互换性与测量第五章

1、第一节 概 述 第二节 量规尺寸公差带 第三节 量规设计 机械零件经过加工后是否合格，需要机械零件经过加工后是否合格，需要 通过测量才能判断。测量方法可以分为两通过测量才能判断。测量方法可以分为两 类：类：定性检验定性检验和和定量测量定量测量。涉及。涉及 GB/3177-1997GB/3177-1997光滑工件尺寸的检测光滑工件尺寸的检测 和和GB/1957-1981 GB/1957-1981 光滑工件尺寸的检测光滑工件尺寸的检测 极限量规极限量规两个国家标准。两个国家标准。 1 1 、计量器具选择时应考虑的因素、计量器具选择时应考虑的因素 根据不同的被测对象正确地选择计量器具对根据不同的被测

2、对象正确地选择计量器具对 于保证测量精度、降低成本有很重要的意义。机于保证测量精度、降低成本有很重要的意义。机 械制造中计量器具的选择主要决定于计量器具的械制造中计量器具的选择主要决定于计量器具的 技术指标。在综合考虑这些指标时，主要有以下技术指标。在综合考虑这些指标时，主要有以下 要求：要求： （1 1）按被测工件的部位、外形及尺寸来选择按被测工件的部位、外形及尺寸来选择 计量器具计量器具。所选择的计量器具的测量范围应满足。所选择的计量器具的测量范围应满足 工件的要求。工件的要求。 第一节第一节 概述概述 （2 2）按被测工件的公差来选择计量器具考虑按被测工件的公差来选择计量器具考虑 到计量

3、器具的误差将会带入工件的测量结果中，到计量器具的误差将会带入工件的测量结果中， 因此选择的计量器具允许的极限误差应当小因此选择的计量器具允许的极限误差应当小。但。但 计量器具的极限误差愈小，其价格就愈高，对使计量器具的极限误差愈小，其价格就愈高，对使 用时的环境条件和操作者的要求也愈高。因此在用时的环境条件和操作者的要求也愈高。因此在 选择计量器具时，应将技术指标和经济指标统一选择计量器具时，应将技术指标和经济指标统一 进行考虑。进行考虑。 （3 3）应根据生产类型和要求学着计量器具。应根据生产类型和要求学着计量器具。 一般来说，单件小批生产是应选用通用量具，大一般来说，单件小批生产是应选用通

4、用量具，大 批大量生产时应选用专用量具，以提高检验效率。批大量生产时应选用专用量具，以提高检验效率。 国标国标GB/3177-1997 GB/3177-1997 光滑工件尺寸的检测光滑工件尺寸的检测 规定了光滑工件尺寸检验的验收原则、验收极限、规定了光滑工件尺寸检验的验收原则、验收极限、 计量器具的测量不确定度允许值和计量器具选用原计量器具的测量不确定度允许值和计量器具选用原 则，适用于普通计量器具，对图样上标出的公差等则，适用于普通计量器具，对图样上标出的公差等 级为级为618618级、基本尺寸至级、基本尺寸至500mm500mm的光滑工件尺寸的的光滑工件尺寸的 检验。检验。 1 1）总则）

5、总则 （1 1）验收原则验收原则。所用验收方法应只接收位于。所用验收方法应只接收位于 规定的尺寸极限之内的工作。规定的尺寸极限之内的工作。 （2 2）验收方法的基础验收方法的基础。由于计量器具和计量。由于计量器具和计量 系。统都存在内在误差，故任何测量都不能测出其系。统都存在内在误差，故任何测量都不能测出其 真值。真值。 另外，多数计量器具只用于测量测出，不测量另外，多数计量器具只用于测量测出，不测量 工件上可能存在的形位误差。因此，对遵循包容工件上可能存在的形位误差。因此，对遵循包容 要求的尺寸，工件的完善检验还应测量形状误差，要求的尺寸，工件的完善检验还应测量形状误差， 并把这些形状误差的

6、测量结果与尺寸的测量结果并把这些形状误差的测量结果与尺寸的测量结果 综合起来，以判定工件表面各部位是否超出最大综合起来，以判定工件表面各部位是否超出最大 实体边界。实体边界。 （3 3）标准温度标准温度。测量的标准温度为。测量的标准温度为20200 0C C。如。如 果工件与计量器具的线膨胀系数相同，那么测量果工件与计量器具的线膨胀系数相同，那么测量 时只要计量器具与工件保持相同的温度，则可以时只要计量器具与工件保持相同的温度，则可以 偏离偏离20200 0C C。 验收极限是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限，验收极限是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限， 国标规定按验收极限验收工件。国

