第6章 光滑工件尺寸的檢驗(yàn)

1、第6章 光滑工件尺寸的檢驗(yàn)湖南大學(xué)出版社湖南大學(xué)出版社教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 6.1 概述 6.2 通用計(jì)量器具 6.3 光滑極限量規(guī) 本章重難點(diǎn)本章重難點(diǎn) 本章重點(diǎn):極限尺寸判斷原則；量規(guī)公差帶的布置；量規(guī)的設(shè)計(jì)；量具的選擇。 本章難點(diǎn)：量規(guī)工作尺寸的計(jì)算。 6 6. .1 1 概述概述6.1.1 基本概念 為了滿足機(jī)械產(chǎn)品的功能要求和保證零件的互換性，在正確合理地完成強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)和精度等方面的設(shè)計(jì)后，還必須對(duì)完工零件進(jìn)行測(cè)量和檢驗(yàn)來(lái)判斷是否合格。檢驗(yàn)就是將被測(cè)對(duì)象與規(guī)定的尺寸極限進(jìn)行比較,以確定被測(cè)對(duì)象是否合格的過(guò)程。其特點(diǎn)是只評(píng)定被測(cè)對(duì)象是否合格，不給出被檢對(duì)象的尺寸大小。6.1.1 基本概念

2、誤廢，影響經(jīng)濟(jì)性;誤收，影響產(chǎn)品質(zhì)量。為保證零件的互換性，適當(dāng)控制誤廢，盡量減少誤收，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無(wú)論在車間或計(jì)量室任何檢驗(yàn)方法都必須遵守驗(yàn)收的基本原則，應(yīng)只接收位于規(guī)定尺寸極限之內(nèi)的工件 在生產(chǎn)中，常用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)和普通計(jì)量器具兩種方法來(lái)檢驗(yàn)光滑工件尺寸。 6.1.1 基本概念 用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)?zāi)芫C合檢驗(yàn)工件的尺寸誤差、形狀誤差，但不能測(cè)出其實(shí)際尺寸的具體數(shù)值，是一種定性檢驗(yàn)。這種方法簡(jiǎn)便、迅速、可靠，一般用于大批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制。 6.1.1 基本概念6.1.1 基本概念 用普通計(jì)量器具檢驗(yàn)，通常采用兩點(diǎn)量法，可以測(cè)量出孔、軸的實(shí)際尺寸，是一種定量檢驗(yàn)，便于了解產(chǎn)品質(zhì)量情況，并能對(duì)生

3、產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析和控制，多用于單件、小批量生產(chǎn)中的檢測(cè)。 6.1.2 極限尺寸判斷原則（泰勒原則） 孔或軸的體外作用尺寸（Dfe ,dfe）不允許超越最大實(shí)體尺寸，在任何位置上的實(shí)際尺寸（Da ,da）不允許超越最小實(shí)體尺寸。 對(duì)于孔，其體外作用尺寸應(yīng)不小于最小極限尺寸，其實(shí)際尺寸應(yīng)不大于最大極限尺寸： DfeDmin ，DaDmax6.1.2 極限尺寸判斷原則（泰勒原則）6.1.2 極限尺寸判斷原則（泰勒原則） 對(duì)于軸，其體外作用尺寸應(yīng)不大于最大極限尺寸，其實(shí)際尺寸應(yīng)不小于最小極限尺寸： dfedmax ，dadmin 由上述的極限尺寸判斷原則可知，孔、軸的合格性判斷應(yīng)是其體外作用尺寸和實(shí)際尺

