教学材料《互换性的》-11

11.1检验和测量的规程11.1.1检验的含义和国家标准检验是综合运用相关知识和技能，对产品的合格性做出判断的全过程。在生产过程中，技术测量人员对各种原材料、半成品和成品，用计量器具或其他数据分析方法以检查其是否合乎有关规定的过程，称为检验。下一页返回11.1检验和测量的规程在机械制造中检验是指：用计量器具测量在加工过程中或加工后零件的几何形状和尺寸，以及用计量仪器测定工件的硬度及表面粗糙度等，从而确定该工件是否合格的过程。其一般步骤为：熟悉产品的相关质量标准与技术规范；阅读产品图纸，明确检测项目；确定检测方案及检测仪器；对产品进行检测，取得检测数据；进行数据处理，填写检测报告或有关单据并做出合格性判断；对不合格品进行处理(返修或报废)，对合格品做出安排(转下道工序或入库)。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程机械产品的质量检验依据是有关国家标准、设计图样和制造工艺等。质检部门要根据国家标准、设计图样和制造工艺，制订出检验操作指导书，指导检验人员对产品质量进行合格性检验。有关国家标准对产品质量、品种规格、工艺及检验方法等做出了明确的技术规定，国家标准按性质可分为以下4种。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程1.基础标准基础标准包括：通用技术语言标准(如名词术语、标志标记、符号、代号和制图等)；精度与互换性标准(如形状和位置公差、表面粗糙度、极限与配合等)；系列化和配套关系标准(如标准长度、直径和优先数与优先数系等)；结构要素标准(如中心孔、锥度和T形槽等)。此外，还有工艺标准、材料标准等。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程2.产品标准产品标准包括：产品型式、尺寸规格、主要性能、质量指标、检验要求以及包装、运输和使用维修等方面的技术规定。3.方法标准方法标准包括：设计计算方法、工艺方法、抽样方法、检验方法、试验方法等。4.安全环境保护标准安全环境保护标准包括：产品与人身安全以及环境保护的标准等。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程11.1.2检验计划质量检验工作是由分散在各个检验站(或岗位)的全体质验人员来完成。为了统一检验方法，加强控制能力，提高产品质量，质量检验部门要制订出统一规范的产品质量检验计划，根据检验计划，将有关的图样、标准、文件发给检验人员，使他们按规范的程序和要求，进行质量检验。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程检验计划的内容包括：(1)设计检验流程图或传递单。(2)设置检验站(组)包括以下几个方面。①原材料检验站(组)；②配套件和辅助件检验站(组)；③工序检验站(组)；④装配检验站(组)；⑤成品检验站(组)。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程(3)检验文件。质量检验部门应向各岗位的检验站(组)提供如下文件资料。①各检验站(组)的工作任务和内容；②各级检验人员的工作职责；③检验程序(如工序流程图、检验流程图、外购辅助件汇总表等)；④检验工作文件(如检验作业指导书(卡)、检验方法规程、质量特性缺陷分级等)；⑤评定产品质量依据(如图样、工艺、各类标准等)；⑥记录表格及原始记录单；⑦信息反馈单；上一页下一页返回11.1检验和测量的规程⑧产品合格标记；⑨不合格品的处理规定；⑩计量器具使用方法规程。(4)充实检验手段计划。充实必要的检验器具，完善检验手段，以适应产品质量检验的变化需求。检验作业指导书，是检验工作的重要文件。检验作业指导书又称检验卡，主要内容包括：检验流程图的项目编号、零件名称、图号、质量特征、特征值、使用的计量器具、检验方法等。在抽样检查中，抽样的大小、检验频率，也都包括在检验卡的内容中。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程11.1.3检验的分类和程序检验的方法很多，分类的形式也不尽相同。合理地选择检验方式，既能保证产品质量，又能减少检验工作量，提高检验效率，节省检验费用。按生产流程顺序分为以下几类。(1)进了检验。对外购的原材料、外购件、辅助件进了进行检验。进了检验包括首件(批)检验和成批进货检验。其目的是防止不合格的原材料、外购件、辅助件在产品上使用。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程(2)工序检验。对某道工序或某批零件进行检验。工序检验分首件检验、巡回检验和完工检验3种。其目的是预防废品的发生，防止把不合格品转到下道工序。(3)成品检验。对产品入库前进行一次全面的最终检验。成品检验一般包括成品的质量精度、性能、外观和安全性等。其目的为检定成品是否符合质量要求。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程对零件的尺寸、形状、表面粗糙度等几何量参数的检验，通常按如下程序进行。①测量方法的选择；②计量器具的选择；③测量基准面的选择；④定位方式的选择；⑤测量条件的控制；⑥测量结果的处理。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程11.1.4不合格品与不良品的管理1.不合格品与不良品国家标准GB/T2828-1981《逐批检查计数抽样程序及抽样表》中提出了不合格品的概念为有一个或一个以上缺陷的产品，称为不合格品，并将其分为4类如下。(1)致命不合格品。对人的生命安全构成危险或对重要产品的基本功能有致命影响的缺陷，称为致命缺陷，叫做致命不合格品。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程(2)重不合格品。使产品使用性能严重降低的缺陷，称为重缺陷，也叫做重不合格品。(3)轻不合格品。对产品使用性能影响轻微的，称为轻缺陷，也叫做轻不合格品。(4)不良品。对有缺陷，不符合标准和图样要求，但不影响产品使用性能，完全能够满足用户要求的，称为不良品。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程2.不合格品与不良品的处理当检验人员发现不合格品或不良品后，立即根据检测结果，开具不合格品通知单或不良品处理通知单。然后，将不合格品或不良品立即进行隔离。由专人进行登记、保管，以备考查。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程3.不合格品与不良品的处理和处理程序不合格品与不良品经技术分析后，可作如下处理。(1)返修品。对不影响产品使用性能的一般件和非易损的主要零件，当发生质量问题时，经过正常处理程序后，允许返修。(2)回用品。对不影响产品使用性能的一般件和非易损的主要零件，当发生质量问题时，经过正常处理程序后，不必经过返修，允许回用。(3)废品。凡是不能返修或回用的不合格品和不良品，均为废品。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程一般处理程序如下：对不影响整机功能的零部件或一般产品的质量问题，可根据检验员开出的通知单进行处理；对会影响整机功能的零部件或主要产品的质量问题，由相关负责人召集有关部门组成分析小组，共同研究处理意见。处理过程和处理结果，必须记录和存档。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程4.不合格品与不良品的分析对于不合格品与不良品，应及时分析产生原因，采取改进措施，预防再次发生。在分析工作中，采用排列图和因果分析图来分析产生原因比较有效，这样有利于抓住主要矛盾，解决实际问题。上一页下一页返回11.1检验和测量的规程例11-1利用排列图分析造成主轴不合格的原因，主轴不合格品的情况见表11-1。主轴不合格品排列如图11-1所示。

