Клименков С.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения

Подождите немного. Документ загружается.

121

Рис. 9.15

Амплитудный

преобразователь

приведен на рис. 9.15.

При движении детали 1 по стрелке

(в случае контроля отклонения ее

верхней плоскости от прямолинейности)

измерительный стержень 8

перемещается (в данном положении

вниз) и через планку 9 и сектор 3

поворачивает рычаг 4 до момента

замыкания нижней пары контактов 2 и 10.

Если движение измерительного стержня

продолжается вниз, то во фрикционном

звене между планкой 9 и сектором 3

происходит проскальзывание до размера

min, т. е. до тех пор, пока

измерительный стержень 8 не изменит

направления движения и не начнет

подниматься вверх.

В этом случае рычаг 4 опять поворачивается против часовой стрелки в

сторону замыкания контактов 5 и 6. При реверсе измерительного стержня контакты

2 и 10 сразу же размыкаются. При подключении контактов 5, 6

2, 10

светофор-

ному устройству и настройки замыкания контактов (с помощью микрометрических

винтов по измерительной головке 7) на допуск отклонения формы (от замыкания

одной пары контактов до замыкания другой пары без проскальзывания) форма

детали будет в пределах поля допуска при замыкании лишь одной пары контактов

или загорании лишь одной лампочки.

Пневмоэлектроконтактные

преобразователи

обычно представляют

собой пневматический измерительный прибор высокого давления, совмещенный с

электроконтактным (рис. 9.16).

122

Рис. 9.16

Преобразователь включает

измерительное сопло 3 и входное 5.

Сверху измерительной камеры 4

установлено соединенное с ней

устройство для измерения давления 6,

которое может быть сильфоном,

мембранной коробкой или подвижным

поршнем. Когда стрелка 2

показывающего пневматического

прибора с укрепленной на ней шторкой

проходит перед щелевым соплом, поток воздуха, вытекающий наружу из сопла

тормозится, и давление в измерительной камере резко возрастает.

Чувствительный элемент сжимает винтовую пружину 7 и контакт 1 замыкается.

Перекрытие щелевого сопла датчика может осуществляться также другими

частями измерительного прибора, например, поршнями, которые движутся

пропорционально значениям измеряемой величины. Точность включения зависит

от ширины щелевого измерительного сопла и формы шторки, скользящей перед

ней.

Фотоэлектрические

преобразователи

отличаются отсутствием

инерционности. Выпускаются преобразователи четырех типов:

•

Основанные на изменении силы света;

•

Основанные на изменении площади;

•

Основанные на изменении расстояния от источника света до

фоточувствительной поверхности;

•

Основанные на изменении угла наклона светочувствительной

поверхности.

Фотоэлектрические преобразователи используют в сочетании с

оптическими элементами, растрами, дифракционными решетками,

интерферометрами. В качестве светоприемников используют фоторезисторы,

фотодиоды, фототранзисторы, фототерристоры, фотоэлектронные умножители,

телевизионные трубки.

Преимущества фотоэлектрических преобразователей – высокая точность,

широкие пределы измерений, цифровая форма выходного сигнала, возможность

бесконтактного метода контроля.

123

9.5. Автоматизированные измерительные системы

Автоматизированные проекторы – предназначены для измерения и

контроля деталей, предварительно спроецированных на экран с той или иной

степенью увеличения. Проекторы используют для контроля преимущественно

плоских деталей со сложными поверхностями или мелких деталей, например,

мелкомодульных зубчатых колес, мелких резьб, шаблонов, лекал и т.п. Принцип

действия проекторов заключается в том, что контролируемая деталь или часть ее

проецируется в увеличенном виде на экран. На светлом фоне экрана получается

теневое изображение детали. Размеры на проекторах определяют

непосредственно измерением увеличенного изображения на экране или по

показаниям отсчетных устройств, фиксирующих перемещение стола с измеряемой

деталью. Современные проекторы обеспечивают увеличение отдельных частей

детали до 20000 раз.

Автоматизированные манипуляторы – предназначены для контроля

точности объемных изделий сложной формы или получения компьютерной модели

изделий. Процесс обмеривания производится с помощью механической руки,

обеспечивающей шесть степеней свободы и беспрепятственные измерения в

труднодоступных местах. Система включает компьютер и мощное программное

обеспечение. Измеренные трехмерные координаты могут записываться в

текстовый файл или электронную таблицу для последующей передачи в

чертежные системы для выполнения чертежей объекта или в системы трехмерного

моделирования для создания компьютерных моделей.

Автоматизированные машины

Значительного повышения производительности контроля изделий сложной

конфигурации (турбинных лопаток, кулачков, судовых винтов, корпусов и др.)

можно достичь, используя координатные измерительные машины (КИМ).

На подобных машинах можно контролировать до 90 % продукции общего

машиностроения, однако в массовом производстве специализированные автоматы

использовать более целесообразно.

