5. CONTROLUL PIESELOR CU AJUTORUL CALIBRELOR.

5.1. Principiul controlului pieselor cu ajutorul calibrelor.

La asamblarea a dou piese, una de tip arbore i una de tip alezaj, pot exista numai dou situaii: asamblare cu joc sau asamblare cu strngere. Asamblarea cu joc se realizeaz atunci cnd dimensiunea efectiv a arborelui, m este mai mic dect dimensiunea efectiv a alezajului, M. n acest caz asamblarea manual a celor dou piese este posibil fr deformarea celor dou piese; deformare elastic, prin aplicarea unor fore exterioare, sau termic prin nclzirea alezajului rcirea arborelui. Pentru realizarea asamblrii cu strngere este necesar deformarea celor dou piese, astfel n condiii normale, montarea nu este posibil.

Fig.5.1. Principiul controlului alezajelor cu ajutorul calibrelor.

Se consider o pies de tip alezaj, luat la ntmplare dintr-un lot de piese i avnd dimensiunea efectiv, M n cmpul de toleran, deci pies bun, figura 5.1.

La asamblarea dintre alezajul considerat i arborele cu dimensiunea efectiv, m1, rezult o asamblare cu joc pentru c m1 M. Se spune c arborele cu dimensiunea m1 trece prin alezajul cu dimensiunea efectiv, M.

La asamblarea dintre alezajul considerat i arborele cu dimensiunea efectiv, m2, rezult o asamblare cu strngere; m2 > M. Se spune c arborele cu dimensiunea efectiv m2 nu trece prin alezajul cu dimensiunea efectiv, M.

Scriind cele dou condiii ntr-o singur relaie de ordine se obine:21 mMm

Concluzionnd cele de mai sus se poate spune c toate alezajele din lotul considerat sunt n cmpul de toleran dac, mpreun cu un arbore de diametru efectiv m1 Dmin, formeaz asamblare cu joc (trece) i dac, mpreun cu un arbore de diametru efectiv m2 Dmax, formeaz asamblare cu strngere ( nu trece).

Pentru piesele alezaj rebut pot exista dou situaii, arborele cu diametrul,m1 nu trece, dimensiunea efectiv, M este mai mic dect Dmin , rebutul este remediabil (piesa se mai poate prelucra)i arborele cu diametrul m2 trece, dimensiunea efectiv M este mai mare dect Dmax, rebutul fiind definitiv (lipsete material).

Cei doi arbori utilizai la controlul prin asamblare se numesc tampon; pentru m1(Dmin) parte trece T i pentru m2 (Dmax)- parte nu trece NT.

Operaiunea de verificare cu ajutorul calibrelor se numete de control pentru c se stabilete numai poziia dimensiunii efective M fa de limitele Dmin i Dmax (cmpul de toleran), fr s se cunoasc valoarea efectiv a dimensiunii.

n mod analog se poate prezenta principiul controlului cu calibre i pentru presele de tip arbore. Poziiile relative ale dimensiuni calibrelor potcoav sunt prezentate n figura 5.2.

Fig. 5.2. Principiul controlului arborilor cu ajutorul calibrelor

Cele dou piese de tip alezaj utilizate la controlul arborilor se numesc calibre potcoav, dac suprafeele active sunt plane i paralele , sau calibre inel, dac au suprafa activ de form cilindric. Partea trece T are dimensiunea efectiv M1 n zona dmax, iar partea nu trece NT are dimensiunea efectiv M2 n zona dmin.

5.2. Proiectarea calibrelor pentru piese cilindrice netede.

5.2.1. Alegerea formei calibrelor

Forma constructiv a calibrelor este determinat de faptul c se manevreaz manual, ncercndu-se asamblarea cu fiecare pies controlat . Pe lng faptul c trebuie s aib gabarite minime sunt necesare elemente de prindere manual, care s favorizeze poziionarea ct mai corect n raport cu piesa controlat.

