
Стандартом установлены следующие нормы для калибров:
Н – допуск на изготовление калибров для отверстия;
Н s – допуск на изготовление калибров со сферическими измерительными поверхностями (для отверстия);
Н 1 – допуск на изготовление калибров для вала;
Н р – допуск на изготовление контрольного калибра для скобы.
Износ проходных калибров ограничивают значениями:
Y – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для отверстия за границу поля допуска изделия;
Y 1 – допустимый выход размера изношенного проходного калибра для вала за границу поля допуска изделия.
Для всех проходных калибров поля допусков смещены внутрь поля допуска детали на величину Z для калибров-пробок и величину Z 1 для калибров-скоб. Такое расположение поля допуска проходного калибра, подверженного износу, позволяет повысить его долговечность, хотя увеличивает риск забракования годных деталей новым калибром.
Схема расположения полей допусков калибров для контроля отверстия и вала показана на рисунке 15.2.
Калибры-пробки могут быть полные и «неполные». Полные пробки для цилиндрических отверстий имеют форму прямого кругового цилиндра, а неполные – форму вырезанной из прямого кругового цилиндра полосы с диаметрально противоположными рабочими поверхностями. Такие неполные пробки изготавливают из листового материала. Предельный случай «неполной» пробки – стержень со сферическими рабочими поверхностями – часто используют для контроля больших отверстий, особенно размером порядка нескольких метров. В технической литературе для подобных конструкций раньше применяли наименование «штихмасс». Иногда основную часть такого калибра выполняют из дерева, а наконечники для повышения износостойкости делают металлические. В неполных пробках иногда предусматривают возможность изменения размеров за счет тонкого перемещения наконечников, такие калибры-пробки называют регулируемыми в отличие от «жестких пробок» с фиксированными размерами.
Предельные калибры-пробки бывают однопредельные (проходные или непроходные) или двухпредельные (объединенные на одной рукоятке проходная и непроходная пробки). В зависимости от расположения двух пробок на рукоятке различают односторонние и двухсторонние калибры. Односторонние пробки дают некоторый выигрыш в производительности контроля, но требуют усложнения конструкции со всеми вытекающими отсюда недостатками.
Калибры-скобы как и калибры-пробки могут быть однопредельные и двухпредельные, причем двухпредельные скобы могут выполняться как односторонние или двухсторонние. Все калибры-скобы можно отнести к «неполным» калибрам, поскольку полным калибром для контроля вала является калибр-кольцо. Калибры в форме колец используют сравнительно редко (например, резьбовые калибры-кольца), поскольку технология контроля существенно усложняется, а проконтролировать калибром-кольцом размеры шеек установленного в центрах вала на технологическом оборудовании в принципе невозможно.
Калибры-скобы изготавливают из листового материала или из специальных заготовок, полученных литьем или штамповкой. Скобы выполняют как«жесткие» с фиксированными размерами или регулируемые. У регулируемых скоб для повышения износостойкости часто применяют напайки из твердого сплава на регулируемые цилиндрические контактные элементы.
Контрольные калибры предназначены для контроля калибров-скоб, поэтому они должны быть «валами». Однако поскольку они предназначены для контроля скоб со сравнительно узкими рабочими поверхностями, эти калибры изготавливают не в виде валов значительной длины, а в форме плоских шайб.
При контроле калибрами нельзя применять силу, особенно при использовании калибров-скоб, поскольку калибр в некоторых случаях можно «затолкать» на вал, несмотря на сопротивление деталей. В таком случае скоба «раскрывается» несмотря на относительно высокую жесткость конструкции и возвращается в исходное состояние после снятия нагрузки. Основное правило, которое позволяет избежать недопустимых деформаций, – контроль прохождения/непрохождения калибра под действием собственного веса. Это означает, что пробку надо опускать в отверстие при вертикальном положении его оси, а скобу следует опускать сверху при горизонтальном расположении оси вала. Для изменения контрольного сечения вала его поворачивают вокруг горизонтальной оси, а направление перемещения скобы остается вертикальным.
На чертежах рабочих калибров в соответствии с ГОСТ 2015 указывают:
а) исполнительные размеры;
б) допуски формы, а при необходимости и расположения рабочих поверхностей калибров. Числовые значения допусков выбирают, исходя из уровней относительной геометрической точности (предпочтительно по нормальному уровню А). Полученное значение допуска округляют до ближайшего по ГОСТ 24643;
в) шероховатость поверхностей (в первую очередь рабочих). Числовое значение высотного параметра шероховатости следует согласовать с минимальным допуском макрогеометрии; оно не должно превышать регламентируемое ГОСТ 2015;
г) другие размеры, необходимые для изготовления;
д) твердость рабочих поверхностей, принятая по ГОСТ 2015;
е) маркировку калибров.
Исполнительным называется размер калибра, по которому изготавливается калибр. При определении исполнительного размера пользуются правилом: за «новый» номинальный размер принимают предел максимума материала калибра с расположением поля допуска «в тело» детали. На чертежах рабочих калибров-пробок и контрольных калибров обозначают наибольший размер с отрицательным отклонением, равным ширине поля допуска, для калибров-скоб – наименьший размер с положительным отклонением.
При маркировке на поверхность калибра (или его ручку для калибра-пробки) наносят:
номинальный размер поверхности, для контроля которой предназначен калибр;
буквенное обозначение поля допуска контролируемой поверхности;
числовые значения предельных отклонений в соответствии с полем допуска контролируемой поверхности (значения в миллиметрах);
тип калибра (ПР, НЕ, К-ПР и т.д.);
товарный знак завода-изготовителя.