книги из ГПНТБ / Степанян А.Г. Изготовление малогабаритных корпусных деталей

Нетрудно заметить также, что при одинаковых габаритах,

когда Д = L: = -j-, несоосность со стороны корпуса от переко­

са торцов в 2 раза больше в корпусе с одной крышкой по срав­ нению с корпусом из двух половинок.

Для определения характера влияния отдельных погрешно­ стей корпуса и крышки на результирующую величину несоосно­ сти отверстий в сборном корпусе автором проведены контроль­ ные измерения на корпусе с крышкой.

Оправки из набора (изготовленного через 0,002 мм) вставля­ лись в отверстия крышек плотно от руки, и в вертикальных цент­ рах проверяли как торцовое биение опорной поверхности, так и радиальное биение посадочной поверхности. Затем, не снимая оправки, крышку собирали с корпусов и проверяли биение в от­ верстии корпуса. Биение измеряли в трех отмеченных точках (по двум осям) относительно точки, принятой за нуль. Аналогично корпус базировали по отверстию 0 24Ні мм, измеряли биения опорных платиков и посадочной поверхности 0 103 мм, а после сборки с крышкой — биение в отверстии 0 24Нj мм крышки.

При контроле биения в отверстии крышки с базированием сборного корпуса по отверстию 0 24Ні мм в корпусе выявилась функциональная линейная зависимость полученных результатов от значений биений посадочной поверхности 0 103 мм корпуса. Неперпендикулярность опорных платиков корпуса вызывает не­ значительные отклонения, следовательно, результирующее зна­ чение биения в основном зависит от величин биений посадочных поверхностей корпуса и крышки относительно отверстий 0 24Ні мм. В результирующее значение погрешности входит действительная неперпендикулярность опорной поверхности оси отверстия. При расчете ожидаемой суммарной погрешности сбор­ ного корпуса с базированием по отверстию в крышке вместо зна­ чений неперпендикулярности опорной поверхности относительно оси отверстия следует брать значения непараллельиости опорной и торцовой поверхностей крышки.

При контроле биения в отверстиях сборного корпуса при ба­ зировании по отверстию в крышке полученные значения в боль­ шой степени зависят от неперпендикулярности торца крышки и опорных платиков корпуса осям соответствующих отверстий.

Вследствие погрешности измерения искажается зависимость результирующего биения в отверстии сборного корпуса от дру­ гих первичных погрешностей биений посадочных поверхностей корпуса и крышки относительно отверстий 0 24Ні мм. При этом в результирующее значение входит биение опорной поверхности крышки являющееся суммарной погрешностью от неперпендику­ лярности опорной поверхности оси отверстия 0 24Ні мм и от по­ грешности установки. Следовательно, при расчете ожидаемой суммарной погрешности сборного корпуса при базировании по от­

134

верстию в крышке необходимо взять среднее или среднее квад­ ратичное значение этой погрешности.

Имея конструктивные параметры для указанного корпуса (/=12,5 мм, L=105 мм, D = 103 мм) и средние квадратичные от­ клонения для всех первичных погрешностей на основе статисти­ ческих данных, по выражениям (118) и (119) можно рассчитать средние квадратичные отклонения биений сборного корпуса с двух сторон ав и GSn. Сравнение этих значений со средни­

нии сборного корпуса по отверстию в корпусе полученные зна­

= 16,5; стВі = 32). Это объясняется тем, что погрешности уста­ новки, вызывающие биение опорной поверхности крышки а

(при базировании по отверстию в крышке) порождают погреш­ ности удвоенной величины 2а'кр, а погрешности установки кор­

пуса, вызывающие биение опорных платиков корпуса о” (при

сборного корпуса, имея конструктивные характеристики — но­ минальные размеры и допустимые значения отдельных погреш­ ностей.

