测量技术基础课件

第4章测量技术基础4.1测量技术基础知识4.2计量器具与测量方法的分类4.3计量器具与测量方法的常用术语4.4测量误差和数据处理4.5计量器具的选择原则与维护保养4.6光滑极限量规4.1测量技术基础知识4.1.1概述在机械制造过程中对零件的几何参数进行严格的度量与控制，并将这种度量与控制纳入一个完整且严密的研究、管理体系，将它称之为几何量计量。它包括长度基准的建立、尺寸量值的传递、检验与精度分析、各级计量器具的检定与管理、新的计量器具及检测方法的研制、开发和发展等内容。而测量技术是几何量计量在生产中的重要实施手段。是贯彻质量标准的技术保证。在一般的机械制造厂中，除车间现场使用的检测手段外，还设立专门的计量室，配备专门的计量人员和各种计量设备，以完成较高精度的检测任务和长度量值的传递工作。这些级别的计量室，是机械制造工厂的眼睛，是机械产品质量管理不可缺少的机构。下一页返回4.1测量技术基础知识4.1.2长度基准和长度量值传递系统为了保证测量的准确度，首先需要建立统一、可靠的测量单位基准。我国是以米（m）作为法定的基本长度单位。米的定义是：光在真空中，在（1/299792458）s时间间隔内所经过的距离。米定义的复现主要采用稳频激光。我国采用碘吸收稳定的0.633um氦氖激光辐射作为波长标准，这就是国家计量基准器。这样，不仅可以保证测量单位稳定、可靠和统一，而且使用方便，从本质上提高了测量度。尺寸量值传递的媒介是各级计量标准器，上一级的计量标准器用来检定下一级的标准器，以实现量值的准确传递。计量标准器有量块和标准线纹尺两大类。尺寸量值通过两个平行的系统向下传递。一个是线纹量具系统，一个是端面量具系统，如图4-1所示。上一页下一页返回4.1测量技术基础知识4.1.3量块及其选用量块又称块规，是无刻度的端面量具，在计量部门和机械制造中应用较广。它除了作为计量标准器进行尺寸量值传递以外，还可用于计量器具、机床、夹具的调整以及工件的测量和检验。目前量块的材料多用轴承钢，具有尺寸稳定、硬度高和耐磨性较好等优点。量块的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。如图4-2（a）所示。上一页下一页返回4.1测量技术基础知识1.量块中心长度量块的精度虽然很高，但是上、下测量面也不是绝对平行的，因此量块的工作尺寸以量块中心长度来代表。所谓量块中心长度是指量块一个测量面的中心点至量块另一测量面之间的垂直距离L，L1为量块任意点长度，如图4-2（b）所示。2.量块的研合性与组合量块的测量面十分光滑和平整，这使量块具有研合性。如将一量块的测量面沿着另一量块的测量面滑动，同时用手稍加压力，两量块便能研合在一起。量块的这种通过分子吸引力的作用而粘合在一起的性能称为量块的研合性。上一页下一页返回4.1测量技术基础知识量块的研合性使量块可以组合使用，即将几个量块研合在一起组成需要的尺寸，因此量块是成套供应的。根据GB6093-85的规定，我国生产的成套量块有91块、83块、46块、38块等17种规格。现以83块一套为例，列出尺寸如下：间隔0.01mm:从1.01,1.02…1.49,共49块；间隔0.1mm：从1.5，1.6，…1.9共5块间隔0.5mm0，2.5…，100，共10块间隔10mm：从10，20，…，100，共10块；1.005mm，1mm，0.5mm各一块。组合量块的原则是量块的数目尽可能少，一般不应多于4~5块。选用的方法是首先选择能去除最后一位小数的量块，然后逐级递减选取。上一页下一页返回4.1测量技术基础知识3.量块的级和等为了满足各种不同的应用场合，对量块规定了若干精度等级。GB6093-85《量块》对量块的制造精度规定了六级：00、0、1、2、（3）和K级。其中00级最高，精度依次降低，K级为校准级。量块的“级”主要是根据量块长度极限偏差和长度变动量的允许值来决定的。测量面上最大与最小块长度之差称为量块长度变动量。带括号的等级根据订货供应。