Основные элементы контрольных приспособлений

Контрольные приспособления состоят из установочных, зажимных, измерительных и вспомогательных элементов, смонтированных в корпусе приспособления. На установочные элементы (опоры) ставят проверяемую деталь своими измерительными базами в процессе контроля. Для установки на базовые плоскости применяют постоянные опоры с плоскими головками, опорные пластины, а также специальные детали (секторы, кольца) в зависимости от конфигурации базовой поверхности в плане. Для повышения износостойкости опоры рекомендуется термически обрабатывать до твердости HRC 55…60.

Для установки на внешние цилиндрические поверхности используют призмы. Поскольку контакт детали с призмой происходит по узким площадкам (теоретически — линиям), наблюдается сравнительно быстрое изнашивание опорных плоскостей и потеря точности контрольного приспособления. Для устранения этого применяют призмы с роликами (рис. 9.3, а) или переставными валиками (рис. 9.3, б). На рабочие поверхности призм для повышения их износостойкости напаивают также пластинки из твердого сплава.

Для проверки деталей на радиальное или осевое биение используют установку на одно или два соосных цилиндрических отверстия. Простейшую схему установки используют при посадке проверяемой детали на гладкую цилиндрическую оправку или палец. Однако здесь возникает погрешность измерения из-за радиального зазора между базовым отверстием и оправкой. Чтобы устранить влияние зазора, применяют конические оправки (конусность 1: 1000 -1:10 000) или разжимные оправки и пальцы.

Рис. 9.3. Призмы с роликами и с переставными валиками В качестве разжимных элементов используют шарики, планки и разрезные втулки. Пример такого устройства показан на рис. 9.4. Для точного центрирования применяют также втулки с гидронластмассой, гофрированные втулки и устройства мембранного типа. Часто вместо одной цилиндрической оправки используют их набор, в котором одна оправка отличается от другой на очень малую величину (5…7 мкм). Контрольные оправки должны иметь гладкую рабочую поверхность (Ra 0,4…0,1 мкм). Погрешность формы этой поверхности допускается не более 3…5 мкм.

Рис. 9.4. Устройство с разжимными шариками для выборки зазора [9].

Для повышения износостойкости оправки подвергают термической обработке до твердости HRC 55…60. Оправки диаметром более 60 мм целесообразно выполнять полыми. При проверке деталей на биение оправки устанавливают в центра или в призмы. При установке в центра необходимо учитывать несоосность и погрешность исполнения центровых гнезд. От повреждения центровые гнезда предохраняют защитными фасками или торцовыми выточками.

Кроме рассмотренных схем установки в контрольных приспособлениях применяют также различные сочетания элементарных поверхностей в качестве установочных баз (плоскость — наружная цилиндрическая поверхность, плоскость — отверстие и др.).

Следует помнить, что две поверхности, между которыми на чертеже проставлен проверяемый размер, образуют две измерительные базы. При выборе схем контрольного приспособления следует совмещать установочную и одну из измерительных баз детали, придавая им строго фиксированное положение. Другая измерительная база должна контактировать с измерительным элементом приспособления в установленном месте. При невыполнении этих условий возникает погрешность базирования гб и погрешность положения измерительного элемента еиз; эти погрешности снижают точность измерения проверяемой детали и принципиально нежелательны.

На рис. 9.5, а показана схема контрольного приспособления для проверки диаметра детали 1 в призме 2. Установочная база (образующая 5) не совмещена с измерительной базой (образующая 4). Поэтому возникает погрешность базирования, численно равная половине допуска на диаметр проверяемых деталей 5/2.

Вторая измерительная база (образующая 5) занимает при проверке партии деталей разное положение по высоте относительно измерительного элемента б, вызывая погрешность.

где d-наименьший диаметр детали; а — угол призмы.

При контроле партии деталей пределы измерения равны не допуску на диаметр, а величине.

На рис. 9.5, б показана другая схема контрольного приспособления, при использовании которой е_б и е_из равны нулю. Это достигается совмещением установочной и измерительной баз (образующая 7) и применением наконечника 8 измерительного элемента в форме диска.

Рис. 9.5. Схемы к анализу погрешности базирования, возникающей в контрольных приспособлениях [9].

Для повышения производительности контроля используют многомерные контрольные приспособления, позволяющие одновременно проверять несколько размеров за одну установку детали. Использование таких приспособлений возможно, если одна поверхность детали является установочной и измерительной базой для всех проверяемых размеров. Эти условия нередко обеспечиваются пересчетом размеров и допусков детали. На рис. 9.5, в показана схема приспособления для одновременной проверки размеров Н, Н2 и Я₃. Поверхность 9 является установочной и общей для этих размеров измерительной базой. Для проверки размера Н4 поверхность 9 служит установочной базой, а поверхность 10 — измерительной. Для устранения погрешности базирования можно предложить три варианта решения.

