互换性第六章1

1、第六章第六章 几何量参数检测几何量参数检测n 理解理解泰勒原则的内涵；泰勒原则的内涵；n 掌握掌握光滑极限量规公差带的特点；光滑极限量规公差带的特点；n 掌握掌握验收极限的确定和普通计量器具的选择原则；验收极限的确定和普通计量器具的选择原则；n 了解了解光滑光滑极限量规的作用、种类和常见结构；极限量规的作用、种类和常见结构；n 掌握掌握光滑极限量规的设计方法；光滑极限量规的设计方法；n 理解理解几何误差的评定原则；几何误差的评定原则；u GB/T 3177-1997光滑工件尺寸的检测光滑工件尺寸的检测 为了满足机械产品的互换性，在正确合理地完成强度、为了满足机械产品的互换性，在正确合理地完成强

2、度、运动和精度等方面的设计后，还必须对完工零件进行测量运动和精度等方面的设计后，还必须对完工零件进行测量和检验来判断是否合格。和检验来判断是否合格。 对于工件注出公差的尺寸，有两种检测方法：对于工件注出公差的尺寸，有两种检测方法：u GB/T 1957-2006光滑极限量规光滑极限量规特点：特点：用普通计量器具检验，通常采用两点法，测量孔、轴用普通计量器具检验，通常采用两点法，测量孔、轴的实际尺寸，是一种的实际尺寸，是一种定量检验定量检验，多用于单件、小批量生产中，多用于单件、小批量生产中的检验。的检验。特点：特点：用光滑极限量规检验，能综合检验工件用光滑极限量规检验，能综合检验工件的尺寸和形

3、状误差，是一种的尺寸和形状误差，是一种定性检验定性检验，多用于，多用于大批量生产的质量控制。大批量生产的质量控制。一、泰勒原则一、泰勒原则 泰勒原则是要求孔、轴的泰勒原则是要求孔、轴的体外作用尺寸体外作用尺寸不超出其最大不超出其最大实体尺寸，且实体尺寸，且局部实际尺寸局部实际尺寸不超出其最小实体尺寸的检验不超出其最小实体尺寸的检验原则。原则。孔：孔：DminDfe，且，且 Dai Dmax轴：轴：dmindai，且，且 dfedmax说明说明：（1 1）孔、轴的合格性判断是其体外作用尺寸和实际）孔、轴的合格性判断是其体外作用尺寸和实际尺寸两者合格性的判断；尺寸两者合格性的判断；（2 2）泰勒原

4、则是以极限尺寸控制孔、轴的）泰勒原则是以极限尺寸控制孔、轴的实际尺寸和实际形位误差综合结果的合格实际尺寸和实际形位误差综合结果的合格性。检验合格的孔、轴可满足性。检验合格的孔、轴可满足包容要求包容要求。二、误废误收概念二、误废误收概念测量误差的主要影响是可能产生两种误判：测量误差的主要影响是可能产生两种误判：u 误收：误收：把超出极限尺寸范围的不合格工件误认为合格，影把超出极限尺寸范围的不合格工件误认为合格，影 响产品质量。响产品质量。u 误废：误废：把在极限尺寸范围内的合格工件误认为不合格，造把在极限尺寸范围内的合格工件误认为不合格，造 成经济损失。成经济损失。为保证零件的互换性，为保证零件

5、的互换性，适当控制误废，尽量减少误收适当控制误废，尽量减少误收。说明说明：国家标准规定，任何检验国家标准规定，任何检验方法都必须遵守验收的基本原则，方法都必须遵守验收的基本原则，只接收位于规定尺寸极限之内的只接收位于规定尺寸极限之内的工件。工件。工艺能力指数Cp 工艺能力指数是指工艺能满足加工精度要求的程度，工艺能力指数是指工艺能满足加工精度要求的程度，当工艺处于稳定状态时按下式计算：当工艺处于稳定状态时按下式计算： /6pCT尺寸公差尺寸公差尺寸分布的尺寸分布的标准偏差标准偏差说明说明：工件实际尺寸的分布工件实际尺寸的分布与加工方法的工艺能力指数与加工方法的工艺能力指数有关，有关，C Cp

