互换性与技术测量 第6章光滑工件尺寸检测和量规设计

1、第6章光滑工件尺寸检测和量规设计目录6.1 光滑工件尺寸检测6.2 光滑极限量规设计本章学习要点及学习指导1、光滑工件检验时的验收原则验收原则，误收及误废误收及误废的原因，标准规定的安全裕度和验收极限安全裕度和验收极限。2、根据被测工件尺寸精度要求，选择合适的计量器具。3、光滑极限量规的类型、设计原理、工作部位工作部位尺寸公差带的设置、几何公差及表面粗糙度尺寸公差带的设置、几何公差及表面粗糙度的选择的选择。6.1 光滑工件尺寸检测简介用通用计量器具两点法测量时，由于计量器具的测量误差、工件的形状误差、测量条件偏离标准规定等原因，易使测量结果偏离被测真值。当测量误差较大时，可能作出错误判断。为保

2、证足够测量精度，实现互换性，须合理选择计量器具，按国标光滑工件尺寸的检验规定的验收原则及要求验收工件。一、基本概念1、验收原则（1）误收：由于测量误差的影响，把被测真值超出极限尺寸范围的工件误判为合格件而接收。（2）误废：由于测量误差的影响，把被测真值在极限尺寸范围内的工件误判为不合格件而报废。 概念1（3）验收原则：国标规定，所用验收方法原则上是应只接收位于规定的尺寸极限以内的工件，即即只允许误废而不只允许误废而不允许误收。允许误收。量具示值误差量具示值误差0.005mm误收误废图解2、安全裕度（1）测量不确定度（u）：由于计量器具的内在误差和测量条件及工件几何误差等影响，使测量结果对其真值

3、的偏离，偏离程度用测量不确定度评定偏离程度用测量不确定度评定。计量器具不确定度允许值u1见表6.16.2。概念2（2）安全裕度（A)：是指测量不确定度u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。安全裕度（A）的数值见表6.16.2。3、验收极限验收极限是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。验收方案：（1）安全裕度（A)不为零；（2）安全裕度（A)为零。（1）安全裕度（A)不为零v验收极限是从规定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）值来确定。v应用场合： 符合包容要求、公差等级高的尺寸验收； 呈偏态分布的“局部尺寸偏向边”的验收；

4、 遵守包容要求且过程能力指数Cp1的尺寸，最大实体极限一边的验收。轴尺寸的验收极限v 上验收极限上验收极限(ks)=最大实体尺寸(MMS)-安全裕度(A)v下验收极限下验收极限(ki)=最小实体尺寸(LMS)+安全裕度(A)轴公差带上验收极限下验收极限LMSMMSAA生产公差dmaxdmin孔尺寸的验收极限v上验收极限上验收极限(Ks)=最小实体尺寸(LMS)-安全裕度(A)v下验收极限下验收极限(Ki)=最大实体尺寸(MMS)+安全裕度(A)孔公差带上验收极限下验收极限MMSLMSAA生产公差生产公差DmaxDmin（2）安全裕度（A)为零v验收极限分别等于规定的最大、最小实体尺寸。v适用场

5、合： 过程能力指数Cp1的尺寸验收； 非配合尺寸和一般公差的验收。二、计量器具的选择1、选择原则（1） u1 u1原则v按照计量器具不确定度允许值u1选择计量器具，保证测量结果的可靠性。 u1=0.9A。v此外，要选择检测成本低、车间或生产现场具备的计量器具。选择原则2（2）0.4 u1 u1原则当用比较法测量，且所使用的标准器形状与工件形状相同，千分尺的测量不确定度比绝对测量的不确定度可降低60%，参照本法选择。 选择原则3（3）0.6 u1 u1原则当用比较法测量，且所使用的标准器形状与工件形状不同，千分尺的测量不确定度比绝对测量的不确定度可降低40%，参照本法选择。2、光滑工件尺寸检验及

6、选择计量器具示例v例：被测工件为50f 8mm，试确定验收极限并选择合适的测量器具。示例解答.1（1）查表确定工件50f 8的极限偏差为es=-0.025mm、ei=-0.064mm。（2）确定安全裕度和测量器具不确定度允许值u1：该工件公差为0.039mm，从表6.1查得 A=0.0039mm，u1=0.0035mm。示例解答.2（3）选择计量器具。按工件基本尺寸50f 8mm ，从表6.5查知，分度值为0.005mm的比较仪不确定度u1为0.0030mm，小于 0.0035mm，可满足使用要求。示例解答.3（4）计算验收极限 上验收极限=dmax-A=(50-0.025-0.0039)=4

7、9.9711(mm) 下验收极限=dmin+A=(50-0.064+0.0039)=49.9399(mm)6.2 光滑极限量规一、光滑极限量规的作用1、作用光滑极限量规是一种无刻度、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。用这种量规检验工件时，只能判断工件合格与否，而不能获得工件实际尺寸的数值。2、分类（1）按被检验工件类型分： 塞规：用以检验被测工件为孔的量规。 卡规：用以检验被测工件为轴的量规。v塞规和卡规都分为通规和止规。v检验时，通规能通过被测工件且止规不通过，则被测件合格。否则，就说明被测件不合格。量规的使用图解（2）按量规用途分 工作量规：生产过程中检

