_第七章光滑工件尺寸检验和光滑极限量规设计

1、国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课第七章第七章 光滑工件尺寸检验和光滑工件尺寸检验和光滑极限量规设计光滑极限量规设计国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课教学内容：教学内容： 1 1 光滑工件尺寸检验光滑工件尺寸检验 2 2 光滑极限量规设计光滑极限量规设计国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 孔、轴的尺寸公差与形位公差的关系采用孔、轴的尺寸公差与形位公差的关系采用独立原则独立原则时，它们的实际尺寸和形位误差时，它们的实际尺寸和形位误差分别使用普通计量器具来测量。分别使用普通计量器具来测

2、量。 对于采用对于采用包容要求包容要求的孔、轴，它们的实际的孔、轴，它们的实际尺寸和形状误差的综合结果应该使用尺寸和形状误差的综合结果应该使用光滑光滑极限量规极限量规检验。检验。 最大实体要求最大实体要求应用于被测要素和基准要素应用于被测要素和基准要素时，它们的实际尺寸和几何误差的综合结时，它们的实际尺寸和几何误差的综合结果应该使用果应该使用功能量规功能量规检验。检验。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 孔、轴实际尺寸实际尺寸使用普通计量器具按两点法进行测量，测量结果能够获得实际尺寸的具体数值。几何误差几何误差使用普通计量器具测量，测量结果也能获得几何误差

3、的具体数值。 量规量规是一种没有刻度的专用计量器具。用以检验孔、轴实际尺寸和几何误差综合结果。用它检验的结果可以判断实际孔、轴合格与否，但不能获得孔、轴实际尺寸和几何误差的具体数值。量规的使用极为方便，检验效率高，因而在机械产品生产中得到广泛应用。 国家标准国家标准GB/3177-2009GB/3177-2009产品几何技术规范（GPS）光滑工件尺寸的检验和GB/T1957-2006GB/T1957-2006 光滑极限量规 技术要求 ，作为贯彻执行极限与配合、几何公差等国家标准的技术保证。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课第一节第一节 孔、轴实际尺寸的验收

4、孔、轴实际尺寸的验收 一、工件验收原则、安全裕度与尺寸验收极限一、工件验收原则、安全裕度与尺寸验收极限 1 1、工件验收原则、工件验收原则 实际尺寸实际尺寸=真实尺寸真实尺寸测量误差测量误差 如果根据测得的实际尺寸来判断工件尺寸的合格性，则如果根据测得的实际尺寸来判断工件尺寸的合格性，则 有可能造成工件的有可能造成工件的误收误收或或误废。误废。：将真实尺寸位于公差带上、下两端外侧附近的不：将真实尺寸位于公差带上、下两端外侧附近的不合格品误判为合格品而接收。合格品误判为合格品而接收。：将真实尺寸位于公差带上、下两端内侧附近的合：将真实尺寸位于公差带上、下两端内侧附近的合格品误判为不合格品而报废。

5、格品误判为不合格品而报废。 国家标准规定：所用验收方法，原则上是：应只接收位国家标准规定：所用验收方法，原则上是：应只接收位于规定的极限尺寸之内的工件，亦即于规定的极限尺寸之内的工件，亦即只允许有误废只允许有误废而而不不允许有误收。允许有误收。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 2 2、安全裕度与尺寸验收极限、安全裕度与尺寸验收极限 安全裕度定义：测量不确定度的允许值。安全裕度定义：测量不确定度的允许值。 由于测量误差的存在，一批工件的实际尺寸是随由于测量误差的存在，一批工件的实际尺寸是随 机变化的量。表示一批工件实际尺寸分散极限的机变化的量。表示一批工件

6、实际尺寸分散极限的测量误差范围就测量误差范围就用用测量不确定度表示测量不确定度表示。 测量孔或轴实际尺寸时，应根据孔、轴公差的大测量孔或轴实际尺寸时，应根据孔、轴公差的大 小规定测量不确定度允许值，以作为保证产品质小规定测量不确定度允许值，以作为保证产品质 量的措施，此允许值称为安全裕度量的措施，此允许值称为安全裕度A A。 即规定即规定验收极限验收极限（检验工件尺寸时判断合格与否（检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限），采用的尺寸界限），采用安全裕度抵消测量的不确定安全裕度抵消测量的不确定度度，保证验收原则。，保证验收原则。GB/T3177-2009GB/T3177-2009规定，规定，A

