Мороз В.Г. - Измерение гладких предельных калибров на вертикальном оптиметре

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИМОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТИНСТИТУТ ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯИЗМЕРЕНИЕ ГЛАДКИХ ПРЕДЕЛЬНЫХ КАЛИБРОВ НАВЕРТИКАЛЬНОМ ОПТИМЕТРЕМетодические указания к лабораторному практикуму по курсу«Метрология , стандартизация сертификация»Составитель: В.Г. МорозМосква 2003Методические указания к лабораторной работе «Измерение гладкихпредельныхпроведениякалибровнавертикальномоптиметре» подготовленыдлялабораторно-практических занятий по курсам: «Метрология,стандартизациясертификация»,«Взаимозаменяемость,стандартизацияитехнические измерения», «Нормирование точности» выполнены в соответствиис учебными планами и предназначены для студентов всех специальностей,изучающих контроль и точные измерения деталей машин и приборов.Методические указания рассмотрены и утверждены кафедрой:протокол №отРецензент, доц.Подготовлено к печати на кафедре «Детали машин»РедакторПодписано в печать.Сдано в производство.Формат бум.

60х90/16Усл. Реч. л. 1,5 Изд. л. 1,25Тираж 200Тем. план;Заказ №109280, Москва, Автозаводская, 16ВведениеВ производстве не всегда нужно знать величину действительногоразмера. Достаточно часто, необходимо лишь убедиться в том, чтодействительный размер детали находится в пределах установленного допуска,т.е. между наибольшим и наименьшим предельными размерами. В этом случаесравнивают действительный размер детали и предельно допустимый спомощью специальных контрольных инструментов – калибров.Калибрами называют бесшкальные контрольные инструменты, которыепредназначены для сравнения размеров, формы и взаимного расположенияповерхностей детали с предписанными. Различают два типа калибров:нормальные и предельные.Нормальные калибры изготавливают по номинальному размеру детали.Годность детали при контроле нормальными калибрами определяетсяоператором субъективно, по величине просвета между контурами детали икалибра.

Контроль нормальным калибром требует от оператора высокойквалификации и не всегда обеспечивает требуемую точность контроля. Внастоящее время нормальные калибры применяют, в основном для контролядеталей сложной формы.Предельные калибры, в отличие от нормальных ограничивают не одинразмер, а два: наибольший и наименьший предельные размеры. Предельныекалибры имеют два размера: проходной ПР и непроходной НЕ.

Годностьдетали при контроле предельными калибрами определяется последовательнымсопряжением проходного и непроходного размеров калибра с отверстиемдетали.Исполнительными называются предельные размеры калибра, по которымизготовляют новый калибр. Для определения этих размеров на чертеже скобыпроставляют наименьший предельный размер с положительным отклонением;для пробки и контрольного калибра – их наибольший предельный размер сотрицательнымотклонением.Такимобразом,отклонениеначертежепроставляют «в тело» калибра, что обеспечивает максимум металла наизготовление и большую вероятность получения годных калибров.

Ниже даныпримеры расчета исполнительных размеров и размеров изношенных калибров.Исполнительные размеры калибров должны быть изготовлены с высокойточностью. Для этого стандартами установлены специальные допуски дляизготовления калибров, которые достаточно жёстки, и по сути от единиц донескольких десятков микрометров. Определение размеров калибров, как новых,так и применяемых в производстве, возможно с применением приборовимеющих точность на уровне 1мкм и выше. В настоящей работе применёнвертикальный оптиметр с относительным методом измерения.1.Цель работыПриобрести навыки:- назначения допусков на изготовление предельных калибров- пробок.Определенияисполнительныхразмеровкалибровдляконтроляцилиндрических отверстий;- работы с типичным оптико-механическим прибором для линейных измерений– вертикального оптиметром.Ознакомиться:- с методикой расчета исполнительных размеров калибров для контролягладких цилиндрических отверстий;- с принципиальной схемой и конструкцией типичного оптико-механическогоприбора – вертикального оптиметра;- с методикой измерение на вертикальном оптиметре.2.Расчет исполнительных размеров калибров2.1 Задание.Для заданного по чертежу размера отверстия определитьисполнительные размеры калибров-пробок.С помощью вертикального оптиметра измерить проходную инепроходную стороны калибра и дать заключение о годности.2.2 Пример.

Определить размеры калибров-пробок для отверстия ф 60Н7.По табл. П 1находим предельные отклонения: ф 60(верхнееотклонение + 30 мкм, нижнее – 0). Наибольший предельный размер отверстия –Dmax = 60,030 мм; наименьший предельный размер – D min = 60 мм.По табл. П 1. для IТ7 (по IТ7 – допуск TD размера по седьмому квалитетупо равен 30мкм, для основного отклонения H, EI=0, тогда ES = EI + TD =0+30 мкм = 30мкм), в интервале 50 – 80 мм по табл. П 6 находим данныедля расчета размеров калибров:Н = 5 мкм (Н – допуск на изготовлениекалибра); Z = 4 мкм (Z – отклонение середины поля допуска на изготовлениепроходного калибра для отверстия); У = 3 мкм (У – допустимый выход размераизношенного калибра за границу поля допуска изделия).Схема расположения полей допусков приведена на рис.

1.Наибольший размер проходной новой калибр-пробки:ПР max = D min + Z +Н0,005= 60.000 + 0.004 += 60.0065 мм.22Размер калибра ПР, проставляемый на чертеже, 60,0065 – 0,005 мм.(рис. 2). Исполнительные размеры: наибольший – 60,0065 мм,наименьший – 60,0015 мм.Наименьший размер изношенной проходной калибр-пробки:ПР изнош. = D min - У = 60,000 – 0,003 = 59,997 мм.Когда калибр ПР будет иметь указанный размер, его нужно изъять изэксплуатации. Наибольший размер новой непроходной калибр-пробки:НЕ max = D max +Н0,005= 60.030 += 60.0325 мм.22Размер калибра НЕ, проставляемый на чертеже, 60,0325 – 0,005 мм.Исполнительные размеры: наибольший – 60,0325 мм, наименьший – 60,0275мм.Рисунок 1.

