Метрология, взаимозаменяемость, технические измерения и приборы

24

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный

технический университет

Кафедра АПС

Курсовая работа

по дисциплине

"Метрология, взаимозаменяемость,

технические измерения и приборы"

шифр 031056

Выполнил: ст. гр. АКТ - 42з

Буц М.В.

Проверил: доц. Волошина Н.А.

Севастополь

2005

Министерство образования и науки Украины

Севастопольский национальный технический университет

Кафедра АПС

Студент Буц М.В. Группа АКТ-42з

Кинематическая схема № 28 № зачетной книжки 031056

Задание к курсовой работе по дисциплине ”Метрология, взаимозаменяемость, технологические измерения и приборы”

1. В графической части курсовой работы по заданной кинематической схеме разработать конструкцию и вычертить эскизный проект или сборочный чертеж узла по указанию ведущего преподавателя и рабочие чертежи деталей в соответствии с требованиями ЕСКД, указаниями преподавателя и технической литературы по конструированию узлов и деталей машин со всеми посадками и допусками геометрических параметров.

2. В пояснительной записке для гладких цилиндрических соединений (ГЦ) посадок с зазором и натягом, указанных в индивидуальном задании, построить схемы полей допусков и указать наибольшие и наименьшие значения зазоров и натягов. Все остальные посадки и допуски, встречающиеся в чертежах, указать методом аналогов.

Для массового производства выбрать конструкции и рассчитать размеры рабочих калибров и контрольных калибров для деталей посадок, указанных в индивидуальном задании (одно сопряжение). Вычертить рабочие чертежи этих калибров на листах формата А4 в пояснительной записке.

Для индивидуального и серийного производства выбрать универсальные средства измерения для тех же деталей или деталей, указанных преподавателем в индивидуальном задании. Выполнить метрологические схемы измерения. Указать суммарную погрешность измерения и погрешность средства измерения, условия измерения, метод измерения, применяемые принадлежности, концевые меры и т.п. Определить достоверность измерения и параметры разбраковки. Дать схемы выбранных средств и описать их устройство и принцип действия.

3. На вычерченном сборочном чертеже и в записке, согласно масштаба, составить схему размерной цепи. По заданному замыкающему звену А0 определить допуски и предельные отклонения составляющих звеньев цепи методом полной взаимозаменяемости и вероятностным методом. Использовать полученные отклонения звеньев цепи при выполнении рабочих чертежей деталей.

4. Для заданных резьбовых, например, шпильки, соединений с зазором и натягом, определить размеры этих деталей построить схемы полей допусков и выбрать методы и средства измерения для индивидуального и массового производства. Выполнение задания иллюстрировать эскизами и схемами.

5. Рассчитать и выбрать стандартные посадки одного подшипника качения на вал и корпус по данным сборочного чертежа и индивидуального задания. Выполнить схемы полей допусков.

Все остальные посадки подшипников качения выбрать методом аналогов и указать на чертежах.

6. Для всех поверхностей выполненных деталей обосновать выбор и указать необходимые параметры шероховатости и их числовые значения в зависимости от функционального назначения этих поверхностей.

Для числового значения шероховатости, указанного в индивидуальном задании, обосновать и выбрать методы и средства измерения для цеховых и лабораторных условий. Выполнение задания иллюстрировать эскизами и схемами.

7. Обосновать выбор со ссылкой на литературные источники всех допусков формы и расположения поверхностей и их числовых значений для выполненных деталей. При необходимости указать условия измерения.

Для массового производства деталей определить позиционный допуск отверстий под крепежные детали выполненного узла. Для индивидуального и серийного производства деталей пересчитать позиционный допуск и выбрать предельные отклонения размеров, координирующих эти же отверстия.

Для числового значения формы и расположения, указанного в индивидуальном задании, обосновать и выбрать методы и средства измерения этого параметра в цеховых и лабораторных условиях. Выполнение задания иллюстрировать эскизами и схемами.

8. Построить схемы полей допусков на каждый тип соединений, имеющийся на сборочном чертеже: гладкое цилиндрическое (переходная посадка), шпоночное (нормальное, свободное и плотное), шлицевое, конусное и т.п.

9. Для зубчатых колес, указанных в индивидуальном задании, найти и указать числовые значения отклонений и допусков всех нормируемых показателей. Выбрать возможный метод и комплекс контроля, типы, основные параметры и нормы точности необходимых приборов.

Задание выдал ______________________ "23" июня 2004 год

Индивидуальное задание к курсовой работе по дисциплине "МВТИП"

(для студентов ЗФО)

Студент Буц М.В. ГруппаАКТ-42з

Чертеж №28 № зачетной книжки 031056

1. Дать описание принципа действия заданного устройства. На сборочном чертеже (формат А2) указать посадки всех видов соединений (гладкие цилиндрические, шлицевые, конусные, шпоночные).

