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1、光滑极限量规概述及设计原则第5 章 光滑极限量规5.1 概述在机械制造中，检验尺寸一般使用通用计量器具，直接测取工件的实际尺寸， 以判定其是否合格，但是，对成批大量生产的工件，为提高检测效率，则常常使用 光滑极限量规来检验。光滑极限量规是用来检验某一孔或轴专用的量具，简称量 规。一、量规的作用 量规是一种无刻度的专用检验工具，用它来检验工件时，只能判断工件是否合 格，而不能测量出工件的实际尺寸。检验工件孔径的量规一般又称为塞规，检验工 件轴径的量规一般称为卡规。塞规有“通规”和“止规”两部分，应成对使用，尺寸较小的塞规，其通规和 止规直接配制在一个塞规体上，尺寸较大的塞规，做成片状或棒状的。塞
2、规的通端 按被测工件孔的MMS(Dmin)制造，止规按被测孔的LMS(Dmax)制造，使用时，塞规 的通端若能通过被测工件孔，表示被测孔径大于其Dmin，止规若塞不进工件孔， 表示孔径小于其Dmax，因此可知被测孔的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内，是 合格的，否则，若通规塞不进工件孔，或者止规能通过被测工件孔，则此孔为不合 格的。同理，检验轴用的卡规，也有“通规”和“止规”两部分，且通端按被测工件 轴的MMS(dmax)制造，止规按被测轴的LMS(dmin)制造，使用时，通端若能通过被 测工件轴，而止规不能被通过，则表示被测轴的实际尺寸在规定的极限尺寸范围 内，是合格的，否则，就是不合格的了。
3、二、量规的标准与种类我国于1981年颁布者了光滑极限量规GB1957-81，标准规定的量规适用于检验基本尺寸500mm，公差等级为IT6-IT16级的孔与轴。量规按其用途不同可分为工作量规、验收量规和校对量规三类。1. 工作量规:工作量规是工人在工件的生产过程中用来检验工件的量规。其通 端代号为“T”止端代号为“Z”。2. 验收量规:验收量规是检验部门或用户验收产品时使用的量规。 GB 对工作量 规的公差带作了规定，而没有规定验收量规的公差，但规定了工作量规与验收量规 的使用顺序。即:加工者应使用新的或磨损较少的量规;检验部门应使用与加工者具 有相同形式且已磨损较多的量规;而用户在用量规验收产
4、品时，通规应接近工件的MMS，而止规应该接近工件的LMS，这样规定的目的，1在于尽量避免工人制造的合格工件，被检验人员或用户误判为不合格品。3. 校对量规:校对制造和使用过程中轴用工作量规的量规。因为工作量规在制 造和使用过程中常会发生碰撞、变形、且通规经常通过零件还容易磨损，所以轴用 工作量规必须进行定期校对。孔用量规虽然也需定期校对，但可以用通用量仪检 测，且比较方便，故不需规定专用的校对量规。校对量规有三种，如下表所示:量规形状 检验对象 量规名称 量规代号 功能 判断合格的标志TT 轴用通规 校通-通 防止通规制造时尺寸过小 通过 塞规 工作 ZT 止规 校 止-通 防止止规制造时尺寸
5、过小 通过量规 TS 通规 校通-损 防止通规使用中磨损过大 不通过目前，对轴用卡规的校对，当产品批量不是很大时，不少工厂采用量块来代替 校对量规，这对量规的制造、使用和保管都较有利。5.2 量规设计原则量规设计的任务就是根据工件的要求，设计出能够把工件尺寸控制在其公差范 围内的适用的量具。 量规设计包括结构型式的选择、结构尺寸的确定、工作尺寸的计算及量规工作 图的绘制。一、量规结构型式及选择 量规的结构型式分为全形规与非全形规。 全形规:即测量面应具有与被测件相应的完整表面，其长度理论上也应等于配 合件的长度，以使它在检验时能与被测面全部接触，达到控制整个被测表面作用尺 寸的目的。非全形规:
6、量规测量面理论上应制成两点式的，以使它在检验时与被测面成两 点式接触，从而控制被测面的局部实际尺寸。量规测量面型式的选择，对零件的测量结果影响很大，为了保证被测零件的质 量，光滑极限量规的结构型式应符合极限尺寸的判断原则。即:孔和轴的作用尺寸不允许超过其 MMS; 孔和轴在任何位置上的实际尺寸不允许超过其 LMS。 量规通端的功能是控制被测件的作用尺寸的，故通规的基本尺寸应等于被测零 件的MMS,形状理论上应为全形规;止端的功能是控制被测件的局部实际尺寸，故其 基本尺寸应等于被测件的LMS，形状理论上应为非全形规。2 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 合极限
7、尺寸判断原则（泰勒原则）是有一定困难的。因此国家标准规定，在被检验工 件的形状误差不影响配合性质的条件下，允许使用偏离泰勒原则的量规。例如，对 于尺寸大于 100mm 的孔，为了不让量规过于笨重，通规很少制成全形轮廓。同样， 为了提高检验效率，检验大尺寸轴的通规也很少制成全形环规。此外，全形环规不 能检验已装夹在顶尖上的被加工零件以及曲轴零件等。由于零件总是存在形状误差的，当量规测量面的型式不符合极限尺寸判断原则时，就有可能将不合格的零件误判为合格的。如下图:孔的实际轮廓已超出尺寸公差带，应为不合格品。用全形量规检验时不能通过 而用点状止规检验，虽然沿,方向不能通过，但沿,方向却能通过。于是，