Схема расположения полей допусков калибров для контроля отверстийдиаметром до 180 мм, квалитета 6, 7, 8:- поле допуска отверстия;- поле допусков на изготовление рабочих калибров ПР и НЕ;- поле допуска на износ проходного калибраРисунок 2. Калибр-пробки, для контроля отверстия ф 60 Н 73.Подготовка измерений3.1 Необходимые измерительные средстваДля проведения работы необходимы следующие измерительные средства:1 – микрометр с ценой деления 0,01 мм для проверки параметровпроверяемого калибра.2 – набор плоскопараллельных концевых мер длинны;3- вертикальный оптиметр с ценой деления 0,001 мм (1мкм).3.2 Устройство и принцип работы вертикального оптиметраВертикальный оптиметр относится к группе оптико-механическихприборов, в которых используется принцип авто коллимации в сочетании скачающимся зеркальцем (оптическим рычагом).В приборе использовано явление авто коллимации – свойство объективапревращать лучи, идущие от источника света, расположенного в фокальнойплоскости объектива, в пучок параллельных лучей, попадающих на качающеесязеркальце, и собирать этот пучок в фокусе объектива.Если источник света А (рис.

3) расположен в фокальной плоскостиобъектива на расстоянииС от главной оптической оси (00), то, попав назеркальную плоскость и отразившись от нее, лучи соберутся в точке А,смещенной на величину С, симметрично относительно главной оптической оси.Рисунок 3.Физический принцип прибораРисунок 4. Поворотное зеркало в оптической схемеРисунок 5.

Геометрические параметры в схеме прибораЕсли источник света расположен в фокусе объектива, а зеркало припроверке детали отклонится на угол  , то направление отраженных лучейизменится на угол 2 (рис. 4.), в результате чего изображение светящейсяточки переместится, и лучи, преломившись в объективе, сойдутся в точке А ,отстоящей от точке 0 на расстоянииt = F * tg 2 где: t - смещение шкалы относительно неподвижного указателя;F – фокусное расстояние объектива.Из рис. 5 видно, что:S = a tg Где: S - перемещение измерительного стержня;a - расстояние между осью измерительного стержня и осью вращениязеркала.Тогда передаточное отношение прибора определяется как отношениевеличины смещения шкалы относительно неподвижного указателя ксоответствующему перемещению измерительного стержня, т.е.F * tg 2ti= =.sa * tgТак как, наибольший угол отклонения зеркала оптиметра мал, то,вследствие малости углов, можно принять: tg 2   2  и tg    .В применяемом приборе: F = 200мм , a = 5мм, поэтому передаточноеотношение прибора:t2Fi=== 80.saЭто передаточное отношение в приборе увеличивается благодаряприменению окуляра 9 (рис.

6) с увеличением 12.В приборе применена шкала 3 с интервалом деления равным 0,08 мм.Изображение шкалы просматривается с 12 кратным увеличением окуляраСледовательно, полное передаточное отношение оптиметра равно:80*12=960. При перемещении измерительного стержня на 1 мкм изображениешкалы смещается относительно неподвижного указателя на одно делениешкалы.На рис.

6 дана схема оптиметра и пример отсчёта по шкале.Свет от внешнего источника направляется шарнирно закрепленнымзеркалом 1 через призму 2 на прозрачную левую часть плоской стекляннойпластинки 3, помещенной в фокальной плоскости объектива 5. Пучок светапопадает на объектив5 через призму полного внутреннего отражения 4направляется на подвижное зеркало 6. Зеркало может отклоняться внезначительных пределах под действием измерительного наконечника 7,соприкасающегося с проверяемой деталью 8. Параллельный пучок света,отразившись от зеркальца 6, , пройдя объектив 5 и призму 4, даёт на правойчасти пластинки 3 изображение шкалы, которое через окуляр наблюдаетсяизмерителем.Рисунок 6. Кинематическая схема оптиметра и шкала прибора.1-зеркало, 2-призма, 3-пласпинка, 4-призма, 5-объектив, 6- зеркало,7-измерительный наконечник, 8- измеряемая деталь, 9-окуляр.Перемещение шкалы в вертикальном направлении относительно неподвижногоуказателя, размещенного на правой части пластинки 3, вызывается поворотомзеркальца 6.

Изображение шкалы и указатель рассматривают через окуляр 9.Вертикальные и горизонтальные оптиметры стандартизированы.На рис. 7 дан общий вид прибора с указанием его основных узлов иустройствОсновные метрологические характеристики вертикального оптиметра ОВО - 1.Цена деления ……………………………………………0,001 ммПредел измерения по шкале ……………………………+ 0,1 ммПредел измерения в целом ……………………………..0,180 ммПредельно-допустимая погрешность показаний + (0,0002 – 0,0003) ммИзмерительное усилие …………………………………200 + 20 сН (Гс)При пользовании оптиметром предварительную установку прибора нанужный размер следует производить по блоку концевых мер подъемом илиопусканием кронштейна 9 поддерживающей гайкой 11, предварительно ослабиввинт 10.При этой измерительный наконечник 5 должен касаться блока концевыхмер, в момент касания изображения шкала войдет в поле зрения окуляра 2.Нулевой штрих шкалы следует установить либо против указателя, либо немногониже неподвижного указателя, а кронштейн 9 закрепить винтом 10Рисунок 7.