I. Вместо размера Н4 вводится проверка размера Н$. Принимая Н4 за замыкающее звено размерной цепи, получим 64=63+85, откуда 6₅ = 6₄ -8₃. При 6₃ > 6₄ и невозможности уменьшить 6₃ размер 6₅ проверяется в другом приспособлении (см. п. 2).

• 2.3а измерительную и установочную базу принимается поверхность 11 (рис. 9.5, г), а измерительный элемент т подводится к поверхности 12. Деталь прижимается к боковой опоре силой Q.
• 3. Используется первое приспособление, в котором предварительно настроенный измерительный элемент т подводится ползуном п до упора в поверхность 12 (рис. 9.5, б).

В отдельных случаях, когда погрешность базирования меньше 0,10…0,15 допуска на проверяемый размер (контроль неответственной продукции), допускаются схемы контроля при несовмещении установочных и измерительных баз, если это упрощает и удешевляет процесс контроля и применяемые контрольные приспособления.

Применение многомерных контрольных приспособлений повышает качество контроля, высвобождает значительную часть контролеров и сокращает издержки на контрольно-измерительную оснастку. Для использования многомерных приспособлений необходимы простановка проверяемых размеров от единой измерительной базы и возможность совмещения этой базы с удобной для контроля установочной базой детали.

Зажимные устройства в контрольных приспособлениях предупреждают смещение установленной для проверки детали относительно измерительного устройства и обеспечивают контакт установочных баз детали с опорами приспособления. Для предупреждения деформаций проверяемых изделий силы закрепления должны быть небольшими, а их величина стабильна. Необходимость в зажимных устройствах отпадает, если деталь под действием собственного веса занимает вполне устойчивое положение на опорах приспособления и силы от измерительного устройства не нарушают этой устойчивости. Для повышения производительности контроля зажимное устройство выполняют быстродействующим и удобным для обслуживания.

Обычно в контрольных приспособлениях применяют ручные зажимные устройства (рычажные, пружинные, винтовые, эксцентриковые), а также устройства с приводом (пневмозажимы), в которых сжатый воздух используется и для привода вспомогательных механизмов приспособления (подъем, поворот или выталкивание детали).

Место приложения силы закрепления выбирают так, чтобы исключить деформации детали и элементов контрольного приспособления. Влияние зажимного устройства на показания измерительного прибора не должно превышать 5%-й величины контролируемого параметра детали. При стабильной величине силы закрепления эта погрешность измерения получается постоянной, и ее можно учесть в процессе настройки измерительного устройства по эталонной детали. Если эта погрешность колеблется от максимального значения /1_тах до минимального Л_т,_п в результате нестабильной силы закрепления, то разность между ними не может быть учтена настройкой. Назовем эту разность погрешностью закрепления и обозначим е₃.

Регламентированную погрешность изготовления, а также износ опор и измерительного устройства приспособления обозначим е_мр. При определении е_[|р учитываем ту величину износа, которая имеет место между периодическими настройками приспособления. Как и в станочных приспособлениях, значения е_б, е₃ и е_ир представляют собой поля рассеяния случайных величин, распределение которых можно в первом приближении принять подчиняющимся закону Гаусса. Погрешность установки найдем по формуле.

Измерительные устройства контрольных приспособлений делятся на предельные (бесшкальные) и отсчетные (шкальные). Особую группу составляют устройства, работающие по принципу нормальных калибров.

Предельные устройства не дают численного значения измеряемых величин, а все проверяемые изделия делят на три категории: 1) годные, 2) брак по переходу за нижнюю границу допуска и 3) брак по переходу за верхнюю границу допуска. Иногда годные изделия разбивают на несколько размерных групп для селективной сборки.

В качестве простейших устройств применяют встроенные в контрольные приспособления жестко закрепленные или выдвижные предельные элементы (скобы, пробки, щупы). Примеры таких приспособлений для контроля размеров Н, Н2 и #з детали показаны на рис. 9.6. При наличии жестко установленных скоб проверяемая деталь последовательно передвигается по плите приспособления к отдельным измерителям. Если деталь в процессе проверки должна оставаться неподвижной, то применяют выдвижные предельные элементы (рис. 9.6, а). Эти устройства используют при сравнительно грубых допусках на проверяемый размер — для жестких элементов не выше 8−9-го квалитетов, а для выдвижных — не выше 11-го. Для контроля размеров заготовок с допусками более 0,5 мм иногда применяют стержневые глубиномеры (рис. 9.6, б). Годность изделия соответствует положению верхнего торца стержня между ступеньками виг.

Рис. 9.6. Приспособления с выдвижными предельными элементами [9].

