Контроль позиционных отклонений осей отверстий цилиндрических деталей гидроагрегатов

представления преобразованы в относительный параметр S2 /S0, зависимость которого от угла воронки матрицы, коэффициента обжима и относительной толщины стенки исходной трубы иллюстрируется диаграммами (рис. 4).

Анализ диаграмм показывает следующее:

— интенсивность утолщения выше у образцов с меньшей исходной толщиной стенки;

— величина утолщения составляет от 12 % (min) до 24% (max);

— однозначно на утолщение влияние коэффициент обжима — чем он выше, тем больше S2 /S0;

— зависимость приращения толщины стенки от угла воронки матрицы носит не однозначный характер — в то время, как при К об = 1,25 имеет место тенденция возрастания S2 /S0 с увеличением угла матрицы, то для К об = 1,40 присуще обратное.

Для полноты оценки формоизменения приводятся также диаграммы зависимости длины обжатых образцов от угла матрицы, К об и S0/ D (рис. 5). Они позволяют иметь представление как о характере (удлинение или укорочение), так и величине изменения длины образца после деформирования.

Что касается последнего из заявленных к изучению параметров формоизменения — толщины стенки на необжатом участке, то измерения образцов не показали сколько-нибудь значительного отклонения S1 от S0.

Приведенные результаты можно рекомендовать для применения в процессе технологической подготовки производства штампованных изделий типа трубных переходов, цапф, полых осей. Эти данные позволят точнее спрогнозировать форму и размеры поковки при построении ее чертежа.

Библиографический список

1. Аверкиев, Ю. А. Об определении наибольшей степени деформации при обжиме пустотелых цилиндрических заготовок в конической матрице / Ю. А. Аверкиев // Кузнечноштамповочное производство. — 1966. — № 11. — С. 19 — 22.

2. Холодная объемная штамповка : справочник / Под ред. Г. А. Навроцкого. — М. : Машиностроение, 1973. — 496 с.

КОНОВАЛОВ Валерий Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Машины и технология обработки металлов давлением».

НЕЛЬДНЕР Владимир Иванович, магистрант, группа ОДМ-610.

УСТИНОВ Дмитрий Андреевич, магистрант, группа ОДМ-610.

Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

Статья поступила в редакцию 10.02.2012 г.

©В. А. Коновалов, В. И. Нельднер, Д. А. Устинов.

УДК 621.92.02 : 681.518.52 Q. С. ЛОМОВА

Омский государственный технический университет

КОНТРОЛЬ позиционных

ОТКЛОНЕНИЙ ОСЕЙ ОТВЕРСТИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ГИДРОАГРЕГАТОВ_____________________________

В статье описано разработанное измерительное устройство для контроля позиционных отклонений осей отверстий деталей малого диаметра, расположенных на цилиндрической поверхности. Измерительное устройство сокращает время сложнейших операций контроля деталей гидроцилиндров, повышает его точность и достоверность и в целом позволяет повысить точность изготовления, надежность и долговечность гидроагрегатов.

Ключевые слова: точность измерения, гидроагрегаты, цилиндрические поверхности, пазы и отверстия, позиционные отклонения.

Во многих отраслях современной промышленности широко применяются гидроприводы. Высокая эффективность, большие технические возможности делают их почти универсальным средством, используемым в различных технологических процессах. Современные требования к безотказности и долговечности работы обуславливают применение гидроагрегатов высокого технического уровня, конструкционное и технологическое исполнение которых гарантирует длительный срок эксплуатации. Детали агрегатов требуют высокого класса чистоты и точности обработки сопрягаемых рабочих поверхностей [1]. В России множество заводов выпускают разнообраз-

ные гидроцилиндры. Среди крупных отечественных предприятий, выпускающих гидроцилиндры и ОАО «Омскгидропривод».

Гидроцилиндры являются одними из наиболее важных составляющих гидросистем машин. Приводя в действие исполнительные механизмы различной техники, они часто эксплуатируются в чрезвычайно тяжелых условиях. Непосредственная близость к рабочим органам, загрязненность рабочей зоны, знакопеременные динамические нагрузки, силовые и атмосферные воздействия предъявляют особые технические требования к изготовлению гидроцилиндров.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012

Надежность и точность работы систем управления гидроаппаратурой в значительной степени зависит от точности выполнения сопрягаемых цилиндрических элементов деталей золотниковых устройств. Поворот гильзы или золотника в корпусе гидроузла изменяет выходные характеристики всего устройства, поэтому точность расположения перепускных каналов и отверстий в основном определяют качество узла и его работоспособность [2].

