Расчет на точность контрольного приспособления

Расчет на точность контрольного приспособления

 

Погрешность из-за неточности установочных элементов и их расположения на корпусе КИП при сборке

 

Погрешностей взаимного расположения поверхностей, контролируемых деталей составляет 0,01 – 0,03 мм. Нередко даже малые погрешности изготовления установочных узлов контрольных приспособлений имеют существенное значение, поэтому рабочие поверхности установочных узлов изготавливают с допусками 0,001 – 0,005 мм, а по расположению поверхностей выдерживают следующие требования: непараллельность и неперпендикулярность не выше 0,01 мм на длине 100 мм, смещение от номинального положения не выше ± 0,003 мм (п. 3.6).

 

Эти требования должны быть отмечены на компоновке КИП, а впоследствии на его сборочном чертеже в виде технических требований (Приложение Л). Действительные отклонения в размерах установочных элементов являются величинами постоянными и могут быть определены после изготовления и аттестации контрольного приспособления.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Л

Рекомендуемые технические требования к приспособлениям

[Микитянский, В. В. Точность приспособлений в машиностроении [Текст] : учеб. пособие / В. В. Микитянский ; – М. : Машиностроение, 1984. – 128 с.]

 

 

 

Погрешность, вызванная неточностью

Изготовления установочных мер

И эталонных деталей

 

 

Возникновение погрешности ε_им обусловлено тем, что установочные меры, эталоны или образцы вносят ошибку в результаты измерения, когда определяют размер детали относительным методом.

Одной из основных частей погрешности, вносимой при пользовании концевыми мерами длины, является погрешность их аттестации (т.е. когда действительный размер принимается с определенной достоверностью). Могут возникнуть также погрешности от притирки, которые для некоторых концевых мер превышают погрешность аттестации.

 

Для размеров до 500 мм погрешность от притирки составляет до 0,5 мкм. Для некоторых измерений такие ошибки являются существенными. Для малых размеров погрешность притирки в несколько раз больше погрешности аттестации. В связи с этим концевые меры первого и второго разрядов должны применяться только в виде отдельных мер, например, для аттестации относительным методом более грубых разрядов, а также для настройки приборов, но без сборки их в блок. В табл. 3.7 приведены значения погрешности ε_им при использовании концевых мер.

 

Таблица 3.7 Погрешность, связанная с изготовлением мер и их блоков ε_им

 

Если вместо установочных мер используются эталонные детали, то погрешности им может быть определена как погрешность изготовления эталона, в соответствии с таблицами экономической точности методов обработки (по финишным операциям) в направлении параметра участвующего в настройке средства измерения. Например, для валиков (оправок) отклонения диаметральных размеров составляют порядка 0,004 – 0,015 мм, радиальное биение 0,005 – 0,01 мм, для плоских эталонов отклонение размеров составляют 0,01 – 0,02 мм, отклонение от параллельности плоскостей 0,004 – 0,008 мм по длине эталона. Для плоскопараллельных плиток погрешность изготовления размеров 0,0001 – 0,0005 мм.

 

Погрешность, зависящая

     от измерительной силы

 

Погрешность ε_ис является случайной и возникает в результате смещения измерительной базы детали от заданного положения в процессе измерения при воздействии измерительной силы. Это смещение происходить из-за деформации стыковых поверхностей установочных элементов и контролируемой детали.

Погрешности от измерительной силы бывают трех видов: возникающие в результате упругих деформаций в зоне контакта измерительного наконечника приспособления с контролируемой деталью; вызванные упругими деформациями детали, исключая зону контакта; появляющиеся в результате упругих деформаций установочного узла и деталей приспособления.

При измерениях первые два вида погрешностей определяются величиной действующей в момент измерения силы, а третий – разностью этой силы и силы, действовавшей при установке показывающего прибора приспособления на нуль.