Exist o mare varietate de forme constructive . n STAS 2980/1-87 i 2980/2-85 sunt cuprinse principalele forme constructive i clasificarea acestora n tabelul.5.1.

2

Diferite construcii de calibre (STAS 2980/1-87 i 2980/2-85) Tabelul 5.1.

Indic clasif

Denumire Schi

Limite de

msurare

Standardul de

dimensiuniObservaii

0 1 2 3 4 5

a)

Calibre tampon

tiftT-NT

Pn la 18 - -

b)

Calibre tampon

cu coad conicT - NT

1 30 2981-68

Tamponul NU TRECE poate fi executat incomplet

c)

Calibre tampon

cu mnere

nurubate sau

bride de fixare

T

100300 - -

d)

Calibre plate

T 10250 -Se recomand folosirea lor

numai pentru

e)Calibre vergea

NT

160250

250..5003634-52

Se recomand folosirea

pt.piese rigide cu dimensiuni sub 315 mm

f)

Calibre potcoav tanateT NT

3..180 2991-68

Se recomand folosirea lor

pentru verificarea

pieselor rigide

3

Indic clasif

Denumire Schi

Limite de

msurare

Standardul de

dimensiuniObservaii

0 1 2 3 4 5

g)

Calibre potcoav matriate(turnate)T NT

3..100 3507-52

Se recomand folosirea lor

pentru verificarea

pieselor rigide

h)

Calibre potcoav cu plci aplicateT NT

100..300 3507-52

Se recomand folosirea lor

pentru verificarea

pieselor rigide

i)Calibre

inelT NT

170 -

Se recomand folosirea lor

pentru verificarea

pieselor nerigide

Cele mai utilizate sunt: calibrele tampon duble trece i nu trece, tabelul 5.1.b i figura 5.4 i calibrele potcoav simpl trece i nu trece, tabelul 5.1.f i g i figura 5.5.

4

O problem practic foarte important, pentru obiectivitatea rezultatului controlului pieselor cu ajutorul calibrelor, este legat de fora cu care se acioneaz asupra calibrului la asamblarea cu piesa. Materialele din care se execut calibrele i piesele controlate sunt elastice astfel c sub aciunea forelor se vor deforma, modificndu-i dimensiunile. De aceea caracterul asamblrii (strngerea sau jocul) trebuiesc apreciate i n legtur direct cu fora necesar pentru deplasarea relativ ntre calibru i pies.

Deoarece aprecierea acestei fore este lsat la latitudinea celui care efectueaz operaia de control, rezultatul este n mare msur dependent de experiena i ndemnarea controlului. Subiectivismul controlului este destul de important n cazul utilizrii calibrelor potcoav sau furc (rigiditate mic, elasticitate mare) la controlul arborilor cilindrici (montarea prin deplasare tangenial este nsoit de efectul de pan). Calibrele pot fi uor deformate i permanent, de persoane interesate prin aplicarea de lovituri n locuri bine alese.

Din cele prezentate mai sus rezult destul de convingtor c operaia de control cu ajutorul calibrelor are valoare numai pentru cel ce o execut ( se convinge dac piesa este bun sau nu). Pentru a convinge pe alii controlul cu ajutorul calibrelor nu este suficient.

Standardele prevd execuia i utilizarea de contracalibre pentru controlul calibrelor. innd ns cont de doza mic de subiectivism a operaiei i de preul ridicat al contracalibrelor datorate preciziei de execuie (tolerana calibrului este de zece ori mai mare dect a piesei controlate, iar a contracalibrului nc de zece ori mai mic dect a calibrului), proiectarea i utilizarea contracalibrelor este oportun numai n cazul unei serioase fundamentri tehnice i economice .

