《互換性與測(cè)量技術(shù)》課件第6章

第6章光滑極限量規(guī)設(shè)計(jì)6.1概述6.2工作量規(guī)的公差帶6.3工作量規(guī)設(shè)計(jì)題與思考題

本章導(dǎo)讀

1.了解光滑極限量規(guī)的特點(diǎn)、作用和種類;

2.理解泰勒原則的含義;

3.掌握工作量規(guī)公差帶的分布及設(shè)計(jì)方法。

6.1概述

光滑工件尺寸通常采用普通計(jì)量器具或用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)。而對(duì)于一個(gè)具體的零件，是選用計(jì)量器具還是選用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)，要根據(jù)零件圖樣上遵守的公差原則來確定。當(dāng)零件圖樣上被測(cè)要素的尺寸和幾何公差遵守獨(dú)立原則時(shí)，該零件加工后的實(shí)際尺寸和幾何誤差采用通用計(jì)量器具來檢驗(yàn);當(dāng)零件圖上被測(cè)要素的尺寸公差和幾何公差遵守相關(guān)原則(包容要求)時(shí)，應(yīng)采用光滑極限量規(guī)來檢驗(yàn)。

光滑極限量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗(yàn)工具，用它檢驗(yàn)零件時(shí)，只能判別零件是否在規(guī)定的驗(yàn)收范圍內(nèi)，而不能測(cè)出零件實(shí)際尺寸和幾何誤差的數(shù)值。

光滑極限量規(guī)都是成對(duì)使用，其中一個(gè)是通規(guī)，另一個(gè)是止規(guī)。

6.1.1光滑極限量規(guī)的設(shè)計(jì)原理

1.極限尺寸判斷原則(泰勒原則)

極限尺寸判斷原則:要求其被測(cè)要素的實(shí)體處處不超過最大實(shí)體邊界，而實(shí)際要素局部尺寸不得超過最小實(shí)體尺寸。

對(duì)于孔應(yīng)滿足:Dfe≥Dmin=DM

，Da≤Dmax=DL

對(duì)于軸應(yīng)滿足:dfe≤dmax=DM

，

da≥dmin=DL

由上述原則可知，孔和軸尺寸的合格性，應(yīng)是作用尺寸和實(shí)際尺寸兩者的合格性。

2.光滑極限量規(guī)的檢驗(yàn)原理

(1)塞規(guī):檢驗(yàn)孔的量規(guī)，由通規(guī)和止規(guī)組成。如圖6－1(b)所示。

①通規(guī):按孔的最小極限尺寸設(shè)計(jì)，作用是防止孔的作用尺寸小于其最小極限尺寸。

②止規(guī):按孔的最大極限尺寸設(shè)計(jì)，作用是防止孔的實(shí)際尺寸大于其最大極限尺寸。

(2)卡規(guī):檢驗(yàn)軸的量規(guī)，由通規(guī)和止規(guī)組成。如圖62(b)所示。

①通規(guī):按軸的最大極限尺寸設(shè)計(jì)，作用是防止軸的作用尺寸大于其最大極限尺寸。

②止規(guī):按軸的最小極限尺寸設(shè)計(jì)，作用是防止軸的實(shí)際尺寸小于其最小極限尺寸。

3.用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件

用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)孔和軸，如圖6－1、圖6－2所示。圖6－1用塞規(guī)檢驗(yàn)孔

測(cè)量時(shí)，必須把通規(guī)和止規(guī)聯(lián)合使用，只有當(dāng)通規(guī)能夠通過被測(cè)孔或軸，同時(shí)，止規(guī)不能通過被測(cè)孔或軸時(shí)，該孔或軸才是合格品。圖6－2用環(huán)規(guī)檢驗(yàn)軸

6.1.2光滑極限量規(guī)的分類

量規(guī)按檢驗(yàn)對(duì)象的不同可分為孔用量規(guī)和軸用量規(guī);按用途的不同可分為工作量規(guī)、驗(yàn)收量規(guī)和校對(duì)量規(guī)。

