Наряду с рассмотренными выше примерами применения калибров для типовых, часто встречающихся случаев измерения, представляют интерес и некоторые конструкции калибров для специальных случаев.
К их числу принадлежат, например, калибры для проверки радиусов сопряжения.
Контроль предельных значений радиусов сопряжения плоских поверхностей производят специальными шаблонами-радиусо-мерами методом покачивания. С обеих сторон шаблона имеются контрольные поверхности, радиусы которых берут равными предельным значениям проверяемого радиуса R Б и R м . R радиусам проверяемой детали подводят шаблон, поверхности АВ которого расположены под углом а, соответствующим углу сопрягаемых поверхностей детали (фиг. 136). Во время работы шаблон поочередно ставят его радиусными контрольными поверхностями на проверяемый радиус детали.
При радиусе, выполненном в пределах допуска, шаблон в одном случае будет заметно покачиваться, в другом устойчиво встанет по боковым плоскостям (фиг. 137). Проверку размеров углов можно производить различными универсальными средствами измерения. В цеховой производственной практике в условиях серийного и массового производства - применяют калибры, проверка которыми хотя и менее точна, однако значительно проще и удобнее.
Калибры для углов строят на методе проверки световой щели, получающейся между плоскостями, образующими угол детали и шаблона. Несовершенство органов зрения человека, их субъективность, условия освещения, чистота проверяемой поверхности и ряд других факторов [9] вызывают большие и нестабильные погрешности в определении наличия и величины световой щели, что определяет его недостаточную точность и ограничивает область применения.
Угловые шаблоны применяют для контроля углов разного рода режущих инструментов: сверл, лапок конических хвостовиков инструментов (фиг. 138), уклона клина вставных ножей с рифлением, углов в плане у резцов.
Предельный угловой калибр редко применяют на производстве. Это объясняется не только неудобством такого измерения, но и отсутствием определенной системы допусков на углы.
Определение правильности угла детали предельным угловым калибром производят по положению световой щели. При последовательном прикладывании к углу детали двух предельных сторон калибра должно получиться разное расположение световой щели (фиг. 139): в одном случае эта щель будет внизу, у вершины угла, а в другом — у краев. Если же размеры угла детали выйдут за пределы допуска, то световая щель будет расположена одинаково: в обоих случаях или у вершины угла, или у краев.
Для проверки радиусных и угловых калибров как в изготовлении, так и в эксплуатации, применяют соответствующие контрольные калибры с повышенной точностью их изготовления.
Представляют интерес калибры для проверки размеров шпоночных сопряжений, особенно сегментных шпонок и пазов.
Условием надежной работы такого соединения являются обеспечение в пределах заданных допусков основных размеров как самой шпонки, так и шпоночных пазов — ступицы и вала.
Шпонка должна без качки вставляться в паз вала и выступать над его поверхностью на определенную высоту. Если шпонка выступает меньше, чем следует, это может повести к сминанию ее в работе, если же она выступает больше, то результатом будет затруднение при сборке и даже возможное отсутствие собираемости.
Следовательно, основными элементами, подлежащими контролю, являются размеры по ширине и высоте как самой шпонки, так и пазов.
Проверку толщины и высоты шпонки производят предельными скобами. Для проверки толщины служат скобы нормальной конструкции, для проверки высоты удобнее пользоваться скобами с удлиненной направляющей губкой (фиг. 140).
Проверка предельных размеров пазов под шпонки у валов основана на визуальном методе измерения. Калибр для этой цели (фиг. 141) состоит из проходного и непроходного дисков 1 к 2, закрепленных при помощи винтов 5 и штифтов 4 в специальной державке 3. Ширина проходного диска соответствует наименьшему предельному размеру проверяемого паза.
Наружный диаметр проходного диска принимается равным наименьшему размеру фрезы, употребляемой для обработки паза. Наружный диаметр непроходного диска существенного значения не имеет, так как он проверяет только наибольшую ширину паза и входить в паз не должен. В центре проходного диска 1 делается ступенчатое отверстие, по которому и производят измерение глубины паза от его края. В тех случаях, когда размер глубины паза задан размером г от противоположной образующей вала (ОСТ НКМ 4091 — фиг. 142), подсчеты размера А производят по следующей приближенной формуле:
, (35)
где А — глубина паза от края;
D — диаметр вала;
b — ширина шпоночного паза;
t — размер по ОСТ НКМ 4091.
Проверку глубины паза производят на глаз. В центре проходного диска сделано ступенчатое отверстие. Размеры отверстия d1 и d2 выбраны так, чтобы при правильной величине глубины А край канавки детали не доходил до образующей отверстия d2 калибра, но перекрывал край отверстия d1. Размеры отверстий d1 и d2 подсчитывают по формулам
(36)
(37)
где d, — диаметр диска;
d1 — диаметр большого отверстия в диске;
d2 — диаметр малого отверстия в диске.