5.2.2. Stabilirea poziiei i mrimii toleranelor de execuie ale calibrelor pentru piese cilindrice.

Poziia aproximativ a cmpurilor de toleran ale calibrelor n raport cu cmpul de toleran al piesei controlate reiese din prezentarea principiului controlului pieselor cu ajutorul calibrelor . Poziiile exacte i mrimile cmpurilor de toleran ale calibrelor trebuie s in seama de urmtoarele:

- n timpul utilizrii, calibrelor parte trece se uzeaz, astfel nct dimensiunile de execuie (nou) vor prezenta o rezerv de uzur, n sensul adaosului de material pe calibru;

- trebuie prevzut o dimensiune limit de uzur, la care calibrul se va scoate din uz;- pentru a putea fi executate, dimensiunile calibrelor trebuiesc limitate prin cmpuri de

toleran proprii;- pentru piese cu dimensiuni mari (peste 180 mm) trebuiesc facilitate condiiile de

asamblare a piesei cu partea nu trece , n sensul deplasrii (modificrii poziiei) cmpului calibrului nspre interiorul cmpului de toleran al piesei. n acest fel se asigur c nu se elimin i piese bune din cauza unei poziionri relative incorecte.

5.2.2.1. Toleranele calibrelor raportate la tolerana piesei (metoda general)

Poziiile i mrimile cmpurilor de tolerane ale calibrelor sunt reprezentate n figura 5.3. i sunt conforme cu prevederile din STAS 8222-68.

Relaiile de calcul pentru dimensiunile fiecrei calibru pot fi deduse din diagramele toleranelor (fig. 5.3.) , dup cum urmeaz:

- Calibre pentru alezaje (tampon) cu dimensiuni pn la 180 mm.

5

2)(

2

2)(

2)(

max

min

min

HESNHDd

yEINyDd

HzEINHzDd

NT

Tuzat

Tnou

+==

+==

++=+=

(5.2.)

- Calibre pentru alezaje (tampon) cu dimensiuni peste 180 mm.

2)(

2)(

2)(

2)(

max

min

min

HESNHDd

yEINyDd

HzEINHzDd

NT

Tuzat

Tnou

+==

++=+=

++=+=

(5.3.)

- Calibre pentru arbori (potcoav sau inel) cu dimensiuni pn la 180 mm.

2)(

2

2)(

2)(

11min

11max

11

11max

HeiNHdD

yesNydD

HzesNHzdD

NT

Tuzat

Tnou

+==

++=+=

+==

(5.4.)

6

Fig.5.3. Diagramele toleranelor de execuie i limitele de uzur ale calibrelor (STAS 8222-68).

- Calibre pentru arbori cu dimensiuni peste 180 mm.

2)(

2)(

2)(

2)(

11

11min

1111max

11

11max

HeiNHdD

yesNydD

HzesNHzdD

NT

Tuzat

Tnou

++=+=

++=+=

+==

(5.5.)

7

Toleranele H, H1 i Hs aferente calibrelor sunt dependente de toleranele fundamentale ale pieselor controlate. Aceste corespondene sunt prezentate n tabelul 5.2.

Precizia de execuie dimensional i geometric a calibrelor(STAS 8222 68 tabelul 2) Tabelul 5.2

Tipul calibrului

Tolerane fundamentale ale pieseiIT6 IT7 IT8

IT10IT11 i IT12

IT13IT16

Tolerane de execuie ale calibrelor

la d

imen

siun

i la fo

rma

geom

etric

la d

imen

siun

i la fo

rma

geom

etric

la d

imen

siun

i la fo

rma

geom

etric

la d

imen

siun

i la fo

rma

geom

etric

la d

imen

siun

i la fo

rma

geom

etric

Calibre tampon cilindrice (complete sau incomplete).Calibre plate

H IT2 IT1 IT3 IT2 IT3 IT2 IT5 IT4 IT7 IT5

Calibre tampon sfericeCalibre vergea cu capete sferice

Hs

IT2 IT1 IT2 IT1 IT2 IT1 IT4 IT3 IT6 IT5

Calibre inel cilindrice Calibre potcoavCalibre furc

H1

IT3 IT2 IT3 IT2 IT4 IT3 IT5 IT4 IT7 IT5

Mrimea i poziia toleranelor de execuie la dimensiunile calibrelor i limita de uzur maxim n raport cu dimensiunile limit ale piesei se aleg din tabelul 5.3.

