第十三章-零件尺寸的检测方式..ppt

2020/4/26,几何精度设计与检测,2012.10,讲授：黄鹏,东南大学机械工程学院,feihonghp,2020/4/26,第十三章零件尺寸的检测方式,判断工件合格与否，检测可采用通用测量器具（光滑工件尺寸的检验GB/T3177-1997），也可使用极限量规（光滑极限量规GB/T1957-1981）。光滑极限量规广泛应用于大批量生产中，结构简单，使用方便可靠，验收效率高。本章介绍这两个标准的主要内容。13.1概述13.2计量器具的选择13.3光滑极限量规的设计,2020/4/26,13.1概述13.1.1检测的两种方式,1.采用普通计量器具用有刻线的量具测量得到被测几何量的实际尺寸；根据该尺寸是否超越零件极限尺寸，来判断尺寸的合格性。如游标卡尺、千分尺、各种指示表和比较仪等。2.采用极限量规指没有刻线的专用测量工具，是按被测工件的两个极限尺寸制造的，用它们与被测的孔与轴进行比较。这种用于检验零件孔、轴的量规，成为光滑极限量规。检验孔时，量规做成外尺寸形状，成为塞规；检验轴时，量规做成内尺寸形状，成为环规或卡规。,2020/4/26,轴用卡规或环规,孔用塞规,13.1概述13.1.1检测的两种方式,2020/4/26,13.1概述13.1.2误收和误废,考虑测量误差的影响因误收而扩大的公差称为保证公差(21m)而因误废缩小的公差称为生产公差(5m)。误收会影响产品质量，误废会造成经济损失，为防止误收并控制误废率，更好地保证产品质量和降低生产成本，必须正确地确定验收极限和选择计量器具。,2020/4/26,13.2计量器具的选择13.2.1验收极限和安全裕度A,检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。验收方案：1.内缩方案验收极限是从工件规定的最大和最小极限尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定。,2020/4/26,13.2计量器具的选择13.2.1验收极限和安全裕度A,由于测量误差的影响，同一被测量的一系列实际尺寸有一个分散的范围，表示测得值分散程度的测量误差范围，称为测量不确定度u。为保证产品质量，防止受测量不确定度的影响而使工件的实际尺寸超出两个极限尺寸范围，标准规定了检验的安全裕度A。规定了检验原则：所用验收方法只接收位于规定的极限尺寸之内的工件。即只允许有误废而不允许有误收。上、下验收极限分别为：Ks=Lmax（最大极限尺寸）AKi=Lmin（最小极限尺寸）A安全裕度A由被测工件的尺寸公差来查附表13-1确定。A值一般为工件公差的1/10。确定A值须从技术和经济两个面考虑。安全裕度抵消测量的不确定度。,2020/4/26,13.2计量器具的选择13.2.1验收极限和安全裕度A,2.不内缩方案验收极限分别等于规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸，即A值等于零。Ks=Lmax（最大极限尺寸）Ki=Lmin（最小极限尺寸）,2020/4/26,13.2计量器具的选择13.2.1验收极限和安全裕度A,3.验收极限方式的选择1）对于遵守包容原则的尺寸和标准公差等级高的尺寸，其验收极限按内缩方式确定。2）当工艺能力参数Cp1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按单项内缩方式确定。,2020/4/26,13.2计量器具的选择13.2.1验收极限和安全裕度A,3.验收极限方式的选择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，按单项内缩方式确定。,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。,2020/4/26,13.2计量器具的选择13.2.2计量器具的选择,1.计量器具选用的原则1）被测件的结构特点：按被测工件的外形、位置、和尺寸的大小及被测参数的特点来选择计量器具，使选择的计量器具的测量范围能满足工件的要求。所选测量器具的测量范围必须大于被测尺寸。对硬度低、材质软、刚性差的零件，一般选取用非接触测量，如用光学投影放大、气动、光电等原理的测量器具进行测量。2）测量精度：按被测工件的精度要求来选择计量器具，使选择的计量器具的不确定度，即能能保证测量精度，又符合经济性要求。,2020/4/26,2.不确定度与安全裕度的关系测量不确定度u：在测量中，由于测量误差的存在而使测量值不能肯定的程度。测量不确定度u是由测量器具不确定度u1和测量条件的不确定度u2组成。u1是表征由计量器内在误差所引起的测得的实际尺寸对真实尺寸可能分散的一个范围。u2是表征在测量过程中，由温度、工件形状误差及压陷效应等因素所引起的测得的实际尺寸对真实尺寸可能分散的一个范围。u1较u2的影响大，一般按2：1的关系处理，取u10.9A，u20.45A。安全裕度A：因测量不确定度的需要而设，A相当于测量不确定度u。