1.3 Основи технології виготовлення вимірювальних приладів, особливості приладобудування

Основні вимоги до приладів та вимірювальної техніки є надійність, точність, простота в експлуатації, малі вага та габарити, економічність виробництва. Надійність роботи приладів необхідно розглядати в процесі їх експлуатації в залежності від наступних факторів:

- температура. Прилади працюють в широкому діапазоні температур. Для нормальної роботи необхідне застосування мастил, що не замерзають, а в ряді випадків необхідне проектування таких методів з'єднання (збирання), які б забезпечували нормальну роботу приладу навіть при відсутності мастил. Характер спряжень для малих діаметрів навіть при змінах температур у широких межах, змінюється мало, що здавалося б, дає право нехтувати впливом температури. Однак іноді для забезпечення стійких показів приладів застосовують компенсаційні ланки (наприклад, в приладах з пружними чутливими елементами), що ускладнює виготовлення та викликає труднощі при підборі відповідних матеріалів;

- вологість. Прилади працюють в різних атмосферних умовах, що іноді викликає корозію. Як свідчать спостереження, поверхні навіть ретельно оброблених деталей піддаються корозії при експлуатації. В зв'язку з цим необхідно одержувати високоякісні поверхні деталей та використовувати спеціальні покриття;

- діапазон тисків. Прилади працюють у широкому діапазоні тисків - від глибокого вакууму до високого тиску, що потребує високої якості виготовлення чутливих елементів, механізмів і дотримання жорстких вимог до герметичності;

- вібрації, поштовхи. Уникнути руйнуючої дії вібрацій та поштовхів в значній мірі можна через застосування зносостійких деталей, виготовлених з відповідних матеріалів. Поверхня деталей має бути оброблена такою обробкою, що включає операції технології зміцнення.

Необхідно використовувати методи збирання, які виключають можливість порушення регулювання механізмів в процесі їх експлуатації. Внаслідок зовнішніх прискорень висуваються вимоги до якості балансування вузлів та деталей.

Більшість помилок приладів пов'язані з похибками їх виробництва:

- шкалові похибки. Шкапові похибки приладів - результат неточності виготовлення шкал циферблатів. У приладів зі стандартними шкалами похибки виникають через похибки виготовлення деталей, розмірних та кінематичних кіл та внаслідок неточності регулювання;

- похибка тертя. Похибки тертя відбуваються від тертя в підшипниках, цапфах та інших деталях. Вони значно залежать від ступеню жорсткості оброблених поверхонь, неправильності форми деталей та технології їх збирання;

- похибки через зазори. Величина зазору між спряженими поверхнями впливає на точність показів приладу. Вона залежить як від конструктивних (правильного вибору допусків та посадок), так і від технологічних (дотримання розмірів та форми) факторів.

До приладів, що поступають в експлуатацію висуваються такі вимоги:

- доступність користування;

- простота обслуговування.

Задовольнити ці вимоги значить забезпечити доступність та зручність розміщення пускових важелів, кнопок, регулюючих пристроїв та інше, а також створити умови для простого монтажу та демонтажу приладів.

Як правило, прилади повинні мати малі габарити та вагу. Вага залежить від ступеня насиченості приладів деталями з легких сплавів та прийнятих методів одержання заготовок для найбільш великих деталей, а також від рівня впровадження мікромініатюризації.

Собівартість виготовлення приладів є важливим фактором при їх оцінці.

Розглядаючи особливості приладобудування, необхідно відмітити наступне. При малих габаритах деталей приладів широке застосування знаходять спряжені поверхні невеликих діаметрів (< 4 мм), малі модулі зубчатих зачеплень, мілкі різьби. Малі габарити деталей визначають високу абсолютну точність виготовлення.

Для приладобудування характерна середня точність, близька до З - 4-го класу. Складність досягнення такої точності полягає в тому, що при таких класах для типових розмірів допуск складає 0,02 - 0,03 мм.

Підвищені вимоги висувають до забезпечення в деталях точності форми - зменшенню конусності, бочковидності, нециліндричності, некруглості і т.п. та розташування поверхонь в деталях і збиральних одиницях - усуненню непаралельності, перекосу осей, неперпендикулярності, неспіввісності, неперетинання осей, несиметричності.

Для високоточних приладів вводять в технологію виготовлення деталей процес термічної стабілізації, мета якої - забезпечення в деталях постійності їх розмірів в умовах експлуатації та тривалого зберігання, що досягається чергуванням операцій механічної обробки та термічної стабілізації (відпуск, випалювання, старіння, обробка при 1° нижче нуля), що проводяться на різних етапах виготовлення деталей.

При обробці деталей малих розмірів використовують особливі технологічні прийоми, призначають специфічні операційні допуски, припуски та бази. Використовують безконтактні електричні, оптичні, пневматичні та інші методи вимірювання.

Малі габарити деталей при складних розмірних сполученнях зумовлюють жорсткі допуски. Цим пояснюються високі вимоги до технологічних процесів, коли застосовують збирання методом підбору в силу того, що виробничо-технічні можливості не дозволяють забезпечити співпадіння технологічних та конструктивних допусків.

Необхідно також забезпечити ідентичність окремих елементів за їх фізичними властивостями (пружність, магнітні і електричні характеристики та ін.).

Неможливість дотримання ряду технологічних вимог внаслідок недостатньої вивченості багатьох фізичних явищ ускладнює виготовлення однакових за фізичними властивостями чутливих елементів а, отже, робить дуже складним досягнення їхньої взаємозамінності.

Введення в прилад різних компенсаційних елементів, які усувають похибки виготовлення, ускладнює конструкцію приладу і процес його виробництва, особливо збирання.

Для приладобудування характерна значна питома вага заробітної плати у собівартості деталей. Використання менш трудомістких технологій зменшує питому вагу заробітної плати.