5.2.2.2. Toleranele calibrelor raportate la linia zero (Metoda simplificat)

Analiznd relaiile de calcul pentru dimensiunile calibrelor i diagramele din figura 5.3. , se constat c dimensiunile calibrelor dj pot fi exprimate fa de dimensiunea nominal, N a piesei:

2)( HLNd jj += , (5.6.)

n care Lj este abaterea dimensiunii calibrului fa de dimensiunea nominal a piesei. Valorile Lj cuprind abaterile superioare sau inferioare ale piesei, deci vor fi dependente de: caracterul de ajustaj, treapta de toleran i intervalul de dimensiuni al piesei controlate. Tabelele cu valori pentru Lj sunt excesiv de voluminoase i nici nu cuprind dect o selecie din combinaiile admise de Sistemul ISO de tolerane i ajustaje. Este clar c pentru piesele a cror caractere de ajustaje sunt date valori Lj, calculul dimensiunilor calibrelor este mai simplu.

n STAS 8221-68 sunt prezentate cmpurile de toleran de execuie i limitele de uzur ale calibrelor netede fixe pentru controlul ajustajelor din seria ajustajelor prefereniale.

n STAS 8223-68 sunt prezentate valorile Lj i toleranele de execuie ale calibrelor i contracalibrelor netede fixe pentru controlul arborilor din seria ajustajelor prefereniale.

8

Poziia toleranelor de execuie la dimensiunile calibrelor i limita de uzur maxim n raport cu dimensiunile limit ale piesei.(STAS 822-68 tabelul 3) Tabelul 5.3.

Dimensiunea nominal a

piesei D, mm

Tolerane fundametale folosite pt. calculul

toleranelor de execuie la dimens. calibrelor (H, Hs,

Hp, H1)

Precizia piesei

6 7 8 9

IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 Z Y Y' 1

z1 y1 y'1 z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

pn la 3 1 1 2 3 4 6 10 1 1 - - 1.5 1.5 - 1.5 1.5 - - 2 3 - - 5 0 - -peste 3 pn la 6 1 2 3 4 5 8 12 1.5 1 - - 2 1.5 - 2 1.5 - - 3 3 - - 6 0 - -

peste 6 pn la 10 1 2 3 4 6 9 15 1.5 1 - - 2 1.5 - 2 1.5 - - 3 3 - - 7 0 - -

peste 10 pn la 18 1 2 3 5 8 11 18 2 2 - - 2.5 2 - 2.5 2 - - 4 4 - - 8 0 - -

peste 18 pn la 30 2 3 4 6 9 13 21 2 2 - - 3 3 - 3 3 - - 5 4 - - 9 0 - -

peste 30 pn la 50 2 3 4 7 11 16 25 2.5 2 - - 3.5 3 - 3.5 3 - - 6 5 - - 11 0 - -

peste 50 pn la 80 2 3 5 8 13 19 30 2.5 2 - - 4 3 - 4 3 - - 7 5 - - 13 0 - -

peste 80 pn la 120 3 4 6 10 15 22 35 3 3 - - 5 4 - 5 4 - - 8 6 - - 15 0 - -

peste 120 pn la 180 4 5 8 12 18 25 40 4 3 - - 6 4 - 6 4 - - 9 6 - - 18 0 - -

peste 180 pn la 250 5 7 10 14 20 29 46 5 4 2 2 7 5 3 7 6 3 3 12 7 3 3 21 0 4 4

peste 250 pn la 315 6 8 12 16 23 32 52 6 5 2 3 8 6 2 8 7 3 4 14 9 3 6 24 0 6 6

peste 315 pn la 400 7 9 13 18 25 36 57 7 6 2 4 10 6 2 10 8 2 6 16 9 2 7 28 0 7 7

9

peste 400 pn la 500 8 10 15 20 27 40 63 8 7 2 5 11 7 2 11 9 2 7 18 11 2 9 32 0 9 9