上一页下一页返回4.1测量技术基础知识国家计量局标准JJG100-81《量规检定规程》对量块的检定精度规定了六等：1，2，3，4，5，6等。其中1等最高，精度依次降低，6等最低。量块分“等”主要是根据量块中心长度测量的极限误差和平面平行度允许偏差来决定的。量块按级使用时，以量块的标称尺寸作为工作尺寸，其误差为量块中心长度的制造误差，使用方便，用于车间一般测量中；量块按等级使用时，将量块中心长度的实际尺寸检定出来，然后使用其实测值。显然，量块按等使用比按级使用要精确，故量块用做标准器进行尺寸传递和精密测量时应按等使用。上一页返回4.2计量器具与测量方法的分类4.2.1计量器具的分类测量仪器和测量工具统称为计量器具。按计量器具的原理，结构特点及用途可分为基准量具，极限量规，量仪和检验夹具。1）基准量具用来校对或调整计量器具，或作为标准尺寸进行相对测量的量具称为基准量具。它可分为定值基准量具，如量块、角度块等，变值基准量具，如标准线纹刻线尺等。2）极限量规量规是指没有刻度的专用计量器具，用来检验工件实际尺寸和形位误差的综合结果。量规只能判断工件是否合格，而不能获得被测几何量的具体数值，如光滑极限量规、螺纹量规、位置量规等。下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类3）量仪量仪是指能将被测量转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具。其特点是一般都有指示、放大系统。根据所测信号的转换原理和量仪本身的结构特点，量仪可以分以下几种：（1）卡尺类量仪如数显卡尺、数显高度尺、数显量角器、游标卡尺等。（2）微动螺旋副类量仪如数显千分尺、数显内径千分尺、普通千分尺等。（3）机械类量仪如百分表、千分表、杠杆比较仪、扭簧比较仪等。（4）光学类量仪如光学计、工具显微镜、光学分度头、测长仪、投影仪、干涉仪、激光干涉仪等。上一页下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类（5）气动类量仪如压力式气动量仪、流量计式气动量仪等。（6）电学类量仪如电感比较仪、电动轮廓仪等。（7）机电光综合类量仪如三坐标测量仪、齿轮测量中心等。4）检验夹具检验夹具是一种专用的检验工具，它和相应的计量器具配套使用。可以方便地检验出被测件的各项参数。如检验滚动轴承用的各种检验夹具，可同时测出轴承套圈的尺寸、径向或端面跳动等。4.2.2测量方法的分类为了便于根据被测件的特点和要求选择合适的测量方法，可以按照测量值的获得方式的不同，将测量方法概括为以下几种：上一页下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类1）按实测量是否是被测量分为直接测量和间接测量（1）直接测量用计量器具直接测量被测量的整个数值或相对于标准量的偏差。例如，用千分尺测轴径，用比较仪和标准件测轴径等。（2）间接测量测量与被测量有函数关系的其他量，在通过函数关系式求出被测量。如通过测量弦高和弦长，计算半径的方法。2）按示值是否是被测量的整个量值分为绝对测量和相对测量。（1）绝对测量绝对测量是指能从计量器具读数装置上读出被测量的整个量值的测量方法。如用游标卡尺、千分尺测量轴径。上一页下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类（2）相对测量在计量器具的示数装置上只表示出被测量相对已知标准量的偏差值。。一般来说，相对测量的测量精度比绝对测量的测量精度高。3）按测量时计量器具的测头与被测表面之间是否有机械作用的测量力分为接触测量和非接触测量。（1）接触测量接触测量是指计量器具在测量时测头与零件被测表面直接接触，并存在机械作用的测量力的测量方法。如用卡尺、千分尺测量工作。（2）非接触测量非接触测量是指测量时计量器具的测头与被测表面不接触的测量方法。如用光切显微镜测量表面粗糙度和用气动测量仪测量孔径。