При износе каждый диск можно повернуть на 120°. Для установки в новом положении на дисках имеется по два запасных отверстия под штифт.
Для удобства работы диски можно укреплять на рукоятке, имеющей форму угольника. При этом не требуется поворачивать калибр, чтобы произвести последовательное измерение паза проходным и непроходным дисками.
Недостатком приведенной конструкции является трудность в определении нахождения проверяемого размера по высоте в пределах заданного допуска. Определение производят визуально, что не обеспечивает достаточной точности и надежности измерения.
На фиг. 143 приведен калибр, свободный от этого недостатка. Размеры Б и М от вершин рабочих выступов калибра до установочных плоскостей соответственно равны большему и меньшему пределам размера глубины шпоночного паза, заданной от верхней образующей вала. При проверке калибр поочередно вставляется своими выступами в шпоночный паз. Если глубина паза выдержана в пределах допуска, то вершина выступа М не касается дна паза, а вершина Б другого доходит до него.
Оба эти случая показаны на фиг. 144.
В первом случае калибр будет иметь некоторое, хорошо заметное, продольное перемещение в направлении стрелок А А. Во втором — покачиваться в направлении стрелок ВВ.
Проверку ширины шпоночного паза производят двумя концами того же калибра, выполненными в размеры ПР и НЕ ширины паза детали.
Для обеспечения проверки ширины на всей глубине паза проходная сторона калибра имеет закругление по радиусу R.
Причиной, ограничивающей применение калибров, последней конструкции является то обстоятельство, что ими нельзя пользоваться, если шпоночный паз расположен на ступенчатом конце вала.
В чертежах разного рода валов часто можно встретить указания, ограничивающие жестким допуском (в сотых долях миллиметра) величины сноса шпоночного паза с оси детали.
Подобные требования, как правило, не только излишни, но даже и вредны, так как они лишь усложняют технологию изготовления.
Ошибка в подобных случаях заключается в том, что не делается различия между соединением, где сопрягаемые детали могут иметь перемещение только в одном направлении, перпендикулярном стенкам шпонки, и цилиндрическим соединением, где, кроме того, может иметь место и взаимный поворот сопрягаемых деталей. Возможность этого поворота обеспечивает сопряжение шпоночного соединения даже в случае довольно значительного сноса паза с оси вала и делает ненужными жесткие допуски. У вала, подготовленного к сборке, т. е. со вставленной уже шпонкой, снос паза выявляется только как непараллельность боковых поверхностей шпонки по отношению к линии, соединяющей среднюю точку .канавки на образующей вала а (фиг. 145) с центром последнего. Величина этого перекоса Ь на высоте выступающей части шпонки определяется по формуле
(38)
где а — величина сноса;
h — высота выступления шпонки над валом;
R — радиус вала.
Из этой формулы можно сделать заключение, что снос начинает оказывать заметное влияние на сборку только при большой его величине, порядка нескольких десятых миллиметра. Отсюда следует выв од и о том, что проверка величин смещения шпоночных пазов, с осей валов разного рода калибрами известных из литературы конструкций совершенно не обеспечивает 
выдерживания величины сноса в пределах, на которые они рассчитаны.
Причиной появления сноса при фрезеровании шпоночного паза является неточность установки режущего инструмента относительно станочного приспособления. Для устранения этой причины сноса паза рекомендуется монтировать на приспособлении специальный шаблон, предназначенный для правильной установки фрезы (фиг. 146). Для того чтобы избежать при работе повреждения как поверхности шаблона /, так и фрезы 2, контрольную плоскость шаблона располагают на расстоянии 1 мм от рабочего положения торца фрезы и при установке пользуются съемным щупом 3 соответствующей толщины. Такая установка фрезы вполне обеспечивает точность взаимного положения шпоночного паза и оси вала, необходимую для собираемости деталей и делает ненужной специальную проверку.
Однако все это относится к случаю, когда на валу имеется только одна шпонка. Если шпоночных пазов будет несколько, то совершенно необходима обязательная проверка взаимного их расположения.
Так, соединение вала со втулкой в ряде случаев осуществляют при помощи двух шпонок, расположенных под углом 180°.
Условием правильной сборки такого соединения является должное взаимное расположение шпоночных пазов у сопрягаемых деталей.
Для проверки расположения пазов во втулке применяют калибр-пробку с двумя шпонками; для проверки расположения канавок у вала — калибр-кольцо с прорезами, в которых находятся подвижные измерительные пластины.
Так как калибр-кольцо сложно в изготовлении и неудобно для работы при противоположном расположении шпоночных канавок, целесообразнее применять специальный калибр (фиг. 147, а).
Калибр сделан в форме рамки, состоящей из двух планок 1 и двух планок 2; посредине последних расположены контрольные шпонки.
Размер А между планками 1 выполняют по максимальному размеру вала с учетом возможного износа измерительной скобы; размер Б берут больше диаметра вала на 1—2 мм.
