大模数蜗杆铣刀专用机床设计(共37页)

1、PAGE 第1章 概述(i sh)1.1大模数蜗杆铣刀专用机床的主要(zhyo)技术规格工艺(gngy)范围：加工模数1033蜗杆齿槽工件主轴中心高：230mm主轴端面与顶尖间最大距为：750mm主箱体：进给速度：0.0270、0.0515、0.0915、0.1720转/分，共四种快速运动：11.5转/分手动：1/60转/手轮一圈铣头箱：主轴转速：125、210、315转/分，共三种铣头箱纵向最大调整量：200mm铣头箱横向最大调整量：100mm）图1-1安装示意图大拖板最大移动量：650mm电器设备采用集中悬挂式按钮机床最大轮廓(lnku)尺寸：长宽高=300020001275mm（长度(c

2、hngd)不包括丝杆伸出量）机床(jchung)总结构：T10. 安装示意图：（图1-1）1.2大模数蜗杆铣刀专用机床的运动工件螺旋运动的获得：（见图1-2）图1-2 工件螺旋运动的获得工件心轴1，主箱体主轴2，大丝杆3，是刚性联成一体的，工件与大丝杆3，具有相同导程和螺旋方向，电机5通过主箱体减速，使主轴2，工件心轴1，大丝杆3一起转动，在3、4丝杆螺母副的作用下，大拖板7带动工件作直线运动，于是工件本身完成螺旋运动，因此在加工过程中，铣头是不动的。主箱体传动：（见图1-3）图1-3 主箱体传动(chundng)主轴(zhzhu)转数：n1=1380=0.0270转/分n1=1380=0.0

3、515转/分n1=1380=0.0915转/分n1=1380=0.1720转/分快速(kui s)：n快=1380=11.5转/分3.铣头传动(chundng)（见图1-4）图1-4 铣头传动(chundng)主轴转数：n1=1420=125转/分n2=1420=210转/分n3=1420=315转/分1.3目前(mqin)国内外研究状况国内长期以来加工此类大模数螺旋刀具，只有极少数厂家信赖70年代天津轻工业机械厂生产(shngchn)的专用铣床，该企业属于非专业机床生产厂，该设备早已停产，且技术资料早已流失了。但该铣床只能加工右旋工件，且对于模数达到40的螺旋刀具因其结构影响而无法加工等不足

4、，限制了企业生产能力，因此，该种刀具依赖进口现象突出。采用通用铣床、车床、大型数控铣、加工中心等加工，受到效率、能力、生产成本等影响，无企业应用。国外刀具生产企业，加工大模数螺旋刀具也采用专用机床。如英国Holroyd公司的2AC、5AC螺旋转子铣床(xchung)及其配套设备，德国Klingelnberg公司的HNC35SL全数控高精度螺杆磨床等。英国Holroyd公司的2AC、5AC螺旋转子铣床，最大加工直径为300，德国Klingelnberg公司的HNC35SL全数控高精度螺杆磨床，其生产效率低、年生产能力约8000件，而且该专用机床如果从国外引进，价格相当于国产设备10倍以上，一般企

5、业难以接受。近几年来，我国刀具生产厂家大模数螺旋刀具任务不断加大，仅哈尔滨第一工具厂现有的两台专用铣床24小时不间断工作，也完成不了生产任务，很多合同因生产能力限制不得不放弃。哈尔滨第一工具厂在该形势下，提出研制专用大模数蜗杆铣床的课题。根据我们国内调研结果，国内空气压缩机，制冷机，螺杆泵等行业对大模数螺杆的需求量也很大，加工成本当然很高，但大模数螺杆仍无法加工，每年我国大模数螺杆缺口量达2-3万支。因此，研制大模数螺旋铣刀专用机床符合我国机械加工行业的需要。随着我国加入WTO，由于低廉的加工费，不断提高的产品质量，使我国逐渐成为世界机械加工强国，特别是刀具产品早已进入国际市场。目前东北老工业

6、基地改造，拉动制造业的高速发展，刀具市场需用量巨增，我省作为刀具制造业的强省，占领大型特种刀具的国内外市场有深远的意义，故此，开发、研制大模数螺旋刀具的专用设备是国内刀具制造企业的共同心声。1.4机床典型机构(jgu)说明图3第传动轴上有超越(choyu)离合器，其结构如图1-5：图1-5 超越(choyu)离合器当进给传到蜗轮1，带动外壳2，如图示箭头方向转动时，由图可见，钢珠3在外壳2与轮毂4之间是楔紧方向，于是轮毂4被带动，轴也转动。当进给方向与此相反，钢珠3在外壳2与轮毂4之间是松开方向，轮毂4不能被带动，轴也不能转动，因此进给方向只有一个。快速由拨叉5的齿轮传入，如果拨叉5的转向是顺