2. В пояснительной записке выполнить:

2.1.Соеденения с зазором 38H7/e7 соединение с натягом 85S6/h6

2.2. Рабочие калибры для соединений с зазором

2.3. Выбрать универсальные средства измерений для деталей указанного соединения с зазором.

2.4. Размерная цепь А0=1 ( )

2.5. Резьбовые соединения _М22 - 7G/6f

2.6. Нагрузка радиальная на подшипник качения R 6,5 кН

2.7. Шероховатость поверхности

2.8. Допуск формы или взаимного расположения поверхности для заданного диапазона размеров

2.9. Точность зубчатых колес 7-6-7-А

Задание выдал ___________________''23`' июня 2004 г

Содержание

Введение 5

Гладкие цилиндрические соединения 10

Расчёт посадок для подшипников качения 12

Расчёт рабочих калибров для соединений с зазором 14

Выбор универсальных средств измерений для соединений с зазором 17

Допуски формы и взаимного расположения поверхностей 20

Расчёт резьбовых соединений 22

Библиография 22

Введение

Взаимозаменяемостью изделий (машин, приборов, механизмов и т.д.), их частей или других видов продукции (сырья, материалов, полуфабрикатов и т.д.) называют их свойство равноценно заменять при использовании любой из множества экземпляров изделий, их частей или иной продукции другим однотипным экземпляром. Наиболее широко применяют полную взаимозаменяемость, которая обеспечивает возможность беспригоночной сборки (или замены при ремонте) любых независимо изготовленных с заданной точностью однотипных деталей в сборочные единицы, а последних - в изделия при соблюдении предъявляемых к ним (к сборочным единицам или изделиям) технических требований по всем параметрам качества. Полная взаимозаменяемость возможна только, когда размеры, форма, механические, электрические и другие количественные и качественные характеристики деталей и сборочных единиц после изготовления находятся в заданных пределах и собранные изделия удовлетворяют техническим требованиям. Выполнение требований к точности деталей и сборочных единиц изделий является важнейшим исходным условием обеспечения взаимозаменяемости.

Стандартизация - это установление и применение правил с целью упорядочивания деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) и требований безопасности. Стандартизация, основанная на объединенных достижениях науки, техники и передового опыта, определяет основу не только настоящего, но и будущего развития промышленности.

Унификация - это приведение объектов функционального одинакового назначения к единообразию (например, к оптимальной конструкции) по установленному признаку и рациональное сокращение числа этих объектов на основе данных об их эффективной применяемости. Таким образом, при унификации устанавливают минимально необходимое, но достаточное число типов, видов, типоразмеров, изделий, сборочных единиц, обладающих высокими показателями качества и полной взаимозаменяемостью.

В основе унификации рядов деталей, узлов, агрегатов, машин и приборов лежит их конструктивное подобие, которое определяется общностью рабочего процесса, условий работы изделий, т.е. общностью эксплуатационных требований.

Унификация наиболее распространенная и эффективная форма стандартизации.

Агрегатирование - принцип создания машин, оборудования, приборов и других изделий из унифицированных стандартных агрегатов (автономных сборочных единиц), устанавливаемых в изделии в различном числе и комбинациях. Эти агрегаты должны обладать полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и присоединительным размерам.

Большое распространение получили агрегатные станки, так как при смене объекта производства их легко разобрать и из тех же агрегатов собирать новые станки для обработки других деталей с требуемой точностью.

Унификацией, агрегатированием и стандартизацией регулируют номенклатуру изготовляемых типов и типоразмеров изделий. Серийное и массовое производство организуют, как правило, только для изделий, у которых стандартизированы размеры, показатели качества, а часто и конструкция. Отмена стандарта на изделие означает снятие его с производства. Метод комплексной стандартизации позволяет шире применять принцип агрегатирования, устанавливать взаимно увязанные требования к сырью, материалам, комплектующим изделиям, технологическому процессу и оборудованию, измерительным средствам и другим объектам, обуславливающим качество конечного изделия. Взаимозаменяемость повышает экономичность производства, так как она в значительной степени упрощает сборку изделий, которая сводиться к соединения деталей в сборочную единицу без прогонки (при полной взаимозаменяемости) или с минимальными регулировочными или подборочными работами (при неполной взаимозаменяемости). При этом облегчается эксплуатация и ремонт изделий, так как износившиеся или вышедшие из строя детали или сборочные единицы можно легко заменить запасными без ухудшения эксплуатационных показателей. Комплексная механизация и автоматизация производственных процессов, создание автоматических линий, цехов и предприятий могут быть осуществлены только на основе взаимозаменяемого производства, обеспечивающего выпуск всех изделий установленных размеров, формы и качества. Автоматизация сборки вообще невозможна без обеспечения взаимозаменяемости.

