孔軸檢測(cè)與量規(guī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

孔軸檢測(cè)與量規(guī)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一1孔軸的尺寸公差和形位公差：采用獨(dú)立原則：尺寸和形位誤差分別測(cè)量，可獲得具體數(shù)值；采用包容要求：綜合結(jié)果使用光滑極限量規(guī)，判斷合格而無具體數(shù)值；采用最大實(shí)體要求：綜合結(jié)果使用功能量規(guī)，判斷合格而無具體數(shù)值。量規(guī)：一種沒有刻度而用以檢驗(yàn)孔軸實(shí)際尺寸和形位誤差綜合結(jié)果的專用計(jì)量器具，只能判斷合格與否，而不能獲得具體誤差值。第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2第一節(jié)孔、軸實(shí)際尺寸的驗(yàn)收由于溫度、壓陷效應(yīng)以及計(jì)量器具和標(biāo)準(zhǔn)器本身的系統(tǒng)誤差，測(cè)量孔軸實(shí)際尺寸時(shí)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差，即：測(cè)得的實(shí)際尺寸＝真實(shí)尺寸±測(cè)量誤差一般測(cè)量孔軸實(shí)際尺寸時(shí)，應(yīng)確定其合格與否的尺寸界限，即驗(yàn)收極限。

以極限尺寸為驗(yàn)收極限時(shí)，由于測(cè)量誤差的存在：上下限外側(cè)部分易判為合格，造成誤收；上下限內(nèi)側(cè)部分易判為不合格，造成誤廢；

因此，驗(yàn)收極限可以從極限尺寸分別向公差帶內(nèi)移動(dòng)一段距離，以減少誤收率。第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一31、驗(yàn)收極限方式的確定（1）內(nèi)縮方式：內(nèi)縮方式的驗(yàn)收極限是從規(guī)定的最大和最小極限尺寸分別向工件尺寸公差帶內(nèi)移動(dòng)一個(gè)安全裕度A的大小的距離來確定。令Ks和Ki分別表示上、下驗(yàn)收極限，Lmax和Lmin分別表示工件最大和最小極限尺寸，如圖，則

Ks=Lmax-A;其中A=T/10Ki=Lmin+A第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一4(2)不內(nèi)縮方式不內(nèi)縮方式的驗(yàn)收極限是以圖樣上規(guī)定的最大和最小極限尺寸分別作為上、下驗(yàn)收極限，即取安全裕度為零（A=0），因此

Ks=Lmax；Ki=Lmin第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一52、驗(yàn)收極限方式的選擇選擇哪種驗(yàn)收極限方式，應(yīng)綜合考慮被測(cè)工件的不同精度要求、標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)的高低、加工后尺寸的分布特性和工藝能力等因素確定。具體原則如下：（1）對(duì)于遵循包容要求的尺寸和標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)高的尺寸，其驗(yàn)收極限按雙向內(nèi)縮方式確定。（2）當(dāng)工藝能力指數(shù)Cp≥1時(shí)，驗(yàn)收極限可以按不內(nèi)縮方式確定；但對(duì)于采用包容要求的孔、軸，其最大實(shí)體尺寸一邊的驗(yàn)收極限應(yīng)該按單向內(nèi)縮方式確定。Cp指工件尺寸公差T與加工工序工藝能力cσ的比值，c為常數(shù)，

σ為工序樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差。如果工序尺寸遵循正態(tài)分布，則該工序的工藝能力為6σ。在這種情況下，Cp=T/6σ。

第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一6（3）對(duì)于偏態(tài)分布的尺寸其驗(yàn)收極限可以只對(duì)尺寸偏向的一邊按單向內(nèi)縮方式確定。（4）對(duì)于非配合尺寸和一般公差的尺寸，其驗(yàn)收極限按不內(nèi)縮方式確定。確定工件尺寸驗(yàn)收極限后，還需要正確選擇計(jì)量器具以進(jìn)行測(cè)量。第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一7

二、計(jì)量器具的選擇

1、所選儀器要滿足測(cè)量范圍要求；

2、所選儀器要滿足測(cè)量精度要求；根據(jù)測(cè)量誤差的來源，測(cè)量不確定度u是由計(jì)量器具的不確定度

u1和測(cè)量條件引起的不確定度u2組成的。u1的影響較大，u2的影響較小，u1＝0.9u，測(cè)量不確定度u1是精度選擇時(shí)聯(lián)系儀器和零件的一個(gè)橋梁。（1）、儀器不確定度允許值的確定國(guó)標(biāo)將測(cè)量不確定度允許值u和T的比值τ分成三檔，Ⅰ檔：

τ=1/10，Ⅱ檔：τ=1/6，Ⅲ檔：τ=1/4。相應(yīng)地，計(jì)量器具的測(cè)量不確定度允許值u1也按τ分檔，三個(gè)檔次u1的數(shù)值列于

