第六章 光滑工件尺寸检测

第六章光滑工件尺寸的检测 要求 1 了解用通用测量器具检验的有关概念 光滑极限量规的基本概念 2 熟悉和掌握量规公差带的设置原则 量规工作尺寸的计算 3 深刻理解和掌握光滑极限量规的选择原则 确定验收极限和选择计量器具 重点与难点 掌握光滑极限量规的选择原则及合格性判断方法 概述 光滑圆柱形工件的检测工具一般分为两大类 通用测量器具 如游标卡尺 千分尺 各种指示表和比较仪等 它们是一种有刻度的量具 能测出工件实际尺寸的具体数值 能够了解产品质量情况 有利于对生产过程进于分析 量规是一种无刻度的专用检验工具 用它来检验工件时 无法测出工件实际尺寸的确切数值 但能判断工件是否合格 用这种方法检验 迅速方便 并且能保证工件在生产中的互换性 因而在成批大量生产中 多用光滑极限量规来检验 正确选择测量器具 既要考虑测量器具的精度 以保证被检工件的质量 同时也要考虑检验的经济性 不应追求选用高精度的测量器具 无论采用通用测量器具 还是采用极限量规对工件进行检测都有测量误差存在 其影响如 图6 1 在测量过程中 由于测量误差对测量结果的影响 当真实尺寸位于极限尺寸附近时 1 按测得尺寸验收工件就有可能把实际尺寸超过极限尺寸范围的工件误认为合格而被接受 误受 2 也可能把实际尺寸在极限尺寸范围内的工件误认为不合格而被废除 误废 测量误差的存在将在实际上改变工件规定的公差带 使之缩小或扩大 合格工件可能的最小公差 叫着生产公差 应能满足加工的经济性要求 最大公差 叫着保证公差 应能满足设计规定的使用要求 生产公差应能满足加工的经济性要求 而保证公差应能满足设计规定的使用要求 从各自观点来说 生产公差越大越好 而保证公差越小越好 为了解决这一矛盾 必须规定验收极限和允许的测量误差 包括量规的极限偏差 第一节 用通用测量器具测量 一 验收极限 是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限确定工件尺寸的验收极限有下列两种方法1 验收极限是从工件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来确定 简称内缩方案 如图6 2所示 孔尺寸的验收极限 上验收极限 最小实体极限 LML 安全裕度 A 下验收极限 最大实体极限 MML 安全裕度 A 轴尺寸的验收极限 上验收极限 最大实体极限 MML 安全裕度 A 下验收极限 最小实体极限 LML 安全裕度 A 2 验收极限分别等于规定的最大实体极限 MML 和最小实体极限 LML 即 A 值等于零 此方案使误收和误废可能发生 注 按内缩方案验收工件 可使误收率大减少 这是保证产品质量的一种安全措施 为了保证产品质量 国标GB T3177 1997规定的检验原则是 所有检验方法应只接收位于规定的尺寸极限之内的工件 在使用游标尺 千分尺和生产车间使用的分度值不小于0 0005mm 放大倍数不大于2000倍 的比较仪等测量器具 检验图样上注出的基本尺寸至500mm 公差值为6 18 IT6 IT18 的有配合要求的光滑工件尺寸时 按方案1 即内缩方案确定验收极限 对非配合和一般公差的尺寸 按方案2 确定验收极限 安全裕度A的确定 必须从技术和经济两个方面考虑 A值较大时 则可选用较底精度的测量器具进行检验 但减少了生产公差 因而加工经济性差 A值较小时 要用较精密的测量器 加工经济性好 但测量仪器具费用高 结果也提高了生产成本 因此 A值应按被检验工件的公差大小来确定 一般为工件公差的1 10 国标规定的A值列于表6 1中 P119 二 测量器具的选择 安全裕度A相当于测量中总的不确定度 从测量误差来源看 它由两部分组成 即测量器具的不确定度 u1 和由温度 压陷效应 及工件形状误差等原因引起的不确定度 u2 u1是表征测量器具的内在误差 如随机误差和未定系统误差 引起测量结果分散程度的一个误差限 其中包括调整标准器的不确定度 它的允许值约为0 9A u2的允许值约为0 45A u1和u2可按随机变量合成 即 一 计量器具的选用原则选择时 应使所选用的计量器具的测量不确定度数值等于或小于选定的u1值 计量器具的测量不确定度允许值 u1 按测量不确定度 u 与工件公差的比值分挡 对IT6 IT11的分为I 三档 对IT12 IT18的分为I 两档 测量不确定度 u 的I 三档值 分别为1 10 1 6 1 4 计量器具的测量不确定度允许值 u1 约为测量不确定度 