第06章 光滑工件尺寸的检验

1、光滑工件尺寸的检测光滑工件尺寸的检测第第6章章机械精度设计与检测课程组 制作中南林业科技大学精品课程中南林业科技大学精品课程 检验就是将被测对象与规定的尺寸极限进行比较，以确定检验就是将被测对象与规定的尺寸极限进行比较，以确定被测对象是否合格的过程。其特点是只评定被测对象是否合格，被测对象是否合格的过程。其特点是只评定被测对象是否合格，不给出被检对象的尺寸大小。检测则是检验与测量的结合。不给出被检对象的尺寸大小。检测则是检验与测量的结合。 在生产中，常用在生产中，常用光滑极限量规检验光滑极限量规检验和和极限指示器或普通极限指示器或普通计量器具计量器具两种方法来检验光滑工件尺寸。两种方法来检验光

2、滑工件尺寸。 用光滑极限量规检验能综合检验工件的尺寸误差、形状用光滑极限量规检验能综合检验工件的尺寸误差、形状误差，但不能测出其实际尺寸的具体数值，是一种定性检验。误差，但不能测出其实际尺寸的具体数值，是一种定性检验。这种方法简便、迅速、可靠，一般用于大批量生产的质量控这种方法简便、迅速、可靠，一般用于大批量生产的质量控制。制。 用普通计量器具检验，通常采用两点量法，可以测量出孔、用普通计量器具检验，通常采用两点量法，可以测量出孔、轴的实际尺寸，是一种定量检验，便于了解产品质量情况，并能轴的实际尺寸，是一种定量检验，便于了解产品质量情况，并能对生产过程进行分析和控制，多用于单件、小批量生产中的

3、检测。对生产过程进行分析和控制，多用于单件、小批量生产中的检测。 在互换性生产的前提下，检验时实际工作表面应控制在最大实际边在互换性生产的前提下，检验时实际工作表面应控制在最大实际边界与最小实际边界之内。界与最小实际边界之内。 孔或轴的体外作用尺寸（孔或轴的体外作用尺寸（Dfe ,dfe）不允许超越最大实体尺寸，）不允许超越最大实体尺寸，在任何位置上的实际尺寸（在任何位置上的实际尺寸（Da ,da）不允许超越最小实体尺寸。）不允许超越最小实体尺寸。 即：即： 对于孔，其体外作用尺寸应不小于最小极限尺寸，其实际尺寸对于孔，其体外作用尺寸应不小于最小极限尺寸，其实际尺寸应不大于最大极限尺寸：应不大

4、于最大极限尺寸： DfeDmin ，DaDmax 对于轴，其体外作用尺寸应不大于最大极限尺寸，其实际尺寸对于轴，其体外作用尺寸应不大于最大极限尺寸，其实际尺寸应不小于最小极限尺寸：应不小于最小极限尺寸： dfedmax ，dadmin 由上述的极限尺寸判断原则可知，孔、轴的合格性判断应是其体由上述的极限尺寸判断原则可知，孔、轴的合格性判断应是其体外作用尺寸和实际尺寸两者合格性的判断，体外作用尺寸由最大实体外作用尺寸和实际尺寸两者合格性的判断，体外作用尺寸由最大实体尺寸控制；实际尺寸由最小实体尺寸控制。孔、轴尺寸采用包容要求尺寸控制；实际尺寸由最小实体尺寸控制。孔、轴尺寸采用包容要求时，完工工件

5、应该用光滑极限量规来检验。时，完工工件应该用光滑极限量规来检验。 光滑极限量规（简称量规）是一种无刻度专用定值检验工具，光滑极限量规（简称量规）是一种无刻度专用定值检验工具，其外形与被检验的对象相反。用量规检验工件时，只能确定工件其外形与被检验的对象相反。用量规检验工件时，只能确定工件的尺寸是否在极限尺寸的范围内，不能测出工件的实际尺寸。的尺寸是否在极限尺寸的范围内，不能测出工件的实际尺寸。 极限量规一般都是成对使用，并分为通规与止规。通规用来极限量规一般都是成对使用，并分为通规与止规。通规用来模拟最大实体边界，按工件的最大实体尺寸制造，其作用是防止模拟最大实体边界，按工件的最大实体尺寸制造，