Контактная деформация в месте соприкосновения измерительного наконечника с поверхностью детали зависит от материала наконечника и детали, их формы и измерительной силы. Для наконечника из твердого сплава с радиусом 2,0 мм при значении измерительной силы 5 – 10 Н деформация по закаленной стали, не превышает 0,0009 – 0,0012 мм.

При измерении деталей небольшого поперечного сечения, расположенных на двух опорах или консольно, а также при контроле тонкостенных деталей возможен их прогиб под действием измерительной силы. Если имеются опасения, что величина прогиба может быть сопоставима с допустимой погрешностью измерения, необходимо произвести расчет прогиба по формулам сопротивления материалов.

 

Под деформацией установочных элементов приспособления от измерительной силы понимают деформацию стоек или штативов, где уста-новлен показывающий прибор, при нагрузке в 2 Н эта деформация не превышает 0,0002 – 0,0005 мм. Таким образом, при расчетах погрешность ε_ис может принимать значения 0,001 – 0,002 мм.

 

 

Погрешность закрепления

 

В отдельных конструкциях контрольных приспособлений, когда требуется обеспечить неизменность положения проверяемой детали, применяют ручные, пневматические, гидравлические и другие зажимные устройства. Чтобы не нарушать постоянства установки деталей относительно измерительных средств, зажимные устройства в контрольных приспособлениях должны развивать небольшие силы.

Погрешность ε_З имеет случайный характер и определяется колебаниями прилагаемой силы, изменением места ее приложения, конструкцией зажимного устройства.

 

В табл. 3.8 приведены предельные значения погрешности ε_З в зависимости от типа зажимного устройства.

Таблица 3.8

Предельные значения погрешности закрепления для КИП

Тип зажимного устройства	Погрешность закрепления εЗ, мм
С байонетным зажимом	0,004 – 0,006
С двумя неподвижными и одним подвижным кулачком	0,015 – 0,090
С цангой	0,007 – 0,020
Закрепление на оправке и призме	0,005 – 0,010
С прижимным зажимом и неподвижной опорой	0,006 – 0,010
С двумя плоскими взаимно перпендикулярными поверхностями	0,008 – 0,015

 

 

Пример расчета на точность КИП

 

Требуется рассчитать на точность контрольное приспособление, компоновка которого представлена на рис. 3.29. Приспособление применяется для контроля радиального биения двух внутренних цилиндрических поверхностей детали друг относительно друга, которое по техническим требованиям чертежа детали не должно превышать 0,05 мм.

 

На плите 1 приспособления (рис. 3.29) установлены два цилиндрических штифта 2, предназначенные для базирования контролируемой детали Д. К контролируемой поверхности детали подходит рычаг 3, перемещение которого через палец 4 передается на индикатор 5. Индикатор закреплен на стойке 6, которая установлена на плите 1. Палец 4 перемещается в ста-кане 9, в котором находится пружина 8, создающая измерительную силу. Рычаг 3 поворачивается на цилиндрической оси 11, запрессованной в от-верстия кронштейнов 10. Кронштейны крепятся к плите 1 с помощью вин-тов 12. В плите 1 снизу установлены две ножки 7, создающие её наклон в рабочем положении. За счет этого наклона деталь под собственным весом базируется на штифтах 2.

 

При контроле деталь проворачивается вручную вокруг своей оси, и по показаниям индикатора судят о величине радиального биения одной внутренней поверхности относительно другой.

 

Рис. 3.29. Приспособление для контроля радиального биения

внутренних цилиндрических поверхностей детали:

1 – плита, 2 – штифты, 3 – рычаг, 4 – палец, 5 – индикатор,

6 – стойка, 7 – ножки, 8 – пружина, 9 – стакан, 10 – кронштейны,

11 – ось, 12 – винты, Д – деталь

 

Для начала определяем допустимую погрешность измерения [ε_изм] для данного приспособления по указанному контролируемому параметру – радиальное биение с допуском 0,05 мм. На основе данных табл. 3.1 принимаем [ε_изм] = 0,012 мм.

Далее определяем фактическую погрешность измерения для рассматриваемого контрольного приспособления ε_изм, которая должна быть меньше или равна указанной допустимой погрешности.

