Разработка технологии контроля детали «Втулка»
Из имеющейся номенклатуры стандартизованных средств измерений (штангенциркуль ШЦ-1; штангенциркуль ШЦ-11; штангенглубиномер ШГ-160; микрометры МК25-2, МК50-2, мк75-2, МК100-2) выбрать средства контроля размеров детали, показанной на конструкторском чертеже (рис. 4.1). Оформить чертёж в технологической карте контроля данной детали выбранными средствами измерений.
Решение
1) Проверяем возможность сопряжения имеющихся средств измерений с элементами детали:
а) с элементом, которому принадлежит размер 65h12.
Вывод: с учетом конструктивных особенностей контролируемой детали (см. рис. 4.1) и возможностей, имеющихся в нашем распоряжении измерительных инструментов [25], сопряжение возможно со штангенциркулями ШЦ-1, ШЦ-11, микрометром МК75-2;
б) с элементом, которому принадлежит размер 50JS13.
Вывод: сопряжение возможно со штангенциркулем ШЦ-1 и штангенглубиномером ШГ-160.
Рис. 4.1. Конструкторский чертеж детали «Втулка».
2) Из имеющейся номенклатуры выбираем средства измерений:
а) для контроля размера 65h12.
По табл. на стр. 2 - 3 ГОСТ 8.051-81 [7] для размера с номинальным значением 65 мм и допуском по 12-му квалитету допускаемая погрешность измерения = 0,060 мм.
Вывод: согласно формуле (3.4) этой величине удовлетворяет микрометр МК75-2, ГОСТ 6507-90, с пределом допускаемой погрешности измерения ПДПИ = 0,008 мм;
б) для контроля размера 50JS13.
По табл. на стр. 2 - 3 ГОСТ 8.051-81 [7] для размера с номинальным значением 50 мм и допуском по 13 квалитету допускаемая погрешность измерения = 0,080 мм.
Вывод: согласно формуле (3.4) этой величине не удовлетворяет ни одно из указанных в п.п.1-б) средств измерений; для решения задачи контроля размеров данной детали попытаемся использовать новую метрологическую базу.
Пояснение.
Проведенный анализ показал, что из-за недостаточной точности имеющихся в наличии средств измерений, поверхность левого торца детали (см. рис. 4.1), принятая конструктором в качестве конструкторской базы, не может быть использована в качестве базы метрологической. (Конструкторская база - это поверхность детали, относительно которой размерами скоординировано расположение других её поверхностей. Метрологическая база - это поверхность детали, относительно которой можно проводить измерение имеющимися средствами).
В технике должен соблюдаться принцип «совпадения баз». Однако выполнить его бывает не всегда возможно, как, например, в рассматриваемом случае.
Попытаемся использовать в качестве метрологической базы поверхность правого торца детали. В этом случае можно попытаться судить о годности размера 50JS13, не проводя его непосредственного измерения, а по совокупности годности двух других размеров - размера 65h12 и размера «толщины буртика» - размера от новой базы. Его предельные отклонения определяются путём расчета размерной цепи, в которой в качестве замыкающего размера должен быть рассмотрен заменяемый размер, в данном случае размер 50JS13.
3) Определяем поле допуска размера от новой базы, для чего:
а) составляем расчетную схему (рис.4.2);
Рис. 4.2. Расчетная схема. К – заменяемый (конструкторский) размер;
И – размер от новой базы; Б – размер между базами.
б) составляем график размерной цепи (рис.4.3);
Рис. 4.3. График размерной цепи.
в) составляем уравнение размерной цепи.
В общем виде уравнение размерной цепи записывается =
×
[17]. В качестве замыкающего размера
принимаем заменяемый размер К, тогда для рассматриваемого случая уравнение размерной цепи будет иметь вид: К =
× Б +
× И, где в соответствии с графиком размерной цепи:
= + 1;
= - 1. Тогда окончательно уравнение размерной цепи будет К = Б - И;
г) определяем номинальное значение размера от новой базы.
Для этого проводим увязку номинальных размеров. Согласно полученного уравнения размерной цепи должно выполняться условие: К = Б
+ И
, где по данным конструкторского чертежа (см. рис. 4.1) К
= 50 мм; Б
= 65 мм. Тогда И
= 65 мм - 50 мм = 15 мм;
д) определяем допуск размера от новой базы.
Для этого проводим увязку допусков. Воспользуемся методом полной взаимозаменяемости [17]. При этом методе связь между допуском замыкающего размера Т и допусками составляющих размеров Т
описывается уравнением Т
=
Т
[17]. Для рассматриваемого случая эта формула примет вид: Т
= Т
+ Т
, где по данным конструкторского чертежа (см. рис. 4.1) для заменяемого размера 50JS13 допуск Т
= IT13 = 0,39 мм (по таблице допусков ГОСТ 25346-89 [11]); для размера между базами 65h12 допуск Т
= IT12 = 0,30 мм. Тогда Т
=Т
- Т
= 0,39 мм - 0,30 мм = 0,09 мм.