6、其作用是防止工件尺寸超出最大实体尺寸；止规按工件的最小实体尺寸制造，工件尺寸超出最大实体尺寸；止规按工件的最小实体尺寸制造，其作用是防止工件局部实际尺寸超出最小实体尺寸。检验工件时，其作用是防止工件局部实际尺寸超出最小实体尺寸。检验工件时，只要通规通过工件，止规不能通过工件，则认为工件合格。只要通规通过工件，止规不能通过工件，则认为工件合格。 校对量规校对量规验收量规验收量规工作量规工作量规 按量规的用途不同可以分为按量规的用途不同可以分为 工件制造过程中，生产工人用于进行检验工工件制造过程中，生产工人用于进行检验工件的量规。根据被检验的形体不同，工作量规又件的量规。根据被检验的形体不同，工作

7、量规又可分为检验孔用的孔用工作量规（即塞规）和检可分为检验孔用的孔用工作量规（即塞规）和检验轴用的轴用工作量规（即卡规或环规）两种。验轴用的轴用工作量规（即卡规或环规）两种。 按照工作量规作用不同有按照工作量规作用不同有“通规通规”（T）和）和“止规止规”（Z）之分。）之分。 检验部门或用户代表在验收产品时使用的量检验部门或用户代表在验收产品时使用的量规。它的检验对象也是工件，因此和工作量规一规。它的检验对象也是工件，因此和工作量规一样，有检验孔和检验轴的验收量规之分，并有通样，有检验孔和检验轴的验收量规之分，并有通规和止规之分。它们的形状、作用和验收的合格规和止规之分。它们的形状、作用和验收

8、的合格标志和工作量规相同。标志和工作量规相同。 用来检验轴用工作量规在制造中是否符合制用来检验轴用工作量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造公差，在使用中是否已达到磨损极限时所使用的量规。而对于检验孔的量规，可方便地用仪器的量规。而对于检验孔的量规，可方便地用仪器测量。测量。工作量规和校对量规工作量规和校对量规量规种量规种类类检验对象检验对象量规形状量规形状量规用量规用途代号途代号量规作用量规作用检验合格检验合格的标志的标志孔用工孔用工作量规作量规孔孔塞塞 规规T T防止孔的体外作用尺寸过小防止孔的体外作用尺寸过小应通过应通过Z Z防止孔的实际尺寸过大防止孔的实际尺

9、寸过大应不通过应不通过轴用工轴用工作量规作量规轴轴卡（环）卡（环）规规T T防止轴的体外作用尺寸过大防止轴的体外作用尺寸过大应通过应通过Z Z防止轴的实际尺寸过小防止轴的实际尺寸过小应不通过应不通过校对量校对量规规轴用工作量轴用工作量规的通规规的通规塞塞 规规TTTT防止通规制造时尺寸过小防止通规制造时尺寸过小应通过应通过轴用工作量轴用工作量规的止规规的止规ZTZT防止止规制造时尺寸过小防止止规制造时尺寸过小应通过应通过轴用工作量轴用工作量规的通规规的通规TSTS防止通规使用中磨损过大防止通规使用中磨损过大应不通过应不通过 量规公差标志着对量规的合理要求，以保证量规能以一定的量规公差标志着对量

10、规的合理要求，以保证量规能以一定的准确度进行检验。量规公差带的大小和位置，取决于工件公差带准确度进行检验。量规公差带的大小和位置，取决于工件公差带大小与位置、量规用途以及量规公差制。大小与位置、量规用途以及量规公差制。1、量规型式的设计原则、量规型式的设计原则 “通规通规”用于控制工件体外作用尺寸，其测量面理论上应该用于控制工件体外作用尺寸，其测量面理论上应该是与孔或轴形状相对应的完整表面（通常称为全形量规），其是与孔或轴形状相对应的完整表面（通常称为全形量规），其尺寸等于孔或轴的最大实际尺寸，且量规长度等于配合长度。尺寸等于孔或轴的最大实际尺寸，且量规长度等于配合长度。 “止规止规”用于控制