При проверке калибр надевают на проверяемый вал так, чтобы контрольные шпонки располагались над шпоночными пазами вала, причем планки 1 центрируют калибр по оси вала.
Наклоняя калибр (фиг. 147, б), вводят контрольные шпонки в проверяемые шпоночные пазы. Размеры шпонок С назначаются по размерам шпоночных пазов с уменьшением на величину допустимого смещения последних.
Если контрольные шпонки не входят в пазы, это означает, что смещение шпоночных пазов превышает допустимый предел.
В отверстиях под шпоночные соединения должна быть проверена ширина b шпоночного паза (предельной пластиной обычной конструкции) и размер t от дна паза до образующей отверстия. Для последней проверки служит специальная предельная пластина (фиг. 148), одна рабочая поверхность которой сделана плоской, а другая — закругленной по радиусу.
Современные методы изготовления шпоночных пазов (протягивание на приспособлении с пальцем, базирующим деталь по отверстию) обеспечивают требуемую точность расположения шпоночного паза по оси отверстия. Однако, если существующий технологический процесс по какой-либо причине не может гарантировать требуемой точности расположения (например, вследствие искажений, вызываемых термической обработкой), необходимо окончательную проверку производить цилиндрической пробкой со ступенчатой шпонкой (фиг. 149).
В конических отверстиях шпоночные пазы обычно делают так, чтобы дно паза было параллельно образующей отверстия. Предельные размеры паза проверяют пластиной, а расположение паза — шпоночной конической пробкой (фиг. 150).
При изготовлении цилиндрических зубчатых колес иногда (для крупномодульных колес, при малом объеме производства) проверяют толщину зуба путем измерения длины общей нормали специальными двусторонними скобами (фиг. 151), размеры которых могут быть подсчитаны по формулам, приведенным д-ром техн. наук Б. А. Тайцем в энциклопедическом справочнике «Машиностроение».
При проверке толщин стенок разного рода деталей находит широкое применение метод ступенчатого измерения.
Простейший случай такого измерения основан на использовании одной из поверхностей проверяемой детали в качестве базы для проверки.
Калибр (фиг. 152) вставляют в отверстие проверяемой детали до упора в одну из ее поверхностей. По положению другой поверхности детали относительно измерительных ступенек пальца калибра судят о правильности размера детали по толщине.
Следует отметить, что для специальных случаев проверки, являющихся более сложными, особенно широко применяют ступенчатые калибры в самых разнообразных конструктивных их оформлениях. Большое значение при этом имеет наличие в ступенчатых калибрах подвижных деталей, облегчающих установку инструмента в рабочее положение.
Случаев специальных измерений может быть бесконечное множество. Ниже рассматриваются лишь отдельные примеры специальных ступенчатых калибров.
Представляет интерес конструкция простого калибра для проверки размера от оси ушка до торца детали (фиг. 153).
Подвижный штифт 1 калибра имеет на конце головку с конической круговой проточкой, посредством которой устанавливается точно по оси ушка. Корпус 2 от руки прижимают к поверхности детали и по положению торца подвижного штифта относительно измерительных ступенек корпуса можно судить о правильности проверяемого размера.
На фиг. 154 приведен еще один пример, когда ступенчатым калибром просто и удобно осуществляют проверку сложного для измерения параметра — размера между двумя проточками в отверстии.
На корпусе-ручке 1 калибра сделан кольцевой буртик с профилем проверяемой выточки. Такой же буртик имеет и подвижный измерительный стержень 2. При работе калибр вставляют в отверстие детали так, что оба буртика входят в соответствующие им канавки. Размер между выточками проверяемой детали определяет взаимное положение обеих частей калибра. Следовательно, по взаимному положению плоскостей торца ручки и измерительных ступенек подвижного стержня судят о правильности проверяемого размера.
К числу специальных калибров можно отнести ступенчатый калибр для измерения расстояния от оси отверстия до плоскости, приведенный на фиг. 155. Измерение здесь производится от образующей пальца 1, вставляемого в отверстие проверяемой детали.
Проверяемую деталь ставят на корпус 2 калибра и подвижной штифт 3 доводят до соприкосновения с образующей пальца /.
Ступенчатые калибры можно рекомендовать для измерения толщин деталей, форма которых не дает возможности пользоваться скобами, как, например, измерение толщины вкладыша подшипника (фиг. 156). Для удобства установки измерительный стержень 1 сделан отводным. При нажиме пальцем на рычажок 2 последний поворачивается вместе с осью 3, на которой нарезаны зубчики, сцепляющиеся с зубчиками измерительного стержня.
В результате стержень поднимается на величину, достаточную для того, чтобы можно было надеть калибр на изделие. Пружина 4 обеспечивает контакт между штифтом 1 и деталью.
На фиг. 157 показан специальный ступенчатый калибр для измерения размера а от буртика до торца шпильки. Проверяемую деталь вкладывают в кольцо 1 и вместе с ним передвигают под измерительный штифт 2, который при этом несколько приподнимается. Для подъема служит рычаг 3, нажимающий одним своим концом на штифт 4, запрессованный в измерительный стержень.