4、寸兩者合格性的判斷，體外作用尺寸由最大實(shí)體尺寸控制；實(shí)際尺寸由最小實(shí)體尺寸控制。孔、軸尺寸采用包容要求時(shí)，完工工件應(yīng)該用光滑極限量規(guī)來(lái)檢驗(yàn)。6.1.2 極限尺寸判斷原則（泰勒原則） 通用計(jì)量器具主要是指在生產(chǎn)車間中工人所使用的計(jì)量器具，包括各種千分尺、游標(biāo)卡尺比較儀和指示表等。為了保證被判斷為合格的零件的真值不超出設(shè)計(jì)規(guī)定的極限尺寸，針對(duì)車間里普遍使用普通計(jì)量器具驗(yàn)收工件的情況，頒布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)光滑工件尺寸的檢驗(yàn)（GB/T 3177-2009）。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)驗(yàn)收條件、驗(yàn)收極限、檢驗(yàn)尺寸、計(jì)量器具的選擇等做出了規(guī)定，適用于用普通計(jì)量器具對(duì)圖樣上注出極限偏差、公差等級(jí)為IT6至IT8、基本尺寸至500m

5、m的光滑工件尺寸的檢驗(yàn)。 6 6. .2 2 通用計(jì)量器具通用計(jì)量器具6.2.1 驗(yàn)收極限與安全裕度 驗(yàn)收極限是指檢驗(yàn)工件尺寸時(shí)判斷其尺寸合格與否的尺寸界限。國(guó)標(biāo)規(guī)定，驗(yàn)收極限可以按以下兩種方式確定：內(nèi)縮驗(yàn)收極限和不內(nèi)縮驗(yàn)收極限。 6.2.1 驗(yàn)收極限與安全裕度 內(nèi)縮驗(yàn)收極限，即從規(guī)定的最大實(shí)體極限(MML)和最小實(shí)體極限(LML)分別向工件公差帶內(nèi)移動(dòng)一個(gè)安全裕度(A)確定的驗(yàn)收極限6.2.1 驗(yàn)收極限與安全裕度 考慮測(cè)量誤差和形狀誤差的影響，采用內(nèi)縮的驗(yàn)收極限，可適當(dāng)減少測(cè)量誤差和形狀誤差對(duì)測(cè)量驗(yàn)收的影響，以減少誤收率。所以，國(guó)標(biāo)規(guī)定從極限尺寸向工件公差帶內(nèi)縮一個(gè)安全裕度(A)作為檢驗(yàn)極限

6、，以盡可能保證不超出最大實(shí)體尺寸和最小實(shí)體尺寸。6.2.1 驗(yàn)收極限與安全裕度 不內(nèi)縮驗(yàn)收極限，即驗(yàn)收極限等于尺寸的最大實(shí)體極限(MML)和最小實(shí)體極限(LML)。即內(nèi)縮量A值等于零，驗(yàn)收極限與尺寸極限重合。這種方式與傳統(tǒng)方法的驗(yàn)收邊界是一致的。上驗(yàn)收極限=最大極限尺寸-安全裕度(A)，下驗(yàn)收極限=最小極限尺寸+安全裕度(A)。6.2.1 驗(yàn)收極限與安全裕度 安全裕度A值的確定，必須從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面予以綜合考慮。若A值大，可以選用較低精度的測(cè)量器具進(jìn)行檢驗(yàn)，但將占用較多的工件公差，使生產(chǎn)公差減少，因而加工的經(jīng)濟(jì)性差；若A值小，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性好，但要求選擇較精密的測(cè)量器具，測(cè)量?jī)x器費(fèi)用高。因此，安

7、全裕度的大小應(yīng)按被檢驗(yàn)工件的公差大小來(lái)確定，一般為工件公差的1/10。6.2.2 驗(yàn)收極限方式的選擇 驗(yàn)收方式的選擇應(yīng)綜合考慮應(yīng)綜合考慮被測(cè) 尺寸 的功能要求、重要程度、尺寸公差等級(jí)、加工工藝條件和現(xiàn)有計(jì)量器具的精度等因素。一般可按下述原則選定：6.2.2 驗(yàn)收極限方式的選擇 （1）對(duì)遵循包容要求的配合尺寸和公差等級(jí)高的重要尺寸，一般用內(nèi)縮的驗(yàn)收極限。 （2）在工藝條件較好，工藝能力指數(shù)Cp（Cp=T/6）1的條件下，也采用不內(nèi)縮的驗(yàn)收極限。 （3）當(dāng)工件的實(shí)際尺寸按偏態(tài)分布時(shí)，由于偏向一側(cè)的尺寸出現(xiàn)概率較大，另一側(cè)尺寸出現(xiàn)概率較小，實(shí)際尺寸“超差”也多在尺寸偏聚的一邊，因此可以只對(duì)偏向的一側(cè)