6、p越大，尺寸分布越越大，尺寸分布越集中集中，加上测量精确度越高，加上测量精确度越高，则误判的概率越小。则误判的概率越小。6工件尺寸工件尺寸分布分布工工件件公公差差三、光滑工件尺寸检验三、光滑工件尺寸检验 为了保证被判断为合格的零件的真值不超出设为了保证被判断为合格的零件的真值不超出设计规定的极限尺寸，针对车间里普遍使用普通计量计规定的极限尺寸，针对车间里普遍使用普通计量器具验收工件的情况，颁布了国家标准器具验收工件的情况，颁布了国家标准光滑工件光滑工件尺寸的检验尺寸的检验（GB/T 3177-1997GB/T 3177-1997），做出），做出内缩验收内缩验收极限极限的规定。的规定。 本标准用

7、于在车间使用游标卡尺、千分尺、比本标准用于在车间使用游标卡尺、千分尺、比较仪等较仪等普通计量器具普通计量器具对图样上注出的公差等级为对图样上注出的公差等级为IT6-IT18IT6-IT18、基本尺寸至、基本尺寸至500mm500mm的光滑工件尺寸的检的光滑工件尺寸的检验，也适用于对一般公差尺寸的检验。验，也适用于对一般公差尺寸的检验。 工件验收原则：只接收位于规定尺寸极限之内的工件验收原则：只接收位于规定尺寸极限之内的工件，即工件，即只允许误废而不允许误收只允许误废而不允许误收。 为保证上述原则的实施，又将误废减至最小，国家标为保证上述原则的实施，又将误废减至最小，国家标准规定两种确定验收极限

8、的方式：准规定两种确定验收极限的方式：内缩验收极限内缩验收极限不内缩验收极限不内缩验收极限u 验收极限：指检验工件尺寸时判断其尺寸合格与否的尺寸验收极限：指检验工件尺寸时判断其尺寸合格与否的尺寸 界线。界线。内缩方式 验收极限是从规定的最大实体极限验收极限是从规定的最大实体极限MML和最小实体极限和最小实体极限LML分别向工件公差带内移动一个分别向工件公差带内移动一个安全裕度安全裕度A确定。确定。说明说明：A A值从标准表中查得，与工件公差等级有关，值从标准表中查得，与工件公差等级有关，A=T/10A=T/10。上验收极限尺寸上验收极限尺寸 = = 孔轴最大极限尺寸孔轴最大极限尺寸 - A-

9、A下验收极限尺寸下验收极限尺寸 = = 孔轴最小极限尺寸孔轴最小极限尺寸 + A+ A表表6-1 安全裕度与安全裕度与计量器具的测量不确定度允许值计量器具的测量不确定度允许值表表6-1 安全裕度与安全裕度与计量器具的测量不确定度允许值计量器具的测量不确定度允许值不内缩方式 说明说明：安全裕度安全裕度A A值的确定要从技术和经济两方面综合考虑。值的确定要从技术和经济两方面综合考虑。 验收极限等于尺寸的最大实体极限验收极限等于尺寸的最大实体极限MML和最小实体极和最小实体极限限LML，即，即安全裕度安全裕度A值等于零值等于零，验收极限与尺寸极限重，验收极限与尺寸极限重合。这种方式与传统方法的验收边

