光滑工件尺寸的检验与光滑极限量规设计

1、第第6 6章章光滑工件尺寸的检测光滑工件尺寸的检测与光滑极限量规设计与光滑极限量规设计 测量测量检验检验6.1 光滑工件尺寸的检验光滑工件尺寸的检验6.1.1 工件验收原则、安全裕度与验收极限工件验收原则、安全裕度与验收极限1. 计量器具的选择原则计量器具的选择原则总原则总原则：根据技术指标技术指标和经济指标经济指标，在满足使用要求的前提下，选低精度的测量器具。两点要求：(1) 按被测工件的部位、外形及尺寸来选择计量器具。使所选择的测量器具的测量范围能满足被测工件的要求。(2) 按被测工件的精度要求(公差IT)来选择计量器具。选择方法：1) 有标准的可根据标准进行选择。2) 没有标准的其他工件

2、，应使所选用的计量器具的极限误差约占被测工件公差的1/101/3。其中： 对精度低的工件：按工件公差的1/10； 对高精度的工件：按工件公差的1/3甚至1/2； 对一般精度工件：按工件公差的1/5 。计量器具的极限误差lim见下表 。部分计量器具的极限误差各种量具游标卡尺三坐标测量机2. 误废误废和和误收误收的概念的概念两种错误判断两种错误判断：(1) 误废误废将本来处在公差带之内的合格品判为废品而给予报废，称为误废；将本来处在公差带之内的合格品判为废品而给予报废，称为误废；(造成浪费)(2) 误收误收将本来处在公差带之外的废品判为合格品而接收将本来处在公差带之外的废品判为合格品而接收,称为误

3、收称为误收。 (造成产品质量下降) (实际为废品)(实际为废品)(实际为合格品) 极限尺寸附近是易出错的“地带”！3工件尺寸的验收原则u 为了保证产品质量，GB/T31772009光滑工件尺寸的检验对验收原则、验收极限和计量器具的选择等作了规定。该标准适用于车间使用的普通计量器具（如游标卡尺、千分尺及比较仪等）对图样上注出的公差等级为IT6IT18级、公称尺寸至500mm的光滑工件尺寸的检验，也适用于对一般公差尺寸的检验。要进行检验首先需要： 根据工件的公称尺寸和公差等级确定工件的验收极限； 根据工件的公差等级选择计量器具。u 前面提到的误收和误废的问题，标准也给出了解决方法：内缩一个“安全裕

4、度A”。(1) 两种验收极限两种验收极限(安全裕度安全裕度)的确定的确定1) 采用内缩方式确定验收极限规定验收极限是从图样上标注的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定，如图6.1所示。a) 安全裕度A测量结果的不确定程度。确定时应综合考虑技术和经济两方面因素。 A的数值一般按工件公差的1/10确定 。可根据工件IT查表确定。见表6-1。验收极限验收极限是判断所检验工件尺寸合格与否的判断所检验工件尺寸合格与否的尺寸界限。尺寸界限。目目 的的适当控制误废，尽量减少误收适当控制误废，尽量减少误收b) 按内缩方式时的验收极限按内缩方式时的验收极限孔尺寸的验收极限： 上验

5、收极限=最小实体尺寸(LMS) A 下验收极限=最大实体尺寸(MMS) A轴尺寸的验收极限： 上验收极限=最大实体尺寸(MMS) A 下验收极限=最小实体尺寸(LMS) A图6.1 验收极限注意： 采用内缩方式可以减少误收，有利于保证产品质量。但增加了误废，使制造成本增加。注意注意：按照GB/T31772009确定的验收原则对位于规定的极限尺寸之外的工件应拒收，为此需要根据被测工件的精度高低和相应的极限尺寸，确定其安全裕度（A）和验收极限。生产上，要按去掉安全裕度（A）的公差进行加工工件。一般称去掉安全裕度（A）的工件公差为生产公差，它小于工件公差。 2）采用不内缩方式确定验收极限 验收极限等

