Содержание.

1. Характеристика объекта контроля
2. Геометрическая модель объекта измерения
3. Методики измерения отклонений:
1. Схема измерения торцевого биения
2. Схема измерения отклонения формы цилиндрической поверхности
3. Схема отклонения от параллельности осей отверстий
4. Протокол измерений:
1. Измерение торцевого биения
2. Измерение отклонения формы цилиндрической поверхности.
3. Измерение отклонения формы поверхности в продольном профиле.
4. Измерение отклонения от параллельности.

    Литература

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    1. Характеристика объекта контроля.

    В машиностроении широкое применение находят детали типа валов. Эта группа деталей весьма разнообразна как  по конструкция, так и по назначению. Но они имеют и много сходного, так как образуются поверхностями вращения и торцевыми поверхностями. Это создаёт широкие возможности для типизации технологических процессов обработки и контроля валов. В данной расчётно-графической работе рассматривается вал привода пневматического тормоза автомобиля ГАЗ-69. Он представляет собой вал с проушиной, изготовленной монолитно с ним. Проушина имеет отверстие диаметром Æ10 мм. На самом валу изготовлены конусообразные отверстия под шарики, управляющие подачей воздуха в пневмотормозе. Помимо отверстий, на валу про фрезерованы два пояска. Один из этих поясков является местом для уплотнения, второй используется для правильной установки детали в узле, т.е. для её базирования. Чистота поверхности детали R_a=3.2 (получается точением), а чистота поверхности отверстий R_a=1.6 (получается в результате расточки внутренней).

    Требования к объекту контроля:

1. Торцевое биение 250мкм относительно общей оси АБ.
2. Прямолинейность отверстия 10 мкм.
3. Допуск продольного профиля вала 50 мкм
4. Круглость поверхности вала 20 мкм.
5. Параллельность оси отверстия 50мкм.

    Данный  вал устанавливается в узле пневматического привода тормоза автомобиля. Его основным назначением является переводить угловое движение проушины, монолитной с валом, в линейное перемещение гильз с отверстиями. Благодаря отверстиям на гильзе, открывается или закрывается ход воздуха в воздухопроводе. Данное перемещение гильзы осуществляется посредством двух шариков, которые входят в конусные отверстия вала.

    Объект  контроля (вал) представлен на рисунке 1. 

    2. Геометрическая модель объекта  измерения.

    Раскрытие взаимосвязей отклонений положения, размеров и формы поверхностей деталей, правильное нормирование допусков и разработка методик выполнения измерений наиболее полно могут быть осуществлены с помощью моделей деталей. Основой для анализа и исследования точности детали является геометрическая модель, представляющая собой графическое изображение всех элементов детали вместе с отклонениями рабочих поверхностей в обобщенной системе координат, прилежащей детали в целом.

     Для разработки геометрической модели необходимо определить основные базы, выбрать систему координат и положение ее начальной точки.

     Геометрическая  модель объекта измерения, разработанная  по этой методике, представлена на рисунке 2.

     Вал вращается на двух подшипниках скольжения. Комплектом основных конструкторских баз, определяющих положение вала в редукторе являются: 1) оси цилиндрических элементов А2 и Б2, которыми вал опирается на подшипники и которые совместно образуют общую базовую ось - двойную направляющую базу АБ4 с информативностью 4, т.к. лишают вал 4-х движений; 2) плоская опорная торцовая база В1 с информативностью 1, лишающая вал одного движения вдоль общей базовой оси АБ4; 3) ось отверстия проушины, лишающая вал вращения вокруг общей базовой оси вала АБ4.

     Поскольку число лишаемых базами степеней свободы  равно шести (4+ 1+1 =6), то основные базы образуют полную обобщенную систему координат вала: ось Z4 является общей осью базовых цилиндрических элементов А2 и Б2, проходит через центры средних сечений Ц1, Ц2 и имеет информативность 4. Начало координат 0 номинально располагается на пересечении оси Z4 с плоскостью симметрии призматического базового элемента В1, а плоскость ZOX проходит перпендикулярно плоскости ZOY, или наоборот ZOY перпендикулярно ZOX. Ось Y имеет информативность, равную нулю, т. к. для ее направления не нужна дополнительная база - это перпендикуляр, восстановленный из начала координат 0 к координатной плоскости ZOX, в которой располагаются оси Z4 и Х2 с общей информативностью 6. 

    3. Методики измерения отклонений.

    3.1. Схема  измерения торцевого  биения.

    Торцевое  биение ЕКА является стандартизованным  суммарным отклонениям формы и расположения. Торцевое биение – это разность наибольшего и наименьшего расстояний от плоскости, перпендикулярной базовой оси детали, до точек реальной торцевой поверхности на заданном диаметре. Если диаметр не задан, то берется наибольший диаметр торцевой поверхности. Торцевое биение складывается из отклонения формы торца и его отклонения от перпендикулярности относительно базовой оси детали.

    Торцевое  биение измеряется по схеме с коэффициентом преобразования К=1.

    Схема измерения торцевого биения вала представлена на рисунке 3.

     

Рисунок 3. Схема определения торцевого  биения. 