8、按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。 （4）對(duì)于非配合的低精度尺寸和未注尺寸公差的尺寸，由于要求不高，測(cè)量誤差帶來(lái)的誤收一般不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的性能質(zhì)量產(chǎn)生影響（工件實(shí)際尺寸出現(xiàn)在極限尺寸附近的概率很?。?，因此可采用不內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。 6.2.3 通用計(jì)量器具的選擇 選用計(jì)量器具的首要因素是保證所需的測(cè)量精度，同時(shí)還要考慮被測(cè)工件的結(jié) 構(gòu)、外形、尺寸、重量、材質(zhì)和批量等因素，另外還應(yīng)綜合考慮檢驗(yàn)的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。6.2.3 通用計(jì)量器具的選擇 應(yīng)根據(jù)被測(cè)工件的外形、位置和尺寸大小選擇計(jì)量器具，其測(cè)量范圍應(yīng)能滿足要求。如投影儀或工具顯微鏡只能測(cè)量小尺寸工件。 應(yīng)按被測(cè)工件的公差來(lái)選擇計(jì)量器具?？紤]到計(jì)量器

9、具的誤差將會(huì)引起工件生產(chǎn)公差的減少，因此在選擇計(jì)量器具時(shí)，既要嚴(yán)格地限制被檢驗(yàn)工件的實(shí)際尺寸，使之不超過(guò)規(guī)定的極限尺寸;又要盡量使工件不致因生產(chǎn)公差減少過(guò)多，使生產(chǎn)成本增加，從而要求所選用的計(jì)量器具的測(cè)量極限誤差很小，儀器成本愈高，對(duì)使用環(huán)境和操作者的要求也愈高。因而用高精度的計(jì)量器具檢測(cè)低精度的工件是不經(jīng)濟(jì)的。6.2.3 通用計(jì)量器具的選擇 GB/T3177-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的選擇計(jì)量器具的原則是：按照計(jì)量器具所引起的測(cè)量不確定度的允許值u1（簡(jiǎn)稱計(jì)量器具的測(cè)量不確定度允許值）選擇計(jì)量器具。所選用的計(jì)量器具的測(cè)量不確定度數(shù)值應(yīng)等于或小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的u1值。6.2.3 通用計(jì)量器具的選擇 由計(jì)量

10、器具引起的測(cè)量不確定度值u1約為測(cè)量不確定度u的0.9倍，而由溫度、壓陷效應(yīng)、形狀誤差等引起的測(cè)量不確定度u2約為測(cè)量不確定度的0.45倍。 測(cè)量不確定度由兩部分組成：計(jì)量器具允許的不確定度u1，和由溫度、工件形狀誤差與壓陷效應(yīng)等因素所引起的不確定度u2。 u1和u2按不確定度合成如下：222221)45. 0()9 . 0(uuuuU 由計(jì)量器具引起的測(cè)量不確定度允許值u1按測(cè)量能力分三檔，即測(cè)量不確定度與工件公差的比值分檔，、檔的測(cè)量不確定度允許值分別為工件公差的1/10，1/6，1/4。其值的大小反映了允許檢驗(yàn)用計(jì)量器具的最低精度的高低。u1值越大，允許選用計(jì)量器具的精度越低，反之，精度