В некоторых случаях специальные шаблоны приобретают такую конструктивную сложность, что их скорее можно отнести к контрольным приспособлениям. В конструкции таких шаблонов широко применяются различные установочные и передаточные детали, описанные в последующих главах.
УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ КАЛИБРОВ
Специфичность форм калибров, зависящая от их назначения, ограничивает возможность использования при проектировании различных унифицированных узлов и элементов.
В основном приходится ограничиваться применением унифицированных регулируемых измерительных узлов и стандартизованных соединений инструмента с ручками.
Наиболее полно разработаны и широко применяются конструкции измерительного узла с осевым направлением регулировки. Такой узел, например, включен в конструкцию регулируемой скобы по ГОСТ 2216-43, которая рассмотрена выше (фиг. 68) в разделе, посвященном калибрам для гладких цилиндрических валов.
Иногда встречается конструкция запора регулируемого штифта двумя втулками со срезами (фиг. 158). Надежность запора данной конструкции зависит от точности угловых величин его деталей.
Конструкцию узла регулировки с законтриванием двумя контргайками применяют значительно реже.
Против второй измерительной поверхности (фиг. 159) здесь находятся регулируемый винт 1, установленный в резьбе, нарезанной в корпусе инструмента. Резьбовые отверстия корпуса е обеих сторон имеют фаски под углом в 45°. В эти фаски своими конусами входят контргайки 2. При регулировании контргайки освобождаются, и винт / при помощи отвертки устанавливается на нужный размер ПР или НЕ. При своей простоте эта конструкция имеет ограниченное применение ввиду того, что отсутствие направления измерительного винта не дает возможности обеспечить строгую параллельность плоских рабочих поверхностей. Вследствие этого измерительная поверхность регулируемого винта сделана сферической. Однако не во всех случаях контроля допустим точечный контакт, а при его недопустимости нельзя применять и данную конструкцию регулируемого узла инструмента.
Имеет применение измерительный узел с регулированием в плоскости, перпендикулярной оси. Как правило, это регулирование основано на применении эксцентрикового пальца. Наиболее широко подобный узел регулирования применяется в конструкции резьбовых скоб. 'Из других видов калибров с такой конструкцией узла регулирования следует упомянуть калибр для проверки расстояния между отверстиями (фиг. 160). В плитку 1 запрессован палец 2. Второй палец 5 имеет головку, ось которой снесена по отношению I к оси хвоста (эксцентриситет имеет величину С = 0,25 мм) и вставляется в отверстие плитки / на скользящей посадке. Поворотом пальца 3 осуществляют точную установку размера А, после чего положение пальца фиксируют затяжкой гайки 4 болтом 5. Для облегчения регулирования палец 3 имеет шлицевый прорез под отвертку.
В некоторых конструкциях калибров, как, например, почти во всех конструкциях ступенчатых калибров, для передачи результата измерения применяется стержень, перемещающийся в осевом направлении. Этот стержень должен быть предохранен от выпадания. Часто следует также ограничить самую величину перемещения стержня. Обычную конструкцию, применяемую в разного рода механизмах и приспособлениях — установочный винт с цилиндрическим хвостом (ГОСТ В-1481-42) и шпоночную канавку или лыску на валу, в калибрах из-за малого их размера часто невозможно использовать. В таких случаях рекомендуется применение поперечной шпильки, относительно которой перемещается подвижный стержень в результате наличия лыски, срезанной по его поверхности (фиг. 161).
Для устранения возможности заедания размеры глубины лыски проставляют так, чтобы обеспечить зазор между ее поверхностью и образующей шпильки порядка 0,2—0,3 мм.
Самым распространенным способом соединения калибра с ручкой является посадка на конус. При этом применяют конусы, имеющие конусность 2% (1:50). Для установки при обработке на станке конусных вставок малого размера (Л < 4 мм) у них делают обратный центр под углом 60°. У вставок большого размера ( d < 4 мм) для этой цели делают центровые отверстия.
Ручки изготовляют из стали 10 и воронят. Для удобства работы на них делают сетчатую накатку по ОСТ 26017. .Вдоль ручки фрезеруют лыску, на которой производят маркировку калибра.
Для облегчения веса и удобства работы применяют пустотелые, а также алюминиевые ручки и ручки из пластмассы. Наиболее удобная форма для алюминиевых и пластмассовых ручек — восьмигранная. Калибры, имеющие такую ручку, не перекатываются по столу и не скользят в руке. Шестигранная форма несколько менее удобна в работе — острые углы раздражают ладонь руки контролера.
Для увеличения прочности ручек из пластмассы в них целесообразно заливать металлическое кольцо с коническим отверстием, размеры которого соответствуют размерам конуса хвостовика вставки (фиг. 162).