    Схему измерения составляют: геометрическая модель объекта измерения 4, призма 2, на которой объект измерения устанавливается своими конструкторскими базами А и Б в средних сечениях баз для матеарилизации базовой оси Z4, упоры 3, лишающие объект измерения поступательного перемещения вдоль базовой оси, рычажный измерительный преобразователь 5 на стойке 6 и поверочная плита 1, на которой собирается измерительный прибор для  измерения торцевого биения из стандартизованных средств измерений, и прием вращения объекта измерения.

    Измерения выполняются разностным методом  за один оборот детали по разнице наибольшего и наименьшего показаний преобразователя. За результат измерения принимается наибольшее из двух измерений торцевых биений ЕКА_и с учетом коэффициента преобразования: ЕКА=ЕКА_и/К. 

    3.2. Схема измерения отклонения формы  цилиндрических поверхностей.

    Нормирование  допусков формы в чертежах объектов измерений по ЕСКД предопределяет их измерение по стандартизованным  определениям. Все реальные поверхности  элементов имеют отклонения формы, но нормируются они только в тех случаях, когда это требует служебное назначение поверхностей, и в первую очередь для конструкторских баз и исполнительных поверхностей подвижных деталей. Отклонения формы поверхностей, имеющих собственные элементарные размеры, ограничиваются допусками этих размеров и попутно определяются в диаметральном выражении при измерении размеров  максимума и минимума материала элементов по разности размеров. Отклонения формы поверхностей можно определить обработкой результатов измерений суммарных отклонений формы и расположения: радиального и торцового биений.

    Стандартизованные отклонения формы – это, как правило, собственные отклонения от правильной геометрической формы поверхностей типа волнистость низких частот (0.5-9 периодов) в продольном и поперечном сечениях поверхности. С позиций принципа двухмерности линейно-угловых величин деталей отклонения формы либо входят в структуру комплексных элементных размеров, либо определяют геометрическую точность конструкторских баз различной информативности (в основном плоских) и также являются комплексными величинами. Переход к нестандартизованным  комплексным отклонениям формы обоснован только при невозможности обеспечения качества деталей по геометрической точности с помощью стандартизованным отклонений.

    Измерить  отклонение формы – значит найти  его наибольшее значение  в пределах нормируемого участка, длины или площади сопряжения.

    При измерениях отклонения формы цилиндрических поверхностей следует иметь ввиду, что для технических измерений комплексное отклонение от цилиндричности является неконтролепригодным, т.к.  его измерение можно выполнить только в лабораторных условиях на кругломерах. В цеховых условиях вместо отклонения от цилиндричности контролируются его дифференцированные отклонения: овальность и огранка в поперечном сечении элемента и конусообразность, бочкообразность, седлообразность и прямолинейность оси – в продольном.

    С помощью двухточечной схемы измерения  разностным способом можно найти овальность, конусообразность, бочкообразность и  седлообразность цилиндрической поверхности. Коэффициент преобразования схемы измерения К=2.

    Овальность  ЕФ_ов представляет собой отклонения формы поперечного профиля реальной цилиндрической поверхности, имеющей четное число граней, при минимальном числе граней n=2. Овальность измеряется в поперечном сечении по наибольшему расстоянию от прилегающей окружности ПО до точек реального профиля и определяется  по полуразности наибольшего П_нб и наименьшего П_нм показаний из 24 результатов измерений, выполненных через каждые 15° поворота цилиндрического элемента вокруг оси:

                       ЕФ_ов=(П_нб-П_нм)/К=(П_нб-П_нм)/2=0.5(П_нб-П_нм)  

    Схема измерения отклонения формы поверхностей (овальность, огранка) показана на рисунке 4. 
 
 
 

          

Рисунок 4. Схема измерения овальности детали. 
 

    Овальность, как составляющую отклонения от цилиндричности следует измерять в сечении, где  расположен диаметр минимума материала  элемента, т.е. в сечении при наличии  конусообразности и седлообразности. Овальность может нормироваться  допуском круглости ТFК как часть допуска цилиндричности.

    Продольный  профиль контролируется по схеме  на рисунке 5:

Рисунок 5. Схема измерения продольного  профиля.

    3.3. Схема отклонения от параллельности  осей отверстий.

    В отверстие проушины вставляем оправку. Вал устанавливаем в две узкие призмы, материализуя тем самым плоскость поверочного стола. По валу выставляем индикаторы на нуль. По оправке снимаем показания. Разность показаний дает отклонение от параллельности оси отверстия. Разворачиваем деталь на 180° и закрепляем её в таком положении. Находим разность показаний и из двух показаний определяем отклонение от параллельности осей по формулам.

                           ЕПАZ₁=(П₁-П₁’)/К,

                           ЕПАZ₂=(П₂-П₂’)/К,

                           ЕПАZ_и= (ЕПАZ₁+ ЕПАZ₂),

                           ЕПАZ= ЕПАZ_и/К.

    Схема измерения показана на рисунке 6.

    

Рисунок 6. Схема измерения параллельности осей. 
 
 
 
 
 
 
 
 

    4. Протокол измерений.

    4.1. Измерение торцевого биения.

    Измерение провожу по схеме, представленной на рис.3.