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1、第6章 光滑工件尺寸的检测 与光滑极限量规设计,国家标准极限与配合中针对测量与检验部分规定了两种检测方法的国家标准： 光滑工件尺寸的检验(GB/T31772009) 光滑极限量规技术条件(GB/T19572006) 6.1 光滑工件尺寸的检验 6.1.1 工件验收原则、安全裕度与验收极限 1. 计量器具的选择原则 总原则：根据技术指标和经济指标，在满足使用要求的前提下，选低精度的测量器具。,两点要求： (1) 按被测工件的部位、外形及尺寸来选择计量器具。使所选择的测量器具的测量范围能满足被测工件的要求。 (2) 按被测工件的精度要求(公差IT)来选择计量器具。 选择方法： 1) 有标准的可根据
2、标准进行选择。 2) 没有标准的其他工件，应使所选用的计量器具的极限误差约占被测工件公差的1/101/3。其中： 对精度低的工件：按工件公差的1/10； 对高精度的工件：按工件公差的1/3甚至1/2； 对一般精度工件：按工件公差的1/5 。,计量器具的极限误差lim见下表 。,部分计量器具的极限误差,各 种 量 具,游标卡尺,千分尺,千分表,三 坐 标 测 量 机,2. 误废和误收的概念,两种错误判断： (1) 误废将本来处在公差带之内的合格品判为废品而给予报废，称为误废；(造成浪费) (2) 误收将本来处在公差带之外的废品判为合格品而接收,称为误收。 (造成产品质量下降),(实际为废品),(
3、实际为废品),(实际为合格品),极限尺寸附近是易出错的“地带”！,3工件尺寸的验收原则,为了保证产品质量，GB/T31772009光滑工件尺寸的检验对验收原则、验收极限和计量器具的选择等作了规定。该标准适用于车间使用的普通计量器具（如游标卡尺、千分尺及比较仪等）对图样上注出的公差等级为IT6IT18级、公称尺寸至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。,要进行检验首先需要： 根据工件的公称尺寸和公差等级确定工件的验收极限； 根据工件的公差等级选择计量器具。 前面提到的误收和误废的问题，标准也给出了解决方法：内缩一个“安全裕度A”。,(1) 两种验收极限(安全裕度)的确定,
4、1) 采用内缩方式确定验收极限规定验收极限是从图样上标注的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定，如图6.1所示。 a) 安全裕度A测量结果的不确定程度。确定时应综合考虑技术和经济两方面因素。 A的数值一般按工件公差的1/10确定 。可根据工件IT查表确定。见表6-1。,验收极限是判断所检验工件尺寸合格与否的尺寸界限。 目 的适当控制误废，尽量减少误收。,b) 按内缩方式时的验收极限,孔尺寸的验收极限： 上验收极限=最小实体尺寸(LMS) A 下验收极限=最大实体尺寸(MMS) A 轴尺寸的验收极限： 上验收极限=最大实体尺寸(MMS) A 下验收极限=最小实体尺
5、寸(LMS) A,图6.1 验收极限,注意： 采用内缩方式可以减少误收，有利于保证产品质量。但增加了误废，使制造成本增加。,注意： 按照GB/T31772009确定的验收原则对位于规定的极限尺寸之外的工件应拒收，为此需要根据被测工件的精度高低和相应的极限尺寸，确定其安全裕度（A）和验收极限。 生产上，要按去掉安全裕度（A）的公差进行加工工件。一般称去掉安全裕度（A）的工件公差为生产公差，它小于工件公差。,2）采用不内缩方式确定验收极限 验收极限等于规定的最大实体尺寸（MMS）和最小实体尺寸（LMS），即安全裕度A0。,此方案使误收和误废都有可能发生！,(2)验收极限方式的选择(选用原则),国家