7、A值按工件尺寸公差值按工件尺寸公差T T的的1/101/10确定，即确定，即A=0.1TA=0.1T。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 GB/T 31772009GB/T 31772009光滑工件尺寸的检验光滑工件尺寸的检验规定了规定了 工件实际尺寸的验收极限。工件实际尺寸的验收极限。验收极限：验收极限： 测量工件实际尺寸测量工件实际尺寸时判断工件尺寸合格时判断工件尺寸合格与否的上、下极限界与否的上、下极限界限用限用K Ks s、K Ki i表示表示 。KsKs：上验收极限；上验收极限；KiKi：下验收极限。下验收极限。国家精品资源共享课国家精品资源共享

8、课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 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。 方式一：内缩方式方式一：内缩方式 从规定的最大和最小极限尺寸分别向工件尺寸公从规定的最大和最小极限尺寸分别向工件尺寸公差带内移动一个安全裕度来确定。差带内移动一个安全裕度来确定。 方式二：不内缩方式方式二：不内缩方式 以规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别作为以规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别作为上、下验收极限，即取安全裕度为零（上、下验收极限，即取安全裕度为零（A=0A=0）。）。ALKALKisminmax下验收极限：上验收极限：minmax下验收极限：上验收极限：LK

9、LKis国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 尺寸验收极限尺寸验收极限 方法方法1的工件验收极限：的工件验收极限： Ks=Lmax（最大极限尺寸）（最大极限尺寸）A Ki=Lmin（最小极限尺寸）（最小极限尺寸）A特点：比较严格；特点：比较严格；适用情况：适用情况：v 符合包容要求、公差等级高的尺寸；符合包容要求、公差等级高的尺寸；v 偏态分布的尺寸，偏态分布的尺寸，“尺寸偏向边尺寸偏向边”；v 符合包容要求的尺寸，工艺能力指数符合包容要求的尺寸，工艺能力指数Cp1时，时，最大实体一边；最大实体一边；v 当工艺能力指数当工艺能力指数 （工件公差（工件公差（I

10、T）与加工设备）与加工设备工艺能力工艺能力 之比，正态分布之比，正态分布 ）6/TCppCC国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 方法方法2的验收极限的验收极限 Ks=Lmax Ki=Lmin 特点；比较宽松；特点；比较宽松； 适用情况：适用情况：v 工艺能力指数工艺能力指数Cp1时；时；v 符合包容要求，工艺能力指数符合包容要求，工艺能力指数Cp1时，最小时，最小实体极限一边；实体极限一边；v 非配合尺寸和一般的尺寸；非配合尺寸和一般的尺寸；v 偏态分布尺寸，偏态分布尺寸，“尺寸非偏向边尺寸非偏向边”。 国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享

11、课国家精品资源共享课 二、计量器具的选择二、计量器具的选择 确定工件尺寸验收极限后，还需正确选择的计量确定工件尺寸验收极限后，还需正确选择的计量 器具以进行测量。器具以进行测量。 测量不确定度测量不确定度u由由计量器具计量器具的测量不确定度的测量不确定度u1及及测测 量条件量条件引起的测量不确定度引起的测量不确定度u2组成。测量中组成。测量中u1对对u 的影响比的影响比u2大，所以测量时要合理选用大，所以测量时要合理选用计量器具计量器具。 选择计量器具的条件是选择计量器具的条件是：选择的计量器具的：选择的计量器具的u1 值应不大于值应不大于u1值。一般情况下选用值。一般情况下选用u1时优先选用

12、时优先选用档。档。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 为了满足生产上对不同的误收、误废允许率的要求，为了满足生产上对不同的误收、误废允许率的要求，GB/T3177-2009将测量将测量不确定度允许值不确定度允许值u与与工件尺寸公差工件尺寸公差T的比值分成三档的比值分成三档。 档档，u=A=T/10，u1=0.9u=0.09T； 档档，u=T/6A，u1=0.9u=0.15T； 档档，u=T/4A，u1=0.9u=0.225T。 相应地，计量器具的相应地，计量器具的测量不确定度允许值测量不确定度允许值u1也分档也分档； 对于对于IT6IT11的工件，的工件，