На промышленном предприятии ОАО «Омскгид-ропривод» возникла проблема измерения отверстий золотников, гильз и корпусов. Детали устройств гидроагрегатов, как правило, на цилиндрических поверхностях имеют большое количество пазов и отверстий небольшого диаметра, контроль расположения которых сложен, трудоемок и ограничивается довольно жесткими позиционными допусками (межосе-выми расстояниями осей отверстий и пазов) и допусками на линейные размеры [3].

Деталь гидроагрегата — гильза — имеет два базовых отверстия, от которых задан позиционный допуск, и отверстия малого диаметра, расположенные на ци-

линдрической поверхности (рис. 1). В процессе обработки деталь измеряется несколько раз и производительность труда также в значительной степени зависит от времени контроля, поэтому необходимы средства измерения, которые при высокой производительности и простоте смогут обеспечить достаточную точность. Применение универсальных и простейших специализированных устройств контроля нео-беспечивает необходимой точности, а применение сложных измерительных средств, таких как координатные измерительные машины, экономически невыгодно по причине создания специального программного обеспечения для выполнения измерений [4]. Кроме того, необходима высокая квалификация контролеров. Таким образом, встает задача разработки сравнительно простого и дешевого приспособления, обеспечивающего контроль с необходимой точностью и достоверностью.

В связи с актуальностью проблемы точности измерения и обработки отверстий цилиндрических деталей гидроаппаратуры разработано измерительное устройство, позволяющее с высокой производитель-

ностью осуществлять не только контроль позиционных отклонений осей отверстий малого диаметра, расположенных на цилиндрической поверхности, но и управлять процессом их обработки.

На рис. 2 представлено измерительное устройство контроля позиционных допусков, которое состоит из оптической делительной головки 1 промышленного образца модели ОДТ-59 (ОДТ-60), предназначенной для измерения условных величин по окружности 360о с ценой деления лимба в 1о и шкалы в 1’, оправки 2, предназначенной для установки и центрирования гильзы или золотника по центровым фаскам, измерительного устройства, состоящего из измерительной головки 3 и механизма перемещения 4.

Прибор основан на методе непосредственной оценки, то есть номинальный угол расположения задается с помощью оптической делительной головки ОДГ-60, а величина позиционного отклонения определяется в линейных единицах с помощью индикатора ИЧ-10 измерительной головки 3. Расположение оси отверстия определяется по показаниям индикатора ИЧ-10 как среднее арифметическое из двух показаний, снятых по верхней и нижней образующей измеряемого отверстия или паза.

Деталь при измерениях устанавливается на оправку 2, состоящую из стержня 10 с коническими втулками 12 и 13, служащими для центрирования детали по внутреннему диаметру (0 32Н7). Гильза имеет два базовых отверстия, от которых задан позиционный допуск. Фиксирование гильзы в угловом направлении производится через фиксатор 9 с пальцем 11, входящее в отверстие 0 3,1Н12, изготовленное на детали в качестве базы. Вращение оправки от шпинделя делительной головки 0ДГ-60 производится через муфту 8, установленную на вращающемся центре 6 делительной головки, и поводок 5. Оправка устанавливается в центры делительной головки 6 и 7. Зажим детали производится гайкой 14.

Измерительная головка 3 предназначена для определения отклонений от номинального расположения осей отверстий гильзы детали 15 и состоит из рычага 17 с измерительным наконечником 16, механизма реверсирования измерительного усилия (барабана 18, пружины 26, шарика 25, рукоятки переключателя 24), индикатора часового типа ИЧ-10, компенсатора измерительного усилия индикатора (пружина 27, втулка 19), фиксатора рычага в среднем положении 20, механизма освобождения фиксатора 22. Измерительная головка крепится на верхней каретке механизма перемещения 4, состоящего из двух кареток 30, 32 и предназначенного для перемещения измерительной головки вдоль оси гильзы с целью возможности измерения расположения всех отверстий. Нижняя каретка перемещается вдоль оси гильзы,

верхняя — перпендикулярно этой оси. Положение измерительного наконечника в измеряемом отверстии по глубине устанавливается винтами 28. Пазы в копире 29 фиксируют измерительный наконечник по оси контролируемых отверстий по длине гильзы. Пружина 34 прижимает верхнюю каретку 32 к винтам 28. Отвод каретки производится вручную рукояткой 31. Точная установка гребенки вдоль оси центров производится микровинтом 33.