1.按檢驗(yàn)對(duì)象的不同分類

(1)孔用量規(guī):稱為塞規(guī)，用于檢驗(yàn)孔的合格性。

(2)軸用量規(guī):分為環(huán)規(guī)和卡規(guī)，用于檢驗(yàn)軸的合格性。其中環(huán)規(guī)用于檢驗(yàn)較小尺寸的軸徑，卡規(guī)用于檢驗(yàn)較大尺寸或臺(tái)階形的軸徑。

2.按用途的不同分類

(1)工作量規(guī):零件制造中，生產(chǎn)工人檢驗(yàn)工件時(shí)所使用的量規(guī)。應(yīng)以新量規(guī)或磨損量小的量規(guī)用作工作量規(guī)，以促使操作者提高加工精度，保證工件的合格率。通規(guī)代號(hào)用“T”表示，止規(guī)代號(hào)用“Z”表示。

(2)驗(yàn)收量規(guī):檢驗(yàn)人員或者用戶代表驗(yàn)收工件時(shí)所用的量規(guī)。一般選擇磨損較多或者接近其磨損極限的通規(guī)和接近最小實(shí)體尺寸的止規(guī)作為驗(yàn)收量規(guī)，以使更多的合格件得以驗(yàn)收，并減少驗(yàn)收糾紛。

(3)校對(duì)量規(guī):用于檢驗(yàn)軸用工作量規(guī)的量規(guī)稱為校對(duì)量規(guī)。校對(duì)量規(guī)有三種:

①“校通通”塞規(guī)(TT):是檢驗(yàn)軸用通規(guī)的校對(duì)量規(guī)。校對(duì)時(shí)，應(yīng)該通過，否則塞規(guī)不合格。

②“校止通”塞規(guī)(ZT):是檢驗(yàn)軸用止規(guī)的校對(duì)量規(guī)。校對(duì)時(shí)，應(yīng)該通過，否則塞規(guī)不合格。

③“校通損”塞規(guī)(TS):是檢驗(yàn)軸用通規(guī)是否達(dá)到磨損極限的校對(duì)量規(guī)。校對(duì)時(shí)，不通過合格，否則該塞規(guī)已到或者超過磨損極限。

6.2工作量規(guī)的公差帶

量規(guī)的制造精度比零件高得多，但不可能絕對(duì)準(zhǔn)確地按某一指定尺寸制造，因此，對(duì)量規(guī)要規(guī)定制造公差。由于量規(guī)的實(shí)際尺寸與零件的極限尺寸不可能完全一樣，多少會(huì)有些差別，因此在用量規(guī)檢驗(yàn)零件以決定其是否合格時(shí)，實(shí)際上并不是根據(jù)零件規(guī)定的極限尺寸，而是根據(jù)量規(guī)的實(shí)際尺寸判斷的。

為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，國(guó)標(biāo)GB1957—2006規(guī)定了量規(guī)公差帶不得超越被檢零件的公差帶?？子煤洼S用工作量規(guī)的公差帶分布如圖6－3所示。圖中，

T

1

為量規(guī)尺寸公差(制造公差)，

Z1為通規(guī)尺寸公差帶的中心到零件最大實(shí)體尺寸之間的距離，稱為位置要素。通規(guī)在使用過程中會(huì)逐漸磨損，為了使它具有一定的壽命，需要留出適當(dāng)?shù)哪p儲(chǔ)量，即規(guī)定磨損極限，其磨損極限等于被檢驗(yàn)零件的最大實(shí)體尺寸。因?yàn)橹挂?guī)遇到合格零件時(shí)不通過，磨損很慢，所以不需要磨損儲(chǔ)量。圖6－3量規(guī)的公差帶分布

工作量規(guī)極限偏差的計(jì)算公式見表6－1。工作量規(guī)公差T

1和通端位置要素Z

1

值見表6－2。

6.3工作量規(guī)設(shè)計(jì)