从图11-1中可以看出造成主轴不合格的主要原因为技术水平低，操作不熟练，造成表面粗糙度、外径、螺纹精度超差；未按热处理操作规程进行处理而使硬度达不到要求；操作者责任心不强造成碰伤等。通常将排列图中的累计百分数划为3类：0%～80%为A类，80%～90%为B类，90%～100%为C类。A类因素属主要因素，B类为次要因素，C类为一般因素，主要解决A类因素。上一页返回11.2检验和测量过程的基本原则11.2.1侧量方法的选择原则测量方法主要根据测量目的，生产批量，被测件的结构、尺寸、精度特征，以及现有计量器具的条件等来选择，其选择原则是：(1)保证测量结果的准确度；(2)在满足测量要求的前提下，选择成本尽可能低的测量方法下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则11.2.2计量器具的选用原则1.误收与误废的概念由于任何测量过程都存在着测量误差，因而在确定工件的合格性时可能产生两种错误的判断：一种是把尺寸超出规定尺寸极限的废品误判为合格品而接收，称为误收；另一种是把处在规定尺寸极限之内的合格品误判为废品而予以报废，称为误废。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则例如：用示值误差为±4

m的千分尺验首批

的轴颈时，其公差带如图11-2所示。按设计规定，其上、下偏差分别为0与-13

m，即设计的标准公差为13

m。若轴颈的实际偏差位于0～+4

m，但千分尺的测量误差为-4

m时，其测量值就小于其上偏差，因而可能将其判成合格品而接收，即导致误收；反之，若轴颈的实际偏差位于-4～0

m，但千分尺的测量误差为+4

m时，其测量值就大于其上偏差，因而可能将其判为废品，即导致误废。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则同理，当轴颈的实际偏差位于-17～-13

