《互换性与测量技术1》-第6章

６.１通用计量器具

6.1.1孔、轴实际尺寸的验收极限在测量孔、轴实际尺寸时，常常存在着误判的情况，也就是存在所谓的误收与误废现象。１．误收与误废测量孔、轴实际尺寸时，由测量误差导致将尺寸超出规定的极限尺寸的不合格品判为合格品，这种现象称为“误收”。如果检测时将尺寸位于规定的极限尺寸以内的合格品误判为不合格品而报废，这种现象就称为“误废”。误收会影响产品质量；误废会造成经济损失，影响成品率。所以，为了保证产品质量，需要规定合理的验收极限。下一页返回６.１通用计量器具

２．验收极限验收极限是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。国家标准ＧＢ／Ｔ３１７７—２００９《产品几何技术规范（ＧＰＳ）光滑工件尺寸的检验》规定了两种验收极限方式。（１）内缩方式验收极限是从规定的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度Ａ来确定，如图６－１所示。（２）不内缩方式验收极限等于最大实体尺寸或最小实体尺寸，即安全裕度Ａ值等于零。此方案使误收和误废可能发生。上一页下一页返回６.１通用计量器具

３．验收极限方式的选择至于选择哪种极限验收方式，应综合考虑被测工件的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力等因素来确定。6.1.2计量器具的选择测量误差的主要来源是计量器具的误差和环境的误差。计量器具选择的主要依据是测量不确定度。安全裕度Ａ相当于测量中总的不确定度。上一页返回６.１通用计量器具１.测量不确定度测量不确定度是与测量结果相联系的参数，用于表征测量过程中各项误差综合影响沿测量结果分散程度的误差界限，它反映了由于测量误差的存在而对被测量的量值不能肯定的程度。它由两部分组成，即计量器具的不确定度ｕ１和测量条件（环境误差）引起的测量不确定度ｕ２。ｕ１与ｕ２均为独立随机变量，两者之和也为随机变量。ｕ１对Ａ的影响比ｕ２对Ａ的影响大，一般按２∶１的关系处理。由独立随机变量合成规则，得Ａ＝ｕ１＋ｕ２，因此，ｕ１＝０.９Ａ，ｕ２＝０.４５Ａ。上一页下一页返回６.１通用计量器具计量器具的不确定度允许值ｕ１按测量不确定度ｕ与工件公差比值分挡：对于ＩＴ６～ＩＴ１１的分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三挡；对于ＩＴ１２～ＩＴ１８的分为Ⅰ、Ⅱ两挡。测量不确定度允许值（ｕ）的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三挡值，分别为工件公差的１／１０、１／６、１／４的９０％。计量器具的测量不确定度允许值ｕ１约为测量不确定度的９０％。２.计量器具的选择（１）“ｕ′１≤ｕ１”原则按照计量器具所引起的测量不确定允许值ｕ１来选择计量器具，以保证测量结果的可靠性。上一页下一页返回６.１通用计量器具（２）“０.４ｕ′１≤ｕ１”原则当使用形状与工件形状相同的标准器进行比较测量时，千分尺的测量不确定度ｕ′１降为原来的４０％。（３）“０.６ｕ′１≤ｕ１”原则当使用形状与工件形状不相同的标准器进行比较测量时，千分尺的测量不确定度ｕ′１降为原来的６０％。选择计量器具时除考虑测量不确定度外，还要考虑其适用性及检测成本。计量器具的使用性能要适应被测工件的尺寸、结构、被测部位、工件质量、材质软硬以及批量大小和检测效率等方面的要求。例如，测量大尺寸的零件，一般选用上置式的计量器具；上一页下一页返回６.１通用计量器具测量仪表中的小尺寸及硬度低、刚性差的工件，应选用非接触测量方式，即选用光学投影放大、气动、光电等原理的测量仪器；对大批量生产的工件，应选用量规或自动检测装置，以提高检测效率。另外还要考虑成本，在保证测量准确度的前提下，应选用价格较低的计量器具。上一页返回６.２光滑极限量规６.２.１光滑极限量规的功用和种类光滑极限量规一般分为孔用光滑极限量规和轴用光滑极限量规两种。１．按工件形状不同分类检验孔径的量规称为“塞规”，检验轴径的量规称为“卡规”。塞规和卡规均有通规（通端）和止规（止端）之分。通规用来模拟体现被测孔或轴的最大实体边界，通规的公称尺寸等于孔和轴的最大实体尺寸（Ｄｍｉｎ＝ＤＭ，ｄｍａｘ＝ｄＭ）。检验孔或轴的实际轮廓（实际尺寸和形状误差的综合结果）是否超出其最大实体边界，即检验孔或轴的体外作用尺寸是否超出其最大实体尺寸。下一页返回６.２光滑极限量规