上一页下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类接触测量有测量力，会引起被测表面和计量器具有关部分产生弹性变形，从而影响测量精度，非接触测量则无此影响。4）按同时测量被测量的多少分为单项测量和综合测量。（1）单项测量对被测件的个别参数分别测量。例如分别测量螺纹的中经、螺距和牙型半角误差。（2）综合测量综合测量是指同时测量工件上的几个相关参数，综合地判断工件是否合格的测量方法。其目的是保证被测工件在规定的极限轮廓内，来满足互换性要求。如用花键塞规检验花键孔，用齿轮单啮仪测量齿轮的切向综合误差。单项测量结果便于工艺分析，但综合测量的效率比单项测量高，综合测量反映的结果比较符合工件的实际工作情况。上一页下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类5）按测量是否在加工过程中进行分为在线测量和离线测量。（1）在线测量在线测量是指在加工过程中对工件进行测量的测量方法。测量结果直接用来控制工件的加工过程，以决定是否需要继续加工或调整机床，在线测量能及时防止废品产生，主要应用在自动化生产进行线上。（2）离线测量离线测量是指在加工后对工件进行测量的测量方法。测量结果仅限于发现并剔除废品。由于在线测量能及时防止废品，以保证产品质量，因此是检验技术的发展方向。上一页下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类6）按被测量在测量过程中所处的状态分为静态测量和动态测量。（1）静态测量静态测量是指在测量时被测表面与计量器具的测头处于相对静止状态的测量方法。如用千分尺测量零件的直径。（2）动态测量动态测量是指测量时被测表面与计量器具的测头之间处于相对运动状态的测量方法。其目的是为了测得误差的瞬间值及其随时间变化的规律，其测量效率高。如用电动轮廓仪测量表面粗糙度，在磨削过程中测量零件的直径，用激光螺杆动态检查仪测量螺杆。上一页下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类7）按决定测量结果的全部因素或条件是否改变分为等精度测量和不等精度测量。（1）等精度测量等精度测量是指测量过程中决定测量结果的全部因素或条件不变的测量方法。如由同一个人，在计算器具、测量环境、测量方法都相同的情况下，对同一个量仔细地进行测量。可以认为每一个测量结果的可靠性和精确度都是相同的。为了简化对测量结果的处理，一般情况下大多采用等精度测量。上一页下一页返回4.2计量器具与测量方法的分类（2）不等精度测量不等精度测量是指在测量过程个决定测量结果的全部因素或条件可能完全改变或部分改变的测量方法。如用不同的测量方法，不同的器具，在不同的条件下，由不同人员对同一被测量进行不同次数的测量，显然，其测量结果的可靠性和精确度各不相同。由于不等精度测量的数据处理比较麻烦，因此只用于重要的高精度测量。以上对测量方法的分类是从不同的角度考虑的，但对一个具体的测量过程，可能同时兼有几种测量方法的特性。因此，测量方法的选择应考虑被测对象的结构特点、精度要求、生产批量、技术条件和经济效益等。上一页返回4.3计量器具与测量方法的常用术语（1）标尺间距a指刻度尺或刻度盘上两相邻刻线中心的距离。为了便于目力估计，一般标尺间距在1~2.5mm之间。它与被测量的单位和标在标尺上的单位无关。（2）分度值i指刻度尺上两相邻刻线间的距离所代表的被测的量值。长度量仪中常见的分度值有0.1、0.05、0.02、0.01、0.002和0.001mm等。一般说来，测量仪器的分度值越小，精度就越高。（3）标尺范围b指测量仪器所能显示或指示的最低值（起始值）到最高值（终止值）的范围。比较式量仪的示值范围常用±b来表示，如机械比较仪的标尺范围b=±0.1mm下一页返回4.3计量器具与测量方法的常用术语（4）测量范围（工作范围）B指在允许的误差限内，测量仪器所能测量的下限值（最低值）到上限值（最高值）的范围。