7、时针的话，那么拨叉推动钢珠3，钢珠3推动轮毂4转动，于是轴转动，这时钢珠3是被推向外2与轮毂4松开方向，因此外壳与蜗轮不会被带动。反之，拨叉逆时针转动，那末拨叉直接推动轮毂转动，轴也转动，这时钢珠相对于轮毂是顺时针转的趋势，（此时必须拨叉速度大于外壳），因此不能楔紧外壳与轮毂。由此可见，只要拨叉速度大于外壳，两运动是不会干涉的。快速有两个方向。1.5机床(jchung)电器说明电器(dinq)原理见图1-6，能完成(wn chng)以下控制：电机的起动顺序是：冷却泵电机接通，铣头电机才能起动，铣头电机起动后，进给电机才能起动。快速移动，只有铣头电机，进给电机断路，而且须铣头让离工件一定位置接通

8、行程开关3BK、4BK、(在铣头支座上)才能起动。第一铣头快切完，行程开关5BK接通，铃响，而一直到第一铣头切完。如果没有人退刀，6BK打开，全机停车。大拖板上备有极限行程开关1BK、2BK。（在床身上的行程开关，位置如图1-6所示）图1-6 电器原理铣头电机过电流20%，全机停车。铣头电机和进给电机有点动用于变速挂轮。1.6机床调整与操作一般操作调整按常规，仅提示以下几点：因本机是大功率切削(qixio)，所以主箱体主轴和铣头主轴的间隙应调整到最小，否则容易震动和栽叉。 主箱体前铜瓦调整(tiozhng)。（见图1.7）图1-7 主箱体前铜瓦调整(tiozhng)松开压盖螺钉1，旋转调整螺盖

9、2，顺时针转便是使铜瓦轴承间隙减小。 铣头轴承间隙调整。（见图1-8）图1-8铣头轴承间隙(jin x)调整掀开铣头箱盖可以(ky)见圆螺母1，旋紧即可使轴承间隙减小。为了(wi le)防止铣削过程中轴向窜动，大丝杆和螺母在丝杆螺母间隙调整机构，在切削前注意将其间隙调整到最小，见图1-9。将圆螺母1旋紧即可。图1-9 轴向窜动间隙(jin x)调整第一铣头切完后，第二铣头仍在切削(qixio)中，如果第一铣头不退刀，可能铣头碰上主箱体，因此备有行程开关5BK、0BK，在第二铣头快切完时，5KB接通，铃响，操作者就应准备(zhnbi)去退刀到一定位置，接通3BK或4BK，否则第一铣头切完后，压下

10、行程开关6BK，全机停止，再起切削时第二铣头留下接刀痕，这是不允许的。因此在开车前须按工件调整5BK、6BK位置，同时调整行程极限开关1BK、2BK位置。主箱体最后一级传动是蜗轮蜗杆，传动有间隙，而主轴上没有加阻力器，因此须保证：第一铣头切入时逆铣，第二铣头切入时顺铣，这样虽第二铣头切入是顺铣，因为第一铣头切削力给抵消，不会发生窜动，而在出来时第一铣头变为顺铣，同样因有第二铣头在切削中，切削力相抵消，亦不会发生窜动，而第二铣头出来恰是逆铣，用此方法消除顺铣的窜动，必须注意第一、二铣头的切削量不可相差太大。加工时要特别注意。1.7机床切削用量1.模数26、30、33的钢蜗杆走刀可用0.0270

11、n/min，铣刀的转速可用210 n/min。2.模数22以下的铜蜗杆，走刀可用0.0515 n/min，铣刀转速可用315 n/min。3.铸铁件转速应相应低一级。4.对于模数30以下的蜗杆均可以两个铣头一次切完。1.8课题来源本课题是根据学校安排，由老师安排拟订的题目。1.9课题(kt)目的一方面，本着要自己动手，并在实践中创新求学的认真态度，让理论知识与社会实践能很好的结合，让我们对大学四年有一个总结性认识。另一方面，毕业设计是另一种科学技术创新的来源所在(suzi)，社会的进步、人类的发展要求我们(w men)能够自己研究，自己开发，自己创造，在充分吸收和总结前人的知识和经验的基础之上

12、，有所创新，有所作为。第2章 大模数蜗杆铣刀专用机床(jchung)的设计2.1大模数蜗杆铣刀(x do)专用机床的设计方案2.1.1设计(shj)目标、研究内容和拟解决的关键问题目标：机床主传动运行可靠，可加工16-40的较大模数范围的螺杆工件及螺旋铣刀且可以实现加工左右两种螺旋。研究内容：主动力部分：主轴动力传动系统包括主轴变速、慢速、快速进给及工件反正转。铣头部分：铣头动力传动系统包括铣头主轴变速及反正转、铣头系统进给和固定夹紧。解决关键问题：设备主要传动部件、进给系统精度、安装精度控制。2.1.2总体设计方案设计的主轴动力传动系统能够实现主轴的变速、慢速、快速进给及工件反正转。其传动系

13、统图如下图2-1所示：图2-1 主轴动力传动系统设备床身主传动采用丝杠螺母传动，可以简化传动系统，减少传动误差的产生环节，加工精度较高；而且通过控制丝杆的长度调整床身的纵向移动量，解决了大型工件移动的困难。如下图2-2所示：图2-2 床身主传动(chundng)的丝杠螺母(lum)传动2.2.基本参数确定(qudng)（已知给定）2.2.1主箱体传动的基本参数：主轴转数：n1=1380=0.0270转/分n1=1380=0.0515转/分n1=1380=0.0915转/分n1=1380=0.1720转/分快速(kui s)：n快=1380=11.5转/分2.2.2铣头传动(chundng)部分