10 мкм). Принимая распределение несоосностей и неіперпендикулярностей по закону Максвелла рс=І1,14), а распределение среднего зазора по ‘нормальному

параметрах получим: со стороны крышки

В*. = —і— = 15,4 мкм

211,14

и-со стороны -корпуса

Для корпуса :ііз двух лоло-вин (при £] = L2= 60 мм и О=і100 ,мм) получим:

о31= Ва2= - 1 — V 2 ■1,143 ■W H - 53+ 2 • 1 ,143 ■0,6= • 15= = 18,6 мкм. 1,14

Проведенный анализ и рассмотренные примеры показывают, что в сборных корпусах источником несоосности для номиналь­

135

КОНТРОЛЬ точности ВЗАИМНОГО РАСПОЛОЖЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Контроль точности взаимного расположения поверхностей у корпусных деталей является одним из сложнейших вопросов в производстве. Контроль точности взаимного расположения по­ верхностей малогабаритных корпусных деталей еще более усложняется из-за более жестких допусков на эти параметры по сравнению с другими корпусами общего машиностроения и от­ носительно меньших величин базовых поверхностей.

Ведение процесса обработки корпусных деталей невозможно без поэтапного контроля точности и, в частности, контроля точ­ ности взаимного расположения поверхностей.

Вопросы контроля точности номинальных размеров посадоч­ ных поверхностей и точности их геометрической формы (оваль­ ности, огранки, конусности) успешно решаются для малогаба­ ритных корпусных деталей, несмотря на жесткие допуски на эти параметры. Помимо широко применяемых контрольных средств, таких как предельные гладкие пробки и скобы, микро­ метры и индикаторные скобы, нутромеры высокой точности с це­ ной деления 0,001 мм и др., указанные параметры особоточных малогабаритных корпусов контролируются на универсальных из­ мерительных приборах, как-то: универсальном микроскопе, гори­ зонтальном оптиметре, кругломере и др., что обеспечивает высо­ кую точность измерения и возможность паспортизации резуль­ татов измерений.

Для контроля неплоскостностн малогабаритных корпусных деталей широко применяемым методом контроля является метод контроля «на краску».

Существующие методы контроля взаимного расположения по­ верхностей из-за небольших длин базовых поверхностей большей частью обладают значительными методическими погрешностями, вследствие чего погрешность измерения в ряде случаев дости­ гает недопустимых значений.

Контроль точности взаимного расположения поверхностей нельзя рассматривать отдельно от точности геометрической фор­ мы поверхностей. Именно неточности формы и обусловливают возникновение значительных погрешностей измерения. Для оцен­ ки пригодности каждого метода в каждом конкретном случае

137

необходим точный анализ, обеспечивающий выявление источни­ ков погрешностей измерения и их ожидаемых величин. Только на основе такого анализа можно решать вопрос о пригодности данного метода контроля и при необходимости введения соответ­ ствующих коррективов.

Ниже рассматриваются несколько типовых широко распро­ страненных схем для контроля основных параметров взаимного расположения поверхностей.

КОНТРОЛЬ НОМИНАЛЬНО СООСНЫХ ОТВЕРСТИЙ

В настоящее время существует ряд методов контроля взаимного расположения номинально соосных отверстий. Основными из них являются: 1) контроль калибрами положения; 2) контроль при помощи гладких оправок относительно базовой поверхности; 3) контроль индикатором при установке детали с пробками в центрах; 4) контроль индикаторным приспособлением с базиро­ ванием детали по одному отверстию; 5) контроль по комплекс­ ному допуску.

Кроме указанных, можно применять оптические, пневмати­ ческие и емкостные методы контроля соосности. Все они, в ос­ новном, основаны на принципе базирования корпуса по одному отверстию и измерению положения второго отверстия. Тем са­ мым увеличивается только точность измерительного прибора, а. погрешности, связанные с базированием детали по одному отвер­ стию, остаются.