m，但千分尺的测量误差为+4

m时，也可能导致误收；当轴颈的实际偏差位于-13～-9

m，但千分尺的测量误差为-4

m时，也可能导致误废。图11-2中还标出了生产公差。所谓生产公差，就是考虑到测量误差的影响，为了尽量避免误收而确定在生产中采用的公差。生产公差一般应小于标准公差。生产公差过大，可能产生误收，从而影响零件的使用性能，满足不了设计的要求；但生产公差过小，又会使生产成本增加。因而必须合理地确定生产公差。图中还标出了保证公差，所谓保证公差就是考虑到测量误差的影响，在测量时所能保证的范围。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则由此可见，误收不利于质量的保证，误废不利于成本的降低。为了适当控制误废，尽量减少误收，保证工件尺寸检验的质量，根据我国工艺、测试水平的实际情况，参照国际ISO标准，制定了国家标准(GB/T3177-2009《产品几何技术规范(GPS)光滑工件尺寸的检验》)。此标准中规定了验收原则，即“所用验收方法应只接收位于规定尺寸极限之内的工件”。根据这一原则，建立了在规定尺寸极限基础上的内缩的验收极限。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则2.安全裕度与验收极限为了正确地选择计量器具，合理地确定验收极限，GB/T3177-2009规定：在车间条件下，使用普通计量器具，如游标卡尺、千分尺、指示表及分度值不小于0.0005mm，放大倍数不大于2000倍的比较仪，测量公差值大于(0.009～3.2)mm，尺寸至1000mm有配合要求的光滑工件尺寸，应按内缩方案确定验收极限。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则(1)检验条件。规定验收极限，要符合车间实际检验的情况，这种验收方法的前提条件包括以下几个方面。①在验收工件时，测量几次。多数情况下，只测量一次，并按一次测量来判断工件合格与否。测量几次是指对工件不同部位进行测量，了解各次测量的实际尺寸是否超出验收极限。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则②在车间的实际情况下，由于普通计量器具的特点(即用两点法测量)，一般只用来测量尺寸，不用来测量工件上可能存在的形状误差。尽管工件的形状误差通常依靠工艺系统的精度来控制，但某些形状误差对测量结果仍有影响。因此，工件的完善检验应分别对尺寸和形状进行测量，并将两者结合起来进行评定。③对温度、测量力引起的误差以及计量器具和标准器的系统误差，一般不予修正。这些误差都在规定验收极限时加以考虑。(2)验收极限和安全裕度A。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则由于检验是在上述条件下进行，计量器具内在误差(如随机误差、未定系统误差)和测量条件(如温度、压陷效应)及工件形状误差等综合作用的结果，引起了测量结果对其真值的分散，其分散程度可由测量不确定度来评定。显然，测量不确定度计量器具不确定度u1和温度、压陷效应及工件形状误差等因素影响所引起的不确定度u2

两部分组成。为了防止因测量不确定度的影响而使工件误收，为了保证工件原定的配合性质并考虑工件上可能存在的形状误差，标准规定按验收极限验收工件。验收极限是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11-3所示。这样，就尽可能地避免了误收，从而保证了零件的质量。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则为了保证上述验收原则(即防止误收)的实施，采取规定验收极限的方法，即采用安全裕度抵消测量的不确定度。验收极限是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。国家标准规定，光滑工件尺寸验收方法可以选择下列两种之一。方法1：内缩方式。验收极限是从规定的最大实体极限(MMI)和最小实体极限(LMI)分别向工件公差带内移动一个安全裕度(A)来确定，如图11-3所示。A值按工件公差(IT)的10%确定，其数值见表11-2。

方法2：不内缩方式。验收极限等于规定的最大实体极限(MML)和最小实体极限(LMI)，即A值等于零。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则(3)尺寸验收极限。验收方法的选择，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力等因素综合考虑。①采用方法1验收，则工件验收极限如下：上验收极限=最大极限尺寸-安全裕度(A)下验收极限=最小极限尺寸+安全裕度(A)方法1的验收权限比较严格，适用于如下情况：对符合包容要求、公差等级高的尺寸，其验收极限应按方法1确定。上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则对偏态分布的尺寸，其“尺寸偏向边”的验收极限按方法确定。对符合包容要求的尺寸，当工艺能力指数

CP≥

1时，其最大实体极限一边的验收极限按方法1确定为宜。②采用方法2验收，此时工件验收极限如下：

上验收极限=最大极限尺寸

下验收极限=最小极限尺寸工艺能力指数CP

是工件公差(IT)值与加工设备工艺能力(C

)之比值，C为常数，工件尺寸遵循正态分布时取C=6，

为加工设备的标准偏差。显然，当工件遵循正态分布时，CP=T

/6

上一页下一页返回11.2检验和测量过程的基本原则方法2的验收极限比较宽松，适用于如下情况：对工艺能力指数CP≥

1时，其验收极限可以按方法2确定即取

A值等于零。对符合包容要求的尺寸，其最小实体极限一边的验收极限按方法2确定为宜。对非配合尺寸和一般的尺寸，其验收极限按方法2确定。对偏态分布的尺寸，其“尺寸非偏向边”的验收极限按方法2确定。上一页返回11.3测量器具的选择测量工件所产生的“误收”与“误废”是由于测量极限误差(不确定度)的存在。而测量极限误差(不确定度U)主要由测量器具的不确定度u1和测量方法的不确定度