u1、u2、都是独立的随机变量，其综合结果也是随机变量，并且用不超过安全裕度A。,13.2计量器具的选择13.2.2计量器具的选择,2020/4/26,3.计量器具的选择当验收极限采用内缩方式，且A=0.1T，GB/T3177-1997将u与T的比值分成三档，分别为：I档，=1/10；II档，=1/6；III档，=1/4；u1=0.9u。对于IT6-IT11的工件，u1分为I、II、III三档；对于IT12-IT18的工件，u1分为I、II两档。见附表13-1。从附表13-1选用u1时，一般情况下优先选用I档，其次选用II档、III档，然后按照附表13-2至附表13-4所列普通计量器具的测量不确定度的数值，选择具体的计量器具。u1u1。选用I档u1时，计量器具u1u1时，u=A=0.1T，理论上，误收率为0，误废率为7%14%。选用II档、III档，计量器具u1u1时，uA=0.1T，误收和误废率都有所增大，u对A的比值（大于1）越大，误收率和误废率的增大就越多。,13.2计量器具的选择13.2.2计量器具的选择,2020/4/26,附表13-1安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1）,注：u1分、档，一般情况下应优先选用档，其次选用档、档。,2020/4/26,附表13-1安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1）（续）,2020/4/26,附表13-2千分尺和游标卡尺的测量不确定度(mm),2020/4/26,附表13-3比较仪的测量不确定度(mm),2020/4/26,附表13-4指示表的测量不确定度(mm),2020/4/26,3.计量器具的选择当验收极限采用不内缩方式，A=0，u1分为I、II、III三档，从附表13-1中选用，也应满足u1u1。在同一工件尺寸公差的条件下，不同档次的u1越小，则误收率和误费率也就越小。,13.2计量器具的选择13.2.2计量器具的选择,2020/4/26,例：被测工件为一50f8mm的轴，试确定验收极限并选择合适的测量器具。解：确定验收极限方式：因为该工件遵守包容要求，因此验收极限应按内缩方式确定。确定安全裕度A和测量器具不确定度允许值u1：从附表13-1查得A=0.0039mm，u1=0.0035mm。,13.2计量器具的选择13.2.3测量器具选择示例,E,2020/4/26,计算验收极限：上验收极限=dmax-A=(50-0.025-0.0039)mm=49.9711mm下验收极限=dmin+A=(50-0.064+0.0039)mm=49.9399mm选择测量器具。按工件基本尺寸50mm，查附表13-3，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。,13.2计量器具的选择13.2.3测量器具选择示例,2020/4/26,13.3光滑极限量规的设计13.3.1基本概念,光滑极限量规是一种无刻度的定值专用量具，其外形与被检验对象相反。量规结构简单、制造容易、使用方便。检验孔、轴时，不能测出孔、轴尺寸的具体数字，但能判断孔、轴尺寸是否合格。,螺纹环规、塞规,2020/4/26,轴用卡规或环规,孔用塞规,13.3光滑极限量规的设计13.3.1基本概念,轴最小极限尺寸,2020/4/26,光滑极限量规图例,2020/4/26,量规是用来判断孔、轴尺寸是否在规定的两极限尺寸范围内，因此量规都成对使用。其中一为“T通规”，另一为“Z止规”。通规控制零件的体外作用尺寸，用以判断dfe、Dfe有否从公差带内超出最大实体尺寸。止规控制零件的实际尺寸，用以判断da、Da有否从公差带内超出最小实体尺寸。检验时，通规能通过工件，而止规不能通过，则认为工件是合格的。,13.3光滑极限量规的设计13.3.2光滑极限量规的分类,2020/4/26,孔用光滑极限量规（塞规）通端按孔的最大实体尺寸(孔的最小极限尺寸)制造止端按孔的最小实体尺寸(孔的最大极限尺寸)制造通规按Dmin设计防止DfeDmax轴用光滑极限量规（环规或卡规）通端按轴的最大实体尺寸(轴的最大极限尺寸)制造止端按轴的最小实体尺寸(轴的最小极限尺寸)制造通规按dmax设计防止dfedmax止规按dmin设计防止dadmin,13.3光滑极限量规的设计13.3.2光滑极限量规的分类,2020/4/26,量规按用途分类：工作量规：是工人在生产过程中检验工件用的量规。验收量规：是检验部门或用户验收产品时使用的量规。校对量规：是校对轴用工作量规的量规。轴用工作量规在制造或使用过程中常会发生碰撞变形，且通规经常通过零件易磨损，所以要定期校对。孔用工作量规用精密通用量仪检测，故不规定专用的校对量规。,13.3光滑极限量规的设计13.3.2光滑极限量规的分类,2020/4/26,校对量规分为以下三种：“校通通”量规（代号TT）检验轴用量规通规的校对量规。用在轴用通规制造时，校对塞规（TT）通过轴用量规的通规，则该轴用量规的通规合格。