 

Расчет будем производить на основе формулы (3.2)

Определим составляющие суммарной погрешности измерения, которые можно исключить из расчетной формулы в связи с особенностями конструкции приспособления и используемой схемы измерения.

Погрешность изготовления установочных элементов приспособления (в данном случае штифтов) не влияет на процесс измерения, поэтому составляющая ε_уэ из расчетной формулы исключается.

Приспособление служит для контроля биения одной поверхности относительно другой, то есть конструкторской базой является отверстие в детали меньшего диаметра, что и реализовано в конструкции приспособления с помощью установочных элементов в виде штифтов. То есть имеет место совмещение измерительной и конструкторской баз, поэтому составляющую ε_нб, также можно исключить из расчетной формулы.

Так же очевидно, что при контроле не произойдет смещения измерительной базы детали от заданного положения под действием измерительных сил, так как контролер всегда поджимает внутреннюю базовую поверхность к установочным элементам. Поэтому составляющая ε_ис тоже исключается.

В конструкции приспособления отсутствуют зажимные элементы, и не используются меры и эталоны, следовательно, исключаем погрешности

ε_з и ε_им.

Окончательно получаем следующую расчетную формулу

составляющие которой и необходимо рассчитать.

 

Определим погрешность изготовления передаточных устройств ε_ип, к которым относятся рычаг 3 и палец 4, по формуле (3.3).

Погрешность от неточности изготовления длин плеч рычагов определятся по формуле (3.11):

Погрешность ∆_ру для равноплечего рычага и малых перемещениях находится по формуле (3.6)

Погрешность от непропорционального перемещения рычагов согласно формулы (3.7).

Для рассматриваемого случая:

l = 40 мм, α = 3°= 0,052 рад.

Погрешность от перемещения точки контакта рычагов определяем по формуле (3.8):

 

Для рассматриваемого случая:

l = 40 мм, α = 3°= 0,052 рад, r = 2 мм.

Найдем погрешность прямой передачи пальца 4, который перемещается в направляющей втулке высотой 30 мм. Зазор между втулкой и пальцем 0,02 – 0,03 мм, смещение оси индикатора относительно оси пальца не превышает 0,2 – 0,3 мм. Погрешность прямой передачи определяем согласно формуле (3.9)

Таким образом, суммарная погрешность передаточного устройства равна

 

 

В приспособлении рычаг 3 поворачивается на цилиндрической оси 11 (рис. 3.3). По табл. 3.3 погрешность от зазоров между осью и рычагом

примем ε_зп = 0,006 мм.

 

Средством измерения в контрольном приспособлении является индикатор часового типа 2ИГ с ценой деления 0,002 мм и диапазоном измерения ± 0,1 мм. По табл. 3.3 погрешность средства измерения ε_си = 0,0024 мм.

Другие погрешности, вызванные действием случайных факторов, определим как часть допуска на контролируемый параметр в соответствии с п. 3.7.1

ε_др = 0,03·0,05 = 0,0015 мм.

Определяем суммарную погрешность измерения специального приспособления в направлении контролируемого параметра – радиальное биение отверстия, по полученной ранее формуле

 

Проверяем условие пригодности данного приспособления, сравнивая полученное значение фактической погрешности измерения с наибольшим допустимым значением. Фактическое значение должно быть меньше или равно допустимому значению:

0,012 мм ≤ 0,012 мм.

 

Условие выполняется. Следовательно, данное контрольно-измерительное приспособление полностью удовлетворяет требованиям точности измерительной оснастки и может использоваться для выполнения контрольной операции. Однако полученное значение находится на границе допустимого диапазона. Для уменьшения погрешности измерения можно рекомендовать использовать схему контроля без передаточного устройства, которое вносит наибольший вклад в суммарную погрешность.

 

Другие примеры по проектированию и расчету КИП можно найти в учебном пособии [31].

Расчет на точность контрольного приспособления

 

123456Следующая ⇒

Поделиться: