1、1,第六章光滑工件的检测及其标准,第六章 光滑工件的检测及其标准,本章结构,第一节 光滑工件尺寸的通用计量器具检测 第二节 光滑极限量规,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,检验光滑工件尺寸时，可使用通用测量器具，也可使用极限量规。,通用测量器具能测出工件实际尺寸的具体数值，能够了解产品质量情况，有利于对生产过程进行分析。但多数计量器具通常只用于测量尺寸，而无法测量工件上可能存在的形状误差。,量规检验尺寸的特征是判断被测零件是否在规定的极限尺寸范围内，以确定零件是否合格，它不能测出零件的实际尺寸。,无论采用通用测量器具，或是使用极限量规对工件进行检测，都有测量误差存在。,一 基本概念及术语,1
2、. 合格,合格是指满足要求。在有些场合，合格也称为符合。 对同一个检验对象，由于需要满足的要求不同，得出的检验结论也可能不同。,2.规范区,规范区是指工件或测量设备的特性在规范限之间（含规范限）内的一切变动值。 对工件来说，规范限指工件特性的公差限，即上规范限（USL）、下规范限（LSL）。对尺寸要素来说，就是上极限尺寸、下极限尺寸，往往在标准或图纸中加以规定。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,3. 合格区,合格区是指被扩展不确定度（U）缩小的规范区。 由于测量不确定度的存在，影响了合格的判断，因此，合格区比规范区要小。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,1-规范区 3-合格区,对机械零
3、件来说，尺寸要求往往是双侧规范，即限定了下规范限和上规范限，实际零件的局部直径必须在这两个规范限之间。,对形状误差、位置误差等几何误差的要求一般是规定上单侧规范限，即规定了上限，对下限不做规定。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,1-规范区 3-合格区,4. 不合格区,不合格区指被扩展不确定度（U）延伸的规范区外的区域。,对上单侧规范限的情况，由于不确定度的影响，不合格区是处于规范区外且由扩展不确定度U延伸后的区域。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,1-规范区 4-不合格区,对双侧规范限来说，不合格区在规范区外通过扩展不确定度U向两侧延伸后的区域。 只有测量结果处于不确定区，才能判定被测
4、对象不合格。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,1-规范区 4-不合格区,5. 不确定区,不确定区指规范限两侧计入测量不确定度的区域。,在合格区和不合格区间存在的一个宽度为2U的区域就是不确定区； 如果测量结果处于这个区间，则测量结论为不确定，既不能确定其是否合格，也不能确定其不合格。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,1-规范区 5-不确定区,二 按规范检验合格或不合格的判定准则,判断工件合格与否，检测可采用通用测量器具 （光滑工件尺寸的检验 GB/T3177-1997），也可使用极限量规（光滑极限量规 GB/T1957-1981）。光滑极限量规广泛应用于大批量生产中，结构简单，使用方便
5、可靠，验收效率高。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,USL、LSL分别为上规范限和下规范限，它们之间的区域1为规范区，C线表示设计或给定规划阶段，D线表示检验阶段。 由于检验中引入了测量不确定度，合格区和不合格区因不确定区的存在而减小。测量不确定度越大，合格区和不合格区也会变得越小。工件和测量设备的规范是在假设能遵守的条件下给出的，因此所有工件和测量设备均不能超越这些规范。在根据给定的规范进行合格或不合格判定的检验阶段，应考虑评定得到的测量不确定度。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,设计阶段,检验阶段,1.按规范检验合格的判定准则,当测量结构的完整表述在工件特性的公差区域或测量设备特性
6、的最大允许误差之内 ,工件或测量设备按规范检验合格，应被接收。,LSLy-U 且 y+UUSL,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,2.按规范检验不合格的判定准则,如果测量结果的完整表述在工件特性的公差区之外或在测量设备特性的最大允许误差之外,此时，按规范检验不合格，工件或测量设备应被拒收。,y LSL- U 或 USL+ U y,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,3.不确定区,如果测量结果的完整表述包容工件的公差限或测量设备的最大允许误差的规范限LSL或USL ,此时，按规范检验既不能判定合格也不能判定不合格，工件或测量设备不能被直接接收或拒收。 考虑到此种情况可能会出现，供需双方在签订合
7、同时，应确定对此种情况的处理方式。,y-ULSL y+U 或 y-U USLy+U,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,三 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,1.工件验收原则,由于测量误差对测量结果的影响，当真实尺寸位于极限尺寸附近时，按测得尺寸验收工件就有可能把实际尺寸超过极限尺寸范围的工件误认为合格而被接受（误收）； 也可能把实际尺寸在极限尺寸范围内的工件误认为不合格而被废除（误废）。 车间的实际情况是：工件合格与否，一般只按一次测量来判断。对于温度、压陷效应，以及计算器具和标准器的系统误差等均不进行修正，因此，任何检验都可能存在误判，即产生“误收”或“误废”。,1 光滑工件尺寸的通用计量器
8、具检测,考虑测量误差的影响 因误收而扩大的公差称为保证公差(21m) 而因误废缩小的公差称为生产公差(5m)。误收会影响产品质量，误废会造成经济损失，为防止误收并控制误废率，更好地保证产品质量和降低生产成本，必须正确地确定验收极限和选择计量器具。国家标准规定和工作验收原则是：所用验收方法原则上是应只接收位于规定的尺寸极限之内的工件，亦即只允许有误废而不允许有误收。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,验收极限 是指检验工件尺寸时判断尺寸合格与否的尺寸界限。由于尺寸误检发生的概率与工艺能力、尺寸分布规律、测量方法的精度有关，同时，工件尺寸的重要程度不同，允许尺寸误检的概率也就不同。因此，国标规定
9、了两种确定验收极限方式：内缩式和不内缩式。 安全裕度A 从工件的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向工件公差带内移动一个尺寸值称为安全裕度A,2.验收极限方式,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,上验收极限 =最大极限尺寸安全裕度（A）下验收极限 =最小极限尺寸十安全裕度（A）规定安全裕度A按工件公差的1/10确定,为防止受测量不确定度的影响而使工件的实际尺寸超出 两个极限尺寸范围，标准规定了检验的安全裕度A。规定了检 验原则：所用验收方法只接收位于规定的极限尺寸之内的工 件。即只允许有误废而不允许有误收。 安全裕度A由被测工件的尺寸公差来查表6-1确定。A值 一般为工件公差的1/10。确定A值须
10、从技术和经济两个方面 考虑。安全裕度抵消测量的不确定度。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,内缩极限方式是在车间条件下，为减少测量误差和形状误差对配合性质的影响、保证工件尺寸功能而采取的简单易行的有效措施。但若对所有的尺寸均采用内缩验收极限，则既不经济又不合理。,3.验收极限方式的选择,对采用包容要求的尺寸、公差等级较高的尺寸，应选用内缩方式； 当工艺能力指数CP1时，可选用不内缩方式，但对采用包容要求的尺寸，其最大实体尺寸一边应选用内缩方式； 当工件实际尺寸服从偏态分布（即工件尺寸分布偏向公差带的某一边）时，仅对尺寸偏向的一边选用内缩方式； 对非配合和一般公差的尺寸，可选用不内缩方式。,注