10、界是一致的。合。这种方式与传统方法的验收边界是一致的。（1 1）若）若A A值大，可选用较低精度的测量器具进行检测，但使值大，可选用较低精度的测量器具进行检测，但使 生产公差减小，加工的经济性差。生产公差减小，加工的经济性差。（2 2）若）若A A值小，生产经济性好，但要求选择较精密的测量器值小，生产经济性好，但要求选择较精密的测量器 具，测量仪器费用高。具，测量仪器费用高。验收方式的选择 1、对采用、对采用包容要求包容要求E的尺寸和的尺寸和公差等级较高公差等级较高的重要尺寸，的重要尺寸， 一般用一般用内缩内缩的验收极限。的验收极限。说明说明：（1）对遵循包容要求尺寸的检验应符合泰勒原则，）对

11、遵循包容要求尺寸的检验应符合泰勒原则，设计制造光滑极限量规，但对于单件、小批量的工件不经设计制造光滑极限量规，但对于单件、小批量的工件不经济，实际中采用济，实际中采用“二点法二点法”的通用计量器具，采用内缩验的通用计量器具，采用内缩验收方式减少误收。收方式减少误收。（2）对公差等级高的尺寸，由于测量器具的限制，测量能）对公差等级高的尺寸，由于测量器具的限制，测量能 力较低，采用内缩验收极限以补偿测量误差的影响。力较低，采用内缩验收极限以补偿测量误差的影响。2、当工艺条件较好，工艺能力指数、当工艺条件较好，工艺能力指数Cp1时，采用不内缩的时，采用不内缩的验收极限；但采用验收极限；但采用包容要求

12、包容要求时，在时，在最大实体尺寸一侧最大实体尺寸一侧仍应仍应按按内缩方式内缩方式确定验收极限。确定验收极限。采用包容要求，一侧内缩采用包容要求，一侧内缩说明说明：当工件的实际尺寸分布趋于正态分布且当工件的实际尺寸分布趋于正态分布且C Cp p较大，工件较大，工件实际尺寸出现在最大实体尺寸和最小实体尺寸附近的概率很实际尺寸出现在最大实体尺寸和最小实体尺寸附近的概率很小，工件实际尺寸几乎全部在公差带内小，工件实际尺寸几乎全部在公差带内。3、当工件的实际尺寸按偏态分布时，可以只对尺寸偏向的、当工件的实际尺寸按偏态分布时，可以只对尺寸偏向的一侧按内缩方式确定验收极限。一侧按内缩方式确定验收极限。4、对

13、于非配合的低精度尺寸和未注尺寸公差的尺寸，可按、对于非配合的低精度尺寸和未注尺寸公差的尺寸，可按不内缩方式确定验收极限。不内缩方式确定验收极限。说明说明：实际尺寸实际尺寸“超差超差”也多在尺寸偏聚的一边，因此只也多在尺寸偏聚的一边，因此只对偏向的一侧按内缩方式确定验收极限。对偏向的一侧按内缩方式确定验收极限。工件尺寸偏态分布一侧内缩工件尺寸偏态分布一侧内缩计量器具的选择 测量工件所产生的测量工件所产生的“误废误废”与与“误收误收”是由于测量极限是由于测量极限误差（不确定度）的存在。误差（不确定度）的存在。测量极限误差（不确定度测量极限误差（不确定度U）主要由两部分构成：）主要由两部分构成：u

14、计量器具的测量不确定度值计量器具的测量不确定度值 u1 =0.9U说明说明：重要因素，所选的计量器具的测量不确定度重要因素，所选的计量器具的测量不确定度u计计u1，且尽可能地接近且尽可能地接近u1。u 由温度、压陷效应、形状误差等引起的不确定度由温度、压陷效应、形状误差等引起的不确定度 u2 =0.45U222212(0.9 )(0.45 )UuuUU两者按平方和合成两者按平方和合成说明说明： （1）计量器具测量不确定度允许值）计量器具测量不确定度允许值u1是是按工件公差的比值分档：按工件公差的比值分档：IT6-IT11分为分为、三档，三档， IT12-IT18分为分为、两档。两档。、三档的测

