互换性第六章1

第六章几何量参数检测学习要求

理解泰勒原则的内涵；

掌握光滑极限量规公差带的特点；

掌握验收极限的确定和普通计量器具的选择原则；

了解光滑极限量规的作用、种类和常见结构；

掌握光滑极限量规的设计方法；

理解几何误差的评定原则；

GB/T3177-1997《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、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。对于工件注出公差的尺寸，有两种检测方法：

GB/T1957-2006《光滑极限量规》特点：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，是一种定量检验，多用于单件、小批量生产中的检验。特点：用光滑极限量规检验，能综合检验工件的尺寸和形状误差，是一种定性检验，多用于大批量生产的质量控制。一、泰勒原则泰勒原则是要求孔、轴的体外作用尺寸不超出其最大实体尺寸，且局部实际尺寸不超出其最小实体尺寸的检验原则。孔：Dmin≤Dfe，且Dai≤Dmax轴：dmin≤dai，且dfe≤dmax说明：（1）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；（2）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性。检验合格的孔、轴可满足包容要求。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：

误收：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。

误废：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。为保证零件的互换性，适当控制误废，尽量减少误收。说明：国家标准规定，任何检验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，当工艺处于稳定状态时按下式计算：尺寸公差尺寸分布的标准偏差说明：工件实际尺寸的分布与加工方法的工艺能力指数有关，Cp越大，尺寸分布越集中，加上测量精确度越高，则误判的概率越小。6σ工件尺寸分布工件公差三、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《光滑工件尺寸的检验》（GB/T3177-1997），做出内缩验收极限的规定。本标准用于在车间使用游标卡尺、千分尺、比较仪等普通计量器具对图样上注出的公差等级为IT6-IT18、基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸的检验，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，即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，国家标准规定两种确定验收极限的方式：内缩验收极限不内缩验收极限验收极限：指检验工件尺寸时判断其尺寸合格与否的尺寸界线。内缩方式验收极限是从规定的最大实体极限MML和最小实体极限LML分别向工件公差带内移动一个安全裕度A确定。说明：A值从标准表中查得，与工件公差等级有关，A=T/10。上验收极限尺寸=孔轴最大极限尺寸-A下验收极限尺寸=孔轴最小极限尺寸+A表6-1安全裕度与计量器具的测量不确定度允许值表6-1安全裕度与计量器具的测量不确定度允许值不内缩方式说明：安全裕度A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MML和最小实体极限LML，即安全裕度A值等于零，验收极限与尺寸极限重合。这种方式与传统方法的验收边界是一致的。（1）若A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。（2）若A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。验收方式的选择1、对采用包容要求E的尺寸和公差等级较高的重要尺寸，一般用内缩的验收极限。说明：（1）对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、小批量的工件不经济，实际中采用“二点法”的通用计量器具，采用内缩验收方式减少误收。（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Cp>1时，采用不内缩的验收极限；但采用包容要求时，在最大实体尺寸一侧仍应按内缩方式确定验收极限。采用包容要求，一侧内缩说明：当工件的实际尺寸分布趋于正态分布且Cp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一侧按内缩方式确定验收极限。4、对于非配合的低精度尺寸和未注尺寸公差的尺寸，可按不内缩方式确定验收极限。说明：实际尺寸“超差”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。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“误废”与“误收”是由于测量极限误差（不确定度）的存在。测量极限误差（不确定度U）主要由两部分构成：计量器具的测量不确定度值u1=0.9U说明：重要因素，所选的计量器具的测量不确定度u计≤u1，且尽可能地接近u1。由温度、压陷效应、形状误差等引起的不确定度u2=0.45U两者按平方和合成说明：（1）计量器具测量不确定度允许值u1是按工件公差的比值分档：IT6-IT11分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三档，IT12-IT18分为Ⅰ、Ⅱ两档。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三档的测量不确定允许值U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量器具的最低精度的高低。见表6-1。（2）一般情况下优先选用Ⅰ档，其次选用Ⅱ、Ⅲ档。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