11、：工艺能力指数CP与工件公差值T和工件尺寸分布标准差有关， CP=T/6从式中可以看出工件公差T 越大，工艺能力指数越大；工件尺寸分布越集中，即标准差越小，工艺能力指数越大。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,验收极限的适用性,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,4测量器具的选择,1.测量精度：所选的测量器具的精度指标必须满足被测对象 的精度要求，才能保证测量的准确度。被测对象的精度要求主要由 其公差的大小来体现。一般情况下，所选测量器具的测量不确定度 只能占被测零件尺寸公差的1/101/3，精度低时取1/10，精度 高时取1/3。2.测量成本：在保证测量
12、准确度的前提下，应考虑测量器具 的价格、使用寿命、检定修理时间、对操作人员技术熟练程度的要 求等，选用价格较低、操作方便、维护保养容易、操作培训费用少 的测量器具，尽量降低测量成本。3.被测件的结构特点及检测数量：所选测量器具的测量范围 必须大于被测尺寸。对硬度低、材质软、刚性差的零件，一般选取 用非接触测量，如用光学投影放大、气动、光电等原理的测量器具 进行测量。当测量件数较多（大批量）时，应选用专用测量器具或 自动检验装置；对于单件或少量的测量，可选用万能测量器具。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,安全裕度A：测量不确定的允许值在上述检验条件下检验 时，因测量器具的内在误差和测量条件误
13、差综合作用结果，引 起测量结果的分散。测量不确定度：评定测量结果的分散程度。由测量器具不 确定度u1和温度、工件形状误差及压陷效应等因素所引起的不 确定度u2两部分组成。1.测量器具的选用原则测量器具可根据计量器具的测量不确定度允许值来选择。 使所选计量器具不确定度值 u小于等于u1 。即：uu1。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,查表6-1选用测量器具不确定度u1 查表6-2、6-3选择常用测量器具。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；计量器具的测量范围能满足工件的要求。选择计量器具应考虑工件的尺寸公差，使选用的计量器具 不确定度值即要保证测量精度要求
14、，又要符合经济性要求。目前，千分尺是一般工厂在生产车间使用非常普遍的测量器 具，为了提高千分尺的测量精度，扩大其使用范围，可采用比较测 量法。比较测量时，可用产品样件经高一精度等级的精密测量后作 为比较标准，也可用量块作为标准器。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,2.测量器具不确定度允许值u1的确定:,例: 被测工件为 50f8mm的轴，试确定验收极限并选择 合适的测量器具。解：确定工件的极限偏差。es=-0.025 ei=-0.064 该工件的公差为0.039mm。确定安全裕度A和测量器具不确定度允许值u1。从表6-1查得A=0.0039，u1=0.0035。计算验收极限。上验收极限=d
15、max-A=(50-0.025-0.0039)mm=49.9711mm下验收极限=dmin+A=(50-0.064+0.0039)mm=49.9399mm选择测量器具。按工件基本尺寸50mm，查表6-3，分度 值为0.005mm的比较仪不确定度u1为0.0030mm，小于允许值 0.0035mm，可满足使用要求。,1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测,第六章 光滑工件的检测及其标准,本章结构,第一节 光滑工件尺寸的通用计量器具检测 第二节 光滑极限量规,2 光滑极限量规,一、量规的作用及种类,1量规的作用,检验光滑工件的尺寸除了用通用计量器具外，还可以使用光滑极限量规进行检验。光滑极限量规一般用