15、量不确定允许值三档的测量不确定允许值U分别为工件公差的分别为工件公差的1/10、1/6、1/4，其值的大小反映了允许检验用计，其值的大小反映了允许检验用计量器具的最低精度的高低。见表量器具的最低精度的高低。见表6-1。（2）一般情况下）一般情况下优先选用优先选用档档，其次选用，其次选用、 档。档。千分尺和游标卡尺的测量不确定度千分尺和游标卡尺的测量不确定度比较仪的测量不确定度比较仪的测量不确定度 例例试确定试确定140H9E的验收极限，并选择相应的计量器具。的验收极限，并选择相应的计量器具。+0 140H9Td解：解：由尺寸公差查表可得：由尺寸公差查表可得：110,9()Am um I档0.1

16、000140 由表由表6-1可得：可得：由于工件尺寸采用包容要求，应按由于工件尺寸采用包容要求，应按内缩方式内缩方式确定验收极限确定验收极限u 上验收极限上验收极限 = 140.090mmu 下验收极限下验收极限 = 140.010mm 由表由表6-2可知，在工件尺寸可知，在工件尺寸150mm范围内，分度值为范围内，分度值为0.01mm的内径千分尺的测量不确的内径千分尺的测量不确定度为定度为0.008mm，小于，小于u1，且数值，且数值最为接近，可以满足要求。最为接近，可以满足要求。四、光滑极限量规四、光滑极限量规 光滑极限量规（光滑极限量规（简称量规简称量规）是一种无刻度的专用）是一种无刻度

17、的专用定值定值检验工具，其检验工具，其外形与被检测的对象相反外形与被检测的对象相反。即只能判断工件。即只能判断工件的尺寸是否在允许的极限尺寸范围内，而不能测出工件的的尺寸是否在允许的极限尺寸范围内，而不能测出工件的实际尺寸。实际尺寸。说明说明：当图样上被测当图样上被测要素的尺寸公差和形要素的尺寸公差和形位公差按独立原则标位公差按独立原则标注时，一般使用通用注时，一般使用通用计量器具分别测量。计量器具分别测量。 量规用于量规用于检验遵守包容要求的工件检验遵守包容要求的工件，综合控制尺寸误，综合控制尺寸误差和形状误差，尤其在差和形状误差，尤其在大批量生产大批量生产中应用广泛。中应用广泛。 极限量规

18、分为通规和止规，通常极限量规分为通规和止规，通常成对使用成对使用，且，且通规能通通规能通过，止规不能通过过，止规不能通过则认为工件合格：则认为工件合格：u 通规：通规：控制工件的体外作用尺寸控制工件的体外作用尺寸，按工件的，按工件的最大实体尺寸最大实体尺寸 设计、制造，作用是防止工件尺寸超出最大实体尺寸。设计、制造，作用是防止工件尺寸超出最大实体尺寸。 联合使用就能判断被测孔径和轴径是否在规定的极限联合使用就能判断被测孔径和轴径是否在规定的极限尺寸范围内。尺寸范围内。u 止规：止规：控制工件的实际尺寸控制工件的实际尺寸，按工件的，按工件的最小实体尺寸最小实体尺寸设计、设计、 制造，作用是防止工

19、件局部实际尺寸超出最小实体尺寸。制造，作用是防止工件局部实际尺寸超出最小实体尺寸。孔用量规孔用量规轴用量规轴用量规量规的分类 1、按被检工件类型，分为塞规和卡规。、按被检工件类型，分为塞规和卡规。u 塞规：检验孔用的量规。塞规：检验孔用的量规。u 卡规（环规）：检验轴用的量规。卡规（环规）：检验轴用的量规。塞塞 规规卡卡 规规2、按用途分为工作量规、验收量规、校对量规。、按用途分为工作量规、验收量规、校对量规。u 工作量规：生产过程中操作者检验工件时所使用的。通常工作量规：生产过程中操作者检验工件时所使用的。通常 有有通规通规T和和止规止规Z，成对使用。，成对使用。u 验收量规：检验部门或用户