Гладкие цилиндрические соединения

Посадка с зазором.

:

Отв. .

мкм;

мкм;

мкм;

мм;

мм.

Вал. .

мкм;-

мкм;

мкм;

мм;

мм.

мм;

мм.

рисунок 1.1: Схема полей допусков.

Посадка с натягом.

:

Вал. .

мкм;-

мкм;

мкм;

мм;

мм.

Отв. .

мкм;

мкм;

мкм;

мм;

мм.

мм;

мм.

рисунок 1.2: Схема полей допусков.

Расчёт посадок для подшипников качения

Посадку подшипника качения на вал и в корпус выбирают в зависимости от типа и размера подшипника, условий его эксплуатации, значения и характера действующих на него нагрузок и вида нагружения колец. При назначении посадок будем считать, что если внутреннее кольцо подшипника установлено на валу неподвижно и вращается вместе с ним, то оно испытывает циркуляционные нагружения (посадка с натягом). При циркуляционном нагружения колец подшипников посадки выбираются по интенсивности радиальной нагрузки на посадочную поверхность: , где - радиальная нагрузка, кН; - рабочая ширина посадочного места подшипника на чертеже, мм; - динамический коэффициент посадки, зависящий от характера нагрузки, ; - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при полом вале, ; - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки между телами качения, . Подставив, получаем: кН/м.

По справочнику подбираем отклонение вала по и . Тогда посадка под внутренне кольцо подшипника нулевого класса точности: .

рисунок 2.1: Схема полей допусков.

мкм;

мкм;

Проверим правильность назначения посадки под внутреннее кольцо подшипника. (мм), где - коэффициент, принимаемый для подшипников средней серии мм; - посадочный диаметр вала, мм; - допустимое напряжение растяжения (400 МПа). мм.

Правильность подбора посадки определим соотношением: ; т.к. условие выполнено, то посадка подобрана правильно.

Посадка под нагруженное кольцо подшипника имеет вид: .

рисунок 2.2: Схема полей допусков.

мкм.

Расчёт рабочих калибров для соединений с зазором

Для контроля отверстий применяют калибры-пробки, для контроля валов - калибры - скобы.

Комплект рабочих калибров состоит из проходного калибра (Пр) и непроходного (Не), изношенного калибра. Пр контролирует предельный размер соответствующей max проверки объекта, а не определяет min.

:

Рассчитываем исполнительные размеры калибра-пробки для контроля отверстий: .

рисунок 3.1: Схема полей допусков.

мкм; мкм; мкм;

мм;

мм;

мм.

Рассчитаем калибр - скобу для контроля вала: .

рисунок 3.2: Схема полей допусков.

мкм; мкм; мкм; мкм;

мм;

мм;

мм.

Испол. размеры контр. калибров для проверки раб. калибров-скоб.:

мм;

мм;

мм.

рисунок 3.3: Калибр-пробка.

рисунок 3.4: Калибр-скоба.

Выбор универсальных средств измерений для соединений с зазором

Конкретно измерительное средство выбирают в зависимости от наибольшего размера, допуска на изготовление или квалитета и допускаемой погрешности изделия.

В таблицах приведены диапазоны номинальных размеров, квалитеты в виде дроби - допускаемых погрешности измерений (числитель) и допуски на изготовление (знаменатель). Номерами и буквами указаны измерительные средства и варианты их использования, при которых измерения не превышают допускаемого значения.

:

Вал: .

, стационарные средства:

- индикатор часового типа, с ценой деления 0,01 мм;

- головки рычажно-зубчатые, с ценой деления 0,002 мм;

- индикатор многооборотный, с ценой деления 0,002 мм;

- головка измерительная, с ценой деления 0,01 мм;

- микрокатор, с ценой деления 0,005 мм;

- микроскоп инструментальный;

- микроскоп измерительный универсальный;

- проектор измерительный;

, накладные средства:

- микрометр гладкий, с ценой деления 0,01 мм;

- скоба индикаторная, с ценой деления 0,01 мм;

- микрометр рычажный, с ценой деления 0,002 мм.

Отверстие: .

, стационарные средства:

- нутромер индикаторный, с ценой деления 0,01 мм;

- нутромер индикаторный, с ценой деления 0,001 мм;

- нутромер повышенной точности, с ценой деления 0,001 мм;

- пробки пневматические;

- микроскоп универсальный;

Пружинная измерительная головка - микрокатор.

