孔轴检测与量规设计基础

孔轴检测与量规设计基础第1页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月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＝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，课件共30页，创作于2023年2月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;其中A=T/10Ki=Lmin+A第4页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月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Cp≥1时，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cσ的比值，c为常数，

σ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6σ。在这种情况下，Cp=T/6σ。

第6页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月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，u1＝0.9u，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τ分成三档，Ⅰ档：

τ=1/10，Ⅱ档：τ=1/6，Ⅲ档：τ=1/4。相应地，计量器具的测量不确定度允许值u1也按τ分档，三个档次u1的数值列于

P272附表7-1。例：尺寸18～30，T＝13um

时u＝1.3，u1＝0.9u＝0.9×1.3＝1.2（um）；时u＝2.2，u1＝0.9u＝0.9×2.2＝2.0（um）；时u＝3.25，u1＝0.9u＝0.9×3.25＝2.9（um）。第8页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月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）、确定验收极限（2）、选择仪器①、根据基本尺寸及IT查附表7-1得u1=3.2、5.3、7.9um;②、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，课件共30页，创作于2023年2月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

u1′=0.005×60%=0.003<0.0032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，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月12图7-6（a）孔用塞规（b）轴用卡规第13页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月14二、光滑极限量规的设计原理

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Dfe≥Dmin=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，课件共30页，创作于2023年2月1516（a）（b）图7-7孔、轴的体外作用尺寸与实际尺寸第16页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月1718

图7-8光滑极限量规第18页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月2122孔用工作量规的公差带示意图见图7-10。图7-10第22页，课件共30页，创作于2023年2月2223轴用工作量规的公差带示意图见图7-11。

图7-11第23页，课件共30页，创作于2023年2月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①、塞规：“”、“”（素线间）②卡规：“”、“”（5）、确定表面精度：按附表7-6（P274）确定。第24页，课件共30页，创作于2023年2月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

定形尺寸：TT、TS的定形尺寸是轴的最大实体尺寸MMSZT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，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月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