14、的基本参数传动部分(b fen)的主轴转数：n1=1420=125转/分n2=1420=210转/分n3=1420=315转/分2.3蜗杆、蜗轮的基本尺寸计算当齿顶高ha=1m，工作齿高h=2m；采用短齿时，齿顶高ha=0.8m，工作齿高h=1.6m，顶隙c=0.2 m，必要时允许减小到0.15 m或增大至0.35 m。齿根圆半径f=0.3 m,必要时允许减小到0.2或增大至0.4，也允许加工成单圆弧。操纵机构由于主轴换向并不频繁。因此采用电气控制操纵。根据各滑移齿轮变速传动组的特点，分别采用了集中变速操纵机构和单独操纵机构。润滑系统(xtng)设计主轴箱内采用了飞溅式润滑。油面高度为65mm

15、左右(zuyu)，甩油轮浸油深度为10mm左右。润滑油型号为：HJ30。卸荷皮带轮轴承(zhuchng)采用脂润滑方式。润滑脂型号为：钙质润滑脂。密封装置设计轴轴颈较小，线速度较低，为了保证密封效果，采用皮碗式接触密封。而主轴直径大、线速度高，则采用非接触式密封。卸荷皮带轮的润滑采用毛毡式密封，以防外界杂物进入。主轴箱箱体设计该箱体为铸造箱体，箱体外形采取了各面间直角连接的方式，使箱体线条简单、明快。主轴箱采用了箱体底面和两个导向块为定位安装面，并用螺钉和压板固定。安装简单，定位可靠。第四章 用途(yngt)分析该机床为加工大模数螺旋铣刀的专用铣床，其加工模数范围为16-40.普通车床由于切削

16、量小，效率低，不适用于大尺寸螺旋工件的加工。普通铣床由于其工作台较窄，加工空间(kngjin)小，也无法加工尺寸螺旋工件。为此，一工具急需开发加工大模数螺旋工件的专用设备。该设备除了加工刀具外，同时还可以生产大型特种螺杆工件。螺杆在电站设备生产企业、工程机械制造企业、空压机、冷冻机、工业泵、塑料机械等装备制造企业应用极其广泛。第五章 经济(jngj)分析与资源分析近几年来，我国刀具生产厂家大模数螺旋(luxun)刀具任务不断加大，仅哈尔滨第一工具厂现有的一台专用铣床24小时不间断工作，也完成不了生产任务，因此很多合同因生产能力限制不得不放弃。哈尔滨第一工具厂在该形势下，提出研制加工范围大的专用

17、大模数蜗丁铣床。随着我国加入WTO和产业政策的调整(tiozhng)，机械行业开始复苏，我国也在逐渐成为世界机械加工强国，特别是刀具产品早已进入国际市场。目前东北老工业基地改造，拉动制造业的高速发展，大型机械加工企业尤其是机床、电站等行业对大模数蜗轮、蜗杆等工件的需求量增加。相应的大模数螺旋铣刀需求量剧增，我省作为刀具制造业的强省，占领大型特种刀具的国内外市场有深远的意义，由于普通车床、普通铣床，不适用于大尺寸螺旋工件的加工，因此，开发，研制大模数螺旋刀具加工的专用设备对国内刀具制造企业意义重大。哈尔滨第一工具厂根据近几年的生产任务，大模数螺旋刀具加工依赖现有设备，已远远满足不了生产需求，因此

18、提出该开发该专用设备的课题。该机床解决了大模数螺杆工件的移动、翻转、安装找正及夹紧工作的，且可根据不同要求，实现变速、进退等不同运动，加工精度高，生产效率高。目前国内尚无厂家制造生产该种专用机床，该机床属于国内首创。如果该设备研制成功，将会大大提高大模数螺旋工件的生产率，为工具厂带来可观的经济效益。全国各专业工具厂二百多家，预期在国内工具生产企业三年内平均年用量30台，产值1200万元。该设备除了加工刀具外，同时还可以生产大型特种螺杆工件。螺杆在电站设备生产企业、工程机械制造企业、空压机、冷冻机、工业泵、塑料机械等装备制造企业应用极其广泛。螺杆年需求量2.2亿元，其中大模数螺杆年需求量超过三分

19、之一。目前，这些工件的加工全国只有为数不多的企业可以生产，而且依赖进口设备，其中以80年代英国HOLROYD公司2AC、5AC数控铣床和90年代德国KLINGELNBERG公司的HNC35SL数控专用磨床为主，这些进口设备价格极其昂贵，国内企业很难接受。国内螺杆应用领域不断加大，螺杆生产远远不能满足需求，现在江西气体压缩机厂、烟台空压机总厂（烟台兰星压缩机有限公司）、沈阳空气压缩机厂、南京三达机械有限公司、北京第一通用机械厂、天津市华北空气压缩机厂、宁波欣达螺杆压缩机有限公司、中山复盛机电有限公司、大连空气压缩机厂等均采用外协购买（从台湾、美国进货）。因此，该设备开发具有很好的市场前景。结 论