u2两部分构成，符合关系式：，且u1=2u2。显然，u1=0.9U，测量器具的测量不确定度。u1是产生“误收”与“误废”的主要因素。在尺寸验收极限一定的情况下，计量器具的测量极限误差(不确定度允许值u1越大，则产生“误收”与“误废”的概率也越大；反之，计量器具的测量不确定度允许值

u1越小，则产生“误收”与“误废”的概率也越小。下一页返回11.3测量器具的选择因此使用一般通用的计量器具测量工件时，依据器具的不确定度允许值u1来正确地选择计量器具就很重要。用通用计量器具测量工件，应参照国家标准GB/T3177-2009进行。该标准适用于车间用的计量器具(游标卡尺、千分尺和分度值不小于0.5

m的指示表和比较仪等)，主要用以检测公差等级为IT6～IT18的工件尺寸。标准规定了计量器具的选择原则，计量器具的具体选用方法主要有下面几种情况。上一页下一页返回11.3测量器具的选择(1)u′1≤

u1原则。按照计量器具所引起的测量不确定度允许值u1来选择计量器具，以保证测量结果的可靠性。常用的千分尺、游标卡尺、比较仪和指示表的不确定度u′1值列在表11-3、表11-4和表11-5中。在选择计量器具时，应使所选用的计量器具的不确定度u′1小于或等于计量器具不确定度允许值u1，即u′1≤

u1。一般情况下，优先选用Ⅰ档的u1。

但是如果没有所选精度的仪器，或是现场器具的测量不确定度大于u1值，可以采用比较测量法以提高现场器具的使用精度。上一页下一页返回11.3测量器具的选择(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u1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u1降为原来的60%，见表11-3注。

上一页下一页返回11.3测量器具的选择选择计量器具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、工件重量、材质软硬以及批量大小和检测效率等方面的要求。例如，测量尺寸大的零件，一般要选用上量式的计量器具；仪表中的小尺寸及硬度低、刚性差的工件，宜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验机检测，以提高检测效率。另外还要考虑检测成本，在满足测量准确度的前提下，应选用价格较低廉的计量器具。上一页下一页返回11.3测量器具的选择另一方面，当计量器具不确定度一定时，若采用“扩大安全裕度”的方法，即改变允许零件尺寸变化的界限，即验收极限，将验收极限向零件公差带内移动，则误收率会减少，而误废率会增大。这样做对保证零件的质量是有利的，但是以浪费合格品为代价的。因此不是无奈的情况，一般不要改变零件尺寸的验收极限。上一页下一页返回11.3测量器具的选择综上所述，合理地选择计量器具，应考虑以下两点要求。(1)选择计量器具应与被测工件的外形、位置、尺寸的大小及被测参数特性相适应，使所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。(2)选择计量器具应考虑工件的尺寸公差，使所选计量器具的不确定度值既要保证测量精度要求，又要符合经济性要求。上一页下一页返回11.3测量器具的选择例11-2试确定轴类工件

E的验收极限，并选择相应的计量器具。解：(1)确定安全裕度A。由表11-2可知，基本尺寸大于120～180mm/IT9时，A=1/10T=10m(2)确定验收极限。由于工件采用包容要求，应按内缩方式确定验收极限。

上验收极限=最大极限尺寸–A=140.090mm下验收极限=最小极限尺寸+A=140.010mm上一页下一页返回11.3测量器具的选择(3)选择计量器具。由表11-3可知，在工件尺寸不大于150mm、分度值为0.01mm的内径千分尺的不确定度为0.008mm，小于u1=0.009mm，可满足要求。上一页返回11.4测量基准面和定位方式的选择及温度误差的消除11.4.1侧量基准面的选择原则测量基准面的选择原则上必须遵守基准统一的原则，即测量基准面应与设计基准面、工艺基准面、装配基准面相一致。但是在实际检测中，工件的工艺基准面和设计基准面不一定重合，在这种工艺基准面不与设计基准面一致情况下，测量基准面的选择应遵守下列原则：下一页返回11.4测量基准面和定位方式的选择及温度误差的消除(1)在工序间检验时，测量基准面应与工艺基准面一致。(2)在终结检验时，测量基准面应与装配基准面一致。在实际检测中，除了测量基准面以外，还需要一定数量的辅助测量基准面，辅助基面的选择原则为：(1)选择精度较高的尺寸或尺寸组(如尺寸较长的尺寸组)作为辅助基面。当没有合适的辅助基面时，应事先加工一辅助基面作为测量基准面。(2)应选择稳定性较好且精度较高的尺寸做辅助基面。