例试确定Φ140H9E的验收极限，并选择相应的计量器具。+0－1400.010H9Td+0.1解：由尺寸公差查表可得：由表6-1可得：由于工件尺寸采用包容要求，应按内缩方式确定验收极限上验收极限=140.090mm下验收极限=140.010mm由表6-2可知，在工件尺寸≤150mm范围内，分度值为0.01mm的内径千分尺的测量不确定度为0.008mm，小于u1，且数值最为接近，可以满足要求。0.010四、光滑极限量规光滑极限量规（简称量规）是一种无刻度的专用定值检验工具，其外形与被检测的对象相反。即只能判断工件的尺寸是否在允许的极限尺寸范围内，而不能测出工件的实际尺寸。说明：当图样上被测要素的尺寸公差和形位公差按独立原则标注时，一般使用通用计量器具分别测量。量规用于检验遵守包容要求的工件，综合控制尺寸误差和形状误差，尤其在大批量生产中应用广泛。极限量规分为通规和止规，通常成对使用，且通规能通过，止规不能通过则认为工件合格：通规：控制工件的体外作用尺寸，按工件的最大实体尺寸设计、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尺寸范围内。止规：控制工件的实际尺寸，按工件的最小实体尺寸设计、制造，作用是防止工件局部实际尺寸超出最小实体尺寸。孔用量规轴用量规量规的分类1、按被检工件类型，分为塞规和卡规。塞规：检验孔用的量规。卡规（环规）：检验轴用的量规。塞规卡规2、按用途分为工作量规、验收量规、校对量规。工作量规：生产过程中操作者检验工件时所使用的。通常有通规T和止规Z，成对使用。验收量规：检验部门或用户代表在验收工件时使用的。说明：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。校对量规：用于检验工作量规。国家标准只对轴规定了校对量规。说明：制造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。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差，即量规的实际尺寸和工件的极限尺寸有差别。在用量规检验工件是否合格时，实际上并不是根据工件规定的极限尺寸，而是根据量规的实际尺寸，这样就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，因此对量规要规定制造公差。

量规的尺寸公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。孔用量规公差带1、工作量规的通规T说明：经常通过工件，磨损较大，为保证通规合理的使用寿命，除规定其制造公差外，还应规定磨损公差和磨损极限。通规的制造公差带对称于位置参数Z，磨损极限尺寸等于工件的最大实体极限。2、工作量规的止规Z说明：经常不通过工件，无预留磨损量。止规公差带放在工件公差带内紧靠最小实体尺寸处。3、校对量规的公差带轴用量规公差带

TT校通—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说明：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。

ZT校止—通：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说明：目的是防止止规的尺寸过小。检验时应通过被校对的轴用量规。轴用量规公差带

TS校通—损：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说明：用于检验轴用通规使用磨损情况，目的是防止通规超过磨损极限，若通过应废弃。量规的公差值GB/T1957-2006规定了用于检验基本尺寸至500mm、公差等级为IT6-IT16时的孔用和轴用工作量规的尺寸公差T和位置参数Z，见表6-4。还规定：各种校对量规的尺寸公差Tp等于被检验的工作量规的尺寸公差T的一半，即Tp=T/2。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。

表6-4光滑极限量规的公差值量规的形式用量规检验工件时，符合泰勒原则的量规形式应该是：说明：（1）符合泰勒原则的量规，通规是全形塞规和环规，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，检验时便可能发生“误收”。

通规T：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，其尺寸等于孔或轴的最大实体尺寸，且长度不小于给定长度，通常称为全形量规。

止规Z：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，其尺寸等于孔或轴的最小实体尺寸，测量长度尽可能短。量规的形式及尺寸范围误收说明：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次检验，并从工艺上采取措施，限制工件的形状误差。

例量规形式对检验圆度误差的影响。量规的技术要求量规可用合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢及其他耐磨材料制成。钢制量规测量面的硬度不应小于60HRC，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。测量面的表面粗糙度应符合表6-5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规测量面高一级。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，其他表面不应有锈蚀和裂纹。表6-5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：由国家标准《极限与配合》查出孔与轴工件的上、下偏差。由表6-4查出工作量规制造公差T和通规的位置参数Z。画量规公差带图，计算各种量规的极限偏差和工作尺寸。说明：工作尺寸的标注形式为“向体内原则”：用量规的最大实体尺寸为基本尺寸，公差带向量规体内布置。即轴状量规上偏差为零，孔状量规下偏差为零。按工作量规制造公差T，确定校对量