“校止通”量规（代号ZT）检验轴用量规止规的校对量规。用在轴用止规制造时，校对塞规（TT）通过轴用量规的止规，则该轴用量规的止规合格。“校通损”量规（代号TS）检验轴用量规通规是否达到磨损极限的校对量规。检验时，校对塞规（TS）不应通过轴用量规的通规，否则说明该轴用量规的通规已达到或超过磨损极限，应予以报废。,13.3光滑极限量规的设计13.3.2光滑极限量规的分类,2020/4/26,泰勒原则,13.3光滑极限量规的设计13.3.3光滑极限量规的设计,1.光滑极限量规的设计原理,2020/4/26,通规测量面理论上应具有与孔或轴相对应的完整表面（即全形量规）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。止规用于控制零件的实际尺寸，它的测量面理论上应为点状的（即不全形量规），其尺寸等于孔或轴的最小实体尺寸。由于量规在制造和使用方面某些原因的影响，要求量规型式完全符合泰勒原则会有困难，有时甚至不能实现，因而不得不允许量规型式在一定条件下偏离泰勒原则。,13.3光滑极限量规的设计13.3.3光滑极限量规的设计,2020/4/26,塞规形状对检验结果的影响,2020/4/26,2.光滑极限量规公差带的布置量规是一种精密检验工具，它的制造精度应比被测工件的精度高，但量规制造不可避免地会产生加工误差，故必须对量规尺寸规定制造公差。量规公差带的大小和位置，取决于工件公差带的大小和位置、量规的用途以及量规公差制。1）量规公差带的大小工作量规制造公差T校对量规制造公差Tp=T/2通规公差由制造公差和磨损公差两部分组成，规定了通规尺寸公差带中心到工件最大实体尺寸之间的距离Z值，见附表13-5止规只规定制造公差通规和止规尺寸公差和磨损储量的总和占工件尺寸公差的百分比见表13-1,13.3光滑极限量规的设计13.3.3光滑极限量规的设计,2020/4/26,我国量规标准规定：工作量规公差带不得超越工件公差带。,13.3光滑极限量规的设计13.3.3光滑极限量规的设计,孔用工作量规公差带,轴用工作量规及其校对量规公差带,2020/4/26,附表13-5光滑极限量规定形尺寸公差T和通规定形尺寸公差带的中心到工件最大实体尺寸之间的距离Z值,2020/4/26,2）量规公差带的位置工作量规通规的制造公差带对称于Z值，其磨损极限与工件的最大实体尺寸重合，即通规磨损到最大实体尺寸为限度。工作量规止规的制造公差带，从工件的最小实体尺寸开始，并向公差带内分布。“校通-通”（TT）量规，其公差带从通规的下偏差起始，并向通规的公差带内分布，以防止轴用通规制造得过小，通过为合格。“校止-通”（ZT）量规，其公差带从止规的下偏差起始，并向止规的公差带内分布，以防止轴用止规制造得过小，通过为合格。“校通-损”（TS）量规，其公差带从通规的磨损极限起始，并向轴的公差带内分布，以防止轴用通规磨损过大，不通过为合格。,13.3光滑极限量规的设计13.3.3光滑极限量规的设计,2020/4/26,3）量规的形位公差与表面粗糙度工作量规的形位公差，应在工作量规的制造公差范围内，形位公差值等于量规制造公差的50%；但当T0.002mm时，取0.001mm。校对量规的形位公差，应控制在其制造公差之内，也遵守包容要求。工作量规的表面粗糙度参数Ra为0.0250.4m，见附表13-6，校对量规的表面粗糙度参数Ra应比工作量规的小50%。,13.3光滑极限量规的设计13.3.3光滑极限量规的设计,2020/4/26,附表13-6量规工作面的表面粗糙度参数Ra值,2020/4/26,光滑极限量规工作尺寸计算的一般步骤如下：1）从国家标准极限与配合（GB/T1800.31998）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，它们是量规的基本尺寸（定形尺寸）；2）由附表13-5查出量规制造公差T；通规公差带中心到工件最大实体尺寸之间的距离Z。3）按工作量规制造公差T，确定工作量规的形状和校对量规的制造公差（Tp=1/2T）；4）绘制量规公差带图，确定量规结构尺寸，计算量规的工作尺寸或极限偏差；工作尺寸的标注形式为：量规为外尺寸（轴类）时，标注为：“最大实体尺寸”，量规为内尺寸（孔类）时，标注为：“最大实体尺寸”。,13.3光滑极限量规的设计13.3.4量规工作尺寸的计算,0-T,+T0,2020/4/26,解：查标准公差数值表、孔轴基本偏差表，确定孔轴上下偏差，同时计算孔、轴的最大和最小实体尺寸，它们是量规的基本尺寸。查附表135确定检验IT8孔的工作量规公差数值T=4um，Z=6um；确定检验IT7轴用工作量规公差数值T=3um，Z=4um；得校对量规公差数值Tp=1.5um。,设计检验孔40H8E用的工作量规；设计检验轴40f7E用的工作量规及其校对量规。,2020/4/26,画出孔、轴及其工作量规、校对量规的公差带图，标出所有极限偏差值。,孔用工作量规公差带,以工件基本尺寸线为零线，写出所有工作量规、校对规的极限尺寸，并转换为标注尺寸。,2020/4/26,轴用工作量规及其校对量规公差带,20