7、标规定按验收极限验收工件。 （1 1）验收极限方式的确定）验收极限方式的确定 验收极限可以按照下列两种方式之一确定。验收极限可以按照下列两种方式之一确定。 验收极限是从规定的最大实体极限和最小实体极限分验收极限是从规定的最大实体极限和最小实体极限分 别向工作公差带内移动一个安全裕度来确定。别向工作公差带内移动一个安全裕度来确定。 孔尺寸的验收极限是孔尺寸的验收极限是： 上验收极限上验收极限= =最小实体极限最小实体极限- -安全裕度安全裕度 下验收极限下验收极限= =最大实体极限最大实体极限+ +安全裕度安全裕度 轴尺寸的验收极限是：轴尺寸的验收极限是： 上验收极限上验收极限= =最大实体极限

8、最大实体极限- -安全裕度安全裕度 下验收极限下验收极限= =最小实体极限最小实体极限+ +安全裕度安全裕度 验收极限等于规定的最大实体极限和最小实体极限，验收极限等于规定的最大实体极限和最小实体极限， 即安全裕度等于零。即安全裕度等于零。 验收极限方式的选择要结合尺寸功能要求及其验收极限方式的选择要结合尺寸功能要求及其 重要程度、尺寸公差等级、测量不确定度和工艺能重要程度、尺寸公差等级、测量不确定度和工艺能 力等因素综合考虑。力等因素综合考虑。 对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺 寸，其验收极限让上述方式确定。寸，其验收极限让上述方式确定。 当工艺能力指

9、数当工艺能力指数Cp1Cp1时，其验收计息可时，其验收计息可 以按上述方式确定；但对于遵循包容要求的尺寸，以按上述方式确定；但对于遵循包容要求的尺寸， 其最大实体极限仍应按上述方式确定。其最大实体极限仍应按上述方式确定。 对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限 按上述方式确定。按上述方式确定。 按照计量器具所引起的测量不确定度的按照计量器具所引起的测量不确定度的 允许值选择计量器具。允许值选择计量器具。选择时，应使所选选择时，应使所选 用的计量器具的测量不确定度数值等于或用的计量器具的测量不确定度数值等于或 小于选定的测量不确定度的允许值小于选定的测量不确定度

10、的允许值。 二二 光滑极限量规光滑极限量规 光滑极限量规是一种无刻度的专用检验工具，光滑极限量规是一种无刻度的专用检验工具， 用它来检验工件时，只能确定工具是否在允许的用它来检验工件时，只能确定工具是否在允许的 极限尺寸范围内，以确实零件是否合格，而无法极限尺寸范围内，以确实零件是否合格，而无法 测量出工件的实际尺寸。测量出工件的实际尺寸。光滑极限量规适合用于光滑极限量规适合用于 成批或大量生产，遵守包容原则的孔、轴的检验。成批或大量生产，遵守包容原则的孔、轴的检验。 由于量规需要判断孔、轴是否在规定的两由于量规需要判断孔、轴是否在规定的两 个极限尺寸范围内，所以应成对使用。个极限尺寸范围内，

11、所以应成对使用。其中一个其中一个 是通规，另一个是止规。检验时，如通能通过，是通规，另一个是止规。检验时，如通能通过， 止规不能通过，则零件合格。止规不能通过，则零件合格。 光滑极限量规有塞规和卡规。光滑极限量规有塞规和卡规。 轴用量规称为卡规或环规。轴用量规称为卡规或环规。 孔用量规称为塞规。孔用量规称为塞规。 环规 塞规 卡规 量规按用途分为：量规按用途分为： （1 1）工作量规工作量规 工作量规是工人在生产过程中检验工件用的工作量规是工人在生产过程中检验工件用的 量规，它的通规和止规分别用代号量规，它的通规和止规分别用代号T T和和Z Z表示。表示。 （2 2）验收量规验收量规 验收量规

12、是检验部门或用户验收产品时使用验收量规是检验部门或用户验收产品时使用 的量规。的量规。 （3 3 ）校对量规校对量规 校对量规是校对轴用工作量规的量规，以检校对量规是校对轴用工作量规的量规，以检 验其是否符合制造公差和在使用中是否达到磨损验其是否符合制造公差和在使用中是否达到磨损 极限。极限。 一、工作量规公差带一、工作量规公差带 二、验收量规二、验收量规 三、校对量规公差带三、校对量规公差带 标准规定公差带以不超越工件极限尺寸为原则。标准规定公差带以不超越工件极限尺寸为原则。 通规的公差带对称于通规的公差带对称于Z Z值值( (称为公差带位置要素称为公差带位置要素) )，其，其 允许磨损量以

13、工件的最大实体尺寸为极限；止规的制允许磨损量以工件的最大实体尺寸为极限；止规的制 造公差带是从工件的最小实体尺寸算起，分布在尺寸造公差带是从工件的最小实体尺寸算起，分布在尺寸 公差带之内。公差带之内。 工厂检验工件时，工人应使用新的或磨工厂检验工件时，工人应使用新的或磨 损较少的工作量规损较少的工作量规“通规通规”；检验部门应使；检验部门应使 用与加工工人用的量规型式相同但已磨损用与加工工人用的量规型式相同但已磨损 较多的通规。较多的通规。 用户所使用的验收量规，用户所使用的验收量规，通规尺寸应通规尺寸应 接近被检工件的最大实体尺寸，止规尺寸接近被检工件的最大实体尺寸，止规尺寸 应接近被检工件