P272附表7-1。例：尺寸18～30，T＝13um

時(shí)u＝1.3，u1＝0.9u＝0.9×1.3＝1.2（um）；時(shí)u＝2.2，u1＝0.9u＝0.9×2.2＝2.0（um）；時(shí)u＝3.25，u1＝0.9u＝0.9×3.25＝2.9（um）。第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一8（2）、查看給定儀器的不確定度數(shù)值u1′。（3）、根據(jù)技術(shù)指標(biāo)確定所選儀器精度：在測(cè)量范圍滿足的前提下若所選儀器本身的不確定度u1′≤u1（根據(jù)零件確定的不確定允許值），則儀器精度滿足要求。3、所選儀器要滿足經(jīng)濟(jì)性要求。在滿足測(cè)量范圍和測(cè)量精度的前提下選擇分度值大的儀器。第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一9三、驗(yàn)收極限方式和相應(yīng)計(jì)量器具的選擇示例例：測(cè)量

軸（方法：比較測(cè)量）（1）、確定驗(yàn)收極限（2）、選擇儀器①、根據(jù)基本尺寸及IT查附表7-1得u1=3.2、5.3、7.9um;②、假定給出的儀器

a、0.01mm的外徑千分尺得出u1′=0.005;b、0.005mm的比較儀器得出u1′=0.003；

c、0.001mm的比較儀器得出u1′=0.0011。第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一10若沒有給出b、c兩臺(tái)儀器，則用外徑千分尺進(jìn)行比較測(cè)量。注意：實(shí)踐證明，當(dāng)使用形狀與工件形狀相同的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行比較測(cè)量時(shí)，千分尺的u1′降為原來的40%，當(dāng)使用形狀與工件形狀不相同的標(biāo)準(zhǔn)器進(jìn)行比較測(cè)量時(shí)，千分尺的u1′降為原來的60%。如用量塊比較測(cè)量時(shí)

u1′=0.005×60%=0.003<0.0032可以選用。（3）用外徑千分尺進(jìn)行比較測(cè)量（4）數(shù)據(jù)處理（5）評(píng)定合格性具體步驟如P146-147。第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一1112量規(guī)：是一種無刻度的定值專用計(jì)量器具。

孔、軸實(shí)際尺寸和形狀誤差的綜合結(jié)果可用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)。光滑極限量規(guī)的功用

光滑極限量規(guī)有通規(guī)和止規(guī)，代號(hào)分別為“T”和“Z”。

（1）通規(guī)：模擬孔、軸的最大實(shí)體邊界，檢驗(yàn)工件的體外作用尺寸是否超出最大實(shí)體尺寸。

（2）止規(guī)：檢驗(yàn)工件的實(shí)際尺寸是否超出最小實(shí)體尺寸。檢驗(yàn)孔的量規(guī)－－塞規(guī)；檢驗(yàn)軸的量規(guī)－－環(huán)規(guī)、卡規(guī)第二節(jié)光滑極限量規(guī)第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一12圖7-6（a）孔用塞規(guī)（b）軸用卡規(guī)第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一132、量規(guī)按用途可分為：（1）工作量規(guī)：(T、Z)指在零件制造過程中操作者所使用的量規(guī)。操作者應(yīng)該使用新的或磨損較少的量規(guī)。（2）驗(yàn)收量規(guī)：(T、Z)指在驗(yàn)收零件時(shí)檢驗(yàn)人員或用戶代表所使用的量規(guī)。（3）校對(duì)量規(guī)：(TT、ZT、TS)指用來檢驗(yàn)工作量規(guī)或驗(yàn)收量規(guī)的量規(guī)。孔用工作量規(guī)使用通用計(jì)量器具測(cè)量很方便，不需要校對(duì)量規(guī)。只有軸用工作量規(guī)才使用校對(duì)量規(guī)。第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一14二、光滑極限量規(guī)的設(shè)計(jì)原理

光滑極限量規(guī)設(shè)計(jì)應(yīng)符合極限尺寸判斷原則,即泰勒原則。

泰勒原則是指孔或軸的實(shí)際尺寸與形狀誤差的綜合結(jié)果所形成的體外作用尺寸（Dfe或dfe）不允許超出最大實(shí)體尺寸（DM或dM）,在孔或軸任何位置上的實(shí)際尺寸（Da或da)不允許超出最小實(shí)體尺寸（DL或dL）。即：

對(duì)于孔Dfe≥Dmin=DM且Da≤Dmax=DL

對(duì)于軸dfe≤dmax=dM且da≥dmin=dL通規(guī)通過、止規(guī)不通過，表示工件合格。第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一1516（a）（b）圖7-7孔、軸的體外作用尺寸與實(shí)際尺寸第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一16符合泰勒原則的量規(guī)如下：（1）量規(guī)尺寸要求：通規(guī)定形尺寸=工件的最大實(shí)體尺寸MMS，止規(guī)定形尺寸=工件的最小實(shí)體尺寸LMS。（2）量規(guī)形狀要求通規(guī)是用來控制工件的作用尺寸，它的測(cè)量面應(yīng)是與孔和軸形狀相對(duì)應(yīng)的完整表面，且測(cè)量長(zhǎng)度等于配合長(zhǎng)度，因此通規(guī)稱全形量規(guī)。止規(guī)是用來控制工件的實(shí)際尺寸，它的測(cè)量面應(yīng)是點(diǎn)狀的，且測(cè)量長(zhǎng)度可以短些。止規(guī)表面與被測(cè)件是點(diǎn)接觸。第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一1718