20、该机床为加工大模数螺旋铣刀的专用铣床，其加工模数范围(fnwi)为16-40.普通车床由于切削量小，效率低，不适用于大尺寸螺旋工件的加工。普通铣床由于其工作台较窄，加工空间小，也无法加工尺寸螺旋工件。为此，一工具急需开发加工大模数螺旋工件的专用设备。该设备除了加工刀具外，同时还可以生产大型特种螺杆工件。螺杆在电站设备生产企业、工程机械制造企业、空压机、冷冻机、工业泵、塑料机械等装备制造企业应用极其广泛。通过(tnggu)对该机床的主动力部分(b fen)（主轴动力传动系统包括主轴变速、慢速、快速进给、制动及工件的正反转）、铣头部分（铣头动力传动系统包括铣头主轴变速及反正转、铣头系统进给和固定夹

21、紧）和尾座部分的设计，达到了预期的设计目标。机床主传动运行可靠，可加工16-40的较大模数范围的螺杆工件及螺旋铣刀且可以实现加工左右两种螺旋。设计的创新之处是：（1）设备床身主传动采用丝杠螺母传动，可以简化传动系统，减少传动误差的产生环节，加工精度较高；而且通过控制丝杆的长度调整床身的纵向移动量，解决了大型工件移动的困难。（2）采用双铣头铣削加工，降低了工件加工过程中的振动和变形；通过改变主进给螺杆、螺母及进给方向、铣头转向等，实现不同模数、不同旋向螺杆加工，提高了机床加工范围。致 谢在这炎炎夏日，专心于自己的毕业设计中，这将是我们最后一次在校园里带着一颗执著的心去创造新的一页，学习的过程是艰

22、辛的，它像带着刺的玫瑰，而我们的芳香是那些无怨无悔的辛勤(xnqn)园丁们传授给我们的，在这即将离校的日子，在我们把收获果实装上行囊要带走的离别时刻，我们最应该做的就是向教育过我们的恩师们说一声“谢谢(xi xie)，谢谢你们的栽培”。此次(c c)毕业设计首先要感谢黑龙江省机械科学研究院的副院长刘斌老师以及胡成昕老师和郑佳德老师等的精心指导，其次要感谢我们学校机制教研室各位老师的大力支持与帮助。在此，我向你们表示由衷的感谢。这经过了三个多月紧张而有序的认真设计，我顺利完成了大模数蜗杆铣刀专用铣床这个题目的毕业设计，圆满地完成了预定目标。在这过程中我苦恼过设计任务的沉重，兴奋于收获的点点滴滴，

23、我将沿着此样的道路前进，不畏艰辛，用我最大的力量去换取成功，为我的母校争光！目前国内这方面的书籍是非常少见，我希望能有更多的人加入此方面的探索，由于编者水平有限，如有误漏之处，殷切希望广大读者指正。参考文献1、熊文修.机械零件.高等教育出版社.1997：298-3232、杨可桢，程光蕴.机械设计基础(jch).高等教育出版社.2001：429-41503、陈立德(l d).机械设计基础(jch)课程设计指导书.高等教育出版社.2000：256-2584、成大先.机械设计手册机械制图极限与配合.化学工业出版社.2004.223-2405、周广林.机械工程基础.黑龙江人民出版.2000：460-5

24、006、任嘉卉.公差配合手册.第II版.机械工业出版社2000：659-670大庆石油焊接研究与培训中心7、黄云清.公差配合与技术.机械工业出版社.200117-258、刘德新.袖珍液压气动手册，第II版.机械工业出版社.2001：309-3109、李洪. 实用机床设计手册. 辽宁科学技术出版社，1999：1107111110、郑修学.机械制造工艺学.机械工业出版社.1991：210-29811、成大先.机械设计手册连接与紧固.化学工业出版社.2004.419-45812、王涛，朱文坚.摩擦式制动器.华南理工大学出版社.1992：11-12013、东北工学院机械零件设计手册编写.组机械零件设计

25、手册.2000：649-68214、王涛.制动摩擦学.1986：5-25515、机械零件设计手册.哈尔滨工业大学.1998：5635-56016、张树森.机械制造工程学东北大学出版社.2000：214-245专题论文计量器具(qj)的选择摘要(zhiyo):孔、轴实际尺寸通常使用(shyng)普通计量器具按两点法进行测量，测l量结果获得孔、轴实际尺寸的具体数值。孔、轴实际尺寸和形状误差综合结果可以使用光滑极限量规进行检测，检验的结果可以判断实际孔、轴合格与否，但不能获得孔、轴实际尺寸和形状误差的具体数量值。量规的使用极为方便，检验效率高，因而在产生中得到广泛应用。关键词：计量器、量规、塞规Ab

26、stract: the actual size of bore, stalk usually uses the commonness to calculate the tool to press method to carry on the diagraph 2:00, measuring the amount of l to as a result acquire the bore, stalk actual concrete number of the size. The comprehensive result of the bore, stalk actual size and the

27、 shape error margins can use the smooth extreme limit quantity rules to carry on the examination, the result of the examination can judge the actual bore, stalk qualified or not, but cant acquire the bore, stalk actual concrete quantity of the size and the shape error margin value. The usage that me