6.3.1量規(guī)設(shè)計(jì)原則光滑極限量規(guī)依照極限尺寸判斷原則檢驗(yàn)孔、軸尺寸的合格性。這一原則1905年最先由泰勒(WilliamTaylor)提出，因此也稱為“泰勒原則”。

1.極限尺寸判斷原則的內(nèi)容

1)作用尺寸(Matingsize)

作用尺寸是指在被測(cè)要素的給定長(zhǎng)度上，與實(shí)際內(nèi)表面體外相接的最大理想面或與實(shí)際外表面體外相接的最小理想面的直徑或?qū)挾?。?duì)于單一要素，實(shí)際內(nèi)、外表面的作用尺

寸分別用Dfe

、dfe

表示，見圖6－4。圖6－4單一要素作用尺寸

2)孔或軸的作用尺寸不允許超過最大實(shí)體尺寸

對(duì)于孔，其作用尺寸應(yīng)不小于它的最小極限尺寸;對(duì)于軸，其作用尺寸應(yīng)不大于它的最大極限尺寸，即

DM≥Dmin

，

dM≤dmax

(6－1)

3)孔或軸任何部位的實(shí)際尺寸不允許超過最小實(shí)體尺寸對(duì)于孔，其實(shí)際尺寸應(yīng)不大于它的最大極限尺寸;對(duì)于軸，其實(shí)際尺寸應(yīng)不小于它的最小極限尺寸，即

Da≤Dmax

，

da≥dmin

(6－2)

這兩條內(nèi)容體現(xiàn)了孔、軸尺寸公差帶的控制功能，即不論作用尺寸還是任一局部實(shí)際尺寸，均應(yīng)位于給定公差帶內(nèi)。

極限尺寸判斷原則為綜合檢驗(yàn)孔、軸尺寸的合格性提供了理論基礎(chǔ)，光滑極限量規(guī)就是由此而設(shè)計(jì)出來的;通規(guī)根據(jù)式(6－1)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)最大實(shí)體尺寸控制作用尺寸;止規(guī)根

據(jù)式(6－2)設(shè)計(jì)，體現(xiàn)最小實(shí)體尺寸控制實(shí)際尺寸。

2.極限尺寸判斷原則對(duì)量規(guī)的要求

如圖6－5所示，

1為零件的實(shí)際輪廓，

2為該工件的尺寸公差帶?？梢钥闯?/p>

x方向已小于下極限尺寸，

y

方向已大于上極限尺寸，故該工件為不合格品。但若用(b

)和(e)在圖示位置測(cè)量，則通規(guī)通過，止規(guī)不通過，認(rèn)為該工件為合格品。若再用(a)和(d)組合測(cè)量，通規(guī)和止規(guī)都通不過去，則判定該工件為不合格品。圖6－5泰勒原則的實(shí)際應(yīng)用

泰勒原則認(rèn)為:光滑極限量規(guī)的通規(guī)測(cè)量面應(yīng)該是全形(軸向剖面為整圓)且長(zhǎng)度與零件長(zhǎng)度相同，如圖6－5(a)所示，用于控制工件的作用尺寸;止規(guī)測(cè)量面應(yīng)該是兩點(diǎn)狀的，

如圖6－5(d)所示，測(cè)量面的長(zhǎng)度則應(yīng)短些，用于控制工件的實(shí)際尺寸(止規(guī)表面與被測(cè)件為點(diǎn)接觸)。

在量規(guī)的實(shí)際應(yīng)用中，往往由于量規(guī)制造和使用方面的原因，要求量規(guī)的形狀完全符合極限尺寸判斷原則是困難的，有時(shí)甚至不能實(shí)現(xiàn)，因而不得不使用偏離極限尺寸判斷原