测量范围的上限值与下限值之差称为量程。（5）灵敏度k指测量仪器的指针对被测量的变化的反应能力。对一般长度量仪，灵敏度又称为放大比（放大倍数），它等于刻度间距a与分度值i之比，k=a/i。一般地说，分度值越小，灵敏度就越高。（6）测量仪器的示值指测量仪器所给出的量的值。对于标准量具，示值就是它标出的值。（7）测量仪器的示值误差指测量仪器的示值与对应输入量的真值之代数差。由于真值常不能确定，实践中常用的是约定真值。一般地说，计量器具的示值误差越小，精度就越高。上一页下一页返回4.3计量器具与测量方法的常用术语（8）修正值指用代数法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。修正值等于负的系统误差。(9)测量仪器的最大允许差指给定的测量仪器、规范、规程等所允许的误差极限值。有时也称测量仪器的允许误差极限。（10）测量力指测量过程中测量仪器测头与被测工件之间的接触力。（11）稳定性指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。可用仪器的计量特性经规定的时间所发生的变化来定量表示。上一页下一页返回4.3计量器具与测量方法的常用术语（12）测量仪器的示值变动量指在相同测量条件下，对同一个被测量进行多次重复测量时，一系列测得值的最大差异。（13）回程误差指当被测的量不变时，在相同的条件下，测量器具沿正、反行程在同一点上测量结果之差的绝对值（14）显示装置的分辨力指显示装置能有效辨别的最小的示值差。对于数字式显示装置，这就是当变化一个末位有效数字时其示值的变化。（15）测量不确定度测量不确定度表示由于测量误差的存在而对被测几何量值不能肯定的程度。上一页返回4.4测量误差和数据处理4.4.1测量误差的基本概念及产生的原因1.测量误差的基本概念任何测量过程，无论采用如何精密的测量方法，其测得值都不可能等于几何量的真值，即使测量条件相同，对同一被测几何量重复进行多次的测量，其测得值也不会完全相同，只能与其真值近似。这种由于计量器具本身的误差和测量条件的限制而使测量结果与真值之间形成的差值称为测量误差。测量误差=测得值-真值。下一页返回4.4测量误差和数据处理2.测量误差产生的原因测量误差产生的原因很多，归纳起来有以下几种。1）计量器具误差计量器具误差是由计量器具本身在设计、制造、装配和使用调整上的不准确而引起的。这些误差综合表现在示值误差和示值的稳定性上。如机械式比较仪为简化结构而采用近似设计，使测量杆的直线位移与指针杠杆的角位移不成正比，这时，如标尺以等分刻度来代替理论上的不等分刻度，就会产生原理性的示值误差。又如游标卡尺，标准量与被测量不在同一条直线上，由于游标与尺身之间配合间隙的影响也会产生测量误差。还有传动系统元件制造不准确所引起的放大比误差，传动系统元件接触间隙变化引起的读数不稳定误差，以及变形、磨损等因素产生的测量误差等。上一页下一页返回4.4测量误差和数据处理2）方法误差方法误差是指测量方法不完善所引起的误差。如计算公式不准确，测量方法选择不当，工件安装定位不准确等引起的测量误差。3）环境误差环境误差是指测量时，实际环境不符合标准状态而引起的测量误差。影响测量环境的因素有温度、湿度、气压、振动、灰尘等，其中温度引起的测量误差最大。4）人员误差人员误差是由测量人员主观原因和操作技术水平所引起的误差。例如，测量人员使用计量器具的方法不正确，对示值的分辨能力和对仪器的调节能力不强等因素引起的测量误差。上一页下一页返回4.4测量误差和数据处理4.4.2测量误差分类根据测量误差的特性，可将测量误差分为随机误差、系统误差和粗大误差三类，现分别叙述如下：1.随机误差随机误差是在同一条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定的方式变化着的误差。产生随机误差的因素很多，这些因素多具有偶然性和不稳定性。随机误差的分布具有如下特点。