孔轴检测与量规设计基础

1、孔轴检测与量规设计基础第1页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二1孔轴的尺寸公差和形位公差：采用独立原则：尺寸和形位误差分别测量，可获得具体数值；采用包容要求：综合结果使用光滑极限量规，判断合格而无具体数值；采用最大实体要求：综合结果使用功能量规，判断合格而无具体数值。量规：一种没有刻度而用以检验孔轴实际尺寸和形位误差综合结果的专用计量器具，只能判断合格与否，而不能获得具体误差值。第2页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二2第一节 孔、轴实际尺寸的验收由于温度、压陷效应以及计量器具和标准器本身的系统误差，测量孔轴实际尺寸时会产生测量误差，即： 测得的实际尺寸

2、真实尺寸测量误差 一般测量孔轴实际尺寸时，应确定其合格与否的尺寸界限，即验收极限。 以极限尺寸为验收极限时，由于测量误差的存在： 上下限外侧部分易判为合格，造成误收； 上下限内侧部分易判为不合格，造成误废； 因此，验收极限可以从极限尺寸分别向公差带内移动一段距离，以减少误收率。第3页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二31、验收极限方式的确定（1）内缩方式： 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裕度A的大小的距离来确定。令Ks和Ki分别表示上、下验收极限，Lmax和Lmin分别表示工件最大和最小极限尺寸，如图，则 Ks=Lmax-A

3、; 其中A=T/10 Ki =Lmin+A第4页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二4(2)不内缩方式 不内缩方式的验收极限是以图样上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），因此 Ks=Lmax； Ki =Lmin第5页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二52、验收极限方式的选择 选择哪种验收极限方式，应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确定。具体原则如下：（1）对于遵循包容要求 的尺寸和标准公差等级高的尺寸，其验收极限按双向内缩方式确定。（2）当工艺能力指数Cp1时，

4、验收极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向内缩方式确定。 Cp指工件尺寸公差T与加工工序工艺能力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 。 第6页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二6（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，还需要正确选择计量器具以进行测量。第7页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，

5、星期二7 二、计量器具的选择 1、所选仪器要满足测量范围要求； 2、所选仪器要满足测量精度要求； 根据测量误差的来源，测量不确定度u是由计量器具的不确定度 u1和测量条件引起的不确定度u2组成的。u1的影响较大，u2的 影响较小，u10.9u，测量不确定度u1是精度选择时联系仪器 和零件的一个桥梁。 （1）、仪器不确定度允许值的确定 国标将测量不确定度允许值u和T的比值分成三档，档： =1/10，档： =1/6，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，三个档次u1的数值列于 P272附表7-1。例：尺寸1830， T13um 时u1.3，u10.9u0.91.31.2

6、（um）； 时u2.2，u10.9u0.92.22.0（um）； 时u3.25，u10.9u0.93.252.9（um）。第8页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二8（2）、查看给定仪器的不确定度数值u1。（3）、根据技术指标确定所选仪器 精度：在测量范围满足的前提下若所选仪器本身的不确定度u1 u1（根据零件确定的不确定允许值），则仪器精度满足要求。3、所选仪器要满足经济性要求。在满足测量范围和测量精度的前提下选择分度值大的仪器。第9页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二9三、验收极限方式和相应计量器具的选择示例例：测量 轴（方法：比较测量）（1）、确定验

7、收极限（2）、选择仪器 、根据基本尺寸及IT查附表7-1得u1=3.2、5.3、7.9um; 、假定给出的仪器 a、0.01mm的外径千分尺得出 u1=0.005; b 、0.005mm的比较仪器得出 u1= 0.003； c、 0.001mm的比较仪器得出 u1= 0.0011。第10页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二10 若没有给出b、c两台仪器，则用外径千分尺进行比较测量。注意：实践证明，当使用形状与工件形状相同的标准器进行比较测量时，千分尺的u1 降为原来的40%，当使用形状与工件形状不相同的标准器进行比较测量时，千分尺的u1 降为原来的60%。如用量块比较测量时

8、 u1 =0.00560%=0.0030.0032可以选用。（3）用外径千分尺进行比较测量（4）数据处理（5）评定合格性具体步骤如P146-147。第11页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二1112量规：是一种无刻度的定值专用计量器具。 孔、轴实际尺寸和形状误差的综合结果可用光滑极限量规检验。光滑极限量规的功用 光滑极限量规有通规和止规，代号分别为“T”和“Z”。 （1）通规：模拟孔、轴的最大实体边界，检验工件的体外作用尺寸是否超出最大实体尺寸。 （2）止规：检验工件的实际尺寸是否超出最小实体尺寸。检验孔的量规塞规；检验轴的量规环规、卡规第二节 光滑极限量规第12页，共30

9、页，2022年，5月20日，16点0分，星期二12 图7-6（a）孔用塞规 （b）轴用卡规第13页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二132、量规按用途可分为：（1）工作量规：(T、Z)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。（2）验收量规：(T、Z)指在验收零件时检验人员或 用户代表所使用的量规。（3）校对量规：(TT、ZT、TS)指用来检验工作量规 或验收量规的量规。 孔用工作量规使用通用计量器具测量很方 便，不需要校对量规。只有轴用工作量规才使用 校对量规。第14页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二14二、光滑极

