第四章-光滑极限量规

第四章光滑极限量规

4.1尺寸误差的基本概念

4.2用通用计量器具测量工件

4.3用光滑极限量规检验工件14.1光滑工件尺寸的测量4.1.1光滑工件尺寸的测量常用方法◆极限指示计：可调、显示偏差值，或是否合格◆通用计量器具：“两点法”测直径◆光滑极限量规（简称量规）光滑极限量规是一种没有刻度的专用定值检验工具，其外形与被检验对象相反。极限量规一般都成对使用，分为“通规”和“止规”。通规的作用是防止工件尺寸超出最大实体尺寸，止规的作用是防止工件尺寸超出最小实体尺寸。24.1光滑工件尺寸的测量4.1.1光滑工件尺寸的测量常用方法

采用独立原则、最大实体要求和最小实体要求的光滑工件尺寸通常使用通用计量器具和极限指示计进行测量。对于采用包容要求的光滑工件尺寸通常使用光滑极限量规检验。34.2光滑工件尺寸的测量——通用计量器具4.2.1光滑工件尺寸的验收极限和安全裕度

（1）误收与误废

在测量或检验过程中，真实尺寸位于公差带内但接近极限偏差的合格工件，可能因测得的实际尺寸超出公差带而被误判为废品，这种现象称为误废。真实尺寸超出公差带范围但接近极限偏差的不合格工件，可能因测得的实际尺寸在公差带内而被误判为合格品，这种现象称为误收。

正确的确定验收极限意义重大。4

GB/T3177—2009《产品几何技术规范(GPS)光滑工件尺寸的检验》规定了光滑工件尺寸：◆验收原则；

◆验收极限；

◆计量器具的测量不确定度允许值；

◆计量器具的选择原则。该标准主要使用于通用计量器具（游标卡尺、千分尺等）检验IT6~IT8，公称尺寸至500mm的光滑工件的尺寸。5

4.2.1光滑工件尺寸的验收极限和安全裕度（2）验收极限方式的确定标准规定验收极限可以按照以下两种方式之一确定：◆内缩方式

验收极限是从规定的的最大实体尺寸(MMS)和最小实体尺寸(LMS)分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定。

A的值按零件公差的10%确定。

6采用双边内缩时：

对于孔：

Ｄ上验收极限＝ＤLMS－Ａ＝Ｄmax－Ａ

Ｄ下验收极限＝ＤMMS＋Ａ＝Ｄmin＋Ａ

对于轴：

d上验收极限＝dMMS－Ａ＝dmax－Ａ

d下验收极限＝dLMS＋Ａ＝dmin＋Ａ

尺寸合格条件：下验收极限≤Da≤上验收极限下验收极限≤da≤上验收极限74.2.1光滑工件尺寸的验收极限和安全裕度（2）验收极限方式的确定◆不内缩方式

验收极限是从规定的的最大实体尺寸(MMS)和最小实体尺寸(LMS)，即安全裕度A为零。此时零件的验收极限为：上验收极限=dmax（或Dmax）下验收极限=dmin（或Dmin）8

（3）

验收极限方式的选择：①对于遵循包容要求的尺寸和标准公差等级高的尺寸，其验收极限应按内缩法确定；②当工艺能力指数Cp≥1时，不内缩；如果采用包容要求是，在最大实体尺寸一侧内缩；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法确定；④对于非配合尺寸和一般公差的尺寸，其验收极限应按不内缩法确定。9采用单边内缩Dmax(L)ADmin(M)上验收极限下验收极限孔公差带DM上验收极限下验收极限轴公差带dmax(M)Admin(L)

dMCp≥1采用包容要求时的验收极限

10偏态分布时的验收极限

下验收极限上验收极限Admindmax轴公差带上验收极限下验收极限ADminDmax孔公差带114.2.2计量器具的选择

（1）测量误差构成

测量不确定度u是对测得值与真值趋近程度的评定结果。

u由计量器具不确定度u1和测量条件不确定度u2组成。一般情况下，u1

＝0.9u

（2）计量器具选择原则所选用计量器具的不确定度必须小于或等于对应的测量不确定度允许值。

u1选择量具≤u1允许12

安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1）

注：u1分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档，一般情况下应优先选用Ⅰ档，其次选用Ⅱ档、Ⅲ档。