Крепление насадок большого размера (d > 30 мм) производят по цилиндрической поверхности ручки. При этом необходимо предохранить калибр от качки и закрепить его. У конструкции по ГОСТ 1775-42 закрепление производят винтом, а предохранение от качки — шпилькой, входящей в шпоночный паз насадки.
Листовые калибры (фиг. 163) различных конструкций также целесообразно снабжать ручками как для большего удобства в работе, так и для предохранения инструмента от тепла рук. Ручки делают из дерева или пластмассы.
Рекомендуемые формы и размеры ручек и разного рода накладок приведены в ГОСТ 1775-42.
ПРИМЕРЫ И ПОРЯДОК ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАЛИБРОВ
Перед конструктором, проектирующим калибры, стоит задача — создать инструмент оптимальной точности, позволяющий быстро, ч при помощи самых простых приемов, производить нужные измерения. Инструмент должен обладать высокой износоустойчивостью, быть несложен в изготовлении и эксплуатации.
Спроектировать калибры, полностью удовлетворяющие этим требованиям, можно лишь придерживаясь определенной методики проектирования и учитывая все особенности и требования проверяемой детали.
Рассмотрим подход к проектированию калибров на примере измерения высоты выступа. При значительной величине допуска на высоту, достигающей 0,5 мм (фиг. 164, а), наиболее целесообразно применить визуально осязательный метод и спроектировать специальный калибр со ступенькой по типу калибра, приведенного на фиг. 89. Годность проверяемой детали будет определяться по положению
торца подвижного измерительного стержня относительно контрольной ступеньки. Положение стержня определяют на глаз или осязанием, проводя пальцем по контрольным поверхностям калибра. Надежный 1 контакт подвижного стержня с опорной поверхностью детали обеспечивается пружиной. Изготовление калибра (шлифование верхней контрольной плоскости и проверка ее) производят по Контркалибру, размеры которого равняются наибольшему размеру проверяемой высоты детали. Контркалибры изготовляют с допуском ±0,007 мм (по ГОСТ 2534-44). Величина несовпадения контрольной плоскости подвижного стержня и верхней контрольной плоскости для данного случая по тому же стандарту допускается ±0,02 мм. Нижнюю плоскость уступа шлифуют в размер 0,5 мм от верхней с допуском по 4-му классу точности (номинал — величина ступеньки). В данном случае этот допуск равняется 0,004 мм.
Проверка размера детали с допуском 0,1 мм (фиг. 164, б) при помощи ступенчатого калибра недостаточно надежна. В этом случае следует применить калибр-высотомер. Наиболее целесообразным является калибр типа, изображенного на фиг. 87. Одну ею сторону изготовляют по наибольшему размеру, другую по наименьшему; допуски назначают по ГОСТ 2534-44. Следовательно, рабочие размеры калибра будут равны 1,5 ±0,004 мм и 1,4 ± 0,004 мм. Изготовление калибров производят по контркалибру, размер которого соответственно равен 1,5 ± 0,002 мм и 1,4 ± 0,002 мм.
Проверку детали таким калибром можно производить двояко: по расположению зазоров (световой щели) или покачиванием. В отличие от предельных калибров, работающих на вхождение, где изнашивается только проходная часть, в данном случае износ происходит как у проходной стороны, так и у непроходной. Потому и допуски на износ задают на обе стороны. Для данного калибра они составят ±0,007 мм от номинала.
Более удобные для работы калибры — высотомеры конструкций, изображенных на фиг. 86 и 87, которые и следует назначать, если это допускает конструкция проверяемой детали. Если базовая поверхность АА уступа детали имеет достаточный размер (фиг. 164, в), могут быть применены предельные калибры — высотомеры конструкции, изображенной на фиг. 86. Проверку производят перемещением шаблона по базовой плоскости АА, причем проходная его сторона должна проходить над вторым торцом уступа, а непроходная — не проходить.
Если величина плоскости АА недостаточна для устойчивого положения калибра или если на ней имеются выступы (фиг. 164, г), то можно применить предельные двусторонние калибры-высотомеры (фиг. 88), перемещающиеся при контроле по другой плоскости уступа, по поверхности ББ. Эти калибры менее устойчивы, а потому и менее удобны для измерения, и применять их следует только тогда, когда нельзя применить один из калибров, описанных выше.
Допуски на изготовление и износ в этом случае задаются так же, как и в предыдущем. Ввиду легкости измерения рабочих размеров самих калибров универсальными средствами нет необходимости в контркалибрах.
Проверка размеров с более жесткими допусками (фиг. 164, д) подобными калибрами становится уже невозможной, и для этого приходится проектировать более сложные специальные калибры, построенные на принципе ощущения вхождения.
Проверяемую деталь уступом вставляют в отверстие корпуса 1 шаблона (фиг. 165), до упора в его верхнюю контрольную плоскость А. Торец уступа при этом нажимает на подвижный палец 2 и, преодолевая усилие пружины 3, заставляет его опуститься вниз на величину, определяемую величиной размера проверяемой высоты уступа.
