互換性第六章1

第六章幾何量參數(shù)檢測(cè)學(xué)習(xí)要求

理解泰勒原則的內(nèi)涵；

掌握光滑極限量規(guī)公差帶的特點(diǎn)；

掌握驗(yàn)收極限的確定和普通計(jì)量器具的選擇原則；

了解光滑極限量規(guī)的作用、種類和常見結(jié)構(gòu)；

掌握光滑極限量規(guī)的設(shè)計(jì)方法；

理解幾何誤差的評(píng)定原則；

GB/T3177-1997《光滑工件尺寸的檢測(cè)》為了滿足機(jī)械產(chǎn)品的互換性，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。對(duì)于工件注出公差的尺寸，有兩種檢測(cè)方法：

GB/T1957-2006《光滑極限量規(guī)》特點(diǎn)：用普通計(jì)量器具檢驗(yàn)，通常采用兩點(diǎn)法，測(cè)量孔、軸的實(shí)際尺寸，是一種定量檢驗(yàn)，多用于單件、小批量生產(chǎn)中的檢驗(yàn)。特點(diǎn)：用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)，能綜合檢驗(yàn)工件的尺寸和形狀誤差，是一種定性檢驗(yàn)，多用于大批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制。一、泰勒原則泰勒原則是要求孔、軸的體外作用尺寸不超出其最大實(shí)體尺寸，且局部實(shí)際尺寸不超出其最小實(shí)體尺寸的檢驗(yàn)原則?？祝篋min≤Dfe，且Dai≤Dmax軸：dmin≤dai，且dfe≤dmax說(shuō)明：（1）孔、軸的合格性判斷是其體外作用尺寸和實(shí)際尺寸兩者合格性的判斷；（2）泰勒原則是以極限尺寸控制孔、軸的實(shí)際尺寸和實(shí)際形位誤差綜合結(jié)果的合格性。檢驗(yàn)合格的孔、軸可滿足包容要求。二、誤廢誤收概念測(cè)量誤差的主要影響是可能產(chǎn)生兩種誤判：

誤收：把超出極限尺寸范圍的不合格工件誤認(rèn)為合格，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

誤廢：把在極限尺寸范圍內(nèi)的合格工件誤認(rèn)為不合格，造成經(jīng)濟(jì)損失。為保證零件的互換性，適當(dāng)控制誤廢，盡量減少誤收。說(shuō)明：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，任何檢驗(yàn)方法都必須遵守驗(yàn)收的基本原則，只接收位于規(guī)定尺寸極限之內(nèi)的工件。工藝能力指數(shù)Cp

工藝能力指數(shù)是指工藝能滿足加工精度要求的程度，當(dāng)工藝處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)按下式計(jì)算：尺寸公差尺寸分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差說(shuō)明：工件實(shí)際尺寸的分布與加工方法的工藝能力指數(shù)有關(guān)，Cp越大，尺寸分布越集中，加上測(cè)量精確度越高，則誤判的概率越小。6σ工件尺寸分布工件公差三、光滑工件尺寸檢驗(yàn)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/T3177-1997），做出內(nèi)縮驗(yàn)收極限的規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)用于在車間使用游標(biāo)卡尺、千分尺、比較儀等普通計(jì)量器具對(duì)圖樣上注出的公差等級(jí)為IT6-IT18、基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸的檢驗(yàn)，也適用于對(duì)一般公差尺寸的檢驗(yàn)。