8、验工件的量规为保证合格率，防止废品，要求是新的或磨损较小的量规。 验收量规：验收者用以验收工件的量规一般用与生产工人同类型且磨损较多但未超极限的量规。 校对量规用以检验轴用工作量规卡规、环规的量规。二、光滑极限量规的设计1、光滑极限量规的设计原理v由“公差原则包容要求”可知：光滑极限量规应按照遵守“包容要求”的合格条件设计；v即“被测实际轮廓（提取组成要素）应处处不得超越最大实体边界，其局部实际尺寸不得超出“最小实体尺寸”。设计原理总结v光滑极限量规的通规应模拟体现最大实体边界（MMB）；v光滑极限量规的止规模拟体现最小实体尺寸（LMS）。2、光滑极限量规的设计v主要工作： 量规的结构形式设计

9、 通规和止规的形状设计、尺寸精度设计等（1）量规的结构形式设计根据实际需要，选用适当的结构。孔用通规的结构形式如图：轴用卡规的结构形式工作量规通规、止规的形状设计形状按照光滑极限量规的设计原理进行设计。即通规模拟最大实体边界，止规模拟最小实体尺寸。在实际设计中，塞规的止规、检验大尺寸孔的塞规的通规、卡规的通规和止规的形状，由于加工、使用和成本的原因，也会按照“偏离设计原理”进行设计。（2）工作量规的尺寸及精度设计 通规通规 、止规的尺寸公差带、止规的尺寸公差带由于在制造量规过程中，必定产生误差。国标规定了光滑极限量规的通规 、止规的制造公差（T）。 通规公差带的位置要素（通规公差带的位置要素（

10、Z Z）位置要素是为保证通规具有一定寿命而设置的公差带磨损储量。即将通规的公差带向被检尺寸公差带内移动一个量（Z）。IT6IT10级工作量规的通规、止规的制造公差（T）和位置要素（Z）光滑极限量规的设计.2 通规 、止规的尺寸公差带位置设置通规的尺寸公差带按最大实体尺寸设置，且须考虑内缩一个位置要素（Z）;而止规的尺寸公差带按最小实体尺寸设置，见图6.8。 轴用卡规工作部分的尺寸计算公式光光 滑滑极限量规极限量规极限尺寸计算公式极限尺寸计算公式轴用轴用卡规卡规通规通规Tmax=d+es-Z+T/2Tmin=d+es-Z-T/2止规止规Zmax=d+ei+TZmin=d+ei（a）轴用卡规最小实

11、体尺寸最大实体尺寸止端“Z”TSTiZSZiT/2ZT轴公差带通端“T”光光 滑滑极限量规极限量规极限尺寸计算公式极限尺寸计算公式孔用孔用塞规塞规通规通规Tmax=D+EI+Z+T/2Tmin=D+EI+Z-T/2止规止规Zmax=D+ESZmin=D+ES-T孔用塞规工作部分的尺寸计算公式（b）孔用塞规最大实体尺寸最小实体尺寸通端“T”止端“Z”TSTiZSZiZT孔公差带T/2（3） 量规的几何精度及表面粗糙度设计工作量规的通规、止规的几何公差t要求：vt 取量规尺寸公差T的一半，但当T0.002mm时，取t= 0.001mm。v通规 、止规的尺寸公差与几何公差之间的关系遵守包容要求。光滑

12、极限量规的设计.3v工作表面粗糙度要求：Ra按下表取值（4）通规 、止规工作部分的技术要求v材料：选用尺寸稳定、耐磨的合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢及其他耐磨材料等。v表面处理：碳钢应镀铬或氮化处理，厚度应大于磨损量。工作面硬度700HV（60HRC），且经稳定性处理。v工作面无锈迹、毛刺、黑斑、划痕等缺陷，其他表面无锈蚀和裂纹。（三）光滑极限量规的设计实例v设计检验图7.36所示齿轮孔56H7 用量规塞规，对该塞规的工作部分进行设计图7.36 齿轮工作图工作量规实例设计过程解：1、按被检工件的尺寸及其公差等级查表6.7，得塞规制造公差(T)和位置要素(Z)。 T=3.6m ， Z=4.6m 。工作量规实例设计过程2、绘制塞规的通、止规的尺寸公差带分布图工作量规实例设计过程3、计算塞规的通、止规的工作尺寸由上图可知，通规的尺寸公差：止规的尺寸公差：mm00036. 00064. 00028. 00064.5656mm00036. 00300. 00264. 0030.5656工作量规实例设计过程4、设计塞规工作部分通、止规的形状及几何公差。工作量规的通规形状为长圆柱。工作量规的止规形状为短圆柱。 尺寸公差与几何公差之间遵循“包容要求”，圆柱度公差t=0.0012mm。工作