6、于规定的最大实体尺寸（MMS）和最小实体尺寸（LMS），即安全裕度A0。此方案使误收和误废都有可能发生！验收极限方式的选择(选用原则)国家标准的原文： 图样上注出的公称尺寸至500mm、公差等级为618级（IT6IT18）的有配合要求的光滑工件尺寸时，按内缩方案确定验收极限。对非配合和一般公差的尺寸，按不内缩方案确定验收极限。教材中的提法图3-16 Cp 1采用包容要求时的验收极限 Dmax(L) ADmin(M)上验收极限下验收极限孔公差带DM上验收极限下验收极限轴公差带dmax(M) Admin(L)dM对国家标准的解释： 图3-17 偏态分布时的验收极限下验收极限上验收极限 Admind

7、max轴公差带上验收极限下验收极限 ADminDmax孔公差带6.1.2 计量器具计量器具(简称简称量具量具)的选择的选择标准规定量具的选择，应按测量不确定度的允许值U 来进行。 测量不确定度的允许值: 标准规定：按u1选择计量器具。(u1 可由表6-1确定)要 求：u计u1，考虑到计量器具的经济性 u计 还应尽可能地接近u1 。表6-2、6-3、6-4列出了有关计量器具不确定度的允许值u计。U1计量器具不确定度允许值；U2温度、测量力及工件形状误差等引起的不确定度允许值。据统计分析， u1= 0.9U, u2= 0.45U 。 2221uuU表61 安全裕度（A）与计量器具的不确定度允许值（

8、u1） (m)公差等级公差等级6 67 78 8公称尺寸公称尺寸（mm）TAu1TAu1TAu1大于大于至至-360.60.540.91.4101.00.91.52.3141.41.32.13.23680.80.721.21.8121.21.11.82.7181.81.62.74.161090.90.811.42.0151.51.42.33.4222.22.03.35.01018111.11.01.72.5181.81.72.74.1272.72.44.16.11830131.31.22.02.9212.11.93.24.7333.33.05.07.43050161.61.42.43.6252

9、.52.33.85.6393.93.55.98.85080191.91.72.94.3303.02.74.56.8464.64.16.91080120222.22.03.35.0353.53.25.37.9545.44.98.112120180252.52.33.85.6404.03.66.09.0636.35.79.514180250292.92.64.46.5464.64.16.910727.26.51116250315323.22.94.87.2525.24.77.812818.17.31218315400363.63.25.48.1575.75.18.413898.98.0132040

10、0500404.03.66.09.0636.35.79.514979.78.71522公差等级公差等级9 910101111公称尺寸（公称尺寸（mm）TAu1TAu1TAu1大于大于至至-3252.52.33.85.64043.66.09.0606.05.49.01436303.02.74.56.8484.84.37.211757.56.81117610363.63.35.48.1585.85.28.713909.08.114201018434.33.96.59.7707.06.31116110111017251830525.24.77.812848.47.613191301312202930

11、50626.25.69.314100109.01523160161424365080747.46.71117120121118271901917294380120878.77.813201401413213222022203350120180100109.0152316016152436250252338561802501151210172618518172842290292644652503151301312192921021193247320322948723154001401413213223023213552360363254814005001551614233525025233856

12、40040366090公差等级公差等级1212131314141515 公称尺寸公称尺寸（mm）TAu1TAu1TAu1TAu1大于大于至至-3100109.01514014132125025233840040366036120121118180181627300302745480484372610150151423220222033360363254580585287101818018162727027244143043396570070631101830210211932330333050520524778840847613030502502523383903935596206256931

13、000100901505080300302745460464169740746711012001201101808012035035325354054498187087781301400140130210120180400403660630635795100010090150160016015024018025046046416972072651101150115100170185018017028025031552052477881081731201300130120190210021019032031540057057518689089801301400140130210230023021

14、0350400500630635795970978715015001501402302500250230380公差等级公差等级161617171 18 8公称尺寸公称尺寸（mm）T TA Au1T TA Au1T TA Au1大大于于至至-360060549010001009015014001401252103675075681101200120110180180018016027061090090811401500150140230220022020033010181100110100170180018016027027002702404001830130013012020021002101

15、903203300330300490305016001601402402500250220380390039035058050801900190170290300030027045046004604106908012022002202003303500350320530540054048081012018025002502303804000400360600630063057094018025029002902604404600460410690720072065010825031532003202904805200520470780810081073012131540036003603205