16、于大批量生产的工件的尺寸检验,多用来判定圆形孔、轴的合格性。当零件图样上被测要素的尺寸公差和形位公差遵守独立原则时，该零件加工后的尺寸和形位误差采用通用计量器具来测量。,光滑极限量规是一种无刻度的定值专用量具，其外形与被检验对象相反。孔用光滑极限量规称塞规 ，塞规分通端（通规）和止端（止规）。轴用光滑极限量规，又称环规或卡规 。量规结构简单、制造容易、使用方便。检验孔、轴时，不能测出孔、轴尺寸的具体数字，但能判断孔、轴尺寸是否合格。,螺纹环规、塞规,2 光滑极限量规,2 光滑极限量规,量规是用来判断孔、轴尺寸是否在规定的两极限尺寸范 围内，因此量规都成对使用。其中一为“T 通规”，另一为“Z
17、止规”。 通规控制零件的作用尺寸，用以判断dm、Dm有否 从公差带内超出最大实体尺寸。止规控制零件的实际尺寸，用以判断da、Da有否 从公差带内超出最小实体尺寸。检验时，通规能通过工件，而止规不能通过，则认为工 件是合格的。,2 光滑极限量规,孔用光滑极限量规（塞规）通端 按孔的最大实体尺寸(孔的最小极限尺寸)制造 止端 按孔的最小实体尺寸(孔的最大极限尺寸)制造通规 按Dmin设计 防止DmDmax 轴用光滑极限量规（环规或卡规）通端 按轴的最大实体尺寸(轴的最大极限尺寸)制造 止端 按轴的最小实体尺寸(轴的最小极限尺寸)制造通规 按dmax设计 防止dmdmax止规 按dmin设计 防止d
18、admin,2 光滑极限量规,2量规的分类,根据量规不同用途，分为： 工作量规 工人在生产过程中，用来检验工件时使用的量规（新量规或磨损 较少的量规） 通规 T 止规 Z验收量规 检验人员或用户代表验收产品时使用的量规（磨损较多且接近磨损极限的通规和接近最小尺寸的 止规来作为验收量规，是为保证工作量规验收合格的工件，检验员验收时一定合格）校对量规 用来检验轴用量规在制造中是否符合制造公差，在使用中是否已达到磨损极限时所用的量规GB1957-81,2 光滑极限量规,轴用工作量规在制造或使用过程中常会发生碰撞变形，且通规经常通过零件易磨损，所以要定期校对。孔用工作量规用精密通用量仪检测，故不规定专
19、用的校对量规。,2 光滑极限量规,二量规的形状,1作用尺寸与实际孔内接的最大理想轴的尺寸，称为孔的作用尺寸。由于形状误差的存在，孔的作用尺寸一般小于孔的实际尺寸。与实际轴外接的最小理想孔的尺寸，称为轴的作用尺寸。,2 光滑极限量规,2.泰勒原则-是指孔的作用尺寸应大于或等于孔的最小极限尺寸（最大实体尺寸），并在任何位置上孔的实际尺寸不允许超过最大极限尺寸（最小实体尺寸）； 轴的作用尺寸应小于或等于轴的最大极限尺寸（最大实体尺寸），并在任何位置上轴的实际尺寸应大于或等于轴的最小极限尺寸（最小实体尺寸）；综上所述，泰勒原则就是孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸；在任何位置上的实际尺寸不允许超过
20、最小实体尺寸。,2 光滑极限量规,但实际生产中所用的量规，并不完全遵守泰勒原则： 例如，对尺寸大于100mm的孔，通规也很少制成圆柱形全形轮廓，因为这样会过于笨重。同样，对于检验轴的量规，不论尺寸大小，通规都很少做成具有全形轮廓的环视，因其检验效率很低，而且不能检验正在顶尖上加工的零件及曲轴等。,2 光滑极限量规,2 光滑极限量规,塞规形状对检验结果的影响,三、量规的精度标准,量规是一种精密检验工具，但实际上就是精密的孔、轴类零件。虽然量规的制造精度比工作高得多，但不可能绝对准确地按某一指定尺寸制造。因此，对量规同样要规定制造公差以保证其精度。 量规公差带的大小及位置，取决于工件公差带大小与位
21、置、量规用途以及量规公差制。,2 光滑极限量规,1工作量规的公差,是量规精度的合理要求，保证量规能以一定的准确度进行检验。量规公差带的大小和位置，取决于工件公差带的大小和 位置、量规的用途以及量规公差制。工作量规公差通规公差由制造公差和磨损公差两部分组成；止规只规定制造公差。量规的公差带由尺寸要素T和位置要素Z组合而成。标准规定的量规制造公差和位置要素数值见表6-5。,2 光滑极限量规,我国量规标准规定：工作量规公差带的位置配置，采用不超越工件极限的原则。,2 光滑极限量规,工作量规制造公差T 通规公差带的位置Z 止规公差带的位置T/2 工作量规的形位公差 其尺寸与形位公差间的关系应遵守包容要