則的量規(guī)。例如，標(biāo)準(zhǔn)通規(guī)的長(zhǎng)度，常不等于零件的配合長(zhǎng)度;大尺寸的孔和軸通常要用非全形的通規(guī)(桿規(guī))和卡規(guī)來檢驗(yàn)，代替笨重的全形通規(guī);曲軸的軸頸只能用卡規(guī)檢驗(yàn)，不能用環(huán)規(guī)檢驗(yàn);由于點(diǎn)接觸易產(chǎn)生磨損，止規(guī)不得不采用小平面或圓柱面;檢驗(yàn)小孔用的止規(guī)為了增加剛度和便于制造，常采用全形塞規(guī);檢驗(yàn)薄壁零件時(shí)，為防止兩點(diǎn)狀止規(guī)造成零件變形，也常采用全形止規(guī)。

為了盡量減少在使用偏離極限尺寸判斷原則的量規(guī)檢驗(yàn)時(shí)造成的誤判，操作量規(guī)一定要正確。例如，使用非全形的通端塞規(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)度的幾個(gè)部位并圍繞被檢軸的圓周的幾個(gè)位置上檢驗(yàn)。

6.3.2光滑極限量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式

光滑極限量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式很多，圖6－6分別給出了幾種常用的軸用、孔用量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式，供設(shè)計(jì)時(shí)選用。其具體尺寸參見國(guó)標(biāo)GB/T10920—2008《螺紋量規(guī)和光滑極限量規(guī)型式與尺寸》。國(guó)標(biāo)規(guī)定的量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用尺寸范圍如圖6－7所示。圖6－6常見量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式圖6－7量規(guī)的結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用尺寸范圍

6.3.3繪制量規(guī)公差帶圖

量規(guī)公差帶圖如圖6－8所示，量規(guī)工作尺寸的標(biāo)注見圖6－9。圖6－8量規(guī)公差帶圖(偏差單位為μm)圖6－9量規(guī)工作尺寸的標(biāo)注

例6－1

已知配合?25H8/f7，試設(shè)計(jì)孔、軸用工作量規(guī)。

解:(1)由國(guó)標(biāo)查出孔與軸的上、下偏差為

25H8孔:ES=+0.033，

EI=0

25f7軸:es=-0.020，

ei=-0.041

(2)由表6－2查得工作量規(guī)的制造公差T

1

和位置要素Z

1

?25H8孔用塞規(guī):制造公差T

1

=0.0034，位置要素Z1

=0.005

?25f7軸用卡規(guī):制造公差

T1

=0.0024，位置要素Z1

=0.0034

(3)工作量規(guī)的極限偏差計(jì)算:

①?25H8孔用塞規(guī):

②?25f7軸用卡規(guī):

6.3.4量規(guī)的主要技術(shù)要求

量規(guī)的技術(shù)要求包括量規(guī)材料、硬度、幾何公差和表面粗糙度等。

1.量規(guī)材料

量規(guī)測(cè)量部位可用淬硬鋼(合金工具鋼、碳素工具鋼、滲碳鋼)或硬質(zhì)合金等耐磨材料制造，也可在測(cè)量面上鍍上厚度大于磨損量的鉻層、氮化層等耐磨材料。

2.硬度

量規(guī)測(cè)量面的硬度取決于被檢驗(yàn)零件的公稱尺寸、公差等級(jí)和粗糙度以及量規(guī)的制造工藝水平，一般測(cè)量表面的硬度不小于60HRC。

3.幾何公差

工作量規(guī)的幾何公差為量規(guī)尺寸公差的50%，考慮到制造和測(cè)量的困難，當(dāng)量規(guī)制造公差小于或等于0.002時(shí)，其幾何公差為0.001。

4.表面粗糙度

量規(guī)表面粗糙度值的大小，隨上述因素和量規(guī)結(jié)構(gòu)形式的變化而異，一般不低于光滑極限量規(guī)國(guó)標(biāo)推薦的表面粗糙度數(shù)值(見表6－3)。

注:校對(duì)量規(guī)測(cè)量面的表面粗糙度值比被校對(duì)的軸用量規(guī)測(cè)量面的粗糙度值小50%。

習(xí)題與思考題

6.1計(jì)算檢驗(yàn)?30H7、?