Рисунок 4.1: Пружинная измерительная головка - микрокатор.

Наиболее точными измерительными головками являются приборы с пружинной передачей. Основу составляет бронзовая плоская лента 3, завитая от её середины в разные стороны. Один конец ленты жёстко закреплён, второй - присоединён к подвижному угольнику 6. В середине ленты прикреплена стрелка. При перемещении измерительного наконечника 1, подвешенного на мембране 2, угольник 6 поворачивается относительно пружинной подвески, растягивает пружинную ленту 3 и раскручиваясь, перемещает стрелку. Для отсчёта показаний служит шкала 5.

Выпускают микрометры ИГП (ГОСТ 6933-81) с ценой деления от 0,1 до 10 мкм, допускаемой погрешностью от 0,1 до 5 мкм и измерительным усилием от 0,05 до 3 Н.

Индикаторный нутромер.

Рисунок 4.2: Индикаторный нутромер.

Индикаторный нутромер состоит из рычажной системы, заключённой в корпус, и индикатора. Нижняя часть корпуса 6 несёт сменный неподвижный упор 7. Диаметрально противоположно упору 7 расположен измерительный стержень 5, упирающийся в нижний конец равноплечего Г-образного рычага 4, поворачивающийся вокруг оси шарнира 3. В верхний конец рычага 4 упирается жёсткий конец штока 2, в верхний конец которого упирается измерительный стержень индикатора 1, зажатого в корпусе 6. Перемещаясь перпендикулярно оси измеряемого отверстия, стержень 5 поворачивает рычаг 4 вокруг оси шарнира 3 и тем самым перемещает на ту же величину шток 2, в результате этого перемещается измерительный стержень индикатора. Показание индикатора определяется отклонением действительного размера от того размера, на который настроен нутромер. Такими нутромерами измеряют отверстия от 18 до 1000 мм, причём такие нутромеры имеют диапазоны измерений 18-35, 35-50, 50-100…700-1000 мм. Индикаторные нутромеры имеют цену деления шкалы 0,01мм и предельную погрешность показаний 0,015 мм при пределах измерений 18 - 50 мм.

Допуски формы и взаимного расположения поверхностей

Описание заданного знака.

:

Допуск соосности. На первом месте указывается знак допуска, на втором - числовое значение допуска.

Позиционный допуск.

Позиционный допуск назначается для массового или крупносерийного производства, когда обработка сопрягаемых деталей производиться на станках с ЧПУ. Для мелкосерийного и единичного производства позиционный допуск пересчитывается на допуск размеров координирующих оси крепёжных отверстий. В зависимости он назначения сопрягаемых деталей: тип А и Б. Тип А характеризуется тем, что зазоры для прохода крепёжных деталей предусмотрены в обеих соединениях деталей. Тип Б - зазоры для прохода крепёжных деталей предусмотрены только в одной детали.

Рисунок 5.1: Позиционный допуск.

Позиционный допуск для соединения типа Б рассчитывается: , где - для соединений не требующих регулировки; - для требующих регулировки.

Расчёт резьбовых соединений

Метрическая резьба с зазором.

Метрическая резьба главным образом применяется в качестве крепёжной. В любом резьбовом соединении различают:

- наружный диаметр резьбы;

- внутренний диаметр резьбы;

- средний диаметр резьбы.

.

мм; мм; мм;

: мкм; мкм; мкм;

: мкм; мкм; мкм;

Рисунок 9.1: Схема полей допусков.

Метрическая резьба с натягом.

.

рисунок 6.2: Схема полей допусков.

Методы и средства контроля резьб.

Точность резьбы можно контролировать дифференцированным и комплексным методом.

Контроль резьбы калибрами. В систему калибров входят рабочие гладкие и резьбовые проходные (Пр) и непроходные (НЕ) калибры и контркалибры. Для контроля резьб болтов применяют колибры - кольца и резьбовые регулируемые скобы.

Метод трёх проволочек применяют для измерения среднего диаметра резьб малого диаметра (до 18). Измеряют расстояние между выступающими точками трёх проволочек, находящихся во впадинах резьбы, затем путём математических преобразований определим средний диаметр: .

Размер проволочек выбирают по таблице в зависимости от шага резьбы и угла профиля контролируемого изделия.

Библиография

Баласанян Р.А. Атлас деталей машин. Учебное пособие для техн. вузов. - Х.: «Основа», 1996г. - 256 с.

Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. Учебное пособие для техн. вузов. - 4 - е издание, переработанное и дополненное - М.: Высш., 1985г. - 416 с.

Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. Учебник для вузов. - 6 - е издание, переработанное и дополненное - М.: Машиностроение, 1989г. - 352 с.