u 的0 9倍 其三档数值列于表6 1中 P119 一 计量器具的测量不确定度允许值 u1 的选定按照表6 1 一般情况下 优先选用I档 其次选用 档 再次选用 档 例6 1被测工件为 50f8mm 试确定验收极限并选择合适的测量器具 解 1 根据表2 4和表2 7确定工件的极限偏差为 50f8mm P15 P20 2 确定安全裕度A和测量不确定度允许值u1该工件的公差为0 039mm 从表6 1中查得A 0 0039mm u1 0 0035mm 3 选择测量器具 按工件基本尺寸50mm 从表6 3查知分度值为0 005mm的比较仪不确定度u1为0 0030mm 小于允许值0 0035mm 可满足使用要求 4 计算验收极限 如图6 3所示上验收极限 最大实体极限 MML 安全裕度 A 下验收极限 最小实体极限 LML 安全裕度 A 注 当现有测量器具的不确定度 u1 达不到 小于或等于I档允许值 u1 这一要求时 可选用表6 1中的第 档 u1 重新选择测量器具 依次类推 第 档 u1 满足不了要求时 可选用第 档 u1 例6 2 被测工件为轴 35e9mm 试确定验收极限并选择合适的计量器具 解 1 确定安全裕度A和测量器具不确定度允许值 u1 该工件的公差为0 062mm 从表6 1中查得A 0 0062mm u1 0 0056mm 2 选择测量器具 工件尺寸35mm在表6 2中0 50mm的尺寸范围内 由表6 2查知 分度值为0 01的外径千分尺不确定度允许值为0 004mm 小于0 0056mm 可满足使用要求 3 计算验收极限 如图6 4所示 上验收极限 最大实体极限 MML 安全裕度 A 下验收极限 最小实体极限 LML 安全裕度 A 目前 千分尺是一般工厂的车间最常用的测量器具 为了提高千分尺的测量精度 扩大其使用范围 可采用比较测量法 比较测量时 可用形状与工件相同的标准器 如从同规格的一批工件中挑选一件 经精密测量得其实际尺寸后作为标准器 也可用量块作为标准器 不过 前者比后者更有利于减小千分尺的不确定度 第二节光滑极限量规 一 基本概念光滑极限量规是一种没有刻度的专用计量器具 用这种量规检验工件时 只能判断工件合格与否 而不能获得工件实际尺寸的数值 一 光滑极限量规的种类量规一般分为光滑极限轴用量规和光滑极限孔用量规 1 孔用光滑极限量规 塞规 检验孔径的光滑极限量规叫做塞规 塞规分通端 通规 和止端 止规 如图6 5所示 通规 按被测孔的最大实体尺寸 孔的最小极限尺寸 制造 止规 按被测孔的最小实体尺寸 孔的最大极限尺寸 制造 图6 5 注意 使用时 塞规的通规通过被测孔 表示被测孔径大于最小极限尺寸 塞规的止规塞不进被测孔 表示被测孔径小于最大极限尺寸 即说明孔的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内 被测孔是合格的 2 轴用光滑极限量规 环规或卡规 检验轴径的光滑极限量规叫做卡规或环规 通规 按被测轴的最大实体尺寸 轴的最大极限尺寸 制造 止规 按被测轴的最小实体尺寸 轴的最小极限尺寸 制造 使用时 卡规的通规能顺利滑过被测轴 表示被测轴径比最大极限尺寸小 卡规的止规滑不进被测轴 表示被测轴径比最小极限尺寸大 即说明轴的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内 被测轴是合格的 用符合泰勒原则的量规检验工件 若通规能够通过 而止规不能通过 就表示该工件合格 否则就不合格 二 量规按用途分类 可分为以下三类 1 工作量规 即工人在加工工件时用来检验工件的量规 其通端和止端的代号分别为 T 和 Z 2 验收量规 即检验部门或用户代表验收产品时所用的量规 3 校对量规 用以检验轴用工作量规的量规 图6 5 二 量规的形状 1 作用尺寸与实际孔内接的最大理想轴的尺寸 称为孔的作用尺寸 由于形状误差的存在 孔的作用尺寸一般小于孔的实际尺寸 与实际轴外接的最小理想孔的尺寸 称为轴的作用尺寸 由于形状误差的存在 轴的作用尺寸一般大于该轴的实际尺寸 如图所示 2 泰勒原则 是指孔的作用尺寸应大于或等于孔的最小极限尺寸 最大实体尺寸 并在任何位置上孔的实际尺寸不允许超过最大极限尺寸 最小实体尺寸 轴的作用尺寸应小于或等于轴的最大极限尺寸 最大实体尺寸 并在任何位置上轴的实际尺寸应大于或等于轴的最小极限尺寸 最小实体尺寸 综上所述 