Автор: Б.С. Байбуров, М.И. Коченов, Д.Д. Малог, Б.А. Гипп, Ю.М. Гоникберг, М.М. Каплун, Е.М. Левенсон, Н.Н. Марков, П.М. Полянский, Г.С. Шлезингер

Издательство: Машиностроение

Год: 1960

Страниц: 341

Формат: DJVU

Качество: хорошее

 

В книге подробно рассматриваются конструкции основных узлов и деталей контрольных приспособлений, проверенных в производственной практике.

Описываются различные приспособления для контроля линейных и нелинейных параметров деталей машиностроительного производства.

Настоящая работа является частью комплекса работ в области современных средств производственного контроля, издание которых было рекомендовано комиссией по внедрению прогрессивных методов и средств контроля в машиностроении при Государственном научно-техническом комитете Совета Министров СССР.

Книга предназначена для конструкторов и инженерно-технических работников машиностроительных предприятий.

 

В условиях современного машиностроительного производства задача повышения производительности и точности средств технических измерений может быть с успехом решена широким внедрением контрольных приспособлений.

Контрольные приспособления — это специальные производственные средства измерений, представляющие собой конструктивное сочетание базирующих, зажимных, передающих и измерительных устройств.

Благодаря комплексу этих основных элементов контрольное приспособление обеспечивает объективность, точность и производительность контроля.

Базирующие устройства обусловливают правильность положения проверяемых деталей относительно средств измерения. Вместе с тем они дают возможность снижения до минимума трудоемкости операций установки деталей на приспособлениях.

Зажимные устройства (пружинные, эксцентриковые, пневматические и др.) способствуют повышению надежности установки детали на приспособлении, не вызывая при этом увеличения трудоемкости пользования контрольным приспособлением. Следует отметить, что значительная часть контрольных приспособлений вообще не нуждается в зажимных устройствах.

Передающие устройства (прямые и рычажные) предназначены для того, чтобы передавать на измерительные устройства отклонения проверяемых параметров деталей. Применение прогрессивных конструкций передающих устройств (например, безлюфтовые передачи на упругих стальных пластинах) способствует повышению точности измерений.

Контрольными приспособлениями проверяются самые различные параметры деталей и узлов машин:

Конструкция каждого контрольного приспособления должна удовлетворять разносторонним требованиям, важнейшими из которых являются оптимальная точность измерения и производительность контроля, технологичность в изготовлении, износоустойчивость, удобство в эксплуатации, а также экономическая целесообразность.

Конструкция всего контрольного приспособления в целом и всех входящих в него устройств, а также используемых в нем измерительных средств должна быть принята такой, чтобы, с одной стороны, полностью удовлетворять условиям выполнения контрольной операции, и, с другой стороны, делать его применение экономически целесообразным.

Важное значение имеет анализ погрешностей измерений, присущих конструкции каждого контрольного приспособления. Под погрешностью измерения понимается разность между показаниями контрольного приспособления и действительным значением проверяемой величины. Суммарная погрешность метода измерения на приспособлении определяется совокупностью ряда погрешностей: метода и схемы измерения, принятых в конструкции приспособления, конструкции базирующих и зажимных устройств, передающих устройств и перемещаемых подвижных элементов, метрологических характеристик используемых измерительных устройств, установочных калибров или образцовых деталей, по которым производится настройка измерительных устройств приспособления, измерительного усилия, температурных колебаний и др.

В суммарную погрешность измерения включается погрешность вследствие отклонений от размеров и геометрической формы базирующих и контролируемых поверхностей проверяемых деталей в пределах установленных на них допусков. Эти погрешности, как правило, конструктором приспособления не могут быть ни уменьшены, ни тем более устранены и часто достигают значительных величин.

Однако абсолютная величина суммарной погрешности метода измерения и конструкции контрольного приспособления не дает еще достаточных данных для суждения о правильности выбора конструктивной схемы приспособления.

Решающее значение имеет не абсолютная, а относительная погрешность. Под относительной погрешностью понимается погрешность, выраженная в долях числового значения измеряемой величины и определяемая в процентах.

Допустимые пределы относительных погрешностей для контрольных приспособлений пока еще не регламентированы какими-либо официальными нормативными материалами.

На основании опыта работы ряда предприятий, располагающих значительным парком контрольных приспособлений, можно рекомендовать придерживаться относительных погрешностей в пределах 10—20%. В отдельных случаях контроля деталей, изготовляемых по высоким классам точности, относительная погрешность возрастает и может достигать 30—35%, как это имеет место при работе соответствующими калибрами.