Координатные машины (рис. 9.17) состоят из жесткого основания 1, на

котором смонтированы подвижные части: портал 2, каретка 3, шпиндель 4 и

поворотный стол 5. Портал перемещается вдоль гранитного основания (ось Х);

каретка перемещается вдоль перекладины портала перпендикулярно оси Х (ось У);

шпиндель перемещается вертикально внутри каретки (ось Z).

124

Рис. 9.17

Основание устанавливается на пассивных или активных вибродемпферах.

Пассивные вибродемпферы состоят из трех резиновых статических опор и двух

опор для предотвращения опрокидывания. Активные вибродемпферы – это

125

пневматические управляемые опоры, способные поглощать вибрации даже

относительно низкой частоты.

Основание и направляющие выполнены из керамики Высокая

противодеформационная и температурная стойкость керамики обеспечивает

надежную воспроизводимость результатов измерений. Керамические

направляющие гарантируют стабильность технических характеристик в течение

многих лет. Основание защищено от температурного воздействия специальной

капсулой.

Подвижные части опираются на воздушные подшипники, выполненные из

пористого графита. Система пневматических подшипников минимизирует трение

между сопрягаемыми подвижными поверхностями и устраняет любые

погрешности, обусловленные трением.

Элементами ощупывания являются рубиновые шарики диаметром 0,3 мм,

позволяющие измерять маленькие отверстия, шлицы, контуры, а также щупы

специальной формы, например, цилиндрические, конусные и т.п. Для деталей,

которые нельзя измерять непосредственно касанием, машины оснащаются

оптическими щуповыми системами.

Отсчетные устройства микрометрической информации выполнены в виде

растров с двумя решетками, измерительной, закрепленной на подвижных частях, и

индикаторной, расположенной на неподвижных частях (рис. 9.18). Устройство

обеспечивает разрешающую способность 0,2 мкм.

Длина измерительного растра должна соответствовать пределам

измерения, индикаторный растр может быть значительно короче. При наложении

таких растров и перемещении одного из них наблюдаются световые импульсы, ча-

стота которых определяется шагом растра q. Шаг растра q определяет и точность

отсчета. Для увеличения передаточного отношения линии индикаторного растра

располагают под некоторым углом

к линиям измерительного растра, образуя

комбинационный растр с шагом G. При перемещении одного из растров в про-

дольном направлении на шаг q комбинационные полосы перемещаются в

поперечном направлении на шаг

qqqG

∆

(9.1)

где

qqq

−

∆

- разность шагов растров.

126

Рис. 9.18

127

10. ОСНОВЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ

Лекция 16

10.1. Система предпочтительных чисел

Предпочтительными числами называются числа, которые

рекомендуется выбирать преимущественно перед всеми другими при назначении

величин параметров новой продукции (производительности, грузоподъемности,

габаритов, частоты вращения, мощности, давления и других параметров).

Предпочтительные числа служат основой упорядочения производственно-

технических величин и создают предпосылки для сокращения номенклатуры

изделий, их унификации и сокращения длительности цикла производственной

подготовки. Система предпочтительных чисел является базой для

параметрической стандартизации.

Ряды предпочтительных чисел могут быть выражены в виде

арифметических или геометрических прогрессий.

Ряд, построенный по арифметической прогрессии, характеризуется тем, что

разность значений двух соседних членов остается неизменной во всем диапазоне

ряда, т.е.

constdNN

−

(10.1)

Где N

n-1

значения рядом стоящих членов ряда, d – разность значений.

Ряды, построенные по арифметической прогрессии, имеют существенный

недостаток – нецелесообразная разряженность значений в зоне малых величин и

сгущенность их в зоне больших величин. Это приводит к увеличению количества

больших типоразмеров по сравнению с количеством малых типоразмеров. Поэтому

ряды, построенные по арифметической прогрессии, в стандартизации

применяются сравнительно редко.

Используются ступенчато-арифметические ряды, в которых разность

значений между соседними числами является величиной постоянной не для всего

ряда, а только для определенной его части, при этом для малых типоразмеров

разность выбирается меньшей, а для больших – увеличивается.

Наиболее удобными и оптимальными являются геометрические ряды, так

как относительное отличие между двумя особыми смежными числами всегда

постоянно и равно знаменателю прогрессии.

const

−

(10.2)

128

Геометрические ряды имеют знаменатели прогрессии округленно равные.

;6,110

;25,110

;12,110

;06,110

≈

;03,110

;015,110

160

Ряды нормальных линейных размеров устанавливают четыре ряда

предпочтительных чисел R5, R10, R20, R40, и два дополнительных – R80 и R160.

Дополнительные ряды применяются в исключительных случаях, например, с

потерей эффективности, или невозможно их применение по техническим

причинам.

Кроме основных рядов применяются также производные ряды, полученные

из основных путем отбора каждого второго, третьего, четвертого или n-ого члена.

Производные ряды обозначают тем же условным индексом, что и основные,

дополнительные числа приводят через косую черту. Это указывает, через какой

интервал порядковых чисел основного ряда образован производный ряд.