16、4057005705108608900890800133400500400040036060063006305709509700970870145举例举例例3-2 试确定尺寸为140h11 （即采用包容要求）的验收极限，并选择计量器具。解：1)确定验收极限:根据表查得：T=0.25mm， A0.025mm,10.023mm 上验收极限= dmax-A= 140-0.025=139.975mm下验收极=dmin+A=140-0.25+0.025=139.775mm2)选择计量器具: 由表6-2查得分度值为0.02mm的游标卡尺可用,它的不确定度为0.0210.023mm6-2 光滑极限量规设计光

17、滑极限量规设计u 检测是检验和测量的总称。u 量规是一种无刻度量规是一种无刻度（不可读数）的定值专用检验工具的定值专用检验工具。u 用量规检验零件，只能判断零件是否在规定的检验极限范围内只能判断零件是否在规定的检验极限范围内，而不能得出零件实际尺寸、形状和位置误差的具体数值。u 它结构简单，使用方便、可靠，检验效率高，因此，在大批量生产中被广泛应用。u 量规的种类很多，下面仅介绍光滑极限量规。各种量规通孔公差孔最小极限尺寸止孔最大极限尺寸轴公差轴最大极限尺寸通轴最小极限尺寸止6.2.1 光滑极限量规的作用、种类及公差带1. 量规的作用用模拟装配状态的方法来检验光滑工件尺寸。 孔用塞规 轴用卡规

18、或环规光滑量规使用示例通规通规能能被合格品通过的量规。通规的理想尺寸为工件的最大实体尺寸Dmin(= DM)或dmax(= dM) 。主要用于主要用于控制控制工件的工件的作用尺寸作用尺寸。止规不能被合格品通过的量规。止规的理想尺寸为工件的最小实体尺寸Dmax(= DL)或dmin(= dL) 。主要用于控制工件的提取尺寸。 用光滑极限量规检验零件时，必须成对使用。只要通规通过，且止规不通过，就说明被测件尺寸是合格的。否则不合格！2. 量规的种类量规的种类工作量规验收量规 工人在加工时用来检验工件的量规。“通规”用代号“T”表示，“止规”用代号“Z”表示。 其中通规(T)应该是新的或磨损较少的量

19、规。检验部门和用户代表验收产品时使用的量规。 其中通规(T)应该是旧的但不报废的（磨损较多的)量规。 校对量规分为 用来检验轴用量规（卡规或环规）在制造中是否符合制造公差，在使用中是否已达到磨损极限时所使用的量规。 校对量规 校通-通 TT 检验轴用量规通规的校对量规，要求通过 校止-通 ZT 检验轴用量规止规的校对量规，要求通过 校通-损 TS 检验轴用量规通规磨损极限的校对量规， 要求不通过！ 说明：(1) 在制造工作量规时，由于轴用工作量规（通常为卡规）的测量比较困难，使用过程中这种量规又易于磨损和变形，所以必须用校对量规对其进行检验和校对；而孔用量规（通常为塞规）一般不需要校对量规。(

20、2) 国标没有规定验收量规标准，但标准推荐标准推荐：制造厂检验工件时，生产工人应该使用新的或磨损较少的工作量规“通规”；检验部门应该使用与生产工人相同形式且已磨损较多的工作量规“通规”。这样，工人自检合格的工件，检验人员用验收时也一定合格。(3) 上述规定的量规检验工件时，如果判断有争议，应使用下述尺寸的量规来仲应使用下述尺寸的量规来仲裁。裁。u通规通规应等于或接近工件应等于或接近工件最大实体尺寸；最大实体尺寸；u止规止规应等于或接近工件应等于或接近工件最小实体尺寸。最小实体尺寸。 量规公差带孔用量规轴用量规图6.5 工作量规及轴用校对量规的公差带图 注意Z的位置！注意Z的位置！表66 IT6

21、IT16级工作量规制造公差和位置要素值 (m)工件公称工件公称尺寸尺寸IT6IT6IT7IT7IT8IT8IT9IT9IT10IT10IT11IT11IT12IT12IT13IT13IT14IT14IT15IT15IT16IT16T TZ ZT TZ ZT TZ ZT TZ ZT TZ ZT TZ ZT TZ ZT TZ ZT TZ ZT TZ ZT TZ Z -3111.21.61.62232.44364961492014302040 3-61.21.41.4222.62.443548511716112516352550 6-101.41.61.82.42.43.22.853.6659613