工件驗(yàn)收原則：只接收位于規(guī)定尺寸極限之內(nèi)的工件，即只允許誤廢而不允許誤收。為保證上述原則的實(shí)施，又將誤廢減至最小，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩種確定驗(yàn)收極限的方式：內(nèi)縮驗(yàn)收極限不內(nèi)縮驗(yàn)收極限驗(yàn)收極限：指檢驗(yàn)工件尺寸時(shí)判斷其尺寸合格與否的尺寸界線。內(nèi)縮方式驗(yàn)收極限是從規(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。說(shuō)明：A值從標(biāo)準(zhǔn)表中查得，與工件公差等級(jí)有關(guān)，A=T/10。上驗(yàn)收極限尺寸=孔軸最大極限尺寸-A下驗(yàn)收極限尺寸=孔軸最小極限尺寸+A表6-1安全裕度與計(jì)量器具的測(cè)量不確定度允許值表6-1安全裕度與計(jì)量器具的測(cè)量不確定度允許值不內(nèi)縮方式說(shuō)明：安全裕度A值的確定要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面綜合考慮。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，即安全裕度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。（1）若A值大，可選用較低精度的測(cè)量器具進(jìn)行檢測(cè)，但使生產(chǎn)公差減小，加工的經(jīng)濟(jì)性差。（2）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。驗(yàn)收方式的選擇1、對(duì)采用包容要求E的尺寸和公差等級(jí)較高的重要尺寸，一般用內(nèi)縮的驗(yàn)收極限。說(shuō)明：（1）對(duì)遵循包容要求尺寸的檢驗(yàn)應(yīng)符合泰勒原則，設(shè)計(jì)制造光滑極限量規(guī)，但對(duì)于單件、小批量的工件不經(jīng)濟(jì)，實(shí)際中采用“二點(diǎn)法”的通用計(jì)量器具，采用內(nèi)縮驗(yàn)收方式減少誤收。（2）對(duì)公差等級(jí)高的尺寸，由于測(cè)量器具的限制，測(cè)量能力較低，采用內(nèi)縮驗(yàn)收極限以補(bǔ)償測(cè)量誤差的影響。2、當(dāng)工藝條件較好，工藝能力指數(shù)Cp>1時(shí)，采用不內(nèi)縮的驗(yàn)收極限；但采用包容要求時(shí)，在最大實(shí)體尺寸一側(cè)仍應(yīng)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。采用包容要求，一側(cè)內(nèi)縮說(shuō)明：當(dāng)工件的實(shí)際尺寸分布趨于正態(tài)分布且Cp較大，工件實(shí)際尺寸出現(xiàn)在最大實(shí)體尺寸和最小實(shí)體尺寸附近的概率很小，工件實(shí)際尺寸幾乎全部在公差帶內(nèi)。3、當(dāng)工件的實(shí)際尺寸按偏態(tài)分布時(shí)，可以只對(duì)尺寸偏向的一側(cè)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，可按不內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。說(shuō)明：實(shí)際尺寸“超差”也多在尺寸偏聚的一邊，因此只對(duì)偏向的一側(cè)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。工件尺寸偏態(tài)分布一側(cè)內(nèi)縮計(jì)量器具的選擇測(cè)量工件所產(chǎn)生的“誤廢”與“誤收”是由于測(cè)量極限誤差（不確定度）的存在。測(cè)量極限誤差（不確定度U）主要由兩部分構(gòu)成：計(jì)量器具的測(cè)量不確定度值u1=0.9U說(shuō)明：重要因素，所選的計(jì)量器具的測(cè)量不確定度u計(jì)≤u1，且盡可能地接近u1。由溫度、壓陷效應(yīng)、形狀誤差等引起的不確定度u2=0.45U兩者按平方和合成說(shuō)明：（1）計(jì)量器具測(cè)量不確定度允許值u1是按工件公差的比值分檔：IT6-IT11分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三檔，IT12-IT18分為Ⅰ、Ⅱ兩檔。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三檔的測(cè)量不確定允許值U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。見表6-1。（2）一般情況下優(yōu)先選用Ⅰ檔，其次選用Ⅱ、Ⅲ檔。千分尺和游標(biāo)卡尺的測(cè)量不確定度比較儀的測(cè)量不確定度