13、u1分为分为、三档；三档； 对对IT12IT18的工件，的工件，u1分为分为、两档。两档。 三个档次三个档次u1的数值列于表的数值列于表6-1。 从表从表6-1选用选用u1时，时，一般情况下优先选用一般情况下优先选用档档。然后，按。然后，按照表照表6-26-4所列普通计量器具的测量不确定度的数值，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。所选择的计量器具的不确定度的数选择具体的计量器具。所选择的计量器具的不确定度的数值值u1应不大于应不大于u1 。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 三、三、验收极限方式和相应计量器具选择示例验收极限方式和相

14、应计量器具选择示例 例例6-16-1 试确定测量试确定测量 轴时的验收极限轴时的验收极限, ,选选 择相应的计量器具。并分析该轴可否使用分度值为择相应的计量器具。并分析该轴可否使用分度值为0.010.01mmmm 的外径千分尺进行比较法测量验收。的外径千分尺进行比较法测量验收。 解：解：（1 1）确定验收极限）确定验收极限 轴采用包容要求，因此验收极限采轴采用包容要求，因此验收极限采 用双向内缩方式。用双向内缩方式。 （2 2）选择计量器具）选择计量器具 档档)023. 0(875jsE)023. 0(875jsEmmAmmITT0046. 0046. 08，工件mmALKmmALKiS981

15、6.740184.75maxmaxumAu1 . 49 . 011)查表6-3分度值为0.005mm比较仪，其不确定度为0.003小于0.041mm。2）如果没有比较仪，选分度值为0.01mm外径千分尺进行比较测量，其不确定度为0.005mm 。 比较测量法，可使千分尺的测量不确定度下降（1）标准器形状与工件形状相同，则不确定度下降为40%。（2）标准器形状与工件形状不同不确定度下降为60% 用75mm的量块作标准器，与轴不同形状，所以不确定度减少到 则遵从 原则。 故可以应用分度值为0.01mm外径千分尺进行比较测量。 1，16.0uummmm003.0%60005.0国家精品资源共享课国家

16、精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 例例6-26-2 试确定测量试确定测量 孔（非配合要求）的验收孔（非配合要求）的验收 极限，并选择相应的计量器具。极限，并选择相应的计量器具。 解：解：（1 1）确定验收极限）确定验收极限 孔无配合要求，因此验收极限按不内缩孔无配合要求，因此验收极限按不内缩 方式确定。取安全裕度方式确定。取安全裕度A=0A=0。 （2 2）选择计量器具）选择计量器具 档档 ，由表，由表6-2可选分度值为可选分度值为0.02mm的游标的游标卡尺，其测量不确定度的允许值卡尺，其测量不确定度的允许值 注意：所选游标卡尺应带有可测内尺寸的测爪。注意：所选游标卡尺应带

17、有可测内尺寸的测爪。 )(1235250. 00H)(1235250. 00HmmDKmmDKiS35250.35minmaxmmu023. 01。，11102. 0uummu国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 例例6-36-3 试确定测量试确定测量 轴（加工后尺寸为偏态分轴（加工后尺寸为偏态分 布，偏向其最大实体尺寸一边）的验收极限，并选择相布，偏向其最大实体尺寸一边）的验收极限，并选择相 应的计量器具。应的计量器具。 解：解：（1 1）确定验收极限）确定验收极限 轴为偏态分布，因此验收极限应按单边内缩轴为偏态分布，因此验收极限应按单边内缩 方式确定。方

18、式确定。 （2 2）选择计量器具）选择计量器具 档档 由表由表6-3选用分度值为选用分度值为0.005mm 的比较的比较 仪，其仪，其 )(8450039. 0h)(8450039. 0hmmdKmmAdKiS961.449961.44minmax，mmu0035. 01。，111003. 0uummu。，工件mmAmmITT3900. 0390 . 08国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 例例6-46-4 试确定测量试确定测量 孔（加工工艺能力指孔（加工工艺能力指数数 ）的验收极限，并选择相应的计量器具。）的验收极限，并选择相应的计量器具。 解：解：（1

