Проектирование калибров для контроля гладких цилиндрических деталей

Калибр – специальный бесшкальный контрольный инструмент, служащий для определения годности детали. История развития взаимозаменяемого производства начинается с первых калибров. В настоящее время калибры используют главным образом в массовом и крупносерийном производствах для контроля деталей с точностью размера от JT6 до JT17.

Наибольшее распространение получили предельные калибры: скобы для контроля валов и пробки для контроля отверстий. Проходные калибры контролируют наибольший предельный размер вала и наименьший предельный размер отверстия. Непроходные калибры контролируют наименьший предельный размер вала и наибольший предельный размер отверстия. Деталь считается годной если проходной калибр под действием собственного веса пройдет по контролируемому размеру, а непроходной не пройдет.

Номинальными размерами для калибров являются предельные размеры детали.

Выделяют группу рабочих калибров, используемых для контроля деталей, и группу контрольных калибров, используемых для контроля самих рабочих калибров.

Конструируют предельные калибры для гладких, резьбовых и других деталей по принципу подобия (принцип Тейлора), который позволяет учитывать погрешности их формы. Согласно этому принципу, проходные калибры по своей форме должны являться прототипами сопрягаемых деталей с длиной, равной длине соединения, а непроходные калибры должны иметь малую измерительную длину и контакт, приближающийся к точечному.

Основным расчетным элементом калибра является его исполнительный размер, который проставляется на рабочем чертеже калибра.

Допуски и отклонения на калибры регламентированы ГОСТ 24853.

При выполнении курсовой работы необходимо для выбранной переходной посадки найти отклонения и допуски на рабочие и контрольные калибры с учётом границ износа, построить схему расположения полей допусков на детали и калибры, рассчитать исполнительные размеры всех калибров и свести их в таблицу, спроектировать рабочие калибры для отверстия и вала, оформить на них рабочие чертежи с указанием всех требований, предъявляемых к материалу, термообработке, точности размеров, погрешностям формы, расположения и шероховатости поверхностей.

Пример.

Для выбранной переходной посадки Ø 50 j_s7/h6 в зависимости от квалитета и номинального размера определим отклонения и допуски на рабочие и контрольные калибры.

Для диаметра отверстия Ø 50 j_s7:

допуск рабочего калибра-пробки H = 4 мкм;

отклонение середины поля допуска проходного калибра-пробки Z = 3,5 мкм;

граница износа проходного калибра-пробки Y = 3 мкм.

Для диаметра вала Ø 50 h6:

допуск рабочего калибра-скобы H₁ = 4 мкм;

отклонение середины поля допуска проходного калибра-скобы Z₁ = 3,5 мкм,

граница износа проходного калибра-скобы Y₁ = 3 мкм;

допуск контрольных калибров Нр = 1,5 мкм.

Построим схему расположения полей допусков деталей, сопрягаемых по переходной посадке, и рабочих и контрольных калибров (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Схема расположения полей допусков

Рассчитаем исполнительные размеры рабочих и контрольных калибров.

Пробки для отверстия Ø 50 j_s7:

ПP_исп = D_min + Z + H/2 = 49,988 + 0,0035 + 0,002 = 49,9935 _{– 0,004 мм};

HE_исп = D_max + H/2 = 50,012 + 0,002 = 50,014 _{– 0,004 мм}.

Скобы для вала Ø 50 h6:

ПP_исп = d_max – Z₁ – H₁/2 = 50,000 – 0,0035 – 0,002 = 49,9945 ^{+ 0,004 мм};

HE_исп = d_min – H₁/2 = 49,984 – 0,002 = 49,982 ^{+ 0,004 мм}.

Контрольные калибры к скобам для вала Ø 50 h6:

К–ПP_исп = d_max– Z₁+ H_р/2 = 50,000 – 0,0035 + 0,00075 = 49,99725 _{– 0,0015 мм};

К – HE_исп = d_min + H_р/2 = 49,984 + 0,00075 = 49,98475 _{– 0,0015 мм};

К – И_исп = d_max+ Y₁ + Yp/2 = 50,000 + 0,003 + 0,00075 = 50,00375 _{– 0,0015 мм}.