22、求。 形状公差取值为t=T/2 ，但当T0.002mm时，取t=0.001mm。 工作量规的表面粗糙度值Ra，一般取0.025-0.4m,2 光滑极限量规,2校对量规的公差,校对量规有三种，分别用TT，ZT及TS表示。TT与ZT用于制造轴用工作量规时，分别校对通规与止规。TS用于校对使用中轴用通规磨损。校对量规的尺寸公差带完全位于被校对量规的制造公差和磨损极限内 由于校对量规精度很高，制造困难，目前测量技术又有了提高，因此在生产实践中将逐步用量块或测量仪器代替校对量规。但在某些行业，由于产品的特点或者小尺寸的轴用量规，还需要用到校对量规。,2 光滑极限量规,校对量规是校对轴用工作量规的量规。1
23、） 校对量规公差Tp 取值Tp=T/2；2） Tp的位置 对于TT(校通-通)规、ZT (校止-通)规（能被通过制造合 格），Tp 在T的中心以下；对于TS (校通-损)规（不能被通过），Tp 在轴工件公差 的MMS以下；3）校对量规的形位公差 与尺寸公差的关系按包容要求；4）校对量规的表面粗糙度值Ra：约为工作量规Ra值的1/2。,2 光滑极限量规,3量规的形位公差与表面粗糙度,国家标准规定工作量规的形状和位置误差，应在工作量规制造公差范围内，并提出进一步要求，即几何公差值应等于量规制造公差的50%。考虑到制造和测量的困难，当量规制造公差小于或等于0.002mm时，其形状和位置公差为0.00
24、1mm。校对量规的几何误差，应控制在其制造公差之内，也遵守包容要求。 根据工件尺寸公差等级的高低和基本尺寸的大小，工作量规测量面的表面粗度参数Ra值为0.050.8m。校对量规的表面粗糙度参数Ra值应比工作量规的小50%。,2 光滑极限量规,四、量规的设计,量规测量面的材料 淬火钢和硬质合金在测量面上镀以厚度大于磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料 量规测量面的硬度 淬火钢硬度应为HRC5865 量规测量面的粗糙度 表53 工作量规工作尺寸的标注如下图,量规的技术要求,2 光滑极限量规,1量规型式的选择,检验圆柱形工件的光滑极限量规型式很多，合理地选择及使用，对正确判断测量结果影响很大。 测孔时，
25、可用下列几种型式的量规，全形塞规；不全形塞规；片状塞规；球端杆规。 测轴时，可用下列型式的量规：环规；卡规。,2 光滑极限量规,3量规的材料和技术要求,技术要求量规测量面的材料，可用淬硬钢(合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢)或硬质合金等耐磨材料制造，也可在测量面上镀以厚度大于磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料。工作面的硬度为5865HRC。量规测量面的表面粗糙度，取决于被检验工件的基本尺寸、公差等级和粗糙度以及量规的制造工艺水平。,2 光滑极限量规,量规的使用量规测量面的材料，可用淬硬钢(合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢)或硬质合金等耐磨材料制造，也可在测量面上镀以厚度大于磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料。工作面的硬度为5865HRC。量规测量面的表面粗糙度，取决于被检验工件的基本尺寸、公差等级和粗糙度以及量规的制造工艺水平。,2 光滑极限量规,课堂练习 判断题,2.光滑极限量规必须成对使用。,1.使用量规时要注意量规上的标记，只要标记上的基本尺寸与被检工件的基本尺寸相同就可正常使用。,3.光滑极限量规由于结构简单，因而一般只用于检验精度较低的工件。,4.关于量规工作部分的结构形式，通规理论上应是全形的、止规理论上应是非全形的。,2 光滑极限量规,END,