Проверив затем размер Н между нижним торцом пальца 2 и контрольной плоскостью В основания 4, можно определить правильность высоты проверяемого уступа.
Проверку удобнее всего производить при помощи предельной пластины 5. При правильном размере проходная сторона пластины ПР должна проходить между контрольной плоскостью основания В и нижним торцом, а НЕ — не проходить.
Размер проходной стороны пластины подгоняется на тугое вхождение по контркалибру, имеющему размер, равный большему размеру проверяемой высоты уступа. Допуск на размер контркалибра задается по ГОСТ 2534-44, т. е. должен быть равен +0,002. Установленный размер Н проходной стороны пластины принимается за номинал и от него назначается размер непроходной стороны.
Допуски на изготовление и износ назначаются в таких случаях, как на обычную пластину.
При проектировании калибров иногда приходится сталкиваться со случаями, когда специальный калибр оказывается чрезмерно сложным и неудобным в работе. Тогда следует идти по пути проектирования контрольных приспособлений с использованием принятых для них типов измерительных устройств (индикатор, миниметр, электроконтактный датчик и т.д.).
Для правильной организации работы конструкторов по проектированию измерительного инструмента необходимо учитывать известные особенности последнего.
Так, следует учитывать сравнительно ограниченное число типов конструкций инструментов, применяемых в практике машиностроительных заводов. Калибры, предназначенные для аналогичных измерений, имеют обычно одну и ту же конструкцию, отличаясь друг от друга лишь своими рабочими размерами. Это позволяет значительно упростить всю систему проектирования измерительного инструмента.
Вместо того, чтобы выпускать отдельный чертеж на каждый размер калибра, выпускают заводскую нормаль, т е сводную таблицу рабочих размеров этого вида инструмента. Ниже приведен пример такой нормали Н-100 — сводная таблица составных скоб для проверки размеров до 6 мм.
В сводную таблицу в порядке возрастания размеров вписывают рабочие размеры (номинальные значения проходной и непроходной сторон) с допусками на изготовление и индивидуальный индекс скобы
В нижней части таблицы приводят: номер заводской нормали в которой сосредоточены все дополнительно необходимые для изготовления конструктивные и габаритные размеры заготовок; номер заводской нормали на контркалибры и маркировку.
При этой системе проектирование нормальных калибров сводится к их расчету и вписыванию в сводную таблицу рабочих размеров нового калибра. На каждый новый инструмент, а также на изменение или анулирование существующего инструмента конструктор выписывает извещение по установленной форме (ГОСТ 5301-50), на основании которого техник — корректор конструкторского бюро производит изменение во всех экземплярах нормалей, находящихся в соответствующих точках завода [инструментальный цех, цеховые контрольные пункты по проверке калибров (КПП),, архив и т. д.]. Изготовление инструмента по отдельным чертежам следует производить лишь в тех случаях, когда необходим инструмент специальной конструкции. В практике автомобильной промышленности количество специального инструмента, заказываемого по чертежам, не превышает 20—25%.
Применение нормалей — сводных таблиц обеспечивает четкую работу по проектированию и изготовлению калибров; устраняет возможность ошибочного повторного проектирования и изготовления инструментов одного назначения и размера; позволяет изготовлять заготовки инструментов большими партиями, значительно уменьшая расходы инструментального производства.
Большое внимание должно быть уделено четкости и ясности оформления всех нормалей и сводных таблиц по калибрам.
Размер листа (203x288 мм), на котором должны оформляться нормали и сводные таблицы, соответствует 4-му формату по ГОСТ 3450-52. Расположение чертежа таблицы с размерами примечаний является строго определенным (фиг. 166). Число листов данной нормали указывается в табличке, расположенной в левом верхнем углу нормали. В левом нижнем углу находится табличка, где указываются номера точек завода, в которых должна находиться данная нормаль. Все изменения и добавления отмечаются в графах таблички, расположенной внизу нормали.
В тех случаях, когда нельзя поместить весь материал на одном листе 4-го формата, применяют двойной формат нормали (фиг. 167), имеющий линию сгиба посредине.
Такие двойные листы нормалей удобны для пользования, прочны и легко вставляются в альбомы (фиг. 168).
Применение сводных таблиц при проектировании измерительного инструмента позволяет в короткие сроки осуществлять технологическую подготовку производства новых объектов. Кроме того, объединение однотипного инструмента в одной сводной таблице обеспечивает удобство подбора нужного инструмента из существующих, вследствие чего предотвращается необоснованное увеличение номенклатуры инструмента.
Наличие на заводе чрезмерно большой номенклатуры измерительного инструмента влечет за собой значительные расходы как по его изготовлению, так и по эксплуатации, а также усложняет и удорожает всю организацию инструментального хозяйства. Необходимость иметь на каждую точку применения инструмента определенный его запас на складе при большой номенклатуре калибров резко ухудшает оборачиваемость средств предприятия.