8、该孔被正 确地判断为废品。反之，若用两点状通规检验，则可能沿,轴方向通过，用全形止 规检验，则不能通过。这样一来，由于量规的测量面形状不符合泰勒原则，结果导 致把该孔误判为合格。为避免这种情况产生，GB规定:应在保证被测零件孔的形状 误差（尤其是轴线的直线度、圆柱面的圆度误差）不致影响配合性质的条件下，才能 使用偏离极限尺寸判断原则的量规结构型式。二、量规公差带1. 工作量规的制造公差和磨损公差虽然量规是一种精密的检验工具，量规的制造精度比被检验工件的精度要求更 高，但在制造时也不可避免地会产生误差，不可能将量规的工作尺寸正好加工到某 一规定值，因此对量规通、止端也都必须规定制造公差。由于通规
9、在使用过程中经常通过工件，因而会逐渐磨损。为了使通规具有一定 的使用寿命，应当留出适当的磨损储备量，因此对通规应规定磨损极限，即将通规 公差带从最大实体尺寸向工件公差带内缩一个距离。止规通常不通过工件，磨损极少，所以不需要留磨损储备量，故将止规公差带 放在工件公差带内紧靠最小实体尺寸处。校对量规也不需要留磨损储备量。2. 量规公差带的分布位置国家标准GB1957,1981规定量规的公差带不得超越工件的公差带，这样有利于防止误收，保证产品质量与互换性。但有时会把一些合格的工件检验成不合格，实质上缩小了工件公差范围，提高了工件的制造精度。工作量规的公差带分布如图下所示。w.:二I II I :怦電
10、喇弟卜茎脂Or 作上图中, 为量规制造公差， , 为位置要素（即通规制造公差带中心到工件最大实 体尺寸之间的距离）， ,、,的大小取决于工件公差的大小。国标规定的,值和,值见 教材表 5.2。通规的磨损极限尺寸等于工件的最大实体尺寸。由公差带图可知:孔用量规:通端 Ts = EI +Z + T/2 Ti = Ts - T止端 Zs =ES Zi =ES -T 轴用量规:通端 Ts =es - Z + T/2 Ti = Ts - T止端 Zs = ei + T Zi =ei校对量规:TSs = es Tsi =es - T/2TTs = Ti +T/2 TTi =TiZTs =ei +T/2 Z
11、Ti =ei5.3 工作量规的设计工作量规的设计步骤一般如下:1. 根据被检工件尺寸大小和结构特点等因素选择量规结构形式;2. 根据被检工件的基本尺寸和公差等级查出量规的制造公差,和位置要素,值， 画量规公差带图;3. 计算量规工作尺寸的上、下偏差，计算量规工作尺寸;44. 确定量规结构尺寸、绘制量规工作图，标注尺寸及技术要求。 一、量规的结构型式（见教材图 5.4及 5.5）详细的内容可参 见 GB6322-1986 光滑极限量规形式和尺寸及有关资料。 二、量规的技术要求,.量规材料量规测量面的材料与硬度对量规的使用寿命有一定的影响。量规可用合金工具 钢（如CrMn、CrMnW、CrMoV）
12、,碳素工具钢（如T10A、T12A）,渗碳钢（如15钢、20 钢）及其他耐磨材料（如硬质合金）等材料制造。手柄一般用Q235钢、LY11铝等材 料制造。量规测量面硬度为5865 HRC。并应经过稳定性处理。,.形位公差国家标准规定了 IT6,IT16工件的量规公差。量规的形位公差一般为量规制造 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0.002 mm时，其 形位公差仍取0.001 mm 。3. 表面粗糙度量规测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等明显影响外观和使用质量的缺 陷。量规测量表面的表面粗糙度参数,a值见表5.3。三、量规工作尺寸的计算量规工作尺寸的计算步骤如下:,.查
13、出被检验工件的极限偏差;,.查出工作量规的制造公差,和位置要素,值，并确定量规的形位公差;,.画出工件和量规的公差带图;,.计算量规的极限偏差;,.计算量规的极限尺寸以及磨损极限尺寸。四、量规设计应用举例,40H7/f6例题5.1设计检验配合代号为的孔、轴用工作量规。,0.025,0.025,40H7(),40f6()0,0.041 解:？查表 1.4、1.6、1.7 得、?查表 5.2 得: 孔 T = 3 Z = 4 轴 T = 2.4 Z = 2.8？画量规公差带图:5哥潜？计算通、止端上、下偏差及工作尺寸，0.025,40H7()0 孔用量规：通端 Ts = EI +Z + T/2=0
14、 + 4 +3/2=5.5“mTi = Ts - T=5.5 - 3 =2.5m磨损极限尺寸 =MMS =40 m m,0.00550,40,40.0055, ,0.00250.003 通端尺寸标注:mm止端 Zs = ES = +25 mZi = ES -T =25 - 3 = +22m,0.0250,40,40.025, ,0.0220.003 止端尺寸标注:m m,0.025,40f6(),0.041 轴用量规:通端 Ts =es - Z + T/2= -2.5 - 2.8 +1.2 =-26.6 mTi = Ts - T =-26.6 - 2.4 =- 29 m磨损极限尺寸 =MMS = 39.975mm,0.0266, 0.0024,40,39.971,0.02900 通端尺寸标注:mm止端 Zs = ei + T = -41+ 2.4 = -38.6 mZi =ei = -41 m,0.0386, 0.0024,40,39.959,0.04100 止端尺寸标注:mm?绘制量规工作图，标注量规技术要求J 软