Например, производный ряд R10/3 обозначает, что он образован из каждого

третьего числа основного ряда 20. Так как производный ряд может начинаться с

первого, второго, третьего или четвертого члена ряда, то для уточнения после

обозначения производного ряда в скобках приводится его первый член, например:

R10

1 1,25

1,6 2 2,5 3,15

4 5 6,3 8 10 12,5

R10/3(1)

1 2 4 8

R10/3(1,25)

1.25

2,5 5 10

R10/3(1,6)

1,6 3,15

6,3 12,5

Опыт применения рядов на детали и узлы металлургического, нефтяного,

химического, судового оборудования, а также станко- и автомобилестроения

показал, что большинство размеров приходится на производные и смешанные

ряды R10 и R20, а меньшинство – на производные и смешанные ряды на основе

R5.

10.2. Унификация

Унификация – разновидность или метод стандартизации, заключающийся

в рациональном уменьшении типов, видов и размеров объектов одинакового

назначения.

Унификации могут предшествовать систематизация и классификация

объектов. Систематизация предметов, явлений и др. понятий преследует цель

расположить их в определенном порядке и последовательности, образующей

четкую систему, удобную для использования. Наиболее простой формой

129

систематизации является алфавитная система расположения объектов. Такая

система используется в энциклопедических, политехнических и других

справочниках, в библиографии и т.п. Применяют также порядковую нумерацию

систематизируемых объектов, или расположение их в хронологической

последовательности.

Разновидностью систематизации является классификация. Она

преследует цель расположить предметы, явления или понятия по классам,

подклассам и разрядам в зависимости от их общих признаков, т.е. создать системы

соподчиненных объектов. Чаще всего классификацию проводят по десятичной

системе. На ее основе создан классификатор продукции. Универсальная

десятичная классификация (УДК) принята в качестве международной системы

рубрикации индексами технической и гуманитарной литературы. Например, УДК62

– техника; УДК611 – общее машиностроение и электротехника, УДК622 – горное

дело; УДК621.3:622 – электротехника в горном деле и т.п.

Симплификация

— форма стандартизации, заключающаяся в уменьшении

количества типов или других разновидностей изделий до числа, достаточного для

удовлетворения существующих в данное время потребностей. При симплификации

оставляют только те составные части и детали, которые считаются необходимыми.

Типизация

конструкций

изделий

—разработка и установление типовых

конструкций, содержащих общие для ряда изделий, их составных частей и деталей

конструктивные параметры. При типизации не только анализируются уже

существующие типы и типоразмеры изделий, их составные части и детали, но и

разрабатываются новые, перспективные, учитывающие достижения науки и

техники и развитие промышленности. Часто результатом такой работы является

установление соответствующих рядов изделий, их составных частей и деталей.

Типизация

технологических

процессов

—разработка технологического

процесса 'для производства однотипных деталей или сборки однотипных

составных частей или изделий той или иной классификационной группы.

Типизации технологических процессов должна предшествовать работа по

классификации деталей, составных частей и изделий.

Виды унификации. Унификация может распространяться на

параметрические и типоразмерные ряды машин, их типы, составные части и

детали. Различают следующие виды унификации.

Внутриразмерная

унификация

— это унификация всех модификаций

определенного изделия с базовой моделью или между собой внутри одного

130

типоразмера. Например, степень унификации автомобилей Минского автозавода—

82—93 %, двигателей ЯМЗ —80—95%.

Межразмерная

унификация

— это унификация базовых моделей или их

модификаций (между разными размерами параметрического ряда изделий, но

внутри одного типа). Например, унифицированы токарно-винторезные станки с

диаметром обрабатываемых заготовок 320 и 400 мм. Степень такой унификации

может составлять до 35 %.

В общем случае унификация и стандартизация дают технический и

экономический эффект. Однако неправильно осуществленная унификация может

дать отрицательный эффект, в частности, когда приходится использовать

ближайшие большие унифицированные детали, вызывающие неоправданные

эксплуатационными условиями увеличение массы, габаритных размеров и

трудоемкости изготовления машин. Как уже говорилось, задача унификации

конструкций и типоразмеров изделий, составных частей и деталей является не

только технической, но и экономической. Ее цель— стандартизовать такие

конструкции и их размерные ряды, при которых суммарная эффективность в сфере

производства и эксплуатации была бы наивысшей.

Рис. 10.1 Зависимость

серийности производства от

экономической

эффективности его

специализации:

1 – кривая эффективности

специализации производства; 2 –

кривая суммарной эффективности; 3

–

кривая потерь

Это положение можно пояснить

графиком (рис. 10.1). При небольшом

сокращении типоразмеров изделий

серийность производства возрастает

незначительно, и переход на более

прогрессивный технологический процесс

может быть неоправдан экономически.

Тогда уровень качества и себестоимость

изделий остаются прежними, но

отсутствуют и связанные с унификацией

потери (кривая 3, участок

АБ

). По мере

дальнейшего сокращения типоразмеров

создаются условия для организации