28、asures the rules is extremely convenient, examining the efficiency high; as a result get the extensive application in the creation.Key words: Calculate the machine Measure the rules Fill the rules正文：我国有关孔、轴的检测标准有：GB195781光滑极限量规和GB/T 31771997光滑工件尺寸的检验，它们是贯彻执行孔、轴极限配合国家标准的技术保证。1 光滑极限量规的功能和分类孔和轴采用(ciyng

29、)包容要求时，它们应该使用光滑极限量规来检验。光滑极限量规有通规和止规，如图1-1所示。通规用来模拟最大实体边界，检验孔或轴的实际轮廓（实际尺寸和形状误差的综合结果）是否超出最大实体边界，即检验孔或轴的体外作用尺寸是否超出最大实际尺寸。止规用来检验孔或轴的实际尺寸是否超出最小实体尺寸。检验孔的量规称为塞规(sigu)。检验轴的量规称为环规或卡规。图1-1 光滑极限(jxin)量规和止规量规按用途可分为：工作量规：指在零件制造过程中，操作者所使用的量规。操作者应该使用新的或磨损较少的量规。验收量规：指在验收零件时，检验人员或用户代表所使用的量规。验收量规一般不另行制造，检验人员应该使用与操作者所

30、用相同类型且已磨损较多但未超过磨损极限的通规。这样，由操作者自检合格的零件，检验人员验收时也一定合格。校对量规：指用以检验工作量规或验收量规的量规。孔用量规（塞规）使用指示式计量器具器测量很不方便，不需要校对量规。所以，只有轴用量规（环规、卡规）才使用校对量规（塞规）。2 光滑极限量规的设计原理设计光滑极限量规时，应遵守泰勒原理（极限尺寸判断原则）的规定。泰勒原则（图2-1）是指孔或轴的实际尺寸和形状误差综合形成的体外作用尺寸（D或d）不允许超出最大实际尺寸（D或d），在孔或轴任何位置上的实际尺寸（D或d）不允许超出最小实体尺寸（D或d）。即：对于孔 DfeDmin 且 DaDmax对于轴 d

31、fedmax 且 dadmin式中 Dmax与Dmin 孔的最大与最小极限尺寸(ch cun)（孔的最小与最大实体尺寸）； dmax与dmin 轴的最大与最小极限(jxin)尺寸（轴的最小与最大实体尺寸）。图2-1 孔轴外作用(zuyng)尺寸包容要求是从设计的角度出发，反映对孔、轴的设计要求。而泰勒原则是从验收的角度出发，反映对孔、轴的验收要求。从保证孔与轴的配合性质的要求来看，两者是一致的。参看图2-2，满足泰勒原则要求的光滑极限量规通规工作部分应具有最大实体边界的形状，因而应与被测孔或被测轴成面接触（全形通规，图2-2b、d），且其定形尺寸等于被测孔或被测轴的最大实体尺寸。止规工作部分应

32、与被测孔或被测轴成两个点的接触（两点式止规，图2-2a、c），且这两点之间的距离即为定形尺寸，它等于被测孔或被测轴的最小实体尺寸。图2-2 光滑(gung hu)极限量规用光滑极限量规检测(jin c)孔或轴时，如果通规能够自由通过，且止规不能通过，则表示被测孔或轴合格。如果通规不能通过，或者止规能够通过，则表示被测孔或轴不合格。例如图2-3所示，孔的实际轮廓超出了尺寸公差带，用量规(ling gu)检测应该判定该孔不合格。该孔用全形通规检验，不能通过；用两点式止规检验，虽然沿x 方向不能通过，但沿y 方向却能通过；因此这就能正确地判定该孔不合格。反之，该孔若用两点式通规检验，则可能沿y 方向

33、通过；若用全形止规检验，则不能通过。这样一来，由于所使用量规的形状不正确，就会误判该孔合格。在被测孔或轴的形状误差不致影响孔、轴配合性质的情况下，为了克服制造或使用符合泰勒原则的量规时的不方便或困难，允许使用偏离泰勒原则的量规。例如，量规制造厂供应的统一规格的量规的长度不一定等于或近似于被测孔或轴的配合长度，但实际检验中却不得不使用这样的量规。大尺寸的孔和轴通常分别使用非全形通规进行检验，以代替笨重的全形通规。由于曲轴“弓”字形特殊结构的限制，它的轴颈不能使用环规检验，而只能使用卡规检验。为了延长止规的使用寿命，止规不采用两点接触的形状，而制成不全形圆柱面。检验小孔用的止规，为了增加止规的刚度

34、和便于制造，也可采用全形止规。检验薄壁零件时，为了防止两点式止规容易造成该零件变形，也可采用全形止规。使用偏离泰勒原则的量规检验空或轴的过程中，必须做到操作正确，尽量避免由于检验操作不当而造成的误判。例如，使用非全形通规检验孔或轴时，应在被测孔或轴时，应在被测孔或轴的全长范围内的若干(rugn)部位上分别围绕圆周的几个位置进行检验。图2-3 量规形状对检验(jinyn)结果的影响3 光滑极限量规的定形(dn xn)尺寸公差带和各项公差光滑极限量规的精度比被测孔、轴的精度高得多，但前者的定形尺寸也不可能加工成某一确定的数值。因此，GB195781光滑极限量规规定了量规工作部分的定形尺寸公差带和各