19、 1）确定验收极限）确定验收极限 孔采用包容要求，且加工工艺能力指数孔采用包容要求，且加工工艺能力指数 因此验收极限应按单边内缩方式确定。因此验收极限应按单边内缩方式确定。 （2 2）选择计量器具）选择计量器具 档档 由表由表6-2选用分度值为选用分度值为0.01mm的内径千的内径千 分尺分尺 使用标准器相对法测量，其测量不确定度的允许值使用标准器相对法测量，其测量不确定度的允许值)( 9120087. 00H1 . 1pCE)( 9120087. 00H。1 . 1pCEmmADKmmDKiS0087.120087.120minmax，mmu0078. 01。，1110048. 0%6000

20、8. 0uummummAmmITT8700. 0870 . 09，工件国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课第二节第二节 光滑极限量规设计光滑极限量规设计 一、光滑极限量规作用和分类一、光滑极限量规作用和分类 量规：量规：是一种无刻度的专用计量器具是一种无刻度的专用计量器具。 孔、轴采用包容要求时实际尺寸和形状误差的综合结果可孔、轴采用包容要求时实际尺寸和形状误差的综合结果可 用光滑极限量规用光滑极限量规 检验。检验。1、光滑极限量规的功用和种类、光滑极限量规的功用和种类 光滑极限量规有通规和止规，代号分别为光滑极限量规有通规和止规，代号分别为“T”和和“Z”

21、。 （1）通规通规：模拟孔、轴的最大实体边界，检验工件的体：模拟孔、轴的最大实体边界，检验工件的体 外作用尺寸是否超出最大实体尺寸。外作用尺寸是否超出最大实体尺寸。 （2）止）止规规：检验工件的实际尺寸是否超出最小实体尺寸。：检验工件的实际尺寸是否超出最小实体尺寸。 检验孔的量规塞规；检验轴的量规环规、卡规检验孔的量规塞规；检验轴的量规环规、卡规国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课孔用量规轴用量规国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 2 2、光滑极限量规的分类、光滑极限量规的分类 按量规用途可分为按量规用途可分为: : （

22、1 1）工作量规）工作量规 （2 2）验收量规）验收量规 （3 3）校对量规）校对量规（只有轴用环规才使用校对量规）（只有轴用环规才使用校对量规） TTTT制造新的通规时使用的校对量规（通过，合格）制造新的通规时使用的校对量规（通过，合格） ZTZT制造新的止规时使用的校对量规（通过，合格）制造新的止规时使用的校对量规（通过，合格） TSTS检验通规是否磨损到极限的校对量规检验通规是否磨损到极限的校对量规（止住，合格）（止住，合格）国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 二、光滑极限量规的设计原理二、光滑极限量规的设计原理 应遵守泰勒原则：应遵守泰勒原则： 孔

23、或轴的实际尺寸和形状误差综合形成的孔或轴的实际尺寸和形状误差综合形成的体外作体外作 用尺寸用尺寸（D Dfefe或或d dfefe）不允许超出最大实体尺寸）不允许超出最大实体尺寸( ( D DM M 或或d dM M ）, ,在任何位置上的在任何位置上的实际尺寸实际尺寸（D Da a或或d da a）不）不 允许超出最小实体尺寸（允许超出最小实体尺寸（D DL L或或d dL L）。）。 对于孔对于孔 D DfefeDmin Dmin 且且 D Da aDDmaxmax 对于轴对于轴 d dfefedmax dmax 且且 d da addminmin 从保证孔与轴的配合性质的要求看，泰勒原则

24、与从保证孔与轴的配合性质的要求看，泰勒原则与包容要求是一致的。包容要求是一致的。 通规通过、止规不通过，表示工件合格通规通过、止规不通过，表示工件合格。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课满足泰勒原则要求的光滑极限量规：满足泰勒原则要求的光滑极限量规：止规止规与被检工件呈与被检工件呈点接点接触；通规触；通规与被检工件呈面接触，且为与被检工件呈面接触，且为全形。全形。实际使用时，实际使用时，允许使用偏离泰勒原则的量规，允许使用偏离泰勒原则的量规，但必须做到操但必须做到操作正确，尽量避免由于检验操作不当而造成的误判。例如，作正确，尽量避免由于检验操作不当而造成的

