光滑工件尺寸检测方法

1、第 4章 光滑工件尺寸检测 4.1用通用计量器具测量工件 任务 8 测量减速器输出轴 645m E 外径(单件或小批量生产在各种几何量的测量中, 尺寸检测是最基本 的。由于被测零件的 形状、大小、精度 要求 和使用场合的不同,采用的 计量器具也不同。 对于单件或小批量 生产的零件,常采 用通用计 量器具来检测;对于大批量 生产的零件,为提 高检测效率,多采 用量规来检验。检验如图 2-15所示的减速器输出轴 645m E 外径(单件或小批量生产 , 需要明确以下问题:1.光滑工件检验时的验收原则,标 准规定的安全裕度 和验收极限。2. 根据被测工件尺寸精度 要求, 选 择满足测量精度要 求且测

2、量方便易行 、 成本经济 的通 用计量器具。在机械加工车间环境的条 件下,使用通用计 量器具测量零件尺寸 时,通常采用两点 法测 量,测得的值为轴、孔的局 部实际尺寸。由于 计量器具存在测量 误差、轴或孔的形 状误差、 测量条件偏离标准规定范围 等原因,使测量结果偏离被 测真值。因此, 当 测得值在工件最大 、 最小极限尺寸附近时 , 就有可能将本 来处在公差带之内 的合格品判为废品(误废 ,或将本来 在公差带之外的废品判为合 格品(误收 。为了保证足够 的测量精 度,实现 零件的互 换性,必 须按国家标准 G B/T3177 1997光 滑工件尺寸的检验规定的 验收原则及要求验 收工件,并正

3、确的 、合理地选择计量 器具。 国家标准通过安全裕度来防 止因测量不确定度 的影响而造成工件 “ 误收 ” 和 “ 误废 ” , 即设置 验收极限,以执行标准规定 的 “ 验收原则 ” 。1. 验收原则所用验收方法 应只接收位于规定 的极限尺寸之内的 工件。 即允许有 误废 而不允许有误收。2.安全裕度 (A 测量不 确定度的允 许值。它由 被测工件 的尺寸公差 值确定,一 般取 工件尺寸公差值的 10%左右,其数值如表 4-2所示。3.验收极限检验工件尺寸时判 断合格与否的尺寸 界限。验收极限的确定有两种方法 ,如表 4-1所示。表 4-1光滑工件尺寸 的验收极限 注:工艺能力指数 p c

4、值是工件公差值 T 与加工设备工艺能力 c 之比值。 c 为常数,工件尺寸遵循正态分布时 6=c ; 为加工设备的标准 偏差, 6/T c p =。 图 4-1安全裕度和验收极限表 4-2安全裕度 (A 与计量器 具的测量不确 定允许值(u (m (续表 4-2安全裕 度 (A 与 计量器具的测 量不确定允 许值(u (m 计量器具的不确定度是产生“误收 ” 、 ”误废“的主要因素, 国家标准 (GB/T 3177 1997 规定按照计量器具的不确定 度允许值 u 1选择计量器具,以保证 测量结果的可靠性 。在选择计量器具时,所选 择的计量器具的不 确定度应小于或等于 计量器具不确定度 的允

5、许值 u 1。 u 1值大小分为、 档,一般情况下 ,优先选用档, 其次为档、档 。 计量器具不确定度的允许值 u 1见表 4-2。常用的游标卡尺、千 分尺、比较仪和指 示表的 不确定度见表 4-3、 4-4及 4-5。表 4-3 游 标卡尺和千 分尺的不确定 度 (mm 表 4-4 比 较仪的不确 定度 (mm 表 4-5 指 示表的不确 定度 注意:当现有测量器具的不确定 (u1达不到 “ 小于或等于档允 许值(u1 ” 这一要求时, 可选取用表 4-2中的第档(u1 ,重新选 择测量器具,否则 还可选择第档。任务 8小结检验减速器输出轴 645m E 外径:此工件遵守包容要求,故应 按方

6、法 1确定验收极限由表 4-2查得安全裕度 A=1.6m查表 1-1、 1-2和 1-3知, es=0.025,ei=0.009计算可得:上验收极限 =45mm+0.025mm-0.0016mm=45.0234mm下验收极限 =45mm-0.009mm+0.0016mm=45.0106mm由表 4-2查得测量器具不确定度 的允许值 u 1=1.4m由表 4-4查得分度值为 0.001的比较仪不确定度为 0.0011mm , 小于 0.0014mm , 所以能满 足要求。实训 9 测量顶尖套筒 732H孔(单件或小批量生产1. 训练目的通过训练,掌握根据零件 各几何参数的公差 要求及生产现场计量

7、 器具条件,正确、 合理 地选择通用计量器具的原则 和方法;2. 训练内容检验如图 1-2所示的顶尖套筒 732H孔,确定验收极限并 选择计量器具。4.2 用光滑极限量规检验工件 任务 9 测量减速器输出轴 645m E 外径(大批量生产光滑极限量规是指被检验工 件为光滑孔或光滑 轴所用的极限量规 的总称, 是一种无刻度 、 成对使用的专用检验器具, 它适用于大批量生 产、遵守包容要求 的轴、孔检验。用光滑极限量规检验零件 时,只能判断零件 是否在规定的验收极 限范围内,而不能 测出 零件实际尺寸和形位误差的 数值。量规结构设计简单,使用方 便、可靠,检验零 件的效率高。检验如图 2-15所示