Рассмотрим коротко указанные выше методы отдельно. Контроль калибрами положения. Контроль взаимного распо­

ложения номинально соосных отверстий калибрами положения применим главным образом тогда, когда необходимо обеспечить собираемость деталей (рис. 34, а, б).

Точностной анализ этого метода и границы применения ка­ либров положения достаточно подробно изложены в техниче­ ской литературе [23]. Установлено предельное соотношение меж­

138

Принимая для простоты, что размер одного отверстия всегда имеет максимальное значение, перекос оправки (калибра) за счет зазора Z] во втором отверстии определится из выражения

La = ^ - . Ь1

Линейная величина возможной несоосностн зависит также от расстояния между отверстиями L и определяется следующим об­ разом:

Для малогабаритных корпусов всегда Следователь­

но, калибр положения может не обнаружить несоосности вели­ чиной на порядок больше зазора. Допустимое отклонение несо­ осности для этих деталей всегда меньше величины зазора. Отсю­ да следует, что указанный метод не приемлем для точных кор­ пусов. Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что указанные детали не удовлетворяют предельному условию по форму­ ле (122). Этот метод имеет некоторое применение, когда допуск на несоосность определяется величиной порядка 0 , 0 2 мм.

Для уменьшения погрешности измерения часто применяют калибры положения в комплекте с промежуточными втулками, подбираемыми плотно по размеру каждого отверстия из комп­ лекта, изготовленного с интервалом 0,002—0,005 мм.

Вследствие уменьшения фактического зазора между калиб­ ром и втулкой уменьшается погрешность измерения, однако та­ кой схеме присущи методические погрешности, связанные с не­ точностью геометрической формы отверстия и действительным зазором между втулкой и отверстием вследствие ограниченности количества втулок в комплекте и неточности их подбора. На рис. 3 4 , б представлена схема контроля, когда имеется конусо­

образность отверстий.

Перекос втулок за счет конусообразности определится из вы­ ражения

max Д min -

Из-за малости угла а здесь к далее принимаем tga = a. Возможная величина несоосности определится так:

139

Аналогичные погрешности вызывают зазор между втулкой и отверстием, а также овальность посадочных отверстий, так как втулки подбираются по меньшему диаметру овала, а в сторону большого диаметра за счет зазора возможен перекос. Здесь и далее при анализе точности методов контроля не учитываются погрешности самих измерительных средств и погрешности, до­ пущенные контролером.

Контроль соосности при помощи гладких оправок относитель­ но базовой поверхности. Схема контроля соосности при помощи гладких оправок, вставляемых в отверстия относительно базовойповерхности, обеспечивает выявление несооспостп только в про­ веряемой плоскости. На рис. 35 представлены три схемы иесоос-

Рис. 35. Контроль несоосности относительно базовой поверхности

ности — параллельное смещение (а) и перекос осей (б, в). Величина несоосностн е рассчитывается как разность наиболь­ шего и наименьшего показаний индикатора из четырех изме­ рений.

У этой схемы также имеются большие методические погреш­ ности, связанные с неточностью геометрической формы отверстия и подбором оправок. При величине зазора z2 между оправкой и отверстием (рис. 35, г) показание индикатора дает погрешность

= 1 — I' е3 = -£і£.

При измерении 1\ получаем погрешность

еі = -^Б.

ъ

140

При равенстве длин двух отверстий (6L= 6г= 6) погрешность измерения соосности

Аналогичные погрешности вызывают конусность и овальность отверстий. При такой схеме контроля следует учесть также раз­ ницу в диаметрах двух оправок (для номинально равных диа­ метров). Точность такого метода контроля во многом зависит также от точности базовой поверхности детали и точности уста­ новки детали.