Все это означает, что конструктор, проектирующий измерительный инструмент, должен постоянно работать над его унификацией, над сокращением количественной его номенклатуры.
Для этого недостаточно выпустить правильный чертеж калибра и передать его в инструментальный цех на изготовление.
Конструктор обязан прежде всего критически проанализировать необходимость в данном инструменте в соответствии с требованиями чертежа детали и технологического процесса. Мало того, необходимо проверить, нельзя ли подобрать необходимый инструмент из уже имеющегося в производстве. При наличии подобных калибров на близкие размеры и допуски конструктор при помощи технолога или конструктора объекта должен постараться добиться унификации вновь проверяемого размера и допуска с размерами и допусками, уже обеспеченными измерительными инструментами.
Приступая к непосредственному проектированию калибра, конструктор должен правильно выбрать его тип с тем, чтобы обеспечить производство конструкцией инструмента оптимальной со всех точек зрения (по точности измерения детали, удобству работы, стойкости против износа, легкости восстановления и т. п.).
ГЛАВА VI БАЗИРУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНТРОЛЬНЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ
Одним из основных условий правильной разработки конструкции контрольного приспособления является целесообразный выбор базы измерения, обеспечивающий наименьшую погрешность.
Погрешности измерения могут вызываться двумя причинами:
а) погрешность за счет конструкции базирующего устройства приспособления;
б) погрешность за счет отклонений геометрической формы базовой поверхности детали.
Оптимальный выбор базирующего элемента приспособления должен свести к минимуму как первую, так и вторую составляющие погрешности измерения.
Так, правильное расположение оси базирующей призмы относительно направления измерения детали может резко сократить, а иногда и полностью исключить погрешность измерения за счет допустимых колебаний размера цилиндрического базового хвостовика детали.
Базовая поверхность детали не выбирается конструктором произвольно, а целиком определяется принятой методикой измерения.
Согласно принятой методике контроля базы разделяются на конструктивные и технологические, причем это разделение определяется выбором базовой поверхности детали, но не оказывает влияния на конструкцию базирующего элемента приспособления.
Обязательным условием надежного базирования является постоянство положения контролируемой детали в приспособлении при повторных ее установках.
В ряде случаев базирование можно осуществить только при помощи зажимных устройств. В частности, разжимные оправки, шпиндели, центрирующие патроны сочетают в себе функции как базирования, так и зажима.
В качестве основных случаев базирования контролируемой детали должны рассматриваться:
1) базирование по плоскости;
2) базирование по наружной цилиндрической поверхности;
3) базирование по внутренней цилиндрической поверхности.
Прочие случаи базирования или встречаются редко, или представляют собою различные комбинации приведенных трех основных случаев.
БАЗИРОВАНИЕ ПО ПЛОСКОСТИ
Базирование по плоскости применяют как для необработанных, так и для обработанных поверхностей деталей. Базирование по необработанным поверхностям применяют только при контроле заготовок (отливок и поковок). Необработанную поверхность вследствие имеющихся у нее значительных отклонений от правильной геометрической формы можно применять лишь при контроле размеров с широкими допусками (порядка 1 мм и более).
В качестве опоры для необработанных плоских поверхностей принимают базы по трем точкам.
Вследствие этого заготовка всегда устанавливается без качки независимо от качества ее поверхности. В то же время такая установка является источником определенных погрешностей, причем избегнуть их весьма затруднительно. Если учесть, что величина неплоскостности литой или штампованной поверхности может достигать иногда 50—80% от контролируемого допуска, то и относительная погрешность выразится подобными же величинами. Поэтому известная условность измерения от необработанных баз остается в значительной части случаев, так как проверку производят только от определенных базовых точек. Перенос этих точек в другие места дал бы другие результаты измерения. Для того чтобы избегнуть неопределенности подобного базирования, необходимо обеспечить на приспособлении постоянство положения детали относительно базовых опорных точек. Этим создается постоянство результатов измерения на приспособлении при повторных установках заготовки. Наиболее правильной опорой могли бы служить пальцы со сферической поверхностью, но так как касание плоскости со сферой происходит в одной точке, то это вызвало бы ускоренный износ опор. Применение плоских опор, имеющих небольшую плоскость (порядка 1,5—2 см2) практически обеспечивает достаточную точность и более рационально с точки зрения их износоустойчивости.
В некоторых случаях применяют установку на четыре точки, две из которых смонтированы на качающемся коромысле. При этом, несмотря на наличие четырех опор, положение плоскости определяется за счет качающегося элемента базы также стабильно, как и при трех опорах. Базирование по трем опорам следует применять не только при больших плоскостях, но и в тех случаях, когда базовая плоскость является торцом бобышки. Это особенно относится к бобышкам поковок, которые в результате неравномерного износа штампа имеют выпуклую торцевую поверхность. Опору в таких случаях выполняют в виде пальца с выточкой в середине и тремя выступами по окружности (фиг. 169, а).