Poziia toleranelor de execuie la dimensiunile calibrelor i limita de uzur maxim n raport cu dimensiunile limit ale piesei Tabelul 5.3 (continuare)

Dimensiu-nea nominal a

piesei D, mm

Precizia piesei

10 11 12 13 14 15 16z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

z z1

y y1

y' y'1

1

pn la 3 5 0 - - 10 0 - - 10 0 - - 20 0 - - 20 0 - - 40 0 - - 40 0 - -peste 3 pn la 6 6 0 - - 12 0 - - 12 0 - - 24 0 - - 24 0 - - 48 0 - - 48 0 - -

peste 6 pn la 10 7 0 - - 14 0 - - 14 0 - - 28 0 - - 28 0 - - 56 0 - - 56 0 - -

peste 10 pn la 18 8 0 - - 16 0 - - 16 0 - - 32 0 - - 32 0 - - 64 0 - - 64 0 - -

peste 18 pn la 30 9 0 - - 19 0 - - 19 0 - - 36 0 - - 36 0 - - 72 0 - - 72 0 - -

peste 30 pn la 50 11 0 - - 22 0 - - 22 0 - - 42 0 - - 42 0 - - 80 0 - - 80 0 - -

peste 50 pn la 80 13 0 - - 25 0 - - 25 0 - - 48 0 - - 48 0 - - 90 0 - - 90 0 - -

peste 80 pn la 120 15 0 - - 28 0 - - 28 0 - - 54 0 - - 54 0 - - 100 0 - - 100 0 - -

peste 120 pn la 180 18 0 - - 32 0 - - 32 0 - - 60 0 - - 60 0 - - 110 0 - - 110 0 - -

peste 180 pn la 250 24 0 7 7 40 0 10 10 45 0 15 15 80 0 25 25 100 0 45 45 170 0 70 70 210 0 110 110

peste 250 pn la 315 27 0 9 9 45 0 15 15 50 0 20 20 90 0 35 35 110 0 55 55 190 0 90 90 240 0 140 140

peste 315 pn la 400 32 0 11 11 50 0 15 15 65 0 30 30 100 0 45 45 125 0 70 70 210 0 110 110 280 0 180 180

peste 400 pn la 500 37 0 14 14 55 0 20 20 70 0 35 35 110 0 55 55 145 0 90 90 240 0 140 140 320 0 220 220

10

5.2.3.Problem rezolvat.

Problema nr.5. S se proiecteze calibrele pentru controlul pieselor ce formeaz ajustajul

cilindric 42 7g8H

.

Etapa 1. Stabilirea limitelor cmpurilor de toleran pentru cele dou piese ce formeaz ajustajul :

- pentru alezaj: EI = 0, ES = +TD ; TD = 39 42+0,039 cu Dmax = 42,039 i Dmin = 42- pentru arbore: es = -9; ei = es Td ; Td = 25 009,0 034,042 cu dmax = 41,991 i dmin = 41,966

Etapa 2. Alegerea tipului constructiv de calibru- pentru alezaj calibru tampon dublu trece i nu trece (tab. 5.1, b)- pentru arbore calibru potcoav simplu trece i nu trece ( tab. 5.1, f)

Etapa 3. Calculul dimensiunilor calibrelorMetoda general- pentru alezaj se alege diagrama din figura 5.3 pentru calibru tampon cu dimensiuni pn

la 180 mm i relaiile de calcul (5.2).

Din tabelul 5.2. se gsete pentru calibrul tampon cilindric tolerana IT 3 la diemensiune i IT 2 la forma geometric n coloanele pentru tolerana fundamental a piesei IT 8 IT 10.