Перед проведением измерений необходимо подготовить деталь в соответствии с требованиями, а именно: деталь (гильза), должна быть очищена от заусенцев на кромках отверстий, промыта и продута сжатым воздухом и выдержана на высоте зоны измерения. Далее установить показания оптической делительной головки на нулевую отметку, а большую стрелку индикатора делительной головки на среднее положение рукояткой 24. Затем измеряемую гильзу установить на прибор. Для этого рукояткой 31 механизма перемещения отвести головку 3 от оси центров и перевести вправо до упора, установить деталь на оправку 2, вставить в деталь правый конус 13. Установить палец 11 фиксатора 9 в базовое отверстие детали и закрепить деталь от руки гайкой 14. Вставить оправку без лифта в центры делительной головки, которая установлена на «0» и зажать поводок винтами. Далее производить измерения в следующей последовательности. Установить базовое отверстие в горизонтальной плоскости. Рукояткой 31 механизма перемещения переместить измерительную головку 3 влево так, чтобы палец 35 вошел в паз копира 29, соответствующий ряду измеряемого отверстия. Ввести наконечник в базовое отверстие, повернуть флажок 24 измерительной головки вниз, снять отсчет по шкале индикатора и записать значение в протокол. Повернуть флажок вверх, снять второй отсчет и также записать значение в протокол. Установить флажок в среднее положение. Рукояткой механизма перемещения 31 отвести головку от детали и переместить вправо до упора 33. Повернуть гильзу на 180о с помощью оптической головки и повторить операцию отсчета значений (К1 и К2) индикатора для второго отверстия. Определить позиционное отклонение общей оси базовых отверстий относительно оси наружного диаметра в радиусном выражении и определить годность детали по расположению отверстий в сравнением с позиционном допуском.

На рис. 3 представлена схема определения позиционного отклонения общей оси базовых отверстий относительно оси наружного диаметра в радиусном направлении. После того, как определенно позиционное отклонение общей оси детали относительного оси наружного диаметра можно приступить к выполнению измерений позиционных отклонений исполни-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012

\ Отсчетное устройство Рис. 4. Приспособление для точности установки центров

по расположению каждого отверстия в сравнении с позиционным допуском. Следует учесть, что знак «плюс» позиционного отклонения говорит об угловом смещении оси отверстия вниз, а знак «минус» — вверх относительно номинального положения. Более наглядно результаты измерений можно представить в виде графиков в прямоугольной системе координат, где ось абсцисс — номинальный угол отверстия, а ось ординат — позиционное отклонение. Поправку, учитывающую позиционное отклонение, можно найти по формуле:

АП

П1 - П 2 2

Значения отклонений рассчитываются как:

Рис. 5. Установка рычага в горизонтальное положение

тельных отверстий, расположенных в различных сечениях по длине детали. В результат измерений вносятся поправки (К и К'), учитывающие позиционные отклонения базовых отверстий в показании индикатора ИЧ-10. Для этого при среднем положении флажка 24 поворотом шкалы или смещением индикатора устанавливаются показания, равные поправке (с учетом знака). В случае если поправка превышает натяг более чем на 0,1 мм, необходимо довернуть оправку 2 относительно поводка оптической головки с помощью винтов 15 так, чтобы отклонение расположения осей каждого из двух базовых отверстий были равны по абсолютной величине, но противоположны по знаку. Далее произвести измерения позиционного отклонения каждого исполнительного отверстия в следующей последовательности: установить номинальный угол измеряемого отверстия по отношению к углу базовых отверстий с помощью оптической головки; ввести в отверстие измерительный наконечник, соответствующий диаметру измеряемого отверстия и снять два отсчета П1 и П2 при касании нижней и верхней образующих отверстия, повторив описанные выше операции и последовательность измерений. Затем определить годность

К - К2

2

2

Перед измерением необходимо проверить расположение осей конусов делительной головки с осью конуса задней бабки. Несовпадение осей допускается не более 0,01 мм. Регулировку совмещения производится в вертикальной и горизонтальной плоскости согласно инструкции по эксплуатации оптической делительной головки. На рис. 4 представлено приспособление для проверки точности установки центров (за счет поворота эксцентрика и установки прокладки).