6、标准的原文：,图3-16 Cp 1采用包容要求时的验收极限,对国家标准的解释：,图3-17 偏态分布时的验收极限,6.1.2 计量器具(简称量具)的选择,标准规定量具的选择，应按测量不确定度的允许值U 来进行。,测量不确定度的允许值:,标准规定：按u1选择计量器具。(u1 可由表6-1确定) 要 求：u计u1，考虑到计量器具的经济性 u计 还应尽可能地接近u1 。 表6-2、6-3、6-4列出了有关计量器具不确定度的允许值u计。,U1计量器具不确定度允许值； U2温度、测量力及工件形状误差等引起的不确定度允许值。 据统计分析， u1= 0.9U, u2= 0.45U 。,表61 安全裕度（A）
7、与计量器具的不确定度允许值（u1） (m),举例,例3-2 试确定尺寸为140h11 （即采用包容要求）的验收极限，并选择计量器具。,解：1)确定验收极限:,根据表查得：T=0.25mm， A0.025mm,10.023mm,上验收极限= dmax-A= 140-0.025=139.975mm,下验收极=dmin+A=140-0.25+0.025=139.775mm,2)选择计量器具:,由表6-2查得分度值为0.02mm的游标卡尺可用,它的不确定度为0.0210.023mm,例6-1 试确定检验轴 的验收极限， 并选择相应的计量器具。,解：,由于被检验轴采用包容要求，故应采用内缩方式确定验收极
8、限,因为,A=T/10=0.021/10=0.0021mm,上验收极限=30-0.0021=29.9979mm,下验收极限=30-0.021+0.0021=29.9811mm,安全裕度,所以,根据表6-1，测量不确定度允许值 u=0.0021mm,测量器具的不确定度允许值 u1=0.9u0.0019mm,查表6-3知，应选用分度值为0.002mm的比较仪,表6-3 比较仪的不确定度 mm,6-2 光滑极限量规设计,检测是检验和测量的总称。 量规是一种无刻度（不可读数）的定值专用检验工具。 用量规检验零件，只能判断零件是否在规定的检验极限范围内，而不能得出零件实际尺寸、形状和位置误差的具体数值。
9、 它结构简单，使用方便、可靠，检验效率高，因此，在大批量生产中被广泛应用。 量规的种类很多，下面仅介绍光滑极限量规。,各 种 量 规,6.2.1 光滑极限量规的作用、种类及公差带 1. 量规的作用用模拟装配状态的方法来检验光滑工件尺寸。,孔用塞规,轴用卡规或环规,光滑量规使用示例,通规能被合格品通过的量规。通规的理想尺寸为工件的最大实体尺寸Dmin(= DM)或dmax(= dM) 。主要用于控制工件的作用尺寸。,止规不能被合格品通过的量规。止规的理想尺寸为工件的最小实体尺寸Dmax(= DL)或dmin(= dL) 。主要用于控制工件的提取尺寸。,用光滑极限量规检验零件时，必须成对使用。只要
10、通规通过，且止规不通过，就说明被测件尺寸是合格的。否则不合格！,2. 量规的种类,工作量规,验收量规,工人在加工时用来检验工件的量规。“通规”用代号“T”表示，“止规”用代号“Z”表示。 其中通规(T)应该是新的或磨损较少的量规。,检验部门和用户代表验收产品时使用的量规。 其中通规(T)应该是旧的但不报废的（磨损较多的)量规。,校对量规分为,用来检验轴用量规（卡规或环规）在制造中是否符合制造公差，在使用中是否已达到磨损极限时所使用的量规。,校对量规,校通-通 TT 检验轴用量规通规的校对量规，要求通过,校止-通 ZT 检验轴用量规止规的校对量规，要求通过,校通-损 TS 检验轴用量规通规磨损极
11、限的校对量规， 要求不通过！,说明： (1) 在制造工作量规时，由于轴用工作量规（通常为卡规）的测量比较困难，使用过程中这种量规又易于磨损和变形，所以必须用校对量规对其进行检验和校对；而孔用量规（通常为塞规）一般不需要校对量规。 (2) 国标没有规定验收量规标准，但标准推荐：制造厂检验工件时，生产工人应该使用新的或磨损较少的工作量规“通规”；检验部门应该使用与生产工人相同形式且已磨损较多的工作量规“通规”。这样，工人自检合格的工件，检验人员用验收时也一定合格。 (3) 上述规定的量规检验工件时，如果判断有争议，应使用下述尺寸的量规来仲裁。 通规应等于或接近工件最大实体尺寸； 止规应等于或接近工