20、代表在验收工件时使用的。验收量规：检验部门或用户代表在验收工件时使用的。说明说明：它的通规是从磨损较多，但未超过磨损极限的工作它的通规是从磨损较多，但未超过磨损极限的工作量规中挑选出来的；它的止规应接近工件的最小实体尺寸。量规中挑选出来的；它的止规应接近工件的最小实体尺寸。u 校对量规：用于检验工作量规。国家标准校对量规：用于检验工作量规。国家标准只对轴规定了校只对轴规定了校 对量规对量规。说明说明：制造制造轴用工作量规时测量困难，使用中易于磨损轴用工作量规时测量困难，使用中易于磨损和变形，而孔用量规检验方便。和变形，而孔用量规检验方便。量规检验的误收和误废 量规在制造过程中不可避免地会产生误

21、差，即量规在制造过程中不可避免地会产生误差，即量规的实际尺寸和工件的极限尺寸有差别。量规的实际尺寸和工件的极限尺寸有差别。在用量在用量规检验工件是否合格时，规检验工件是否合格时，实际上并不是根据工件规实际上并不是根据工件规定的极限尺寸，定的极限尺寸，而是根据量规的实际尺寸而是根据量规的实际尺寸，这样就，这样就可能造成误收和误废。可能造成误收和误废。 从使用的观点看，绝对准确地按工件的极限尺从使用的观点看，绝对准确地按工件的极限尺寸进行检查也是不必要的。量规精度越高，制造成寸进行检查也是不必要的。量规精度越高，制造成本越高，因此对量规要规定本越高，因此对量规要规定制造公差制造公差。 量规的尺寸公

22、差带的布置 量规的公差带不得超出被检工件的尺寸公差带。量规的公差带不得超出被检工件的尺寸公差带。孔用量规公差带孔用量规公差带1、工作量规的通规、工作量规的通规T说明说明：经常通过工件，磨损较大经常通过工件，磨损较大，为保证通规合理的使用寿，为保证通规合理的使用寿命，除规定其命，除规定其制造公差制造公差外，还应规定外，还应规定磨损公差磨损公差和和磨损极限磨损极限。 通规的制造公差带对称于通规的制造公差带对称于位置参数位置参数Z，磨损极限尺寸等于工件的最大实体，磨损极限尺寸等于工件的最大实体极限。极限。2、工作量规的止规、工作量规的止规Z说明说明：经常不通过工件，无预留磨损量。经常不通过工件，无预

23、留磨损量。 止规公差带放在工件公差带内紧止规公差带放在工件公差带内紧靠最小实体尺寸处。靠最小实体尺寸处。3、校对量规的公差带、校对量规的公差带轴用量规公差带轴用量规公差带u TT 校通校通通通：公差带是从通规的下偏差起，向轴用量规通：公差带是从通规的下偏差起，向轴用量规通 规公差带内分布规公差带内分布说明说明：目的是防止通规的尺寸过小。检验时应通过被校对目的是防止通规的尺寸过小。检验时应通过被校对的轴用量规。的轴用量规。u ZT 校止校止通通：公差带是从止规的下偏差起，向轴用量规止：公差带是从止规的下偏差起，向轴用量规止 规公差带内分布规公差带内分布说明说明：目的是防止止规的目的是防止止规的尺

24、寸过小。检验时应通过尺寸过小。检验时应通过被校对的轴用量规。被校对的轴用量规。轴用量规公差带轴用量规公差带u TS 校通校通损损：公差带从通规的磨损极限起，向轴用量规通：公差带从通规的磨损极限起，向轴用量规通规公差带内分布规公差带内分布说明说明：用于检验轴用通规使用磨损情况，用于检验轴用通规使用磨损情况，目的是防止通规目的是防止通规超过磨损极限，若通过应废弃。超过磨损极限，若通过应废弃。量规的公差值 GB/T 1957-2006 GB/T 1957-2006规定了用于检验基本尺寸至规定了用于检验基本尺寸至500mm500mm、公差等级为、公差等级为IT6-IT16IT6-IT16时的孔用和轴用