上一页下一页返回4.4测量误差和数据处理1）单峰性多次测得的测量值是以它们的算术平均值为中心而相对集中分布，绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多，就分布而言在平均尺寸处呈现一个峰值。2）对称性绝对值相等的正误差和负误差出现的次数大致相等，呈对称形式分布。3有界性绝对值很大的误差出现的频率接近于零，即在一定的条件下，随机误差的绝对值不会超过一定的界限。4）抵偿性对同一量在同一条件下进行重复测量，其随机误差的算术平均值，随测量次数的增加而趋近于零。上一页下一页返回4.4测量误差和数据处理2.系统误差系统误差是指在一定条件下，对同一被测量值进行多次重复测量时，误差的大小和符号均保持不变或按一确定规律变化的测量误差。根据以上两种不同的情况，系统误差又分为二种，前一种情况为定值系统误差，后一种情况为变值系统误差。对于定值系统误差，可用实验对比方法发现，并可确定误差的大小，根据误差的大小和符号确定校正值，利用校正值将定值系统误差从测量结果中消除。对于变值系统误差可采用技术措施加以消除或减小到最低程度，然后按随机误差来处理。上一页下一页返回4.4测量误差和数据处理3.粗大误差粗大误差是指超出规定条件下预期的误差。这种误差是由于测量者主观上疏忽大意造成的读错、记错，或客观条件发生突变（外界干扰、振动）等因素所致。粗大误差使测量结果产生严重的歪曲。测量时应根据判断粗大误差的准则予以确定，然后予以剔除。在一般要求的测量中，只要能确定测量的数据中不含有粗大误差，就可将此测量值作为测量的结果。4.4.3测量精度测量精度是指被测量的测得值与真值的接近程度。测量精度和测量误差从两个不同的角度说明了同一个概念。因此可用测量误差的大小来表示精度的高低。测量精度越高，则测量误差就越小，反之，测量误差就越大。上一页下一页返回4.4测量误差和数据处理由于在测量过程中存在系统误差和随机误差，从而引出以下的概念。（1）正确度指在规定的条件下，被测量中所有系统误差的综合，它表示测量结果中系统误差影响的程度。系统误差小，则正确度高（2）精密度指在规定的测量条件下连续多次测量时，所得测量结果彼此之间符合的程度，它表示测量结果中随机误差的大小，随机误差小，则精密度高。（3）精确度指连续多次测量所得的测量值与真值的接近程度，它表示测量结果中系统误差与随机误差综合影响的程度。系统误差和随机误差都小，则精确度高。上一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养4.5.1计量器具的选用1.工件的误收与误废在选择计量器具检测工件时，为了防止对工件的误收和误废，标准规定了两种验收极限。所谓误收，就是把不合格的产品，误判为合格予以接收。所谓误废就是把本来合格的产品误判为不合格予以拒收。如果以被测工件的极限尺寸作为验收的边界值，在测量误差的影响下，实际尺寸超出公差范围的工件有可能被误判为合格品；实际尺寸处于公差范围之内的工件也同样有可能被误判为不合格品。这种现象，前者称为“误收”，后者称为“误废”。下一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养误收的工件不能满足预定的功能要求，使产品质量下降，误废则会造成浪费。这两种现象都是有害的。相比之下，误收具有更大的危害性。2.测量不确定度测量的根本目的是要获得具有一定可靠程度的测量结果。但在任何一次测量中，由于受到环境条件的影响，各种误差因素不可避免，再加上测量器具本身的误差等，肯定会造成测量结果对被测尺寸真值的偏离，偏离程度的大小可用测量不确定度来表征。测量不确定度是用来表征测量过程中各项误差综合影响测量结果分散程度的一个误差限，一般用代号μ表示。测量不确定度μ由计量器具的不确定度μ1和测量条件的不确定度μ2两部分组成，在实际测量时，为了保证工件的验收质量，应考虑测量不确定度给测量所带来的影响。上一页下一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养3.