11、工件局部实际尺寸，其测量面理论上应为用于控制工件局部实际尺寸，其测量面理论上应为点状的（通常称为不全形量规），其尺寸等于孔或轴的最小实点状的（通常称为不全形量规），其尺寸等于孔或轴的最小实际尺寸。际尺寸。通规对泰勒原则的允许偏离如下：通规对泰勒原则的允许偏离如下： （1）长度偏离）长度偏离 为了用已标准化的量为了用已标准化的量规，在制造方法能保证孔、轴素线的直线度误差小到不致影响配合规，在制造方法能保证孔、轴素线的直线度误差小到不致影响配合特性的情况下，允许通规的长度小于结合长度。特性的情况下，允许通规的长度小于结合长度。 （2）形状偏离）形状偏离 孔用量规形状偏离孔用量规形状偏离检验大尺寸的

12、孔，用全形塞规通规检验大尺寸的孔，用全形塞规通规既笨重又不方便使用，在制造方法能保证孔的圆度或素线的直既笨重又不方便使用，在制造方法能保证孔的圆度或素线的直线度误差小到不致影响配合特性的情况下，允许使用不全形塞线度误差小到不致影响配合特性的情况下，允许使用不全形塞规或球端杆规。规或球端杆规。 轴用量规形状偏离轴用量规形状偏离用全形环规检验轴径很不方便，甚用全形环规检验轴径很不方便，甚至不能实现，在制造方法能保证轴的圆度（特别是棱圆度）和至不能实现，在制造方法能保证轴的圆度（特别是棱圆度）和素线的直线度误差小到不致影响配合特性的情况下，通规允许素线的直线度误差小到不致影响配合特性的情况下，通规允

13、许用不全形塞规或球端杆规。如环规通规不能检验曲轴的连杆轴用不全形塞规或球端杆规。如环规通规不能检验曲轴的连杆轴颈，只能用卡规检验。颈，只能用卡规检验。止规对泰勒原则的允许偏离如下：止规对泰勒原则的允许偏离如下： （1）对点状测量面，考虑到检验中点接触易于磨损，往往）对点状测量面，考虑到检验中点接触易于磨损，往往改用小平面、圆柱面或球面来代替。改用小平面、圆柱面或球面来代替。 （2）检验小尺寸的孔时，考虑到便于检测，常改用全形塞）检验小尺寸的孔时，考虑到便于检测，常改用全形塞规。规。 （3）对刚性不好的薄壁零件，若用点状测量面检验，会使）对刚性不好的薄壁零件，若用点状测量面检验，会使工件发生变形

14、，可改用全形塞规或环规。工件发生变形，可改用全形塞规或环规。2、量规型式及其选择、量规型式及其选择 按照国标推荐，测孔时，可用下列型式的量规：全形塞规、按照国标推荐，测孔时，可用下列型式的量规：全形塞规、不全形塞规、片状塞规和球端塞规。测轴时，可用环规和卡规。不全形塞规、片状塞规和球端塞规。测轴时，可用环规和卡规。 3、量规工作尺寸的计算、量规工作尺寸的计算 量规工作尺寸是指量规工作面的尺寸。量规工作尺寸计算的量规工作尺寸是指量规工作面的尺寸。量规工作尺寸计算的一般步骤为：一般步骤为： （1）根据公差与配合标准，查出孔和轴的上下偏差；）根据公差与配合标准，查出孔和轴的上下偏差； （2）查出工作

15、量规的制造公差）查出工作量规的制造公差T和位置要素和位置要素Z值；值； （3）计算各种量规的极限偏差和工作尺寸。）计算各种量规的极限偏差和工作尺寸。 量规的基本尺寸可采用工件的基本尺寸，但为了给量规制造量规的基本尺寸可采用工件的基本尺寸，但为了给量规制造提供方便，量规的工作尺寸也可按提供方便，量规的工作尺寸也可按“入体入体”原则标注，即用量规的原则标注，即用量规的最大实体尺寸作为量规的基本尺寸。最大实体尺寸作为量规的基本尺寸。4、量规技术要求、量规技术要求（1）材料要求）材料要求 量规测量面的材料可用淬硬钢（合金工具钢、碳素工具钢、量规测量面的材料可用淬硬钢（合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢）或