35、项公差。通规在使用过程中要通过合格的被测孔、轴，因而会逐渐磨损。为了使通规具有一定的使用寿命，应留出适当的磨损储量，因此对通过规规定磨损极限。止规通常不通过被测孔、轴，因此不留磨损磨储量。校对量规也不留磨损储量。3.1 工作量规的定形尺寸公差带和各项公差为了确保产品质量，GB195781规定量规定形尺寸公差带不得超出被测孔、轴公差带。孔用和轴用工作量规定形尺寸公差带分别如图3-1和图3-2所示。图中，DMDL为被测孔的最大、最小实体尺寸，Dmax、Dmin为被测孔的最小、最大极限尺寸，dm、dl为被测轴的最大、最小实体尺寸， 为被测轴的最大、最小极限尺寸；T为量规定形尺寸公差，Z为通规定形尺寸

36、公差带中心到被测孔、轴最大实体尺寸之间的距离。通规的磨损极限为被测孔、轴的最大实体尺寸。 图3-1 孔用工作量规定(gudng)型尺寸 图3-2 轴用工作(gngzu)量规及其校对量规公差(gngch)带示意图 定性尺寸公差带示意图测量极限误差一般取为被测孔、轴尺寸公差的1/101/6。对于标准公差等级相同而基本尺寸不同的孔、轴，这个比值基本上相同。随着孔、轴的标准公差等级的降低，这个比值逐渐减小。量规定形尺寸公差带的大小和位置就是按照这一原则规定的。通规和止规定形尺寸公差和磨损储量的总和占被测孔、轴尺寸公差（标准公差IT）的百分比。GB1957-81对基本尺寸至500mm、标准公差等级为IT

37、6IT16的孔和轴规定了通规和止规工作部分定形尺寸公差。此外，还规定了通规和止规的代号，分别为T和Z。量规工作部分的形状误差应控制在定形尺寸公差带的范围内，即采用包容要求。其形位公差为定形尺寸公差的50%。考虑到制造和测量的困难，当量规定形尺寸公差小于或等于0.002mm时，其形位公差取为0.001mm。根据被测孔、轴的标准公差等级的高低和基本尺寸的大小，量规工作面的表面粗糙度参数Ra的上限值为0.0250.4m。3.2校对量规的定形尺寸公差带和各项公差校对量规有下列三种：制造轴用通规时所使用的校对量规（代号为TT）新的通规能被TT校对量规通过，则表示该通规制造合格，这就能保证被测轴具有足够的

38、尺寸加工公差。制造轴用止规时所使用的校对量规（代号为ZT）新的止规能被ZT校对量规通过，则表示该止规制造(zhzo)合格，这就能保证被测轴的质量。（3）检验使用中的通规是否(sh fu)磨损到极限时所用的校对量规（代号为TS）通规在使用过程中，应不能被TS校对量规通过；如果通规被TS量规通过，则表示该通规已磨损到极限(jxin)，应予报废。校对量规工作部分的定形尺寸公差如图3-2所示。校对量规的定形尺寸公差带的范围内，即采用包容要求。其工作面的表面粗糙度参数值比工作量规小。2.4光滑极限量规工作部分极限尺寸的计算通常按下列步骤进行：（1）根据零件图上标注的被测孔或轴的公差带代号，从国家标准极限

39、与配合（附表3-2、附表3-3、附3-4、附3-5或附3-7等）查出孔或轴的上、下偏差，并计算出其最大和最小实体尺寸，它们分别是通规和止规以及校对量规工作部分的定形尺寸；（2）从GB1957-81查出量规定形尺寸公差T和通规定形尺寸公差带中心到被测孔或轴的最大实体尺寸之间的距离Z值。（3）按照图3-1和图3-2画量规定形尺寸公差带示意图，确定量规的上、下偏差，并计算量规工作部分的极限尺寸。例如计算检验减速器齿轮的58H7基准孔的工作量（塞规）工作部分的极限尺寸，并确定其形位公差和表面粗糙度参数值，画出量规简图。图3-3 58H7孔用工作量规定尺寸(ch cun)公差带示意图具体步骤查出58H7

40、孔的上、下偏差(pinch)为 mm。因此孔用工作(gngzu)量规通规和止规的定形尺寸分别为58mm和58.03mm。由附表7-1查出量规定形尺寸公差T为3.6m，通规定形尺寸公差带中心到被测孔的最大实体尺寸之间的距离Z为4.6m 。按图3-1，通规定形尺寸的上偏间的距离Z为（ZT/2）=6.4m ，下偏差为（ZT/2）=2.8m 。止规定形尺寸的上偏差为0，下偏差为T=3.6m。因此(ync)，检验58H7孔的通规工作(gngzu)部分按 mm允许(ynx)磨损到58mm；止规工作部分按 mm制造。量规定形尺寸公差示意图见图3-3。量规工作部分采用包容要求，还要给出更严格的形位公差。塞规圆