22、820133020403060 10-181.6222.82.843.46486117151024153525503575 18-3022.42.43.43.4547597138181228184028604090 30-502.42.8344658611816102214342250347550110 50-802.83.43.64.64.6769713919122616402660409060130 80-1203.23.84.25.45.4871081510221430204630704610070150 120-1803.84.44.86698129181225163522523580

23、5212080180 180-2504.455.47710914102014291840266040906013090200 250-3154.85.668811101612221632204528664510066150100220 315-4005.46.279912111814251836225032745011074170110250 400-500678101014122016282040245536805512080190120280 表66 IT6IT16级工作量规制造公差和位置要素值 (m)6.2.2 量规的设计量规的设计1. 量规的形状1）符合量规设计原则（泰勒原则）的量规形

24、状a)泰勒原则：要求工件的体外作用尺寸不允许超过最大实体尺寸；任何部位的提取尺寸不允许超过最小实体尺寸，可表示为：b) 符合泰勒原则的光滑极限量规应达到如下要求u 通规用来控制工件的作用尺寸通规用来控制工件的作用尺寸，它的测量面应具有与孔或轴相对应的完整表面，称为全形量规全形量规，其尺寸等于工件的最大实体尺寸，且其长度应等于被测工件的配合长度。u 止规用来控制工件的提取尺寸止规用来控制工件的提取尺寸，它的测量面应为两点状的，称为不不全形量规全形量规，两点间的尺寸应等于工件的最小实体尺寸。u 若光滑极限量规的设计不符合泰勒原则，则对工件的检验可能造成错误判断。Dmin(b)不全形塞规Dfe被检孔

25、 DaDmax被检孔 (a) 全形止规的影响 测量结果的正确性c) 偏离泰勒原则量规的影响(以孔为例)：u 国标规定国标规定：允许在被检工件的形状误差不影响配合性质的条件下，使用偏离泰勒原则的量规。u 例如：例如：u 为了量规的标准化，量规厂供应的标准通规的长度，常不等于工件的配合长度；u 对大尺寸的孔和轴通常使用非全形的塞规（或杆规）和卡规检验，以代替笨重的全形通规；u 由于环规不能检验曲轴，允许通规用卡规；u 为了减少磨损，止规也可不用点接触工件，一般作成小平面、圆柱面或球面；u 检验小孔时，止规常常制成全形塞规。 2）实际生产中量规的形状 止规通规3151850010002112片状塞规

26、全形塞规球端杆规不全形塞规a) 测孔量规的型式及应用范围 止规通规10050002112b) 测轴量规的型式及应用范围 环规卡规 2. 量规型式的选择量规型式的选择 量规形式及应用范围量规形式及应用范围 量规的结构形式3. 量规工作尺寸的计算量规工作尺寸的计算计算的一般步骤如下：1) 由国标“公差与配合”查出孔与轴的上、下偏差。2) 由表6-6查出工作量规制造公差T 和位置要素Z 。按工作量规制造公差T，确定工作量规形状公差和校对量规的制造公差。3) 计算各种量规的极限偏差和工作尺寸。例 3-3 计算25H8/f7孔与轴用量规的工作尺寸。(P72)解（1）表2-7和表2-8确定出孔、轴上下偏差

27、为： (2)由表6-6查出工作量规制造公差T、和位置要素Z，见下表：(3) 画公差带图(4) 量规工作尺寸计算 1) 25H8孔用塞规工作尺寸计算 通规的磨极限尺寸DM=25mm 2）25f7轴用卡规工作尺寸计算 通规的磨极限尺寸= dM = d+es= 24.980mm3) 25f7轴用卡规的校对量规工作尺寸计算25-0.0222-0.02460.080.0825-0.0386-0.04125f7 “Z”“T”0.080.08 25+0.0033+0.006725+0.0296+0.033“T”25H8 “Z”图3-23工作量规工作尺寸的标注量规工作图量规工作图4. 4. 量规的技术要求量规