μ值分别为工件公差的1/10，1/6，1/413例题：试确定测量Φ75f8E轴验收时的验收极限，选择相应的计量器具，并分析能否使用分度值为0.01mm的外径千分尺进行比较测量。解：(1)确定验收极限Φ75f8E轴采用包容要求，验收极限按双向内缩方式确定。查表得安全裕度A=0.0046mm，上下验收极限：上验收极限=dmax-A=74.970–0.0046=74.9654mm下验收极限=dmin+A=74.924+0.0046=74.9286mm14（2）选择计量器具

查表按优先选用I档计量器具测量不确定度允许值原则，确定m1=0.0041mm。

按表选用分度值为0.005mm比较仪，其测量不确定度m1ˊ=0.003

mm<m1。（3）采用外径千分进行比较测量

采用分度值为0.01mm外径千分尺，测量不确定度为m1ˊ=0.005mm>m1,绝对测量不能满足要求。

用上述外径千分尺进行比较测量，可使其测量不确定度下降为原来的40~60%。用75mm量块作为标准器进行比较测量。可以满足测量要求。154.3

用光滑极限量规的设计4.3.1光滑极限量规的功用和种类

（1）光滑极限量规的功用光滑极限量规(plainlimitgauge)是一种无刻度、成对使用的专用检验工具。适用于大批量生产、遵守包容要求的孔和轴的检验。用光滑极限量规检验零件时，只能判断零件是否在规定的验收极限范围内，而不能测出零件实际尺寸和形位误差的数值。16光滑极限量规具有通规(T)和止规(Z)。通规(gogauge)模拟被测孔和轴的最大实体边界，检验实际要素（通过为合格）；止规(notgogauge)体现最小实体尺寸，检验被测孔和轴的实际要素尺寸（止住为合格）通孔公差孔最小极限尺寸止孔最大极限尺寸轴公差轴最大极限尺寸通轴最小极限尺寸止检验孔的量规成为塞规(pluggauge)，检验轴的量规成为环规(ringgauge)或卡规。174.3.1光滑极限量规的功用和种类

（2）光滑极限量规的种类

◆工作量规零件制造过程中操作者使用的量规，应是新的磨损较少的量规；◆验收量规验收零件时检验员或用户代表使用的量规，与操作者使用相同类型且磨损较多但未超出磨损极限的量规。◆校对量规专门为检验轴用量规（环规或卡规）制造的量规。18校对量规分为：

●校通—通(TT)

制造新的轴用通规所使用的校对量规（通过，新通规合格）●校通—损(TS)

检验使用中的轴用通规是否磨损到极限时的校对量规（通过，轴用通规磨损到极限，应报废）

●校止—通(ZT)

制造新的轴用止规所使用的校对量规（通过，新通规合格）194.3.2光滑极限量规的设计原理光滑极限量规的设计应遵循极限尺寸判断原则（泰勒原则）的规定。孔或轴的拟合要素和尺寸——体外作用尺寸(Dfe,dfe)不得超过最大实体尺寸，在任何位置上孔或轴的实际组成要素尺寸(Da,da)不得超过最小实体尺寸，即：

对于孔Dfe≥Dmin

且Da≤Dmax

对于轴dfe≤dmax

且da≥dmin

20根据光滑极限量规的设计要求，符合泰勒原则的量规，通规应具有最大实体边界的形状（全形通规），止规应具有与被测孔、轴称两个点接触的形状（两点式止规）。(a)全形通规；(b)两点状通规；(c)工件；(d)两点状止规；(e)全形止规214.3.2光滑极限量规的设计原理严格遵守泰勒原则设计的量规，具有既能控制零件尺寸，同时又能控制零件形状误差的优点。

由于量规制造和使用方面的原因，实际应用中允许光滑极限量规偏离泰勒原则，如采用非全形通规，全形止规或长度不够的量规等，在这种情况下，主用量规操作的正确性。224.3.3光滑极限量规的公差及工作尺寸计算