14、的最小实体尺寸。应接近被检工件的最小实体尺寸。 轴用通规的校通轴用通规的校通通量规通量规TTTT的作用是防止的作用是防止 轴用通规发生变形而尺寸过小，检验时，应通过轴用通规发生变形而尺寸过小，检验时，应通过 被校对的轴用通规，它的公差带从通规的下偏差被校对的轴用通规，它的公差带从通规的下偏差 算起，向通规公差带内分布。轴用通规的算起，向通规公差带内分布。轴用通规的 校校 通通损量规损量规TSTS的作用是检验轴用通规是否达到的作用是检验轴用通规是否达到 磨损极限，它的磨损极限，它的 公差带从通规的磨损极限算起，公差带从通规的磨损极限算起， 向轴用通规公差带内分布。向轴用通规公差带内分布。 轴用止

15、规的校止轴用止规的校止通量规通量规ZTZT的作用是防止的作用是防止 止规尺寸过小，检验时，应通过被校对的轴用止止规尺寸过小，检验时，应通过被校对的轴用止 规，它的公差带从止规的下偏差算起，向止规的规，它的公差带从止规的下偏差算起，向止规的 公差带内分布。校对量规的公差规定等于工作量公差带内分布。校对量规的公差规定等于工作量 规公差的一半。规公差的一半。 表表5 5- -2 2 IT6IT16IT6IT16级工作量规制造公差和位置要素（摘录级工作量规制造公差和位置要素（摘录） 一、量规设计原则及其结构一、量规设计原则及其结构 二、量规极限偏差的计算二、量规极限偏差的计算 三、量规其它技术要求三、

16、量规其它技术要求 光滑极限量规的设计应符合极限尺寸判断原则光滑极限量规的设计应符合极限尺寸判断原则 ( (泰勒原则泰勒原则) )，即孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实，即孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实 体尺寸，且在任何位置上的实际尺寸不允许超过最小体尺寸，且在任何位置上的实际尺寸不允许超过最小 实体尺寸。实体尺寸。 解：解：首先确定被测孔、轴的极限偏差。查第二章极限与首先确定被测孔、轴的极限偏差。查第二章极限与 配合标准，配合标准， 孔孔20H720H7的上偏差的上偏差ES=+0.021mmES=+0.021mm；下偏差下偏差EI=0EI=0， 轴轴20f620f6的上偏差为的上偏差为es=-

17、0.020mmes=-0.020mm，下偏差下偏差ei=-0.033mmei=-0.033mm。 1 1确定工作量规制造公差和位置要素值确定工作量规制造公差和位置要素值 由表由表5 5-1-1查得：查得： IT7IT7，尺寸为尺寸为25mm25mm的量规公差的量规公差T=0.0024mmT=0.0024mm，位置要素位置要素 Z=0.0034mmZ=0.0034mm；IT6IT6，尺寸为尺寸为2525的量规公差为的量规公差为T=0.002mmT=0.002mm，位位 置要素置要素Z=0.0024mmZ=0.0024mm。 2 2计算工作量规的极限偏差计算工作量规的极限偏差 (1) (1) 20

18、H720H7孔用塞规孔用塞规 通规通规 上偏差上偏差= =EI+Z+=(0+0.0034+0.0012)mm=+0.0046mm EI+Z+=(0+0.0034+0.0012)mm=+0.0046mm 下偏差下偏差= =EI+Z-=(0+0.0034EI+Z-=(0+0.00340.0012)mm=+0.0022mm0.0012)mm=+0.0022mm 磨损极限磨损极限= =EI=0EI=0 止规止规 上偏差上偏差= =ES=+0.021mmES=+0.021mm 下偏差下偏差= =ESEST=(+0.021T=(+0.0210.0024)0.0024) =+0.0186mm =+0.018

19、6mm (2) (2) 20f620f6轴用环规或卡规轴用环规或卡规 通规通规 上偏差上偏差= =es-Z+=(-0.02-0.0024+0.001)mmes-Z+=(-0.02-0.0024+0.001)mm -0.0214mm-0.0214mm 下偏差下偏差= =es-Z-=es-Z-=（-0.02-0.0024-0.001-0.02-0.0024-0.001）mmmm =-0.0234mm =-0.0234mm 磨损极限磨损极限= =es=-0.020es=-0.020 止规止规 上偏差上偏差= =ei+T=(-0.033+0.002)mmei+T=(-0.033+0.002)mm =-0.031mm =-0.031mm 下偏差下偏差= =ei=-0.033mmei=-0.033mm 工作量规的形状误差应在量规的尺寸公差带内，工作量规的形状误差应在量规的尺寸公差带内， 形状公差为尺寸公差的形状公差为尺寸公差的5050，但形状公差小于，但形状公差小于 0.