Результаты расчета и характеристики калибров занесем в табл. 8.4.

Таблица 8.4

Размеры и отклонения калибров

Тип калибра	Предельные размеры деталей, мм	Исполнительный размер, мм	Предельное отклонение, мм	Характер соединения при контроле
ПР Ø 50 js7 НЕ Ø 50 js7 ПР Ø 50 h6 НЕ Ø 50 h6 К-ПР Ø 50 h6 К-НЕ Ø 50 h6 К-И Ø 50 h6	49,988 50,012 50,000 49,984 50,000 49,984 50,000	49,9935 50,014 49,9945 49,982 49,99725 49,98475 50,00375	-0,004 -0,004 +0,004 +0,004 -0,0015 -0,0015 -0,0015	Проходной Непроходной Проходной Непроходной Проходной Проходной Непроходной

Библиографический список

1. Димов Ю. В. Метрология, стандартизация и сертификация: учебник для вузов / Ю.В. Димов. - 2-е изд. - М. : Питер, 2004. - 432 с. : ил.

2. Никифоров А. Д. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: учеб. пособие / А. Д. Никифоров. - 2-е изд., стереотип. - М.: Высш. шк., 2002. - 510 с.

3. Анухин В. И. Допуски и посадки: учеб. пособие для вузов / В. И. Анухин. - 3-е изд. - СПб. : Питер, 2005. - 206 с.

4. Допуски и посадки: Справочник. В 2 ч. Ч. 1/ В.Д. Мягков, М.А. Палей, А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – Л.: Машиностроение, 1982. – 534с.

5. Допуски и посадки: Справочник. В 2 ч. Ч.2/ В.Д. Мягков, М.А. Палей. А.Б. Романов, В.А. Брагинский. – Л.: Машиностроение, 1983. – 448с.

6. Романов А. Б. Таблицы и альбом по допускам и посадкам: справ. пособие / А. Б. Романов, В. Н. Федоров, А. И. Кузнецов. - СПб. : Политехника, 2005. - 88 с.

7. Якушев А.И., Воронцов Л.Н., Федотов Н.М. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения: Учебник для вузов. — 6-е изд., перераб. и дополн. — М.: Машиностроение, 1986. — 352 с.

Приложение

Варианты заданий по рис. 1

Номер варианта	Подшипники качения	Зубчатые колеса и передачи	Основы стандартизации
Номера подшипников	Радиальная нагрузка на подшипник, кН	Перегрузка, %	Модуль, мм	Число зубьев зубчатых колес	Ширина зуб. колеса, мм	Номер стандарта
На шлицевом валу	На гладком валу	Z1	Z2	Z3	Z4
	5-204	5-307		до 150	2,5						ГОСТ 5915
	5-204	5-307		до 300	2,5						ГОСТ 6402
	5-205	5-308		до 150	3,0						ГОСТ 3128
	5-205	5-308		до 300	3,0						ГОСТ 23360
	5-206	5-309		до 150	3,5						ГОСТ 1139
	5-206	5-309		до 300	3,5						ГОСТ 18511
	5-207			до 150	4,0						ГОСТ 18512
	5-207			до 300	4,0						ГОСТ 7798
				до 150	4,5						ГОСТ 8338
				до 300	4,5						ГОСТ 12080

Номер варианта	Переходная посадка	Посадка с натягом	Шлицевое соединение	Характер шпоночного соединения	Замыкающий размер размерной цепи, мм
Радиальное биение, мкм	Коэф. запаса точности	Функциональный натяг, мкм	Серия	Точность центрирования	Нагрузка
нб.	нм.
					Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	ДD=0+0,7
		1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	ГD=0+0,9
		1,2			Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	ДD=0+0,8
					Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Нормальное	ГD=0+1,0
					Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	ДD=0+0,9
		1,6			Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Плотное	ГD=0+1,2
		2,2			Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	ДD=0+0,8
		1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	ГD=0+1,3
		1,2			Легкая	Высокая	Спокойная	Плотное	ДD=0+0,8
					Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	ГD=0+1,2