例試確定Φ140H9E的驗(yàn)收極限，并選擇相應(yīng)的計(jì)量器具。+0－1400.010H9Td+0.1解：由尺寸公差查表可得：由表6-1可得：由于工件尺寸采用包容要求，應(yīng)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限上驗(yàn)收極限=140.090mm下驗(yàn)收極限=140.010mm由表6-2可知，在工件尺寸≤150mm范圍內(nèi)，分度值為0.01mm的內(nèi)徑千分尺的測(cè)量不確定度為0.008mm，小于u1，且數(shù)值最為接近，可以滿足要求。0.010四、光滑極限量規(guī)光滑極限量規(guī)（簡(jiǎn)稱量規(guī)）是一種無(wú)刻度的專用定值檢驗(yàn)工具，其外形與被檢測(cè)的對(duì)象相反。即只能判斷工件的尺寸是否在允許的極限尺寸范圍內(nèi)，而不能測(cè)出工件的實(shí)際尺寸。說(shuō)明：當(dāng)圖樣上被測(cè)要素的尺寸公差和形位公差按獨(dú)立原則標(biāo)注時(shí)，一般使用通用計(jì)量器具分別測(cè)量。量規(guī)用于檢驗(yàn)遵守包容要求的工件，綜合控制尺寸誤差和形狀誤差，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。極限量規(guī)分為通規(guī)和止規(guī)，通常成對(duì)使用，且通規(guī)能通過(guò)，止規(guī)不能通過(guò)則認(rèn)為工件合格：通規(guī)：控制工件的體外作用尺寸，按工件的最大實(shí)體尺寸設(shè)計(jì)、制造，作用是防止工件尺寸超出最大實(shí)體尺寸。聯(lián)合使用就能判斷被測(cè)孔徑和軸徑是否在規(guī)定的極限尺寸范圍內(nèi)。止規(guī)：控制工件的實(shí)際尺寸，按工件的最小實(shí)體尺寸設(shè)計(jì)、制造，作用是防止工件局部實(shí)際尺寸超出最小實(shí)體尺寸?？子昧恳?guī)軸用量規(guī)量規(guī)的分類1、按被檢工件類型，分為塞規(guī)和卡規(guī)。塞規(guī)：檢驗(yàn)孔用的量規(guī)?？ㄒ?guī)（環(huán)規(guī)）：檢驗(yàn)軸用的量規(guī)。塞規(guī)卡規(guī)2、按用途分為工作量規(guī)、驗(yàn)收量規(guī)、校對(duì)量規(guī)。工作量規(guī)：生產(chǎn)過(guò)程中操作者檢驗(yàn)工件時(shí)所使用的。通常有通規(guī)T和止規(guī)Z，成對(duì)使用。驗(yàn)收量規(guī)：檢驗(yàn)部門或用戶代表在驗(yàn)收工件時(shí)使用的。說(shuō)明：它的通規(guī)是從磨損較多，但未超過(guò)磨損極限的工作量規(guī)中挑選出來(lái)的；它的止規(guī)應(yīng)接近工件的最小實(shí)體尺寸。校對(duì)量規(guī)：用于檢驗(yàn)工作量規(guī)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)軸規(guī)定了校對(duì)量規(guī)。說(shuō)明：制造軸用工作量規(guī)時(shí)測(cè)量困難，使用中易于磨損和變形，而孔用量規(guī)檢驗(yàn)方便。量規(guī)檢驗(yàn)的誤收和誤廢量規(guī)在制造過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，即量規(guī)的實(shí)際尺寸和工件的極限尺寸有差別。在用量規(guī)檢驗(yàn)工件是否合格時(shí)，實(shí)際上并不是根據(jù)工件規(guī)定的極限尺寸，而是根據(jù)量規(guī)的實(shí)際尺寸，這樣就可能造成誤收和誤廢。從使用的觀點(diǎn)看，絕對(duì)準(zhǔn)確地按工件的極限尺寸進(jìn)行檢查也是不必要的。量規(guī)精度越高，制造成本越高，因此對(duì)量規(guī)要規(guī)定制造公差。

量規(guī)的尺寸公差帶的布置量規(guī)的公差帶不得超出被檢工件的尺寸公差帶。孔用量規(guī)公差帶1、工作量規(guī)的通規(guī)T說(shuō)明：經(jīng)常通過(guò)工件，磨損較大，為保證通規(guī)合理的使用壽命，除規(guī)定其制造公差外，還應(yīng)規(guī)定磨損公差和磨損極限。通規(guī)的制造公差帶對(duì)稱于位置參數(shù)Z，磨損極限尺寸等于工件的最大實(shí)體極限。2、工作量規(guī)的止規(guī)Z說(shuō)明：經(jīng)常不通過(guò)工件，無(wú)預(yù)留磨損量。止規(guī)公差帶放在工件公差帶內(nèi)緊靠最小實(shí)體尺寸處。3、校對(duì)量規(guī)的公差帶軸用量規(guī)公差帶