验收极限和安全裕度国家标准规定的验收原则是：所用验收方法应能保证只接收位于规定的极限尺寸之内的工件，即允许有误废而不允许有误收。为了保证工件的验收质量，GB3177-82中规定了内缩的验收极限。内缩量称为安全裕度，用A表示，如图4-3所示，LMS表示最小实体尺寸，MMS表示最大实体尺寸。验收极限分别由被测工件的最大、最小极限尺寸向其公差带内内缩一个安全裕度A值，这就形成了新的上、下验收极限。上一页下一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养安全裕度A，实际上就是测量不确定度μ的允许值。设定安全裕度数值时，必须既满足验收要求，又要将误收减至最小，根据生产中的统计结果，国家检验标准给出的安全裕度A值约为工件公差的5%-10%。A的具体数值，可根据被测尺寸的标准公差数值，查阅表4-1。在此表中，还可相应地查出计量器具的不确定度允许值μ1，这个数值可作为选择计量器具的依据。内缩的验收极限，考虑了测量误差和工件形状误差对工件验收的影响，合理地降低了误收率，从而保证了验收工件原定的设计要求。上一页下一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养4．计量器具的选择使用普通计量器具进行测量验收工件时，在查表确定安全裕度A值和计算出来验收极限之后，重要的一步就是根据与安全裕度相对应的计量器具不确定度允许值μ1来选择适当的计量器具。表4-2，表4-3分别列出了游标卡尺、千分尺、比较仪等普通计量器具的不确定数值，根据上述要求，所选的计量器具，其不确定数值，μ1应小于或等于其允许值μ1，这就是选择计量器具的基本准则。上一页下一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养4.5.2计量器具的维护与保养1.游标卡尺的维护与保养1）不准把卡尺的两个量爪当扳手或划线工具使用，不准用卡尺代替卡钳、卡板等在被测件上推拉，以免磨损卡尺，影响测量精度。2）带深度尺的游标卡尺，用完后应将量爪合拢，否则较细的深度尺露在外边，容易变形，甚至折断。3）测量结束时，要把卡尺平放，特别是大尺寸卡尺，否则易引起尺身弯曲变形。上一页下一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养4）卡尺使用完毕，要擦净并上油，放置在专用盒内，防止弄脏或生锈。5）不可用纱布或普通磨料来擦除刻度尺表面及量爪测量面的的锈迹或污物。6）游标卡尺受损后，不允许用锤子、锉刀等工具自行修理，应交专门修理部门修理，并经检定合格后才能使用。2.外径千分尺的维护保养1）不能用千分尺测量零件的粗糙表面，也不能用千分尺测量正在旋转的零件。2）千分尺要轻拿轻放，不要摔碰。如受到撞击，应立即进行检查，必要时送计量部门检修。上一页下一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养3）千分尺应保持清洁。测量完毕，用软布或棉纱等擦干净，放入盒中。长期不用应涂防锈油。要注意勿使两个测量面贴合在一起，以免锈蚀。4）大型千分尺应平放在盒中，以免变形。5）不允许用砂而和金刚砂擦拭测微螺杆上的污锈。6）不能在千分尺的微分筒和固定套管之间加酒精、煤油、柴油、凡士林和普通机油等；不允许把千分尺浸泡在上述油类及酒精中。如发现上述物质浸入，要用汽油洗净，再涂以特种轻质润滑油。上一页下一页返回4.5计量器具的选择原则与维护保养3.百分表的维护保养1）提压测量杆的次数不要过多，距离不要过大，以免损坏机件及加剧零件磨损。2）测量时，测量杆的行程不要超过它的示值范围，以免损坏表内零件。3）应避免剧烈震动和碰撞，不要使测量头突然撞击在被测表面上，以防测量杆弯曲变形，更不能敲打表的任何部位。4）表架要放稳，以免百分表落地摔坏。使用磁性表座时要注意表座的旋钮位置。5）严防水、油、灰尘等进入表内，不要随便拆卸表的后盖。