Варианты заданий по рис. 2

Номер вар.	Подшипники качения	Зубчатые колеса и передачи	Основы стандартизации
Номера подшипников	Радиальная нагрузка на подшипник, кН	Перегрузка, %	Модуль, мм	Число зубьев зубчатых колес	Ширина зуб. колеса, мм
На промежуточном валу	На выходном валу	Z1	Z2	Z3	Z4	Номер стандарта
	5-7204	5-7308		до 150	2,5						ГОСТ 8752
	6-7204	6-7308		до 300	2,5						ГОСТ 18511
	5-7205	5-7309		до 150	3,0						ГОСТ 13940
	6-7205	6-7309		до 300	3,0						ГОСТ 1139
	6-7206	6-7310		до 150	3,5						ГОСТ 23360
				до 300	3,5						ГОСТ 6402
	6-7207	6-7311		до 150	4,0						ГОСТ 7796
				до 300	4,0						ГОСТ 14034
	5-7208	5-7312		до 150	4,5						ГОСТ 18512
				до 300	4,5						ГОСТ 7798

Номер варианта	Размеры вала электродвигателя, мм	Переходная посадка	Посадка с натягом	Шлицевое соединение	Характер шпоночного соединения	Замыкающий размер размерной цепи, мм
Радиальное биение, мкм	Коэф. запаса точности	Функциональный натяг, мкм	Серия	Точность центрирования	Нагрузка
d	l	нб.	нм.
							Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	АD=0+0,8
				1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,9
							Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	АD=0+0,7
							Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Нормальное	БD=0+1,0
				1,2			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	АD=0+0,9
							Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Плотное	БD=0+1,1
							Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	АD=0+1,2
				1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,9
				2,5			Легкая	Высокая	Спокойная	Плотное	АD=0+0,8
				2,2			Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	БD=0+1,2

Варианты заданий по рис. 3

Номер варианта	Подшипники качения	Зубчатые колеса и передачи	Основы стандартизации
Номера подшипников	Радиальная нагрузка на подшипник, кН	Перегрузка, %	Модуль, мм	Число зубьев зубчатых колес
На первичном валу	На промежуточном валу	На выходном валу	Z1	Z2	Z3	Z4	Номер стандарта
	5-204	5-206	5-307		до 150	2,5					ГОСТ 15521
	6-204	6-206	6-307		до 300	2,5					ГОСТ 6402
					до 150	3,0					ГОСТ 3128
	5-205	5-207	5-308		до 300	3,0					ГОСТ 23360
	6-206	6-208	6-309		до 150	3,5					ГОСТ 1139
	5-206	5-208	5-309		до 300	3,5					ГОСТ 18511
	6-207	6-209	6-310		до 150	4,0					ГОСТ 8338
					до 300	4,0					ГОСТ 7798
	5-208	5-210	5-311		до 150	4,5					ГОСТ 12080
					до 300	4,5					ГОСТ 5915

Номер варианта	Переходная посадка	Посадка с натягом	Шлицевое соединение	Характер шпоночного соединения	Замыкающий размер размерной цепи, мм
Радиальное биение, мкм	Коэф. запаса точности	Функциональный натяг, мкм	Серия	Точность центрирования	Нагрузка
нб.	нм.
					Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	АD=0+0,8
		1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,9
		1,2			Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	АD=0+1,1
					Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Нормальное	БD=0+1,0
					Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	АD=0+0,9
		1,6			Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Плотное	БD=0+0,8
		2,2			Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	АD=0+1,2
		1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,9
		1,2			Легкая	Высокая	Спокойная	Плотное	АD=0+0,9
					Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	БD=0+1,3