28、的技术要求 量规测量面一般用淬硬钢（合金工具钢、碳工具素钢、渗碳钢）和硬质合金等材料制造，通常用淬硬钢制造的量规，其测量面的硬度应为HRC5865,以保证其耐磨性。国标规定工作量规的形状和位置误差，应在其制造公差范围内，其公差为量规制造公差的50，当量规制造公差小于或等于0.002mm时，其形状和位置公差为0.001mm。校对量规的制造公差，为被校对的轴用量规制造公差的50。其形状公差应在校对量规的制造公差范围内。 量规测量面的表面粗糙度，取决于被检验工件的基本尺寸、公差等级和表面粗糙度以及量规的制造工艺水平。量规表面粗糙度值，随上述因素和量规结构型式的变化而异，一般不低于光滑极限量规国标推荐

29、的表面粗糙度数值，见表3-14。表表3-14 量规测量面粗糙度量规测量面粗糙度 课外作业题目：6-1(1)、6-2。1.光滑工件尺寸的检测(1) 用通用计量器具测量工件(GB/T31771997) 通常车间使用的普通计量器具在选用时，应使所选择的计量器具不确定度u计不大于且接近于计量器具不确定度的允许值u1；验收极限可采用内缩和不内缩两种方式来确定，见下表。 本本 章章 小小 结结验收极限的确定确定验收极限的方式验收极限应用内缩方式 将工件的验收极限从工件的极限尺寸向工件的公差带内缩一个安全裕度A上验收极限尺寸 最大极限尺寸A下验收极限尺寸 最小极限尺寸A主要用于采用包容要求的尺寸和公差等级较

30、高的尺寸不内缩方式安全裕度A0上验收极限尺寸 最大极限尺寸下验收极限尺寸 最小极限尺寸主要用于非配合尺寸和一般公差尺寸 2)用光滑极限量规检验工件（GB15971981） 光滑极限量规是一种无刻度的专用检验量具，较通用计量器具方便快捷，一般用于大批量生产有配合要求的零件。它分为工作量规、验收量规和校对量规三种。孔用量规称为塞规，轴用量规称为卡规或环规。轴用量规才使用校对量规。光滑极限量规的设计应遵循泰勒原则，但实际生产中，由于制造和使用上的原因，往往偏离泰勒原则。符合泰勒原则的量规，通规应是全形的，止规应是不全形（两点式）。工作量规小结见下表。 工作量规小结工作量规的尺寸及作用通规、止规的理想

31、尺寸分别为MMS 和LMS。它们分别控制被检工件的作用尺寸和实际尺寸工作量规的公差带为了防止误收，量规的公差带必须由工件的尺寸表公差带内缩，见图3-19工作量规的工作尺寸计算 见例3-3被检工件的合格条件被检工件应能被通规通过，止规不通过各种量具测量测量检验检验6.1 光滑工件尺寸的检验光滑工件尺寸的检验6.1.1 工件验收原则、安全裕度与验收极限工件验收原则、安全裕度与验收极限1. 计量器具的选择原则计量器具的选择原则总原则总原则：根据技术指标技术指标和经济指标经济指标，在满足使用要求的前提下，选低精度的测量器具。部分计量器具的极限误差注意： 采用内缩方式可以减少误收，有利于保证产品质量。但

32、增加了误废，使制造成本增加。说明：(1) 在制造工作量规时，由于轴用工作量规（通常为卡规）的测量比较困难，使用过程中这种量规又易于磨损和变形，所以必须用校对量规对其进行检验和校对；而孔用量规（通常为塞规）一般不需要校对量规。(2) 国标没有规定验收量规标准，但标准推荐标准推荐：制造厂检验工件时，生产工人应该使用新的或磨损较少的工作量规“通规”；检验部门应该使用与生产工人相同形式且已磨损较多的工作量规“通规”。这样，工人自检合格的工件，检验人员用验收时也一定合格。(3) 上述规定的量规检验工件时，如果判断有争议，应使用下述尺寸的量规来仲应使用下述尺寸的量规来仲裁。裁。u通规通规应等于或接近工件应等于或接近工件最大实体尺寸；最大实体尺寸；u止规止规应等于或接近工件应等于或接