Замечание.
Последняя формула демонстрирует очень важное правило: «Допуск размера от новой базы всегда меньше допуска заменяемого размера на величину допуска размера между базами». В некоторых случаях допуск размера между базами может быть равен или меньше допуска заменяемого размера. Тогда допуск размера от новой базы получит либо нулевое, либо отрицательное значение. Этот факт будет свидетельствовать о том, что замена базы не обеспечит решения задачи контроля данной детали имеющимися в наличии средствами измерений. В таком случае потребуется либо ужесточение допуска размера между базами, либо изыскание возможности приобретения более точного средства измерений, либо постановка вопроса о целесообразности проектирования специального измерительного приспособления;
е) определяем предельные отклонения размера от новой базы.
Для этого проводим увязку средних отклонений. При решении размерных цепей методом полной взаимозаменяемости связь между средним отклонением замыкающего размера ЕС и средними отклонениями составляющих размеров ЕС
описывается уравнением ЕС
=
× ЕС
[17]. Для рассматриваемого случая эта формула примет вид: ЕС
=
×ЕС
+
×ЕС
, где в соответствии с графиком размерной цепи
= + 1;
= - 1, тогда ЕС
= ЕС
- ЕС
. Здесь по данным конструкторского чертежа (см. рис. 4.1) для заменяемого размера 50JS13(±0,195) и размера между базами 65h12(
) , (см. табл. полей допусков ГОСТ 25347-82 [12]):
ЕС = (ЕS
+ ЕI
) / 2 = [+0,195 мм + (-0,195 мм)] / 2 = 0,
ЕС = (ЕS
+ ЕI
) / 2 = [ 0 + (-0,300 мм)] / 2 = - 0,150 мм.
Отсюда ЕС = ЕС
- ЕС
= - 0,15 мм - 0 = - 0,15 мм. Тогда предельные отклонения размера от новой базы будут численно равны:
верхнее предельное ЕS = ЕС
+ 0,5×Т
= - 0,150 мм + 0,5×0,090 мм = - 0,105 мм;
нижнее предельное ЕI = ЕС
- 0,5 × Т
= -0,150 мм - 0,5×0,090 мм = - 0,195 мм.
Таким образом, поле допуска размера от новой базы будет: 15 .
4) Оформляем чертёж в технологической карте контроля детали «Втулка» имеющимися стандартизованными средствами измерений (рис. 4.4):
Рис. 4.4. Чертеж детали «Втулка» в технологической карте контроля.
5) Выбираем средства измерений в соответствии с требованиями чертежа в технологической карте контроля:
а) для контроля размера 65h12 - см. выше п.п. 2-а);
б) для контроля размера 15 .
Допуск этого размера составляет величину, равную 0,090 мм (см. выше п.п. 3-д). При номинальном значении размера 15 мм такая величина допуска примерно соответствует 10 квалитету (по данным таблицы допусков ГОСТ 25346-89 [11]).
Замечание.
Как правило величины допусков размеров от новой базы будут находиться между двумя квалитетами. Из них для дальнейших рассуждений следует принимать квалитет с меньшим номером.
По данным табл. на стр. 2 - 3 ГОСТ 8.051-81 [7] для размера с номинальным значением 15 мм и допуском по 10 квалитету допускаемая погрешность измерения = 0,014 мм.
Вывод: согласно формуле (3.4) этой величине удовлетворяет микрометр МК25-2, ГОСТ 6507-90, с пределом допускаемой погрешности измерения ПДПИ = 0,008 мм.
По результатам проведённой работы оформляются технологические документы на технический контроль - операционная карта (ОК) и карта эскизов (КЭ).
Операционная карта выполняется на форме 2 ГОСТ 3.1502-85 [5] , а карта эскизов на форме 7 ГОСТ 3.1105-84 [4]. Примеры оформления операционной карты и карты эскизов на операцию контроля размеров детали «Втулка» представлены в приложении. Рекомендации по заполнению граф ОК и КЭ даются в текстах стандартов [4,5], а также в работах[21] и [22].
При выполнении курсовой работы по дисциплине «Проектирование технологии контроля качества в машиностроении» студенты должны заполнить следующие графы в операционной карте контроля:
10*- суммарное основное время на операцию Т , мин. (Определяется суммой времени, затраченного на выполнение измерений по каждому переходу. При выполнении измерений микрометром, штангенциркулем или штангенглубиномером данные берутся из карт 16, 17 и 18 справочника [26];
11 - суммарное вспомогательное время на операцию Т , мин. (Определяется с помощью карт 1 и 2 справочника [26]);
12 - контролируемые параметры;
14 - наименование средства ТО (технологического оснащения);
18 - наименование операции;
21 - наименование оборудования.
* - номер графы и содержание информации по табл.1 ГОСТ 3.1502-85 [5].