8、的减速器输出轴 645m E 外径(大批量生产 ,需要 设计与零件检验 要求相适应的光滑极限量规 (工作量规 ,要求画出量 规的工作图,并标 注尺寸及技术要求 。1. 按被检工件类型可分为:(1塞规指用以检验被测工件 为孔的量规。 (2卡规指用以检验被测工件 为轴的量规。量规有通规和止规,应成对 使用,如图 4-2所示。通规用来模 拟最大实体边界,检 验孔 或轴的实际尺寸是否超越该 理想边界,止规用 来模拟最小实体边 界,用来检验孔或 轴是否超 越该理想边界。 图 4-2 光滑极限量规2.按量规用途可分为:(1工作量规指在加工工件的 过程中用于检验工 件的量规,由操作 者使用。 (2验收量规指

9、验收者 (检验员或购买机械产 品的客户代表 用以验收工件的量规 。 (3校对量规专门用于校对轴工 件用的工作量规 卡规或环规的量规。因为,卡 规和环规的工作尺寸属于孔 尺寸,由于尺寸精 度高,难以用一般 计量器具测量,故 标准规定 了校对量规。校对量规又分 为:TT 在制造轴用通规时 ,用以校对的 量规。当校 对量规通过时 ,被校对的新的通 规合 格。ZT 在制造轴用止规时 ,用以校对的 量规。当校 对量规通过时 ,被校对的新的止 规合 格。TS 用以检验轴用旧的通规报废用的校 对量规。当 校对量规通过 ,轴用旧的通规 磨损 达到或超过极限,应作报废 处理。泰勒原则:孔的作用尺寸 应大于或等于

10、孔的 最小极限尺寸,并在 任何位置上孔的最 大实 际尺寸应小于或等于孔的最 大极限尺寸;轴的 作用尺寸应小于或 等于轴的最大极限 尺寸,并 在任何位置上轴的最小实际 尺寸应大于或等于 轴的最小极限尺寸符合泰勒原则的量规型式如 下:1、 通规用于控制零件的作用尺 寸, 它的测量 面理论上应具有与 孔或轴相对应的完整 表面 (即全形量规其尺寸等于 孔或轴的最大实体 尺寸,且量规的长 度等于配合长度。2、止规用于控制零件的实际尺寸, 它的测量面理论上 应为点状的(即不 全形量规 ,其 尺寸等于孔或轴的最小实体 尺寸,如图 4-3所示。3、 由于量规在制造和使用方面 某些原因的影响 , 要求量规型式

11、完全符合泰勒原则会 有困 难,有时甚至不能实现,因 而不得不允许量规 型式在一定条件下 偏离泰勒原则。例 如:为采 用标准量规, 通规的长 度可能短于工件的 配合长度, 检 验曲轴轴颈的通规 无法用全形的环规 , 而用卡规代替;点状止规, 检验中点接触易于 磨损,往往改用小 平面或球面来代替 。4、当量规型式不符合泰勒原则时 ,有可能将不合 格品判为合格品 ,为此,应该在保 证被 检验的孔、轴的形状误差(尤其是轴线的直线 度、圆度不致影 响配合性质条件下 ,才能允 许使用偏离泰勒原则的量规 。 图 4-3 量规形状对检验结果的影响(a全形通规 (b 两点状通规 (c 工件 (d 两点状止规 (

12、e 全形止规1实际孔 2孔公差带制造量规也会产生误差,需 要规定制造公差。工作量规“通规”通过工件会产生磨 损,需要规定磨损极限;工 作量规“止规”磨损少 , 不规定磨损极限。1.工作量规的公差带国家标准 GB?T1957 1981规定量规的公差带不得 超越工件的公差带。工作量规“止规”制造公差带从工 件最小实体尺寸起,向工 件的公差带内分布,如图 4-4所示。其制造公差 T 与被检验工件的公差等级和 基本尺寸有关,如 表 4-6所示。表 4-6 光滑极限 量规的制造公 差 T 和通规尺 寸公差带的中 心到 工件最大实体尺寸 之间的距 离 Z 值 (摘自 GB/T1957 1981 工作量规“

13、通规”制造公差 带对称于位置要 素 Z ,如 图 4-4所示,磨损极限与工件 的最大实 体尺寸重合。 图 4-4 量规公差带分布 (2校对量规的公差带 校对量规的分类:“较通 -通” (TT:检验轴用量规“通规”的校对量规 。作用是防止通规 尺寸过小,检验 时应通过被校对的量规。“较通 -损” (TS:检验轴用量规“通规 ”磨损极限的 校对量规 。作用是防止通规超 出磨 损极限尺寸,检验时若通过 被校对的量规,说 明已用到磨损极限 。“较止 -通” (ZT:检验轴用 量规“止 规” 的校对量 规。作用 是防止止规 尺寸过小 ,检 验时应通过被校对的量规。校对量规公差带分布TT 公差带是从通规的