圖7-8光滑極限量規(guī)第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一18注意：在量規(guī)的實(shí)際應(yīng)用中，由于量規(guī)制造和使用方面的原因，要求量規(guī)形狀完全符合泰勒原則是有困難的，因此標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：允許在被測(cè)工件的形狀誤差不影響配合性質(zhì)的條件下，可以使用偏離泰勒原則的量規(guī)。如通規(guī)：量規(guī)廠供應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)通規(guī)長(zhǎng)度不等于工件的配合長(zhǎng)度；大尺寸的孔、軸常用非全形通規(guī)以替代笨重的全形通規(guī)；曲軸的直徑無法用全形環(huán)規(guī)，只能用卡規(guī)檢測(cè)?？ㄒ?guī)：測(cè)量時(shí)點(diǎn)接觸易于磨損，所以止規(guī)不得不采用小平面、圓柱面或球面代替；檢驗(yàn)孔用的止規(guī)，為制造和增加剛度，常用全形塞規(guī)；檢驗(yàn)薄壁工件時(shí)，為防止兩點(diǎn)狀止規(guī)造成工件變形，也采用全形止規(guī)。第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一19為了盡量避免在使用偏離泰勒原則的量規(guī)檢驗(yàn)時(shí)造成的誤判，操作時(shí)一定要注意。如使用非全形的通規(guī)時(shí)，應(yīng)在被檢孔的全長(zhǎng)上沿圓周的幾個(gè)位置上檢驗(yàn)；使用卡規(guī)時(shí)，應(yīng)在被檢軸的配合長(zhǎng)度內(nèi)的幾個(gè)部位，并圍繞被檢軸周圍的幾個(gè)位置上檢驗(yàn)。見下圖量規(guī)工作部分的形狀對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的影響：(a)全形通規(guī)(b)兩點(diǎn)式通規(guī)(c)兩點(diǎn)式止規(guī)(d)全形止規(guī)1－實(shí)際孔2－尺寸公差帶第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一20三、光滑極限量規(guī)的定形尺寸

公差帶和各項(xiàng)公差1、工作量規(guī)的定形尺寸公差帶和各項(xiàng)公差

量規(guī)公差帶全部位于被檢工件公差帶內(nèi)，能有效地保證產(chǎn)品的質(zhì)量和互換性，但有時(shí)會(huì)把一些合格的工件檢驗(yàn)成不合格品，實(shí)質(zhì)上縮小了工件公差帶范圍，提高了工件的制造精度。設(shè)計(jì)步驟如下：（1）畫出被測(cè)工件的公差帶示意圖（2）按工件的標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)確定查附表7-5（P273）確定量規(guī)制造公差T和通規(guī)位置要素Z（通規(guī)尺寸公差帶中心到工件最大實(shí)體尺寸之間的距離）。（3）按GB/T1957-2006規(guī)定畫量規(guī)定形尺寸公差帶示意圖，確定量規(guī)的上、下偏差，并計(jì)算量規(guī)工作部分的極限尺寸。第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2122孔用工作量規(guī)的公差帶示意圖見圖7-10。圖7-10第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一2223軸用工作量規(guī)的公差帶示意圖見圖7-11。

圖7-11第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一23（4）確定量規(guī)形位精度量規(guī)工作部分的形狀誤差應(yīng)控制在定形尺寸公差的范圍內(nèi)，即采用包容要求。其形位公差為定形尺寸公差的50%?？紤]到制造和測(cè)量的困難，當(dāng)量規(guī)定形尺寸公差小于或等于0.002mm時(shí)，其形位公差取為0.001mm。項(xiàng)目①、塞規(guī)：“”、“”（素線間）②卡規(guī)：“”、“”（5）、確定表面精度：按附表7-6（P274）確定。第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一242、校對(duì)量規(guī)的定形尺寸公差帶和各項(xiàng)公差孔用工作量規(guī)使用通用計(jì)量器具測(cè)量很方便，不需要校對(duì)量規(guī)。只有軸用工作量規(guī)才使用校對(duì)量規(guī)。類型：校對(duì)量規(guī)有三種：TT、TS、ZT

定形尺寸：TT、TS的定形尺寸是軸的最大實(shí)體尺寸MMSZT的定形尺寸是軸的最小實(shí)體尺寸LMS

定形尺寸公差Tp：為工作量規(guī)定形尺寸公差T的一半，即Tp＝T第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一25孔用和軸用工作量規(guī)定形尺寸公差帶分別如圖所示第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期一26TT控制的是T的最小尺寸，新的T能被TT通過表示T合格，保證被測(cè)軸具有足夠的尺寸加工公差，公差帶位