Подобная опора обеспечивает надежное и постоянное базирование.
Полная плоскость при базировании по бобышкам может быть применена лишь в случае, когда базой является не одна бобышка, но имеются еще дополнительные опорные поверхности (например, другие бобышки или иные поверхности).
При необходимости использования одной бобышки одновременно в качестве опорной и центрирующей базы рекомендуется применять конус (см. фиг. 169, б). Для того чтобы возможная некруглость бобышки не влияла на точность центрирования, конус должен иметь три выреза, вследствие чего контакт с поверхностью проверяемой детали происходит в трех точках. В тех случаях, когда бобышку рассекает плоскость разъема штампов при штамповке или литейный разъем, пазы центрирующего конуса необходимо располагать так, чтобы заусенец по линии разъема попал в паз.
Следует отметить, что, помимо приведенной жесткой конструкции конуса возможна и подвижная его конструкция (фиг. 169, в). В этом случае конус имеет перемещение на опорном пальце и .поднимается пружиной. Контролируемая деталь при установке на приспособление опускает конус, преодолевая усилие пружины, центрируется по конусу и одновременно опирается на базовый палец. Ввиду наличия пружины, стремящейся приподнять деталь, необходимо прижать ее принудительно к опоре, если она не имеет веса, превышающего усилия пружины в 3—4 раза.
При использовании в качестве базы обработанной поверхности возможно применение как опоры на всю поверхность, так и опоры на три точки (вернее — на три площадки).
Выбор того или другого метода базирования зависит от конструктивных особенностей каждой конкретной детали. В тех случаях, когда базовая поверхность является привалочной плоскостью, которой проверяемую деталь устанавливают при сборке, целесообразно и на контрольном приспособлении опирать ее на всю плоскость. Это создает условия измерения, близкие к условиям работы детали в эксплуатации, и уменьшает погрешность измерения, хотя и может вызвать кажущуюся погрешность за счет местных зазоров между плоскостями детали и приспособления.
Принято считать, что при установке детали базовой поверхностью на полную опорную плоскость приспособления контакт по наиболее выступающим трем точкам обеспечивает надежность базирования. Однако фактически контактирующие точки могут оказаться расположенными слишком близко одна к другой, в результате чего центр тяжести детали или усилие ее зажима не будут проходить внутри треугольника, образованного тремя опорными точками [21]. В таких случаях положение детали на приспособлении может оказаться неопределенным, в результате чего будет разброс показаний измерительного устройства приспособления при повторных установках детали. Поэтому при использовании сплошной плоской базы необходимо учитывать возможную погрешность за счет до 
пустимой неплоскостности базовой поверхности проверяемой детали.
Для улучшения базирования рекомендуются опорные плоскости приспособления делать с выборкой в средней части, оставляя по краю кругом опорный поясок шириной 10—15 мм (фиг. 170). Средняя часть занижается на 1—2 мм. Чистота обработанной опорной поверхности должна соответствовать 7-му классу по ГОСТ 2789-51.
Установочная поверхность контролируемой детали обязательно должна перекрывать базовую плоскость опоры (фиг. 170), иначе в ней по мере износа появится выработка (фиг. 171), в результате чего при повторных установках одной и той же детали или при установке различных деталей они будут занимать различные положения, т. е. базирование получится непостоянным и неточным.
Полные, без выборок, опоры широко применяют в тех случаях, когда базовая поверхность детали тщательно отделана и соответствует жестким, требованиям чертежа в отношении плоскостности .
При этом широкие опоры должны иметь чистоту поверхности порядка 10-го класса и быть хорошо притертыми для получения плоскостности рабочей поверхности.
Для удаления грязи и пыли, попадающей на опорную поверхность приспособления и способной снизить точность измерения, делаются канавки типа а или б (фиг. 172). Канавки делаются параллельными или перекрещивающимися под углом 90° в виде решетки. На приспособлениях, имеющих круглые опоры (под детали с фланцем), в случае необходимости вращения контролируемой детали канавки выполняют радиальными.
Конструкция приспособления должна обеспечивать возможность, притирки опорных поверхностей (в тех случаях, когда она необходима) в собранном виде, так как даже тщательно притертая плитка после затяжки крепежных болтов может покоробиться.
Все опорные поверхности контрольных приспособлений необходимо выполнять из высокоуглеродистых или цементуемых сталей с закалкой до твердости Rс = 60. Применение незакаленных опор вообще недопустимо, так как при многократных установках детали появляются . забоины с выступающими краями, которые нарушают точность базирования.
Использование в качестве опоры поверхности чугунной плиты может быть допущено лишь в исключительных случаях. Применение чугунной плиты в качестве опорной базы можно рекомендовать только в том случае, когда необходима большая базовая поверхность, которую трудно получить шлифованием, в то время как чугунную плиту можно отшабрить.
Дата: 2019-02-25, просмотров: 244.