Широкое распространение получили электроконтактные датчики; их применяют в контрольных приспособлениях и контрольно-сортировочных автоматах. Схема контрольного приспособления с электроконгактным датчиком для одномерного контрольного приспособления приведена на рис. 9.7. Если проверяемый размер D находится в поле допуска, то лампы 1 и 2 не загораются. Если размер D меньше минимально допустимого, замыкаются нижние контакты и загорается лампа 1. При большом максимально допустимом размере загорается лампа 2. Лампа 3 загорается при размыкании обоих контактов, т. е. когда детали годны. Сопротивления этой мостиковой схемы подобраны так, что при замыкании одного из контактов лампа 3 гаснет. Таким образом, на любой стадии работы приспособления горит одна из грех ламп. Неисправность схемы и перегорание ламп обнаруживается по отсутствию света. Электроконтактные датчики удобны для многомерных конгрольных приспособлений светофорного типа. Они гарантируют значительное повышение производительности и облегчают груд контролеров.

Электроконтактные датчики обеспечивают точность измерения I мкм (1-й класс) и ±3 мкм (2-й класс); такая точнооть сохраняется до 25 тыс. измерений без регулировки датчиков. Предел измерения 1 мм, а сила измерения I…2 Н. Реже применяют емкостные, индуктивные и фотоэлектрические датчики. Приспособления с отсчетными устройствами применяют при обычном и статистическом контроле. Они необходимы также для проверки настройки станков на размер.

Рис. 9.7. Схема работы элекгроконтактного датчика [9].

В качестве отсчетных измерителей обычно используют индикаторы с рычажной или зубчатой передачами. Индикаторы часового типа (ГОСТ 577−68) имеют цену деления 0,01 мм и выпускаются с пределами измерения 0…5 и 0…10 мм. Малогабаритные индикаторы имеют суженные пределы измерения 0…2 или 0…3 мм. Сила прижатия измерительного наконечника в начале и конце хода 0,8…2 Н.

Рис. 9.8. Индикатор на стандартной магнитной стойке.

По точности исполнения индикаторы выпускаются нулевого, 1-го и 2-го классов с погрешностью показаний соответственно 0,01, 0,015 и 0,02 мм за один оборот стрелки. Индикаторы крепят за ножку или за ушко на их задней крышке (рис. 9.8). При цене деления 0,01 мм индикаторы часового типа используют для проверки деталей с допусками от 0,03 мм и больше. При меньших допусках эти индикаторы должны применяться с увеличивающей рычажной передачей. Для более точных измерений применяют индикаторы с ценой деления 0,002 мм (микроиндикаторы) и миниметры (цена деления до 0,001 мм).

Вспомогательные устройства контрольных приспособлений имеют различное целевое назначение. В приспособлениях для проверки радиального или осевого биения применяют поворотные устройства, в приспособлениях для проверки прямолинейности или параллельности используют ползуны для перемещения измерительных элементов. Для контроля правильности формы шеек цилиндрических деталей или соосности ступеней применяют приводные механизмы для их вращения. Для установки и снятия деталей используют подъемные устройства и выталкиватели. Многие из этих устройств выполняют аналогично соответствующим устройствам станочных приспособлений.

Рис. 9.9. Схемы передаточных устройств контрольных приспособлений [9].

Специфичными являются передаточные устройства между контролирующим элементом и отсчегным измерителем (индикатором, электроконтактным датчиком). Пример простейшей конструкции этого устройства показан на рис. 9.9, а. Измеритель может быть вынесен в удобное место, что предохраняет его от случайных повреждений в процессе работы, так как благодаря ограничивающим упорам ход штифта меньше предела измерения индикатора. Для изменения направления линейного перемещения и передачи точною отношения служат рычажные передачи (рис. 9.9, 6). Их монтируют на цилиндрических, конических и шаровых цапфах. Преимуществом двух последних конструкций является возможность регулировки зазоров, возникающих в процессе изнашивания. Применяется также подвеска рычагов на плоских стальных пружинах толщиной 0,2…0,3 мм (рис. 9.9, в). Эта система не требует регулировки, так как в процессе ее работы изнашиваний не происходит. Если измерительное устройство мешает установке и снятию контролируемых изделий, то его снабжают рычажком для отвода (рис. 9.9, е) или выполняют в виде поворотного (отводимого) узла.

Корпус контрольного приспособления является его базовой деталью. Корпуса стационарных приспособлений выполняют в виде массивной и жесткой плиты или корпусной детали, в которой располагают основные и вспомогательные детали устройства. Корпуса изготавливаются из серого чугуна СЧ12 или СЧ15. Корпуса приспособлений для точных измерений необходимо подвергать старению или отливать из чугуна, стойкого к короблению (СЧ25 или СИЗО).