25、工作时的孔用和轴用工作量规的量规的尺寸公差尺寸公差T T 和和位置参数位置参数Z Z，见表，见表6-46-4。 还规定：各种校对量规的尺寸公差还规定：各种校对量规的尺寸公差T Tp p等于被等于被检验的工作量规的尺寸公差检验的工作量规的尺寸公差T T的一半，即的一半，即T Tp p= =T T/2/2。 通常验收量规不单独制造，因此国家标准没通常验收量规不单独制造，因此国家标准没有对验收量规的公差做统一的规定。有对验收量规的公差做统一的规定。 表表6-4 光滑极限量规的公差值光滑极限量规的公差值量规的形式用量规检验工件时，符合用量规检验工件时，符合的量规形式应该是：的量规形式应该是：说明说明：

26、（1）符合泰勒原则的量规，）符合泰勒原则的量规，通规是全形塞规和环通规是全形塞规和环规，止规是球端杆规和卡规规，止规是球端杆规和卡规。（2）当量规形式做成不符合泰勒原则，当量规形式做成不符合泰勒原则，检验时便可能发生检验时便可能发生“误收误收”。u 通规通规T：用于控制工件的体外作用尺寸，其测量面是与孔用于控制工件的体外作用尺寸，其测量面是与孔 或轴形状相对应的完整表面，其或轴形状相对应的完整表面，其尺寸等于孔或轴的最大实尺寸等于孔或轴的最大实 体尺寸体尺寸，且长度不小于给定长度，通常称为，且长度不小于给定长度，通常称为全形量规全形量规。u 止规止规Z：用于控制工件局部实际尺寸，其测量面是非完

27、整用于控制工件局部实际尺寸，其测量面是非完整 表面，表面与工件是点接触，其表面，表面与工件是点接触，其尺寸等于孔或轴的最小实尺寸等于孔或轴的最小实 体尺寸体尺寸，测量长度尽可能短。，测量长度尽可能短。量规的形式及尺寸范围量规的形式及尺寸范围误收误收说明说明：在实际应用中，由于量规制造和使用方面的原因，在实际应用中，由于量规制造和使用方面的原因，有时允许量规不符合泰勒原则，这时应在工件多方位做多有时允许量规不符合泰勒原则，这时应在工件多方位做多次检验，并从工艺上采取措施，限制工件的形状误差次检验，并从工艺上采取措施，限制工件的形状误差。 例例量规形式对检验圆度误差的影响。量规形式对检验圆度误差的

28、影响。量规的技术要求 量规可用合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢量规可用合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢及其他耐磨材料制成。钢制量规测量面的硬度不及其他耐磨材料制成。钢制量规测量面的硬度不应小于应小于60HRC60HRC，但淬火硬度过高，会使材料晶粒粗，但淬火硬度过高，会使材料晶粒粗大，脆性增大，使寿命减低和尺寸稳定性差。大，脆性增大，使寿命减低和尺寸稳定性差。 测量面的表面粗糙度应符合表测量面的表面粗糙度应符合表6-56-5的规定，校的规定，校对量规测量面的表面粗糙度应比被校对的轴用量对量规测量面的表面粗糙度应比被校对的轴用量规测量面高一级。规测量面高一级。 测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等明测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等明显影响外观和使用质量的缺陷，其他表面不应有显影响外观和使用质量的缺陷，其他表面不应有锈蚀和裂纹。锈蚀和裂纹。 表表6-5 量规测量面的粗糙度量规测量面的粗糙度量规工作尺寸计算光滑极限量规设计计算的步骤如下：光滑极限量规设计计算的步骤如下：u 由国家标准由国家标准极限与配合极限与配合查出孔与轴工件的上、下偏差。查