11、越高。對(duì)于IT6IT11分有、三檔；由于公差等級(jí)越低，達(dá)到較高的測(cè)量能力越容易，所以對(duì)于IT12IT18僅規(guī)定、兩檔。一般應(yīng)優(yōu)先選用檔。6.2.3 通用計(jì)量器具的選擇6.2.3 通用計(jì)量器具的選擇 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定的工件檢測(cè)，則應(yīng)使所選用的計(jì)量器具的極限誤差占被測(cè)工件公差的1/101/3，其中對(duì)低精度的工件采用1/10，對(duì)高精度的工件采用1/3甚至1/2，一般情況下可取1/5。其原因是工件精度愈高，對(duì)計(jì)量器具的精度要求愈高，則計(jì)量器具的制造愈困難，因而將計(jì)量器具的極限誤差占工件公差的比例增大。6 6. .3 3 光滑極限量規(guī)光滑極限量規(guī)6.3.1 概述 光滑極限量規(guī)（簡(jiǎn)稱量規(guī)）是一種無(wú)刻度專用

12、定值檢驗(yàn)工具，其外形與被檢驗(yàn)的對(duì)象相反。用量規(guī)檢驗(yàn)工件時(shí)，只能確定工件的尺寸是否在極限尺寸的范圍內(nèi)，不能測(cè)出工件的實(shí)際尺寸。 6.3.1 概述 極限量規(guī)一般都是成對(duì)使用，并分為通規(guī)與止規(guī)。通規(guī)用來(lái)模擬最大實(shí)體邊界，按工件的最大實(shí)際尺寸制造，其作用是防止工件尺寸超出最大實(shí)體尺寸；止規(guī)按工件的最小極限尺寸制造，其作用是防止工件局部實(shí)際尺寸超出最小實(shí)體尺寸。檢驗(yàn)工件時(shí)，只要通規(guī)通過(guò)工件，止規(guī)不能通過(guò)工件，則認(rèn)為工件合格。 6.3.2 量規(guī)的種類及其應(yīng)用校對(duì)量規(guī)驗(yàn)收量規(guī)工作量規(guī) 按量規(guī)的用途不同可以分為 工件制造過(guò)程中，生產(chǎn)工人用于進(jìn)行檢驗(yàn)工件的量規(guī)。根據(jù)被檢驗(yàn)的形體不同，工作量規(guī)又可分為檢驗(yàn)孔用的孔

13、用工作量規(guī)（即塞規(guī)）和檢驗(yàn)軸用的軸用工作量規(guī)（即卡規(guī)或環(huán)規(guī)）兩種。 按照工作量規(guī)作用不同有“通規(guī)”（T）和“止規(guī)”（Z）之分。 檢驗(yàn)部門或用戶代表在驗(yàn)收產(chǎn)品時(shí)使用的量規(guī)。它的檢驗(yàn)對(duì)象也是工件，因此和工作量規(guī)一樣，有檢驗(yàn)孔和檢驗(yàn)軸的驗(yàn)收量規(guī)之分，并有通規(guī)和止規(guī)之分。它們的形狀、作用和驗(yàn)收的合格標(biāo)志和工作量規(guī)相同。 用來(lái)檢驗(yàn)軸用工作量規(guī)在制造中是否符合制造公差，在使用中是否已達(dá)到磨損極限時(shí)所使用的量規(guī)。而對(duì)于檢驗(yàn)孔的量規(guī)，可方便地用儀器測(cè)量。6.3.2 量規(guī)的種類及其應(yīng)用6.3.3 量規(guī)公差帶 量規(guī)公差標(biāo)志著對(duì)量規(guī)的合理要求，以保證量規(guī)能以一定的準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)。量規(guī)公差帶的大小和位置，取決于工件公

14、差帶大小與位置、量規(guī)用途以及量規(guī)公差制。6.3.3 量規(guī)公差帶6.3.4 量規(guī)設(shè)計(jì)1、量規(guī)型式的設(shè)計(jì)原則 “通規(guī)”用于控制工件體外作用尺寸，其測(cè)量面理論上應(yīng)該是與孔或軸形狀相對(duì)應(yīng)的完整表面（通常稱為全形量規(guī)），其尺寸等于孔或軸的最大實(shí)際尺寸，且量規(guī)長(zhǎng)度等于配合長(zhǎng)度。 “止規(guī)”用于控制工件局部實(shí)際尺寸，其測(cè)量面理論上應(yīng)為點(diǎn)狀的（通常稱為不全形量規(guī)），其尺寸等于孔或軸的最小實(shí)際尺寸。6.3.4 量規(guī)設(shè)計(jì)當(dāng)量規(guī)形式做成不符合泰勒原則，檢驗(yàn)時(shí)便可能發(fā)生“誤收”。6.3.4 量規(guī)設(shè)計(jì)通規(guī)對(duì)泰勒原則的允許偏離如下： （1）長(zhǎng)度偏離 為了用已標(biāo)準(zhǔn)化的量規(guī)，在制造方法能保證孔、軸素線的直線度誤差小到不致影響配