止规用来检验被测孔或轴的实际尺寸是否超出其最小实体尺寸。止规的公称尺寸等于孔和轴的最小实体尺寸（Ｄｍａｘ＝ＤＬ，ｄｍｉｎ＝ｄＬ）。２.按量规的用途不同分类（１）工作量规工作量规是生产中使用的量规、通规，应是新的或磨损较少的。（２）验收量规检验员或用户代表使用验收量规，通规应是旧的验收量规已经磨损较多但未超磨损极限的。上一页下一页返回６.２光滑极限量规

（３）校对量规校对量规是用以检验轴用工作量规的量规。只有轴有校对量规，因为孔的工作量规形状为轴，故可用普通的计量器具校对。而轴正好相反，其工作量规形状为孔，用普通计量器具检测不方便，所以轴有校对量规。6.2.2量规的设计量规的设计包括量规结构形式的选择、量规工作尺寸的计算及精度设计和量规设计图样的绘制等。上一页下一页返回６.２光滑极限量规

１.光滑极限量规的设计要求使用光滑极限量规时，应遵守泰勒原则（极限尺寸判断原则）的规定。泰勒原则是指孔或轴的实际尺寸与形状误差的综合结果所形成的体外作用尺寸（Ｄｆｅ或ｄｆｅ）不允许超出最大实体尺寸（ＤＭ或ｄＭ），在孔或轴任何位置上的实际尺寸（Ｄａ或ｄａ）不允许超出最小实体尺寸（ＤＬ或ｄＬ）。即：上一页下一页返回６.２光滑极限量规

这里提到的泰勒原则和包容要求的实际内容是一致的。包容要求是从设计的角度出发，反映对孔、轴的设计要求。而泰勒原则是从验收的角度出发，反映对孔、轴的验收要求。从保证孔与轴的配合性质的要求来看，两者是一致的。光滑极限量规的设计要求：使通规具有ＭＭＳ（最大实体尺寸）边界的形状（全形通规），使止规应具有与被测孔、轴成两点接触的形状（两点式止规）。但在实际设计中，往往由于量规的制造和使用方面的原因，要求量规的形状完全符合泰勒原则会有困难，有时甚至难以实现，因而不得不使用偏离泰勒原则的量规。上一页下一页返回６.２光滑极限量规

例如，标准通规的长度常常并不等于工件的配合长度；大尺寸的孔和轴通常分别用非全形通规（或杆规）和卡规代替笨重的全形通规；曲轴的轴颈只能用卡规检验，而不能用环规检验；由于点接触容易磨损，止规不得不采用小平面或圆柱面。检验小孔用的止规，为了增加刚度和便于制造，通常采用全形塞规。检验薄壁零件时，为防止两点状止规造成工件变形，也常采用全形止规。为了尽量减少在使用偏离泰勒原则的量规检验时造成的误判，操作量规一定要正确。例如，使用非全形的通端塞规时，应在被检孔全长上沿圆周的几个位置上检验；使用卡规时，应在被检轴配合长度的几个部位并围绕被检轴圆周上的几个位置检验。上一页下一页返回６.２光滑极限量规

２.光滑极限量规的公差（１）工作量规的定形尺寸公差带和各项公差为了确保产品质量，ＧＢ／Ｔ１９５７—２００６规定量规定形尺寸公差不得超出被测孔、轴的公差带，具体的量规尺寸公差带的位置如图６－６（ａ）所示，工作量规的公差带宽度为公差数值Ｔ１，通规应接近工件的最大实体尺寸，其尺寸公差带的中心距离最大实体尺寸为Ｚ１，Ｚ１也称为“位置要素”。止规应接近工件的最小实体尺寸，其公差带宽度与通规相同，也是用Ｔ１表示。上一页下一页返回６.２光滑极限量规

（２）校对量规的定形尺寸公差带和各项公差校对量规的定形尺寸公差Ｔｐ为校对轴用量规尺寸公差Ｔ１的５０％（Ｔｐ＝Ｔ１／２），其位置如图６－６（ｂ）所示。校对量规的校通—通ＴＴ的下极限尺寸等于工作量规通规的下极限尺寸；校对量规的校通—损ＴＳ的上极限尺寸等于轴的上极限尺寸；校对量规的校止—通ＺＴ的下极限尺寸等于工作量规止规的下极限尺寸。校对量规的形状误差应在其尺寸公差带内，校对量规工作面的表面粗糙度轮廓幅度参数Ｒａ值比工作量规小，常取０.０５～０.４０μｍ。上一页下一页返回６.２光滑极限量规

３.量规的形式和应用尺寸范围的选择量规的形式分孔用与轴用量规，孔用有全形塞规、不全形塞规、片状塞规和球端杆规。轴用有环规、卡规。形式的选择方法：首先，应根据测量工件为轴还是孔来决定；其次，根据工件的公称尺寸来决定。上一页下一页返回６.２光滑极限量规

４．光滑极限量规的设计步骤１）由标准公差数值表、