Din tabelul 5.3. se gsete tolerana H = 4 la dimesniunea n coloana IT 3 i tolerana la forma geometric TF = 2,5 n coloana IT 2 din intervalul (rndul) peste 30 pn la 50. Din acelai rnd se vor gsi z = 6 i y = 5 din coloana pentru clasa de toleran 8 a piesei.

nlocuind valorile n milimetri n relaiile 5.2. se obine:

041,0037,0422

004,0039,042(NTd

995,41005,0042Tuzatd

008,0004,0422

004,0)006,0042(Tnoud

++=+=

=+=

++=++=

Este important ca dimensiunile calibrului s fie scrise cu aceeai dimensiune nominal ca i piesa controlat.

- pentru arbore, se alege diagrama din figura 5.3 pentru calibre potcoav cu dimensiuni pn la 180 mm i relaiile de calcul (5.4).

Din tabelul 5.2. se gsesc toleranele IT 3 la dimensiune i IT 2 la forma geometric (rndul calibre potcoav, coloanele IT 7 toleranele fundamentale ale piesei).

Din tabelul 5.3 se gsesc: H1 = 4; TF1 = 2,5; z1 = 3,5; y1 = 3 (precizia piesei 7 i D peste 30 pn la 50).

Cu aceste valori introduse n relaiile (5.4) se obine:

032,0036,0422

004,0)034,042(NTD

994,41003,0009,042TuzatD

0105,00145,0422

004,0)0035,0009,042(TnouD

==

=+=

==

Metoda simplificat

11

Pentru alezaj, din STAS 8221-68 tabelul 2, (pag. 14-15) coloana H8 (piesa) rndul peste 30 pn la 50 se gsesc: LNT = + 39, LTnou = + 6; LTuzat = - 5, H/2 =2 i TF = 2,5.Din motive de spaiu acest tabel i STAS 8221 68 nu au fost incluse n lucrare ;tabelul 2 are cca 50 de pagini.

nlocuind n relaia (5.6) se obine:

041,0037,042002,0)039,042(NTd

995,41005,042Tuzatd

008,0004,042002,0)006,042(Tnoud

++=+=

==

++=+=

Pentru arbore din STAS 8223-68 (tabelul 2, pag.11) coloana g7 (piesa), intervalul (rndul) peste 30 pn la 50 se gsesc LTuzat = -6, LTnou = -12,5, LNT = - 34, H1/1 = 2 i TF = 2,5.

nlocuind n relaiile (5,6) se obine :

032,0036,042002,0)034,042(NTD

994,41006,042TuzatD

0105,00145,042002,0)0125,042(TnouD

==

==

==

Comparnd rezultatele obinute prin cele dou metode se constat c sunt identice. La metoda simplificat calculele sunt mai simple , dar valori L sunt date numai pentru o selecie restrns de caractere de ajustaje. Metoda general conduce la dimensiunile i toleranele calibrelor, pentru orice ajustaj al piesei controlate

Etapa 4. ntocmirea desenelor de execuie i notarea tuturor condiiilor necesare.n figura 5.4. este desenat calibrul tampon, iar n figura 5.5. calibrul potcoav.

Fig 5.4. Calibrul tampon

Dimensiunile limit de uzur se pot nota n desenele de execuie la condiii tehnice. La atingerea acestor dimensiuni calibrele se vor mai putea folosi numai pentru controlul de recepie.

12

Fig. 5.5. Calibru potcoav.

13

5.2.1. Alegerea formei calibrelorDiferite construcii de calibre (STAS 2980/1-87 i 2980/2-85)Tabelul 5.1.Fig.5.3. Diagramele toleranelor de execuie i limitele de uzur Tipul calibruluiPoziia toleranelor de execuie la dimensiunile calibrelor i limita de uzur maxim n raport cu dimensiunile limit ale piesei.nlocuind n relaiile (5,6) se obine :