15、合特性的情況下，允許通規(guī)的長(zhǎng)度小于結(jié)合長(zhǎng)度。 6.3.4 量規(guī)設(shè)計(jì)（2）形狀偏離 孔用量規(guī)形狀偏離檢驗(yàn)大尺寸的孔，用全形塞規(guī)通規(guī)既笨重又不方便使用，在制造方法能保證孔的圓度或素線的直線度誤差小到不致影響配合特性的情況下，允許使用不全形塞規(guī)或球端桿規(guī)。 軸用量規(guī)形狀偏離用全形環(huán)規(guī)檢驗(yàn)軸徑很不方便，甚至不能實(shí)現(xiàn)，在制造方法能保證軸的圓度（特別是棱圓度）和素線的直線度誤差小到不致影響配合特性的情況下，通規(guī)允許用不全形塞規(guī)或球端桿規(guī)。如環(huán)規(guī)通規(guī)不能檢驗(yàn)曲軸的連桿軸頸，只能用卡規(guī)檢驗(yàn)。止規(guī)對(duì)泰勒原則的允許偏離如下： （1）對(duì)點(diǎn)狀測(cè)量面，考慮到檢驗(yàn)中點(diǎn)接觸易于磨損，往往改用小平面、圓柱面或球面來(lái)代替。 （

16、2）檢驗(yàn)小尺寸的孔時(shí)，考慮到便于檢測(cè)，常改用全形塞規(guī)。 （3）對(duì)剛性不好的薄壁零件，若用點(diǎn)狀測(cè)量面檢驗(yàn)，會(huì)使工件發(fā)生變形，可改用全形塞規(guī)或環(huán)規(guī)。6.3.4 量規(guī)設(shè)計(jì)6.3.4 量規(guī)設(shè)計(jì)2、量規(guī)型式及其選擇 按照國(guó)標(biāo)推薦，測(cè)孔時(shí)，可用下列型式的量規(guī)：全形塞規(guī)、不全形塞規(guī)、片狀塞規(guī)和球端塞規(guī)。測(cè)軸時(shí)，可用環(huán)規(guī)和卡規(guī)。 6.3.4 量規(guī)設(shè)計(jì)6.3.4 量規(guī)設(shè)計(jì)3、量規(guī)工作尺寸的計(jì)算 量規(guī)工作尺寸是指量規(guī)工作面的尺寸。量規(guī)工作尺寸計(jì)算的一般步驟為： （1）根據(jù)公差與配合標(biāo)準(zhǔn)，查出孔和軸的上下偏差； （2）查出工作量規(guī)的制造公差T和位置要素Z值； （3）計(jì)算各種量規(guī)的極限偏差和工作尺寸。 量規(guī)的基本尺寸可采用工件的基本尺寸，但為了給量規(guī)制造提供方便，量規(guī)的工作尺寸也可按“入體”原則標(biāo)注，即用量規(guī)的最大實(shí)體尺寸作為量規(guī)的基本尺寸。4、量規(guī)技術(shù)要求（1）材料要求 量規(guī)測(cè)量面的材料可用淬硬鋼（合金工具鋼、碳素工具鋼、滲碳鋼）或硬質(zhì)合金等材料制造，也可在測(cè)量面上鍍以厚度大于磨損量的鍍鉻層、氮化層等耐磨材料。量規(guī)測(cè)量面的硬度，對(duì)量規(guī)使用壽命有一定影響。一般情況下，量規(guī)使用壽命隨測(cè)量面的硬度提高而增加。通常用淬硬鋼制量規(guī)