41、柱形工作面的圆柱度公差值和相对素线间的平行度公差值皆不得大于塞规定形尺寸公差值的一半，即他们皆等于0.0036/2=0.0018mm。根据量规工作部分对表面粗糙度的要求，查得塞规工作面的轮廓算术平均偏差 的上限不得大于0.05m。检验58H7 孔用的塞规工作部分各项公差的标注见图3-4。图3-4 塞规简图计算检验示减速器齿轮轴的40k6轴颈的工作量规通规（卡规）工作部分的极限尺寸，并确定其行位公差和表面粗糙度值，画出量规简图。计算40k6轴颈用工作卡规的三种校对量规（赛规）工作部分的极限尺寸。可以首先通过附表3-7查出40k6轴颈的上下偏差为mm。因此，轴颈用工作量规通规和止规的定型尺寸分别为

42、40.018mm和40.002mm。查出量规定形尺寸公差T为2.4m，通规定形尺寸公差带中心到被测量轴颈的最大实体尺寸之间的距离Z为2.8m。按图3-2，通规定形尺寸的上偏差为-（Z-T/2）=-1.6m,下偏差为-（Z+T/2）=-4.0m。止规定形尺寸的上偏差为+T=+2.4m,下偏差为0。因此(ync)，检验40k6轴颈的通规工作(gngzu)部分按mm即按mm制造，允许磨损(m sn)到40.018mm;止规工作部分按+mm制造。量规定形尺寸公差带示意图见图3-5。图3-5 40k6轴颈用工作量规及其校对量规定形尺寸公差带示意图量规工作部分采用包容要求，还要给出更严格的行为公差。卡规两

43、平行平面的平面度公差值和平行度公差值皆不得大于卡规定形尺寸公差值的一半，即他们皆等于0.0024/2=0.0012mm。根据量规工作部分对表面粗糙度的要求，由附表7-2查的卡规工作面的轮廓算术平均偏差Ra的上限值不得大于0.05。检验40k6轴颈用卡规工作部分各项公差的标注见图3-6。图3-6 卡规(kgu)简图40k6轴颈用工作卡规(kgu)的校对量规的定形尺寸公差TP=T/2=1.2m。按图3-2，TT和TS校对(jio du)量规的定形尺寸皆为40.018mm,ZT校对量规的定形尺寸为40.002mm，TT校对量规的上偏差为-Z=-2.8m,下偏差-（Z+TP）=-4.0m，TS校对量规

44、的上偏差为0，下偏差为-TP=-1.2m，ZT校对量规的上偏差为+ TP=+1.2m，下偏差为0。因此，TT校对量规mm即按mm制造。TS校对量规按mm制造。ZT校对量规定mm制造。校对量规定形尺寸示意图见3-5。孔轴实际尺寸的验收极限，根据孔轴实际尺寸的数值，通常使用普通计量器，通过两点来获得。按图样要求，孔轴的真实尺寸位于规定的最大与最小极限尺寸范围内才算合格。考虑到车间的实际情况，通常，工件的形状误差取决于加工设备及工艺装备的精度，工件合格与否只按一次测量来判断，对于温度，压陷效应以及计量器和标准器如量块的系统误差均不进行修正，因此，测量孔轴实际尺寸时，由于存在诸多因素产生的测量误差，测

45、得的实际尺寸通常不是真实尺寸，即测的实际尺寸=真实尺寸测量误差，如图3-7所示。图3-7 实际尺寸与真实(zhnsh)尺寸的关系鉴于上述情况，测量孔轴实际尺寸时，首先应确定判断其合格与否的尺寸界限，即验收极限。如果根据测的实际尺寸是否超出极限尺寸来判断其合格性，即以孔轴的极限尺寸作为孔轴实际验收极限，则有可能把真实尺寸位于公差带上下两端外侧附近的不合格产品误判为合格产品而接收。这称为误收。但也有可能把真实尺寸位于公差带上下两端附近的合格品误判为不合格品而报废。这称为误废。误收会影响产品质量，误废会造成经济损失。为了保证(bozhng)产品质量，可以把孔轴实际尺寸的验收极限从他们的最大和最下极限

46、尺寸分别向公差带内移动一段距离，这就可能减少误收率或达到误收率为零，但会增大误废率。因此，正确地确定验收极限，具有重大的意义。GB/T3177-1997光滑工件尺寸的检验对如何确定验收极限规定了两种方式，并对如何选用(xunyng)这两种验收极限方式，也作了具体的规定。验收极限方式的确定可以按照下列两种方式之一确定。内缩方式的验收极限是从规定的最大和最小极限尺寸分别向工件尺寸公差带内移动一个安全(nqun)裕度A的大小距离来确定。由于误差测量的存在，一批工件实际尺寸是随机变量。表示一批工件实际尺寸分散极限的测量误差范围用测量不确定度表示。测量孔或者轴的实际尺寸时，应根据孔轴公差的大小规定测量不

47、确定度允许值，以作为保证(bozhng)产品质量的措施，此允许值称为安全裕度A。GB/T3177-1997规定，A值按工件尺寸公差T的1/10确定。另KS和KI分别表示上下验收极限，Lmax和Lmin分别表示最大和最小极限尺寸。不内缩方式的验收极限是以规定的最大和最小极限尺寸分别作为上下验收极限，即取安全裕度为零（A=0），KS=Lmax, KI=Lmin。验收极限方式的选择应该综合考虑被测工件的不同精度要求，标准公差等级的高低，加工后尺寸的分布特性和工艺能力等因素来确定。具体要求如下：（1）对于遵循包容要求的尺寸和公差等级高的尺寸，其验收极限内缩方式确定。（2）当工艺能力指数CP1时，验收极