10、限量规的设计原理 光滑极限量规设计应符合极限尺寸判断原则,即泰勒原则。 泰勒原则是指孔或轴的实际尺寸与形状误差的综合结果所形成的体外作用尺寸（Dfe或dfe）不允许超出最大实体尺寸（DM或dM）,在孔或轴任何位置上的实际尺寸（Da或da)不允许超出最小实体尺寸（DL或dL）。即： 对于孔 DfeDmin= DM且Da Dmax = DL 对于轴dfe dmax = dM且da dmin =dL通规通过、止规不通过，表示工件合格。第15页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二1516 （a） （b） 图7-7 孔、轴的体外作用尺寸与实际尺寸第16页，共30页，2022年，5月20

11、日，16点0分，星期二16符合泰勒原则的量规如下：（1）量规尺寸要求：通规定形尺寸=工件的最大实体尺寸MMS，止规定形尺寸=工件的最小实体尺寸LMS。（2）量规形状要求 通规是用来控制工件的作用尺寸，它的测量面应是与孔和轴形状相对应的完整表面，且测量长度等于配合长度，因此通规称全形量规。 止规是用来控制工件的实际尺寸，它的测量面应是点状的，且测量长度可以短些。止规表面与被测件是点接触。第17页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二1718 图7-8 光滑极限量规第18页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二18注意：在量规的实际应用中，由于量规制造和使用方面的原

12、因，要求量规形状完全符合泰勒原则是有困难的，因此标准中规定：允许在被测工件的形状误差不影响配合性质的条件下，可以使用偏离泰勒原则的量规。 如通规：量规厂供应的标准通规长度不等于工件的配合长度；大尺寸的孔、轴常用非全形通规以替代笨重的全形通规；曲轴的直径无法用全形环规，只能用卡规检测。 卡规：测量时点接触易于磨损，所以止规不得不采用小平面、圆柱面或球面代替；检验孔用的止规，为制造和增加刚度，常用全形塞规；检验薄壁工件时，为防止两点状止规造成工件变形，也采用全形止规。 第19页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二19为了尽量避免在使用偏离泰勒原则的量规检验时造成的误判，操作时一定

13、要注意。如使用非全形的通规时，应在被检孔的全长上沿圆周的几个位置上检验；使用卡规时，应在被检轴的配合长度内的几个部位，并围绕被检轴周围的几个位置上检验。见下图量规工作部分的形状对检验结果的影响：(a)全形通规 (b)两点式通规 (c)两点式止规 (d)全形止规1实际孔 2尺寸公差带第20页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二20三、光滑极限量规的定形尺寸 公差带和各项公差1、工作量规的定形尺寸公差带和各项公差 量规公差带全部位于被检工件公差带内，能有效地保证产品的质量和互换性，但有时会把一些合格的工件检验成不合格品，实质上缩小了工件公差带范围，提高了工件的制造精度。设计步骤

14、如下：（1）画出被测工件的公差带示意图（2）按工件的标准公差等级确定查附表7-5（P273）确 定量规制造公差T和通规位置要素Z（通规尺寸公差 带中心到工件最大实体尺寸之间的距离）。（3）按GB/T1957-2006规定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。第21页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二2122孔用工作量规的公差带示意图见图7-10。 图7-10 第22页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二2223轴用工作量规的公差带示意图见图7-11。 图7-11第23页，共30页，2022年，5月20日，16点

15、0分，星期二23（4）确定量规形位精度 量规工作部分的形状误差应控制在定形尺寸公差的范围内，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。项目 、塞规：“ ” 、“ ”（素线间） 卡规：“ ”、“ ”（5）、确定表面精度：按附表7-6（P274）确定。第24页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二242、校对量规的定形尺寸公差带和各项公差 孔用工作量规使用通用计量器具测量很方 便，不需要校对量规。只有轴用工作量规才使用 校对量规。 类型：校对量规有三种：TT、 TS、 ZT

16、定形尺寸：TT、TS的定形尺寸是轴的最大实体尺 寸MMS ZT的定形尺寸是轴的最小实体尺寸LMS 定形尺寸公差Tp：为工作量规定形尺寸公差T的一 半，即Tp T 第25页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二25孔用和轴用工作量规定形尺寸公差带分别如图所示第26页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二26TT控制的是T的最小尺寸，新的T能被TT通过表示T合格，保证被测轴具有足够的尺寸加工公差，公差带位置见上图；ZT控制的是Z的最小尺寸，新的Z能被ZT通过表示Z合格，保证被测轴的质量（被测轴的实际尺寸不小于其最小极限尺寸），公差带位置见上图；TS控制的是T的最大尺寸，防止通规在使用中超过磨损极限，T在使用过程中应不能被TS通过，公差带位置见上图。 3、例题讲解：看P152-155例4、例5、例6校对量规的定形尺寸公差带位置确定：第27页，共30页，2022年，5月20日，16点0分，星期二27 第三节 功能量规 被测要素的定向、定位公差与其尺寸公差的关系及与基准要素尺寸公差的关系皆采用最大实体要求时，应使用功能量规。功能量规的工作部分模拟体现图样上对被测要素和基准要素规定的边界，检验完