（1）工作量规的公差及公差带T1：工作量规制造公差带，与被检验零件的公差等级和公称尺寸有关；Z1：通规尺寸公差带中心道最大实体尺寸之间的距离（考虑磨损）；止规公差带紧靠最小实体尺寸；工作量规的几何误差应在其尺寸公差带内，即采用包容要求，公差值为量规尺寸公差的50%，表面粗糙度Ra不应大于0.05~0.8um234.3.3光滑极限量规的公差及工作尺寸计算

（2）校对量规的公差及公差带校对量规（塞规）的尺寸公差Tp为被校对工作量规的尺寸公差的1/2；

对于TT规，公差带从通规的下极限偏差起向轴用量规通规公差带内分布；对于TS规，公差从通规磨损极限起向轴用量规通规公差带内分布。对于ZT规，公差带从止规的下极限偏差向用量规通规公差带内分布。校对量规的几何误差应在其尺寸公差带内，即采用包容要求，表面粗糙度Ra不应大于0.05~0.4um244.3.3光滑极限量规的公差及工作尺寸计算

（3）光滑极限量规的工作尺寸计算步骤：◆由标准公差数值表、孔轴极限偏差数值表查出被检零件孔或轴的上、下极限偏差，并画出公差带图；◆由光滑极限量规公差表查出量规尺寸公差T1和通规尺寸公差带中心到最大实体尺寸之间的距离Z1；◆按照量规尺寸公差带示意图确定量规上、下极限偏差，并计算出量规工作部分的极限尺寸。25检验孔的量规检验轴的量规通端上偏差Ts=EI+Z+T/2Tsd=es–Z+T/2通端下偏差Ti=EI+Z–T/2

Tsd=es–Z–T/2止端上偏差Zs=ESZsd=ei+T止端下偏差Zi=ES–TZid=ei

计算工作量规的极限偏差26设计举例计算25H8/f7孔用、轴用工作量规的极限偏差。27设计举例计算25H8/f7孔用、轴用工作量规的极限偏差。解：（1）求被测孔、轴的极限偏差：

25H8：ES=+0.033，EI=0,25f7：es=－0.020,ei=－0.041。（2）

确定工作量规的制造公差和位置要素值：查表得：

IT8,尺寸为25的量规公差T=0.0034，位置要素Z=0.005；

IT7,尺寸为25的量规公差T=0.0024，位置要素Z=0.0034。28

（3）计算工作量规的极限偏差：①25H8孔用塞规：通规：上偏差=EI+Z+=(0+0.005+0.0017)=+0.0067

下偏差=EI+Z－=(0+0.005－0.0017)=+0.0033

磨损极限=EI=0

止规:上偏差=ES=+0.033

下偏差=ES－T=(+0.033－0.0034)=+0.029629②25f7轴用卡规：通规：上偏差=es－Z+=(－0.020－0.0034+0.0012)=－0.0222

下偏差=es－Z－=(－0.020－0.0034－0.0012)=－0.0246

磨损极限偏差=es=－0.020

止规:上偏差=ei+T=(－0.041+0.0024)=－0.0386

下偏差=ei=－0.041(3)绘制工作量规的公差带图（见图）和量规的标注方法（见图）。3031

量规的标注方法（a)卡规工作简图；（b）塞规工作简图324.3.3量规的技术要求量规的技术要求包括量规材料、硬度、形位公差和表面粗糙度等。

1.量规材料量规测量面的材料，可用合金工具钢、渗碳钢、碳素工具钢及其它耐磨材料，或在测量表面镀以厚度大于磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料。

2.硬度量规测量表面的硬度对量规使用寿命影响很大，其测量面的硬度应为HRC58~65。33

3.形位公差

量规的形状公差和位置公差应控制在尺寸公差带内，其形位公差值不大于尺寸公差的50%，考虑到制造和测量的困难，当量规的尺寸公差小于或等于0.002时，其形位公差仍取0.001。

4.表面粗糙度量规测量面的粗糙度按下表选取。校对量规测量面的表面粗糙度比工作量规更小。343536小

结

1.光滑工件尺寸的检测

(1)用通用计量器具测量工件通常车间使用的普通计量器具在选用时，应使所选择的计量器具不确定度u计不大于且接近于计量器具不确定度的允许值u1；验收极限可采用内缩和不内缩两种方式来确定，见下表。

37验收极限的确定