百分表使用完毕，要擦净放回盒内，使测量杆处于自由状态，以免表内弹簧失效。上一页返回4.6光滑极限量规4.6.1量规的作用当图样上被测要素的尺寸公差和形位公差按独立原则给出时，一般使用通用计量器具分别测量。当单一要素的孔和轴采用包容要求给出时，则应使用量规来检验。检验孔所使用的量规称为塞规，如图4-4（a）所示，检验轴所使用的量规称卡规（或环规），如图4-4（b）所示。塞规和卡规（或环规）统称量规。量规有通规和止规之分，通常成对使用。通规控制作用尺寸，止规控制实际尺寸。下一页返回4.6光滑极限量规塞规的通规按被测孔的最大实体尺寸（Dmin）制造，塞规的止规按被测孔的最小实体尺寸（Dmax）制造。检验孔时，塞规的通规应通过被检验的孔，表示被测孔径大于最小极限尺寸。塞规的止规应不能通过被检验的孔，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，被检验的孔是合格的。卡规的通规按被测轴的最大实体尺寸（dmax）制造，卡规的止规按被测轴的最小实体尺寸（dmin）制造。检验轴时，卡规的通规应通过被检验的轴，表示被测轴径小于最大极限尺寸，卡规的止规应不能通过被检验的轴。表示被测轴径大于最小极限尺寸，即说明轴的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内，被检验的轴是合格的。综上所述，量规的通规用于控制工件的作用尺寸，止规用于控制工件的实际尺寸。用量规检验工件时，其合格标志是通规能通过，止规不能通过。反之，即为不合格品。上一页下一页返回4.6光滑极限量规4.6.2量规的分类量规按照其用途可以分为工作量规、验收量规和校对量规。1）工作量规生产过程中操作者检验工件时所使用的量规。通规用代号“T”表示，止规用代号“Z”表示。2）验收量规验收工件的检验人员或用户代表所使用的量规。验收量规一般不需要另行制造，它是从磨损较多，但未超过磨损极限的工作量规通规中挑选出来的，验收量规的止规应接近工件的最小实体尺寸，这样，操作者用工作量规自检合格的工件，当检验员或用户代表用验收量规验收时也一定合格，从而保证了零件的合格率。上一页下一页返回4.6光滑极限量规3）校对量规检验轴用量规（环规或卡规）在制造时是否符合制造公差，在使用中是否已达到磨损极限的量规称为校对量规。因为孔用量规便于用精密量仪测量，故国标未规定校对量规，只对轴用量规规定了校对量规。校对量现有三种，其名称、代号、用途等列于表4-4。上一页下一页返回4.6光滑极限量规4.6.3量规的设计原则由于零件存在形状误差，同一零件表面各处的实际尺寸往往是不同的，因此，对于要求遵守包容要求的孔和轴，在用量规检验时，为了正确地评定被测零件的合格性，应按照极限尺寸判断原则（泰勒原则）验收，即光滑极限量规应遵循泰勒原则来设计。孔或轴的尺寸不允许超过最大实体尺寸，并且在任何位置上的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸。根据这一原则，通规应设计成全形的，即除其尺寸为最大实体尺寸外，其轴向长度还应与被检工件的长度相同。若通规不是全形规，会造成检验错误。上一页下一页返回4.6光滑极限量规4.6.4量规公差带量规是一种精密的检验工具，其制造精度要求比被检验工件更高，但在制造时也不可避免地会产生误差，因此对量规也必须规定制造公差。由于通规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，应留出适当的磨损量，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；而止规通常不通过工件，所以不需要留磨损量，故将止规公尺带放在工件公差带内，紧靠最小实体尺寸处。校对量规不需要留磨损量。1）工件量规的公差带工件量规的公差带分布如图4-5所示，图中T为量规制造公差,Z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），T、Z值取决于工件公差的大小。