Одним из важнейших условий, определяющих конструкцию контрольного приспособления, является необходимая его производительность.

При проектировании контрольного приспособления конструктор должен учитывать не только количество деталей, подлежащих проверке в единицу времени, но и какой будет работа на нем: выборочной или 100%-ной. При устойчивых технологических процессах, обеспечивающих однородность качества деталей, контроль должен быть выборочным. Это снижает требования к производительности соответствующих средств измерения, в том числе и контрольных приспособлений. При неустойчивых технологических процессах, при сортировке деталей на размерные группы для последующей сборки методом группового подбора и в других случаях контролируются все 100% изготовленных деталей. Применяемые в таких случаях средства измерения, в том числе и контрольные приспособления должны быть высокой производительности.

Каждое контрольное приспособление, вплоть до простейшего ручного приспособления, является средством механизации операции контроля, значительно повышающим ее производительность по сравнению с универсальными средствами измерения и калибрами. Однако в условиях поточного производства, а также при 100%-ной проверке продукции, выпускаемой крупными партиями, появляется необходимость в создании высокопроизводительных контрольных приспособлений: механизированных, светосигнальных, многомерных и др. При массовом производстве иногда возникает необходимость в контрольно-сортировочных полуавтоматах и автоматах.

Механизация контрольных приспособлений дает возможность даже простыми средствами — путем применения электромеханических, пневматических, гидравлических и других приводных, зажимных и тому подобных механизмов существенно повысить пропускную способность приспособлений.

Высокой производительностью обладают светосигнальные контрольные приспособления часто называемые «светофорными». По табло со световыми сигналами, на который часто наносят эскизный контур проверяемой детали, контролер имеет возможность быстро и четко определить годность детали по каждому контролируемому параметру и направление имеющихся отклонений.

Результаты проверки детали на светосигнальном приспособлении дают возможность определить к какой из трех предельных групп («годные», «брак +» и «брак —») относится проверенная деталь. Однако подобные светосигнальные приспособления не позволяют судить о том, в какой зоне поля допуска находится измеряемый параметр или же на какую величину он вышел за границы допуска.

Светосигнальные приспособления, оснащенные получившими распространение в последние годы комбинированными измерителями (электроконтактными датчиками с отсчетными шкалами, пневмо-электроконтактными измерителями по типу «дельтаметра» и т. п.) дают возможность наряду с сортировкой деталей на предельные группы оценивать действительные значения проверяемых параметров.

В отечественной промышленности светосигнальные приспособления не получили еще достаточного распространения. Очевидно с распространением различных комбинированных измерителей— шкальных датчиков по типу БВ-779у (изготовляется заводом «Калибр»), амплитудных датчиков по типу БВ-634у (выпускается заводом «Калибр»), пневмо-электроконтактных приборов типа «дельта-метр» (изготовление намечено на заводе ЛИЗ) и др. —должно значительно расшириться применение светосигнальных контрольных приспособлений.

В этой связи следует отметить, что за рубежом светосигнальные приспособления в настоящее время уже получили значительное применение, особенно при одновременной проверке нескольких однотипных размеров деталей, например, при контроле ряда диаметров вала или поршня и т. п. Так, светосигнальные приспособления выпускают фирмы ФМЦ (ГДР), Сигма (Англия), Шеффильд (США) и др.

Заслуживают внимания светосигнальные приспособления с ячейками для сортировки проверенных деталей, которые начинают в последнее время развиваться. По результатам измерения сигнальная лампочка загорается непосредственно над той ячейкой, к которой должна быть отнесена проверенная деталь. Подобные приспособления имеют большое значение с точки зрения облегчения труда контролера и повышения объективности процесса контроля, особенно при многодиапазонной сортировке деталей на размерные группы. Пример такого приспособления описан в гл. VI.

Многомерные приспособления для проверки ряда параметров детали обладают большими возможностями в повышении производительности контрольных операций, снижая их трудоемкость. Многомерные контрольные приспособления приобретают особенно большое значение в условиях проверки крупногабаритных деталей большого веса.

По технологическому назначению различают контрольные приспособления для приемки заготовок и обработанных деталей, приспособления для контроля деталей в процессе их обработки на станках и приспособления для контроля правильности наладки и протекания технологического процесса.