泰勒原则就是孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸 在任何位置上的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸 用光滑极限量规来检验工件时 必须符合泰勒原则 通规 用于控制工件的作用尺寸 其尺寸等于孔或轴的最大实体尺寸 且量规的长度等于配合长度 止规 用于控制工件的实际尺寸 其尺寸等于孔或轴的最小实体尺寸 符合泰勒原则的通规在理论上应为全形规 即除尺寸为最大实际尺寸外 其轴线长度还应与被检验工件的长度相同 若通规为不全形规 可能会造成检验错误 如图所示6 6 轴的作用尺寸已超出最大实体尺寸 为不合格件 若用不全形通规来判断 有可能会造成误判 将不合格品判为合格品 止规用于检验工件任何位置上的实际尺寸 理论上应为点状的 不全形止规 否则也会造成检验错误 如图所示6 3 2 轴的I I位置处的实际尺寸已超出最小实际尺寸 为不合格件 若用全形止规检验时 却使该轴不能通过 而判断为合格品 造成判断失误 由以上分析可知 理论上 通规应为全形量规 止规应为点状即不全形量规 但在实际应用中 由于量规的制造和使用方便等原因 允许通规的长度小于结合长度 而止规也不一定是两点接触式 由于点接触易磨损 一般常用小平面 圆柱面或球面代替 三 量规的公差量规的制造精度比工件高得多 但不可能绝对准确地按某一指定尺寸制造 因此 对量规要规定制造公差 例 检验轴的止规 基本尺寸为轴的最小极限尺寸 但制造止规所得的实际尺寸可能大于这个尺寸 也可能小于这个尺寸 若止规实际尺寸大于dmin 则用此量规检验工件时 可能造成误废 反之 若止规实际尺寸小于dmin 则可能造成误收 所以 在确定量规公差时 既要考虑检验工件的正确性 还要考虑制造的经济性 量规公差标志着对量规精度的合理要求 以保证量规能以一定的准确度进行检验 量规公差带的大小及位置 取决于工件公差带大小与位置 量规用途以及量规公差制 一 工作量规公差为确保产品质量 国标GB1957 81规定量规公差带不得超越工件工公差带 通规在使用过程中逐渐磨损 为了使它具有一定的寿命需要留出适当的磨损储量 即规定磨损极限 磨损极限等于被检验工件的最大实体尺寸 止规遇到合格工件不通过 不会磨损 所以不需要磨损储量 量规制造公差T和位置要素Z的数值大 对工件的加工不利 T和Z小则量规制造困难 Z小则量规使用寿命短 国标对基本尺至500mm 公差等级自IT6 IT16的孔和轴规定了量规公差 参见表6 4 国标规定的工作量规的形状和位置误差 应在工作量规制造公差范围内 其形位公差为量规尺寸公差的50 考虑到制造和测量的困难 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 一 校对量规公差 校对量规有三种 1 校通 通 量规 代号为TT 检验轴用量规 通规 的校对量规 2 校止 止 量规 代号为ZT 检验轴用量规 止规 的校对量规 3 校通 损 量规 代号为TS 检验轴用量规 通规磨损极限 的校对量规 四 量规的设计 一 量规型式的选择测孔时 1 全形塞规 2 不全形塞规 3 片状塞规 4 球端杆规 测轴时 1 环规 2 卡规 二 量规工作尺寸的设计 光滑极限量规工作尺寸计算的一般步骤如下1 从国家标准 GB 1800 3 1998 中查出孔与轴的尺寸极限偏差 然后计算出最大和最小实体尺寸 1 由表6 4查出量规制造公差和位置要素Z值 按工作量规制造公差T 确定工作量规的形状公差和校对量规的制造公差 2 画出量规公差带图 计算量规的工作尺寸或极限偏差 例6 3计算 25H8 f7孔和轴用量规的极限偏差 解 1 由国标GB T1800 3 1998查出孔与轴的上 下偏差 25H8孔 ES 0 033mm EI 0 25f7轴 es 0 020mm ei 0 041mm 2 由表6 4查得工作量规的制造公差T和位置要素Z 并确定量规的形状公差和校对量规制造公差 塞规制造公差T 0 0034mm 塞规位置要素Z 0 005mm 塞规形状公差T 2 0 0012m卡规制造公差T 0 0024mm 卡规位要素Z 0 0034mm 卡规形状公差T 2 0 0012mm校对量规制造公差TP T 2 0 0012mm 3 工作量规的极限偏差计算见表6 6 量规公差带如图6 11所示 量规工作尺寸的标注图6 12 P127 三 量规的主要技术要求及使用 1 技术要求量规测量面的材料