48、限可以按不内缩方式确定；但对于采用包容要求 的孔、轴，其最大实体尺寸一边的验收极限应该按单方向内缩方式确定。这里的工艺能力指数CP是指工件尺寸公差T与加工工序能力c的比值，c为常数，为工序样本的标准偏差。如果工序尺寸遵循正态分布，则该工序的工艺能力为6。在这种情况下，CP=T/6。（3）对于偏态分布的尺寸，其验收极限可以只对尺寸偏向的一边按单向内缩方式确定。（4）对于非配合尺寸和一般公差的尺寸，其验收极限按不内缩方式确定。确定工件尺寸验收极限后，还需正确选择计量器具以进行测量。4 计量器具的选择根据测量误差的来源，测量不确定度u是由计量器具的测量不确定度u1和测量条件引起的测量不确定度u2组成

49、的。u1是表征由计量器具内在误差所引起的测得的实际尺寸对真实尺寸可能分散的一个范围，其中还包括使用的标准器（如调整比较仪示值零位用的量块、调整千分尺示值零位用的校正棒）的测量不确定度。u2是表征测量过程中有温度、压陷效应及工件形状误差等因素所引起的测得的实际尺寸对真实尺寸可能分散的一个范围。u1与u2均为独立随机变量。因此，他们之和（测量(cling)不确定度u）也是随机变量(su j bin lin)。但u1与u2对u的影响(yngxing)程度是不相同的，u1的影响较大，u2的影响较小,u1 与 u2 一般按二比一的关系处理。由对立随机变量合成规则，得，因此，u1=0.9u, u2=0.4

50、5u 。当验收极限采用内缩方式，且把安全裕度A取为工件尺寸共差T的1/10时，为了满足生产上对不同的误收、误度允许率的要求，GB/T31771997将测量不确定度允许值u与T的比值分成三档。他们分别是： = 1 * ROMAN I档，=1/10 = 2 * ROMAN ；II档, =1/6； = 2 * ROMAN ； = 3 * ROMAN III档, =1/4相应地，计量器具的测量不确定度允许值u1 也按分档，u1=0.9u。对于IT6IT11的工件，u1分为 = 1 * ROMAN I，II， = 3 * ROMAN III 三档；对于IT12IT18的工件，u1 分为 = 1 * RO

51、MAN I，II两档。选用u1时，一般情况下优先选用 = 1 * ROMAN I 档，其次选用 II档 = 3 * ROMAN ，III档 。然后，普通计量器具的测量不确定度 u1的数值，选择具体的计量器具。所选择的计量器具的u1值应不大于u1值。当选用 = 1 * ROMAN I档的u1且所选择的计量器具的u1u1 时，u=A=0.1T,根据理论分析，误收率为零，产品质量得到保证，而误废率约为7%（工件实际尺寸遵循正态分布）14%（工件实际尺寸遵循正态分布）。当选用II， = 3 * ROMAN III档的u1且所选择的计量器具的u1u1时， uA(A=0.1T),误收率和误废率皆有所增大,

52、u对A的比值（大于1）越大，则误收率和误费率的增大就越多。当验收极限采用不内缩方式即安全裕度等于零时，计量器具的测量不确定度允许值u1也分成 = 1 * ROMAN I，II， = 3 * ROMAN III三档，亦应满足 = 1 * ROMAN Iu1。在这种情况下，根据理论分析，工艺能力指数CP越大，在同一工件尺寸公差的条件下不同档次的u1越小，则误收率和误废率皆就越小。验收极限方式和相应(xingyng)计量器的选择示例如下：确定85f7 ()轴时的验收极限，并选择相应的计量器具。该轴可否使用标尺分度值为0.01mm的外径千分尺进行比较测量，并加以分析。首先(shuxin)确定验收极限8

53、5f7轴采用包容要求，因此(ync)验收极限应按内收缩方式确定。根据该轴的尺寸公差IT7=0.035mm，安全裕度A=0.0035mm。按此确定上下验收极限KS和KI得： KS=LmaxA=84.9640.0035=84.9605mm KI= LminA=84.9290.0035=84.9325mm之后确定选择计量器具按优先档的计量器测量部确定度允许值u1=0.0032mm。选用标尺分度值为0.005mm的比较仪或者精度更高的仪器，可以使用车间最常用的标尺分度值为0.01mm的外径千分尺进行比较测量。具体方法，用外径千分尺对85mm工件进行绝对测量时，千分尺的测量部确定度u1=0.005mm，它大于上述值。为了提高千分尺的使用精度可以采用比较测量法。实践表明，当使用形状与工件形同的标准器进行比较测量时，千分尺的测量不确定度降为原来的40%，当使用形状与工件不相同的标准器进行比较测量时，千分尺的测量不确定度降为原来的60%。本例中使用形状与轴形状不相同的测量器即85mm两块组进行比较测量，因此千分尺的测量不确定度可以减小到0.003mm，它小于0.0032mm允许值，这就能够满足使用的要求。由例如150H9()孔的终加工工序的工艺能力指数CP=1.2,确定测量该