14、下偏差起 向轴用量规通规公 差带内分布;TS 公差带是从通规的磨损 极限起向轴用量规 通规公差带内分布 ;ZT 公差带是从止规的下偏差起 向轴用量规止规公 差带内分布。工作量规设计的主要内容有 :1.量规结构形式的选择量规的结构形式可根据实际 需要,选用适当的 结构。常用结构形 式如图 4-5和图 4-6所 示,具体尺寸参见 GB/T6322 1986光滑极限量规型式和尺寸 。 图 4-5 常用轴用卡规的结构形式a 环规 b 双头卡规 c 单头双极限卡规 图 4-6常用孔用塞规的结构 形式A 锥柄圆柱塞规 b 单头非全形塞规 c 片形塞规 d 球端杆规2.量规工作尺寸的计算 从国家标准公差与配

15、合中查 出孔与轴的尺寸极 限偏差; 由表 4-6查出量规制造公差 T 和位置要素 Z 值。 按工作量规制造公差 T , 确定工作量规的形状公差和校对量规的制造公差； 计算各种量规的工作尺寸或极限偏差。 3量规的技术要求 量规测量面的材料，可用渗碳钢、碳素工具钢、合金结构钢和合金工具钢等耐磨材料。 测量规测量面的硬度，取决于被检验零件的基本尺寸、公差等级和粗糙度以及量规的制造工 艺水平。 量规的形位公差应控制在尺寸公差带内，形位公差值不大于尺寸公差的 50%，考虑到 制造和测量的困难，当量规的尺寸公差小于或等于 0.002mm 时，其形位公差仍取 0.001mm。 量规表面粗糙度值的大小，随上述

16、因素和量规结构型式的变化而异，一般不低于光滑 极限量规国标推荐的表面粗糙度数值。参数 Ra 按表 4-7 选取。 表 4-7 量规测 量面的 表面 粗糙度参数 Ra 值 工件基本尺寸/mm 工作量规 120 120315 Ra/m IT6 级孔用量规 IT6 至 IT9 级轴用量规 IT7 至 IT9 级孔用量规 IT10 至 IT12 级孔、轴用量规 IT13 至 IT16 级孔、轴用量规 0.025 0.05 0.1 0.2 0.05 0.1 0.2 0.4 0.1 0.2 0.4 0.4 315500 任务 9 小结 检验如图 2-15 所示的减速器输出轴 45m6 外径（大批量生产）

17、E ，设计工作量规。 解： 选择量规的结构形式：单头双极限圆形片状卡规 量规工作尺寸的计算： 由表 4-2 查出卡规的制造公差 T=2.4 µm ，位置公差 Z=2.8 µm , 公差带如图 4-7 所示。 2. 8 3.4 通规 d M =60 止规 2. 8 画图注意： 横 线 位 于 2.8 框 的 中 心（不是文 稿内容） d L=59.981 h6 图 4-7 量规公差带图 卡规通端： 上偏差= es Z + 下偏差= es Z T 0.0024 = (0.025 0.0028 + mm = +0.0234mm 2 2 T 0.0024 = (0.025 0.00

18、28 mm = +0.0210mm 2 2 +0.0234 +0.0024 所以，通端尺寸为 45 + 0.0210 mm，也可按工艺尺寸标注为 45.0210 0 卡规止端： 上偏差= ei + T = (0.009 + 0.0024 mm = +0.0114mm 下偏差= ei = +0.009mm 所以，通端尺寸为 45 + 0.009 mm, 也可按工艺尺寸标注为 45.00910 +0.0114 mm。 +0.0024 mm。 量规的技术要求： 1量规应稳定处理； 2测量面不应有任何缺陷； 3硬度 5865HRC； 4. 形状误差为尺寸误差的 1/2。 5. 由表 4-7 查得测量面

19、表面粗糙度参数 Ra 值为0.05 µm 。 实训 10 工作量规设计 1.目的 通过训练，掌握光滑极限量规的设计方法，学会绘制光滑极限量规工作图，并进行正确 的标注。 2.内容 内容 对如图 1-2 所示的顶尖套筒 32 H 7 孔进行检测，要求设计光滑极限量规（工作量规） ， 并绘制量规工作图。 知识梳理与总结 知识梳理与总 结 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不大于且接近 于计量器具不确定度允许值 u1；验收极限可采用内缩和不内缩两种方式来确定。 2用光滑极限量规检验工件（GB/T19571981） 光滑极限量规是指被检验工件为光滑孔或光滑轴所用的极限量规的总称， 是一种无刻度、 成对使用的专用检验器具，它适用于大批量生产、遵守包容要求的轴、孔检验。 按量规用途可分为：工作量规、验收量规和校对量规。 按被检工件类型可分为：塞规和卡规。 制造量规也会产生误差，需要规定制造公差。光滑极限量规的设计应遵循泰勒原则。 光滑极限量规的设计步骤： （1） 公差数值表、孔轴极限偏差表查出被测工件的