12、件最小实体尺寸。,3. 量规公差带,孔用量规,轴用量规,图6.5 工作量规及轴用校对量规的公差带图,孔用通规：,= EI + Z1+ T1/2,= EI + Z1T1/2,孔用止规：,= ES,= EST1,轴用通规：,= esZ1+ T1/2,= esZ1T1/2,轴用止规：,= ei + T1,= ei,T1、Z1 见表6-5,表66 IT6IT16级工作量规制造公差和位置要素值 (m),表66 IT6IT16级工作量规制造公差和位置要素值 (m),6.2.2 量规的设计,1. 量规的形状,1）符合量规设计原则（泰勒原则）的量规形状,a)泰勒原则：要求工件的体外作用尺寸不允许超过最大实体尺
13、寸；任何部位的提取尺寸不允许超过最小实体尺寸，可表示为：,b) 符合泰勒原则的光滑极限量规应达到如下要求 通规用来控制工件的作用尺寸，它的测量面应具有与孔或轴相对应的完整表面，称为全形量规，其尺寸等于工件的最大实体尺寸，且其长度应等于被测工件的配合长度。 止规用来控制工件的提取尺寸，它的测量面应为两点状的，称为不全形量规，两点间的尺寸应等于工件的最小实体尺寸。 若光滑极限量规的设计不符合泰勒原则，则对工件的检验可能造成错误判断。,c) 偏离泰勒原则量规的影响(以孔为例)：,国标规定：允许在被检工件的形状误差不影响配合性质的条件下，使用偏离泰勒原则的量规。 例如： 为了量规的标准化，量规厂供应的
14、标准通规的长度，常不等于工件的配合长度； 对大尺寸的孔和轴通常使用非全形的塞规（或杆规）和卡规检验，以代替笨重的全形通规； 由于环规不能检验曲轴，允许通规用卡规； 为了减少磨损，止规也可不用点接触工件，一般作成小平面、圆柱面或球面； 检验小孔时，止规常常制成全形塞规。,2）实际生产中量规的形状,2. 量规型式的选择 量规形式及应用范围,量规的结构形式,3. 量规工作尺寸的计算,计算的一般步骤如下： 1) 由国标“公差与配合”查出孔与轴的上、下偏差。 2) 由表6-6查出工作量规制造公差T 和位置要素Z 。 按工作量规制造公差T，确定工作量规形状公差和校对量规的制造公差。 3) 计算各种量规的极
15、限偏差和工作尺寸。,例 计算25H8/f7孔与轴用量规的工作尺寸。,解（1）表2-7和表2-8确定出孔、轴上下偏差为：,(2)由表6-6查出工作量规制造公差T、和位置要素Z，见下表：,(3) 画公差带图,(4) 量规工作尺寸计算,1) 25H8孔用塞规工作尺寸计算,通规的磨极限尺寸 DM=25mm,2）25f7轴用卡规工作尺寸计算,通规的磨极限尺寸= dM = d+es= 24.980mm,3) 25f7轴用卡规的校对量规工作尺寸计算,图3-23工作量规工作尺寸的标注,量规工作图,4. 量规的技术要求,量规测量面一般用淬硬钢（合金工具钢、碳工具素钢、渗碳钢）和硬质合金等材料制造，通常用淬硬钢制
16、造的量规，其测量面的硬度应为HRC5865,以保证其耐磨性。,国标规定工作量规的形状和位置误差，应在其制造公差范围内，其公差为量规制造公差的50，当量规制造公差小于或等于0.002mm时，其形状和位置公差为0.001mm。,校对量规的制造公差，为被校对的轴用量规制造公差的50。其形状公差应在校对量规的制造公差范围内。,量规测量面的表面粗糙度，取决于被检验工件的基本尺寸、公差等级和表面粗糙度以及量规的制造工艺水平。量规表面粗糙度值，随上述因素和量规结构型式的变化而异，一般不低于光滑极限量规国标推荐的表面粗糙度数值，见表3-14。,表3-14 量规测量面粗糙度,1.光滑工件尺寸的检测 (1) 用通用计量器具测量工件(GB/T31771997) 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