Контроль соосности отверстий при установке детали с проб­ ками в центрах. На основе точностного анализа метода контроля соосности отверстий при установке детали с пробками в цент­ рах (рис. 36, а) Б. Л. Беспаловым выведены формулы для опре­

деления действительного значения несоосности. Для случая па­ раллельного смещения осей

где ед — действительная величина эксцентриситета; ек — измеренная величина эксцентриситета;

I — расстояние от торца оправки (со стороны центра) до штифта индикатора;

L —• длина детали в сечении, проходящей через оси отвер­ стий;

141

Іо — рабочая длина оправки; Ь — длина отверстия.

Анализ показывает, что для малогабаритных корпусных де­ талей этот метод неприемлем из-за технических трудностей. При допустимых значениях несоосности в пределах 0,005—0,02 мм из­ меренная величина эксцентриситета должна быть в пределах примерно на порядок меньше, т. е. величина ек соизмерима с точностью применяемых измерительных средств — высокочувст­ вительных индикаторов.

Следует отметить также, что для других случаев несоосности (перекос, скрещивание осей) формулы имеют более сложный вид и ими трудно пользоваться, так как невозможно заранее определить, какой вид несоосности имеет место для каждой кон­ кретной детали.

Этому методу контроля также присущи погрешности измере­ ния, связанные с неточностью подбора оправок и неточностью геометрической формы отверстий.

Если оправки подбираются из набора с разницей диаметров на 0,002 мм или 0,005 мм, то возможен зазор г на эту же вели­ чину. Тогда возможный угол перекоса оправки

а методическая погрешность измерения из-за перекоса

Принимая 1—Ь, получим, что погрешность измерения от пере­ коса за счет зазора между оправкой и отверстием составляет ве­ личину одинакового порядка с измеряемой величиной ек. А из

следует, что и погрешность в несколько раз' превысит измеряе­ мую величину. Необходимо заметить, что увеличение величины I имеет целью увеличение ек для удобства измерения.

Аналогичную погрешность измерения вызывают также кону­ сообразность и овальность отверстия.

Принимая 1=2Ь, для отверстия 2-го класса (точность по ОСТ1012) диаметром 6 мм (допуск 13 мм) погрешность измере­ ния от конусообразности отверстия составит 0,006 мм.

142

Контроль соосности при помощи центровых оправок, уста­ новленных в отверстия, и гладкого валика. При схеме, показан­

средними сечениями проверяемых отверстий. Для проверки со­ осности в другой плоскости на плите устанавливается контроль­ ная линейка параллельно оси одного из отверстий. Несоосность определяется при перемещении индикатора с базированием по линейке в горизонтальной плоскости.

Такая методика контроля не выявляет несоосность в виде равного перекоса осей, так как при этом общая ось или ось ва­ лика, установленного в центрах, перемещается параллельно с изменением угла перекоса ß. В общем случае данная методика выявляет несоосность от перекоса осей только в размере, соот­ ветствующем разности углов перекоса двух осей. Следовательно, такую методику можно рекомендовать только в случаях: 1) если по условиям работы и по техническим условиям требуется конт­ ролировать только эксцентриситет; 2) если достоверно известно, что технологический процесс обработки на металлорежущих станках не может образовать перекос обрабатываемых осей. Сле­ дует отметить, однако, что анализ процессов обработки не дает такой достоверности. Перекос осей и в общем случае их скре­ щивание является наиболее характерным и часто встречаю­ щимся видом несоосности. С другой стороны, несоосность в виде эксцентриситета обычно назначается для отверстий с небольшой длиной образующей, а в таких отверстиях невозможна установка центровых оправок.

Этому методу контроля присущи также погрешности из-за неточности геометрической формы отверстий.

Вследствие конусообразности отверстий вершима центра од­ ной оправки может иметь смещение на величину

(129)

где іо — расстояние от наружного торца отверстия до вершины центра оправки;

ак — возможный угол перекоса, определяемый по выраже­ нию (128).

Смещение вершины центра одной оправки приводит к пере­ косу оси гладкого валика

(130)

а этот перекос измеряется двумя индикаторами как погрешность соосности,

143