25、误判。例如，使用使用非全形通规非全形通规检验孔或轴时，应在被测孔或轴的全长范围检验孔或轴时，应在被测孔或轴的全长范围内的若干部分上分别内的若干部分上分别围绕围绕圆周的圆周的几个位置进行检验。几个位置进行检验。图图6-6 国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 三、三、 1孔用工作量规的定形尺寸孔用工作量规的定形尺寸 通规：被测孔的下极限尺寸，止规：被测孔的上极限尺寸。通规：被测孔的下极限尺寸，止规：被测孔的上极限尺寸。 2轴用工作量规的定形尺寸轴用工作量规的定形尺寸 通规：被测轴的上极限尺寸，止规：被测轴的下极限尺寸。通规：被测轴的上极限尺寸，止规：被测轴的下

26、极限尺寸。 3. 工作量规的尺寸公差和公差带工作量规的尺寸公差和公差带 工作量规的制造公差工作量规的制造公差T1和和通规尺寸公差带中心到工件最大通规尺寸公差带中心到工件最大实体尺寸之间的距离实体尺寸之间的距离Z1（通规需留出适当的磨损储量），按（通规需留出适当的磨损储量），按工件的标准公差等级确定。工件的标准公差等级确定。 4. 工作量规工作部分的几何公差工作量规工作部分的几何公差 包容要求，几何公差为定形尺寸公差的包容要求，几何公差为定形尺寸公差的50%。 5.5.校对量规的公差校对量规的公差 校对量规公差值为校对量规公差值为T TP P=T/2=T/2。校对量规的尺寸公差与形位公校对量规的

27、尺寸公差与形位公 差间的关系按包容要求。差间的关系按包容要求。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课图图7-7 孔用工作量规的公差带示意图孔用工作量规的公差带示意图国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课图图7-8 轴用工作量规及其校对量规公差带示意图轴用工作量规及其校对量规公差带示意图国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课四、光滑极限量规的设计步骤及极限尺寸计算四、光滑极限量规的设计步骤及极限尺寸计算 （1 1）从国家标准）从国家标准极限与配合极限与配合查出孔或轴的上、查出孔或轴的上、下偏差，

28、并计算其最大和最小实体尺寸，它们分下偏差，并计算其最大和最小实体尺寸，它们分别是通规和止规工作部分的别是通规和止规工作部分的定形尺寸定形尺寸。 （2 2）从）从GB/T 1957-2006GB/T 1957-2006（表（表7 75 5）查出公差查出公差T1T1 和通规的磨损储量和通规的磨损储量Z1 Z1 值。值。 （3 3）画出量规公差带图，确定量规的上、下偏差，）画出量规公差带图，确定量规的上、下偏差，并计算量规工作部分的极限尺寸。并计算量规工作部分的极限尺寸。 （4 4）绘制光滑极限量规及其校对规的工作图，并）绘制光滑极限量规及其校对规的工作图，并正确标注各项技术要求。正确标注各项技术要

29、求。 （5 5）确定量规几何公差。）确定量规几何公差。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课例例5 5：计算检验：计算检验58H7 58H7 E E 孔的工作量规工作部分的极限尺寸，孔的工作量规工作部分的极限尺寸，并确定其几何公差。并确定其几何公差。解：解：确定孔的极限尺寸。确定孔的极限尺寸。 58H7的的ES+0.03mm，EI0确定通规和止规的定形尺寸。确定通规和止规的定形尺寸。 通规通规和和止规止规的的定形尺寸定形尺寸分别为分别为58mm和和58.03mm。确定定形尺寸公差确定定形尺寸公差T1和磨损储量和磨损储量Z1 。 T13.6m，Z14.6m画出公

30、差带示意图，确定量规的上、下偏差及工作部分的画出公差带示意图，确定量规的上、下偏差及工作部分的极限尺寸（图极限尺寸（图7-9）。）。确定量规几何公差（量规简图见图确定量规几何公差（量规简图见图6-10）。）。国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课图图7-9 58H7 孔用工作量规公差带示意图孔用工作量规公差带示意图国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课 图图7-107-10 塞规简图塞规简图 国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课国家精品资源共享课例例6 6 计算检验计算检验40k6 E 40k6 E 轴的工作量规及其校对量规，并确定轴的工作量规及其校对量规，并确定其几何公差。其几何公差。解：解：确定轴的极限尺寸。确定轴的极限尺寸。 40k640k6的的eses+0.018mm+0.018mm，eiei+0.002+0.002确定通规和止规的定形尺寸。确定通规和止规的定形尺寸。 通规通规和和止规止规的的定形尺寸定形尺寸分别为分别为40.018