上一页下一页返回4.6光滑极限量规国标规定的T值和Z值见表4-5，通规的磨损极限尺寸等于工件的最大实体尺寸。2）校对量规的公差带校对量规的公差带如图4-5所示。（1）校通—通（代号TT）用在轴用通规制造时，其作用是防止通规尺寸小于其最小极限尺寸，故其公差带是从通规的下偏差起，向轴用通规公差带内分布。检验时，该校对塞规应通过轴用通规，否则应判断该轴用通规不合格。（2）校止—通(代号状态ZT)用在轴用止规制造时，其作用是防止止规尺寸小于其最小极限尺寸，故其公差带是从止规的下偏差起，向轴用止规公差带内分布。检验时，该校对塞规应通过轴用止规，否则应判断该轴用止规不合格。上一页下一页返回4.6光滑极限量规（3）校通—损(代号TS）用于检验使用中的轴用通规是否磨损，其作用是防止通规在使用中超过磨损极限尺寸，故其公差带是从通规的磨损极限起，向轴用通规公差带内分布。校对量规的尺寸公差Tp为被校对轴用量规制造公差的50%，校对量规的形状公差应控制在其尺寸公差带内。由于校对量规精度高，制造困难，而目前测量技术又在不断发展，因此在实际生产中，逐步用量块或计量仪器代替校对量规。上一页下一页返回4.6光滑极限量规4.6.5光滑极限量规的设计1）量规尺寸的确定量规的基本尺寸按如下方法确定：通规的基本尺寸应等于零件的实体尺寸（MMS）；止规的基本尺寸应等于零件的最小实体尺寸（LMS）。2）量规形式的确定通规是用来控制工件的作用尺寸的，而作用尺寸是受零件的形状误差影响的，为了符合泰勒原则，通规的测量面应是与孔或轴形状相同的完整表面（通常称为全形量规），且长度应等于配合长度，通规表面与被测件应是面接角。由于止规是用来控制工件的实际尺寸的，而实际尺不应受零件的形状误差影响，因此止规的测量面应是点状的（通常称为不全形量规），且长度也可以短些，止规表面与被测件是点接触。上一页下一页返回4.6光滑极限量规上述理由可以进一步用图4-6说明。当孔存在形状误差时，若将止规制成全形量规，就不能发现孔的这种形状误差，而会将因形状误差超出尺寸公差带的零件误判为合格品。若将止规制成非全形规，检验时，它与被测孔是两点接角，只需稍微转动，就可能发现这种过大的形状误差，判它为不合格品。严格遵守泰勒原则设计的量规，具有既能控制零件尺寸，同时又能控制零件形状误差的优点。但是，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泰勒原则是有困难的。因此标准中规定，允许在保证被检验零件的形状误差不影响零件的配合性质的条件下，使用偏离泰勒原则的量规。上一页下一页返回4.6光滑极限量规例如通规，对于尺寸较大的孔，如果制成全形量规非常笨重，不便使用，允许采用非全形塞规或球端杆规；对于诸如曲轴上的中间直径，用全形的环规无法检验，只好用卡规。而对于止规，当测量时为点接角时，容易磨损，所以一般用小平面、圆柱面或球面代替；对于尺寸过小的孔，为了便于止规的制造和耐磨损，止规也常用全形塞规。此外，为了使用量具厂生产的标准化了的系列量规，允许通规的长度小于配合长度。3）材料要求量规体现精确尺寸，故要求制造量规的材料的线膨胀系数小，并要经过一定的稳定性处理使其内部组织稳定，量规工作表面应耐磨，以提高尺寸的稳定性并延长寿命。制造量规的材料通常为合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢等，或在测量工作面上镀以铬镍、氦化物等耐磨材料。工作表面的硬度为58~65HRC.上一页下一页返回4.6光滑极限量规4）量规工作部位的形位公差要求量规工作部位的形位公差与尺寸公差之间应遵守包容要求，且形位公差一般不大于尺寸公差。5）外观要求量规的工作表面不应有锈迹、毛刺、黑斑、刮痕等影响使用功能和明显影响外观的缺陷，其它表面不应有锈蚀和裂纹。上一页返回图4-1长度量值传递系统返回图4-2量块返回（a）量块的外形结构（b）量块的中心长度图4-3验收极限的配置返回表