16、硬质合金等材料制造，也可在测量面上镀以厚度大于渗碳钢）或硬质合金等材料制造，也可在测量面上镀以厚度大于磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料。量规测量面的硬度，对量磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料。量规测量面的硬度，对量规使用寿命有一定影响。一般情况下，量规使用寿命随测量面的规使用寿命有一定影响。一般情况下，量规使用寿命随测量面的硬度提高而增加。通常用淬硬钢制量规，其测量面硬度应为硬度提高而增加。通常用淬硬钢制量规，其测量面硬度应为HRC5865。但是淬火硬度过高，会使材料晶粒粗大，脆性增大，反。但是淬火硬度过高，会使材料晶粒粗大，脆性增大，反而使寿命降低和尺寸稳定性差。而使寿命降低和尺寸稳定性差。

17、（2）工作部位的形位公差要求）工作部位的形位公差要求 量规工作表面的形位公差与尺寸公差之间应遵守包容要求。量规工作表面的形位公差与尺寸公差之间应遵守包容要求。且其形位公差不大于尺寸公差的一半。且其形位公差不大于尺寸公差的一半。（3）工作表面的粗糙度要求）工作表面的粗糙度要求 量规测量面的粗糙度取决于被检验工件的基本尺寸、公差量规测量面的粗糙度取决于被检验工件的基本尺寸、公差等级和粗糙度以及量规的制造工艺水平。等级和粗糙度以及量规的制造工艺水平。（4）外观要求）外观要求 测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等明显影响外观和测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等明显影响外观和使用质量的缺陷。其它表面不

18、应有锈蚀和裂纹。使用质量的缺陷。其它表面不应有锈蚀和裂纹。量规工作尺寸标注图量规工作尺寸标注图 通用计量器具通用计量器具主要是指在生产车间中工人所使用的计量主要是指在生产车间中工人所使用的计量器具，包括各种千分尺、游标卡尺、比较仪和指示表等。为了器具，包括各种千分尺、游标卡尺、比较仪和指示表等。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，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器具验收工件的情况，颁布了针对车间里普遍使用普通计量器具验收工件的情况，颁布了国家标准国家标准光滑工件尺寸的检验光滑工件尺寸的检验（GB/T 3177-1997）。该

19、）。该标准对验收条件、验收极限、检验尺寸、计量器具的选择等标准对验收条件、验收极限、检验尺寸、计量器具的选择等做出了规定，适用于用普通计量器具对图样上注出极限偏差做出了规定，适用于用普通计量器具对图样上注出极限偏差、公差等级为、公差等级为IT6至至IT8、基本尺寸至、基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸的光滑工件尺寸的检验。的检验。 验收极限验收极限是指检验工件尺寸时判断其尺寸合格与否的尺寸界是指检验工件尺寸时判断其尺寸合格与否的尺寸界限。国标规定，验收极限可以按以下两种方式确定：内缩验收极限。国标规定，验收极限可以按以下两种方式确定：内缩验收极限和不内缩验收极限。限和不内缩验收极限。 孔尺寸、

20、轴尺寸的验收极限：孔尺寸、轴尺寸的验收极限： 上验收极限上验收极限=最大极限尺寸（最大极限尺寸（Dmax, dmax）-安全裕度（安全裕度（A） 下验收极限下验收极限=最小极限尺寸（最小极限尺寸（Dmin, dmin）+安全裕度（安全裕度（A）工件公差与安全裕度工件公差与安全裕度 安全裕度安全裕度A值的确定，必须从技术和经济两方面予以综合值的确定，必须从技术和经济两方面予以综合考虑。若考虑。若A值大，可以选用较低精度的测量器具进行检验，但值大，可以选用较低精度的测量器具进行检验，但将占用较多的工件公差，使生产公差减少，因而加工的经济性将占用较多的工件公差，使生产公差减少，因而加工的经济性差；若