Приспособления для приемочного контроля заготовок (отливок и поковок) и обработанных деталей должны служить надежным заслоном, предохраняющим производство и сборку от брака. Одновременно эти приспособления дают данные для суждения о стабильности действующих технологических процессов.

Приспособления для контроля правильности обработки деталей на станках являются наиболее прогрессивными, активно воздействующими на технологический процесс и предупреждающими брак. Контроль в процессе обработки существенно повышает продзводи-тельность технологических процессов, исключая необходимость частых остановок оборудования для проведения ручного измерения.

К группе приспособлений для контроля правильности наладки и протекания технологического процесса относятся, прежде всего, измерительные устройства для статистического анализа стабильности производственных операций, а также различные вспомогательные устройства для установки режущего инструмента и станочных приспособлений.

Предлагаемая книга состоит из трех разделов.

Первый раздел посвящен подробному рассмотрению важнейших элементов конструкций контрольных приспособлений — базирующих, зажимных и передаточных устройств, подвижных элементов, деталей крепления измерительных устройств и различных вспомогательных элементов контрольных приспособлений.

Надежность конструкций отдельных элементов и узлов приспособлений призвана обеспечить не только высокую точность и производительность контрольных операций, но и технологичность изготовления приспособлений, их износоустойчивость и удобство ремонта. Особое внимание должно уделяться возможности и удобству оперативного текущего ремонта контрольных приспособлений непосредственно в цехах, где они используются.

Широкая разработка нормалей узлов и деталей контрольных приспособлений, возможная унификация их с узлами и деталями станочных приспособлений позволяет существенно облегчить и ускорить проектирование и изготовление контрольных приспособлений.

Следует стремиться к тому, чтобы в спецификацию деталей среднего контрольного приспособления входило не менее 50—60% нормализованных узлов и деталей. Это означает, что более половины деталей, входящих в конструкцию приспособлений, не подлежит деталированию при проектировании рабочих чертежей, что сокращает время, необходимое на проектирование, кроме того, при этом более половины деталей, входящих в приспособление, может поступать непосредственно со складов инструментальных цехов. Это сокращает и время, необходимое для изготовления приспособлений, и их стоимость.

Весьма желательной является также широкая унификация деталей и узлов контрольных приспособлений с деталями и узлами основного производства предприятия (крепежные детали, пружины, пневматические цилиндры и т. п.).

Однако нормализация деталей и узлов приспособлений, при бесспорном ее значении, не решает вопроса серийного изготовления этих деталей и узлов. Даже при широко организованной нормализации деталей и узлов контрольных приспособлений проектирование и изготовление этих приспособлений в основном остается за предприятиями, использующими эти приспособления.

Очевидно, что лишь широкое внедрение принципа агрегатирования контрольных приспособлений, т. е. системы централизованного проектирования и изготовления широкой номенклатуры различных типовых узлов и деталей приспособлений (корпусов, стоек, измерительных блоков, приводных механизмов, панелей управления, светосигнальных табло, центровых бабок, оправок и т. д.), — способно существенно снизить трудоемкость проектирования, изготовления и наладки контрольных приспособлений.

Проекты типажа продукции Московского завода «Калибр», Ленинградского и Челябинского инструментальных заводов предусматривают освоение производства подобных типовых узлов и деталей контрольных приспособлений.

В зарубежной промышленности наблюдается тенденция к созданию механизированных контрольных приспособлений универсального типа, допускающих легкую переналадку. Особый интерес представляют конструкции сборных приспособлений, выпускаемые фирмами: Митгоф (ФРГ), Метрон (Швеция), Сигма (Англия) и др.

Путем монтажа сменных измерительных узлов на универсальных плитах и корпусах создается широкая и разнообразная номенклатура сборных контрольных приспособлений. Их достоинствами является универсальность и низкая стоимость проектирования, изготовления и наладки. Помимо того, система сборных контрольных приспособлений, очевидно, может найти применение не только в условиях массового производства, но и при средне- и даже мелкосерийном производстве.

Второй раздел книги посвящен рассмотрению контрольных приспособлений для линейных измерений.

Подробно рассматриваются некоторые применяемые в промышленности приспособления для контроля заготовок-отливок и поковок (гл. V).

Качество механически обработанной детали в значительной степени зависит от точности соответствующей заготовки (отливки или поковки), поступающей на дальнейшую обработку. Методы контроля в данном случае должны возможно точнее воспроизводить условия механической обработки — заготовку следует проверять в заготовительном цехе от тех же баз, при той же установке, которая будет осуществлена в механообрабатывающем цехе на первых производственных операциях.