Варианты заданий по рис. 4

Номер варианта	Подшипники качения	Зубчатые колеса и передачи	Основы стандартизации
Номера подшипников	Радиальная нагрузка на подшипник, кН	Перегрузка, %	Модуль, мм	Число зубьев зубчатых колес
На первичном валу	На сателлитах	На водиле	Z1	Z2	Номер стандарта
	5-36204	5-1203	5-1000916		до 150	2,5			ГОСТ 6402
	6-36204	6-1203	6-1000916		до 300	2,5			ГОСТ 1139
	5-36205	5-1204	5-1000917		до 150	3,0			ГОСТ 23360
	6-36205	6-1204	6-1000917		до 300	3,0			ГОСТ 8752
	5-36206	5-1205	5-1000918		до 150	3,5			ГОСТ 18512
	6-36206	6-1205	6-1000918		до 300	3,5			ГОСТ 8338
	6-36207	6-1206	6-1000919		до 150	4,0			ГОСТ 13940
					до 300	4,0			ГОСТ 7798
	5-36208	5-1207	5-1000920		до 150	4,5			ГОСТ 7796
					до 300	4,5			ГОСТ 14034

Номер варианта	Переходная посадка	Посадка с натягом	Шлицевое соединение	Характер шпоночного соединения	Замыкающий размер размерной цепи, мм
Радиальное биение, мкм	Коэф. запаса точности	Функциональный натяг, мкм	Серия	Точность центрирования	Нагрузка
нб.	нм.
					Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	АD=0+1,4
		1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,9
		1,2			Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	ВD=0+0,8
					Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Нормальное	АD=0+1,2
		2,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,7
					Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Плотное	АD=0+1,3
		2,2			Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	АD=0+1,4
		1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,9
		1,2			Легкая	Высокая	Спокойная	Плотное	ВD=0+0,8
		1,8			Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	АD=0+1,2

Варианты заданий по рис. 5

Номер варианта	Подшипники качения	Зубчатые колеса и передачи	Основы стандартизации
Номера подшипников	Радиальная нагрузка на подшипник, кН	Перегрузка, %	Модуль, мм	Число зубьев зубчатых колес
На первичном валу	На промежуточном валу	На выходном валу	Z1	Z2	Z3	Z4	Номер стандарта
	5-204	5-206	5-307		до 150	2,5					ГОСТ 23360
	6-204	6-206	6-307		до 300	2,5					ГОСТ 1139
	6-205	6-207	6-308		до 150	3,0					ГОСТ 8752
	5-205	5-207	5-308		до 300	3,0					ГОСТ 18511
	6-206	6-208	6-309		до 150	3,5					ГОСТ 18512
					до 300	3,5					ГОСТ 8338
	5-207	5-209	5-310		до 150	4,0					ГОСТ 7798
					до 300	4,0					ГОСТ 13940
					до 150	4,5					ГОСТ 14034
	5-208	5-210	5-311		до 300	4,5					ГОСТ 7796

Номер варианта	Переходная посадка	Посадка с натягом	Шлицевое соединение	Характер шпоночного соединения	Замыкающий размер размерной цепи, мм
Радиальное биение, мкм	Коэф. запаса точности	Функциональный натяг, мкм	Серия	Точность центрирования	Нагрузка
нб.	нм.
					Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	АD=0+0,8
		1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,9
		1,2			Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	АD=0+1,2
					Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Нормальное	БD=0+1,1
					Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	АD=0+0,9
		1,6			Тяжелая	Невысокая	Реверсивная	Плотное	БD=0+0,8
		2,2			Легкая	Высокая	Спокойная	Нормальное	АD=0+1,2
		1,5			Средняя	Нормальная	Ударная	Свободное	БD=0+0,9
		1,2			Легкая	Высокая	Спокойная	Плотное	АD=0+1,2
					Средняя	Нормальная	Ударная	Плотное	БD=0+0,9