21、差；若A值小，生产经济性好，但要求选择较精密的测量器具，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。因此，安全裕度的大小应按被检验工件的公测量仪器费用高。因此，安全裕度的大小应按被检验工件的公差大小来确定，一般为工件公差的差大小来确定，一般为工件公差的1/10。 验收方式的选择应综合考虑应综合考虑被测验收方式的选择应综合考虑应综合考虑被测 尺寸尺寸 的功能要求、重要程度、尺寸公差等级、加工工艺条的功能要求、重要程度、尺寸公差等级、加工工艺条件和现有计量器具的精度等因素。一般可按下述原则选定：件和现有计量器具的精度等因素。一般可按下述原则选定： （1）对遵循包容要求的配合尺寸

22、和公差等级高的重要尺寸，）对遵循包容要求的配合尺寸和公差等级高的重要尺寸，一般用内缩的验收极限。一般用内缩的验收极限。 （2）在工艺条件较好，工艺能力指数）在工艺条件较好，工艺能力指数Cp（Cp=T/6）1的条件下，也采用不内缩的验收极限。的条件下，也采用不内缩的验收极限。 （3）当工件的实际尺寸按偏态分布时，由于偏向一侧的尺）当工件的实际尺寸按偏态分布时，由于偏向一侧的尺寸出现概率较大，另一侧尺寸出现概率较小，实际尺寸寸出现概率较大，另一侧尺寸出现概率较小，实际尺寸“超差超差”也多在尺寸偏聚的一边，因此可以只对偏向的一侧按内缩方式也多在尺寸偏聚的一边，因此可以只对偏向的一侧按内缩方式确定验收

23、极限。确定验收极限。 （4）对于非配合的低精度尺寸和未注尺寸公差的尺寸，由）对于非配合的低精度尺寸和未注尺寸公差的尺寸，由于要求不高，测量误差带来的误收一般不会对产品的性能质量于要求不高，测量误差带来的误收一般不会对产品的性能质量产生影响（工件实际尺寸出现在极限尺寸附近的概率很小），产生影响（工件实际尺寸出现在极限尺寸附近的概率很小），因此可采用不内缩方式确定验收极限。因此可采用不内缩方式确定验收极限。 选用计量器具的首要因素是保证所需选用计量器具的首要因素是保证所需 的测量精度，同时还要考虑被测工件的结的测量精度，同时还要考虑被测工件的结 构、外形、尺寸、重量、材质和批量等因素，另外还应综合

24、构、外形、尺寸、重量、材质和批量等因素，另外还应综合考虑检验的技术指标和经济指标。考虑检验的技术指标和经济指标。 （1）应根据被测工件的外形、位置和尺寸大小选择计量）应根据被测工件的外形、位置和尺寸大小选择计量器具，其测量范围应能满足要求。如投影仪或工具显微镜只能器具，其测量范围应能满足要求。如投影仪或工具显微镜只能测量小尺寸工件。测量小尺寸工件。 （2）应按被测工件的公差来选择计量器具。）应按被测工件的公差来选择计量器具。 GB/T3177-1997标准规定的选择计量器具的原则是：按照计量标准规定的选择计量器具的原则是：按照计量器具所引起的测量不确定度的允许值器具所引起的测量不确定度的允许值u1（简称计量器具的测量不确（简称计量器具的测量不确定度允许值）选择计量器具。所选用的计量器具的测量不确定度数定度允许值）选择计量器具。所选用的计量器具的测量不确定度数值应等于或小于标准规定的值应等于或小于标准规定的u1值。值。 由计量器具引起的测量不确定度值由计量器具引起的测量不确定度值u1约为测量不确定度约为测量不确定度u的的0.9倍，而由温度、压陷效应、形状误差等引起的测量不确定倍，而由温度、压陷效应、形状误差等引起的测量不确定度度u2约为测量不确