Совместив оси центров оптической головки, измерительный рычаг устройства устанавливают в строго горизонтальное положение. Для этого поставить флажок 24 в среднее положение, освободить фиксатор 21 и, перемещая фиксатор с помощью эксцентрика 23, установить рычаг горизонтально. Установку производить по верхней плоскости рычага 17.

На рис. 5 представлена схема установки рычага в горизонтальное положение. Рычаг устанавливают в горизонтальное положение до тех пор, пока разность показаний, снимаемых с индикатора в положении I и II, не будет превышать 0,03 мм, при этом ось вращения рычага и ось центров делительной головки располагают на одной высоте в пределах 0,1 мм. Регулировку по высоте производить с помощью про-

////

Рис. 6. Схема совмещения оси вращения рычага и оси центров делительной головки

кладок между кареткой и конусом измерительной головки 3. Предлагаемый способ регулировки представлен на рис. 6.

Перед регулировкой необходимо измерить диаметры оправки Д и диаметр наконечника d с точностью до 0,01 мм и определить наибольший отсчет по шкале при измерении оправки и наконечника. Толщина прокладки определяется по результатам измерений положений оправки и наконечника. При необходимости опорную поверхность корпуса устройства можно под шлифовать.

Таким образом, оптико-механическая измерительная система для контроля позиционных отклонений осей отверстий деталей в угловом направлении является технически простым и экономически выгодным приспособлением. Разработанное устройство сокращает время контроля сложнейших операций, повышает точность и достоверность контроля и в целом позволяет повысить качество продукции. Данную систему также возможно использовать одновременно с измерением позиционных отклонений осей отверстий для измерения малых диаметров отверстий за счет аттестации размеров наконечника или специальной настройкой измерительного устройства, которую можно производить по любой аттестованной с необходимой точностью детали [5]. Измерительная система внедрена в производство на ОАО «Омск-гидропривод» и обеспечила повышение производительности труда при достаточной точности и высокой надежности контроля.

Библиографический список

1. Коваленко, А. В. Контроль деталей, обработанных на металлорежущих станках / А. В. Коваленко. — М. : Машиностроение, 1980. — 167 с.

2. Каплунов, Р. С. Контроль качества деталей типовых групп / Р. С. Каплунов. — М. : Издательство стандартов,

1977. - 200 с.

3. Повышение надежности и долговечности гидроагрегатов путем увеличения точности измерения позиционных отклонений / В. В. Макаренко [и др.] // Технология машиностроения. - М., 2007. - № 1. - С. 58-60.

4. Медведев, Я. Е. Экономическая эффективность средств контроля размеров / Я. Е. Медведев - М. : Изд-во стандартов,

1978. - 176 с.

5. Пат. № 102254 Российская Федерация, МПК в 01 В 5/ 24. Устройство для измерения отклонения от соосности отверстий в деталях / Ломов С. М., Ломова О. С., Гриневич В. А. ; заявитель и патентообладатель Омский гос. технический ун-т. - № 2010138258/28 ; заявл. 15.09.2010 ; опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5. - 3 с.

ЛОМОВА Ольга Станиславовна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Нефтехимическое оборудование и технологии».

Адрес для переписки: 190567@mail.ru

Статья поступила в редакцию 31.10.2011 г.

© О. С. Ломова

Книжная полка

ББК 74.58/М32

Масягин, В. Б. Методология научных исследований в машиностроении : конспект лекций / В. Б. Масягин. - Омск : ОмГТУ, 2012. - 51 с.

Кратко изложены особенности научной работы, общая модель научного изучения, понятие о методологии, общие и специальные методы, выбор направления, работа с научно-технической информацией, оформление и внедрение результатов исследований.Для магистрантов направления 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» (профиль «Процессы механической и физикотехнической обработки, станки и инструменты»).

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