В подобных условиях при значительных масштабах производства заготовок, контроль универсальным измерительным инструментом, разметкой или калибрами различных типов оказывается недостаточным.

При проверке размеров или формы заготовки, определяющих величину припусков на механическую обработку относительно заданных баз, наиболее целесообразным является применение специальных контрольных приспособлений.

Обзор приспособлений для контроля линейных отклонений — линейных размеров, точности взаимного расположения поверхностей деталей и отклонений от правильной формы — носит ограниченный характер ввиду более полного их освещения в специальной литературе [2], [10], [15], [16], [17] и др.

Благодаря этому, обзор приспособлений для контроля линейных отклонений, приведенный в гл. VI, ограничивается лишь рядом конкретных примеров.

Производство и контроль цилиндрических и конических зубчатых колес представляют значительную трудоемкость в условиях современного машиностроительного предприятия. В гл. VII подробно рассматриваются средства контроля зубчатых колес в цеховых условиях. Все описание в данном случае исходят из установки, что результаты измерения должны характеризовать эксплуатационные показатели точности колеса: кинематическую точность, плавность работы, полноту контакта зубьев и величины боковых зазоров между зубьями в собранной передаче.

Рекомендуемые средства контроля колес в цеховых условиях основываются, преимущественно, на наиболее удобных и производительных комплексных методах проверки.

Содержание данной главы базируется на основных положениях новых государственных стандартов (ГОСТ 1643-56 для цилиндрических зубчатых колес и ГОСТ 1758-56 для конических зубчатых колес).

Кроме того, в гл. VII излагается расчет цилиндрических измерительных зубчатых колес, применяемых в условиях двухпрофильной проверки на контрольных приспособлениях.

Расчет конических измерительных колес не рассматривается, так как они полностью повторяют размеры соответствующих рабочих колес и отличаются лишь тем, что нарезаются из тщательно сделанных заготовок при более строго выверенном и налаженном зуборезном оборудовании и инструменте и с облегченной термической обработкой.

Гл. VIII посвящена пневматическим измерительным приспособлениям. Учитывая исключительно широкие и разнообразные возможности применения в промышленности пневматического метода измерений и неоправданно ограниченное практическое его использование, этому вопросу уделяется значительное внимание.

Наряду с общей характеристикой пневматического метода измерений приводится широкий обзор всевозможных измерительных пневматических; приспособлений отечественной и зарубежной промышленности.

Контроль деталей в процессе их обработки и вопросы автоматизации контроля здесь не рассматриваются.

Третий раздел книги посвящен рассмотрению контрольных приспособлений для нелинейных измерений.

Контроль нелинейных параметров исключительно широко применяется в условиях машиностроительного производства любого профиля и масштаба.

При изготовлении поршневых колец для двигателей поршневого типа в обязательном порядке контролируется упругость колец.

Решающими операциями для оценки качества изготовления всех видов пружин, рессор, амортизаторов и других подобных ответственных деталей и узлов машин являются их силовые характеристики.

Обязательными операциями при оценке качества сборки узлов, механизмов и машин является контроль моментов затяжки резьбовых соединений.

Надежность работы многих механизмов целиком зависит от герметичности стенок соответствующих корпусов, крышек, блоков цилиндров и т. п. Это требует 100%-ного контроля герметичности стенок многих деталей при разных давлениях в зависимости от эксплуатационных условий их работы.

Динамические характеристики работы двигателя внутреннего сгорания в значительной мере зависят от степени сжатия в камере сгорания, которая, в свою очередь, полностью определяется плотностью прилегания клапанов к своим седлам.

Прочность и герметичность сварных швов труб, получаемых на высокопроизводительных трубосварочных агрегатах, может быть проверена путем опрессовки их жидкостью под высоким давлением.

Все эти и многие другие операции контроля нелинейных параметров, обязательны в условиях большинства машиностроительных предприятий, требуют соответствующей контрольной оснастки: контрольных приспособлений, стендов, автоматов.

Придавая большое значение вопросам создания точных, объективных и высокопроизводительных приспособлений для контроля нелинейных параметров в гл. IX приводится обзор приспособлений для контроля усилий (динамометрические ключи и приспособления для контроля пружин) и в гл. X — приспособлений и стендов для контроля герметичности деталей и узлов (контроль по утечке гааа или жидкости).

Универсальные измерительные приборы (оптические, оптико-механические, электрические и другие) в настоящей работе не рассматриваются.