TT校通—通：公差帶是從通規(guī)的下偏差起，向軸用量規(guī)通規(guī)公差帶內(nèi)分布說(shuō)明：目的是防止通規(guī)的尺寸過(guò)小。檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)通過(guò)被校對(duì)的軸用量規(guī)。

ZT校止—通：公差帶是從止規(guī)的下偏差起，向軸用量規(guī)止規(guī)公差帶內(nèi)分布說(shuō)明：目的是防止止規(guī)的尺寸過(guò)小。檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)通過(guò)被校對(duì)的軸用量規(guī)。軸用量規(guī)公差帶

TS校通—損：公差帶從通規(guī)的磨損極限起，向軸用量規(guī)通規(guī)公差帶內(nèi)分布說(shuō)明：用于檢驗(yàn)軸用通規(guī)使用磨損情況，目的是防止通規(guī)超過(guò)磨損極限，若通過(guò)應(yīng)廢棄。量規(guī)的公差值GB/T1957-2006規(guī)定了用于檢驗(yàn)基本尺寸至500mm、公差等級(jí)為IT6-IT16時(shí)的孔用和軸用工作量規(guī)的尺寸公差T和位置參數(shù)Z，見表6-4。還規(guī)定：各種校對(duì)量規(guī)的尺寸公差Tp等于被檢驗(yàn)的工作量規(guī)的尺寸公差T的一半，即Tp=T/2。通常驗(yàn)收量規(guī)不單獨(dú)制造，因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)沒有對(duì)驗(yàn)收量規(guī)的公差做統(tǒng)一的規(guī)定。

表6-4光滑極限量規(guī)的公差值量規(guī)的形式用量規(guī)檢驗(yàn)工件時(shí)，符合泰勒原則的量規(guī)形式應(yīng)該是：說(shuō)明：（1）符合泰勒原則的量規(guī)，通規(guī)是全形塞規(guī)和環(huán)規(guī)，止規(guī)是球端桿規(guī)和卡規(guī)。（2）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”。

通規(guī)T：用于控制工件的體外作用尺寸，其測(cè)量面是與孔或軸形狀相對(duì)應(yīng)的完整表面，其尺寸等于孔或軸的最大實(shí)體尺寸，且長(zhǎng)度不小于給定長(zhǎng)度，通常稱為全形量規(guī)。

止規(guī)Z：用于控制工件局部實(shí)際尺寸，其測(cè)量面是非完整表面，表面與工件是點(diǎn)接觸，其尺寸等于孔或軸的最小實(shí)體尺寸，測(cè)量長(zhǎng)度盡可能短。量規(guī)的形式及尺寸范圍誤收說(shuō)明：在實(shí)際應(yīng)用中，由于量規(guī)制造和使用方面的原因，有時(shí)允許量規(guī)不符合泰勒原則，這時(shí)應(yīng)在工件多方位做多次檢驗(yàn)，并從工藝上采取措施，限制工件的形狀誤差。

例量規(guī)形式對(duì)檢驗(yàn)圓度誤差的影響。量規(guī)的技術(shù)要求量規(guī)可用合金工具鋼、碳素工具鋼、滲碳鋼及其他耐磨材料制成。鋼制量規(guī)測(cè)量面的硬度不應(yīng)小于60HRC，但淬火硬度過(guò)高，會(huì)使材料晶粒粗大，脆性增大，使壽命減低和尺寸穩(wěn)定性差。測(cè)量面的表面粗糙度應(yīng)符合表6-5的規(guī)定，校對(duì)量規(guī)測(cè)量面的表面粗糙度應(yīng)比被校對(duì)的軸用量規(guī)測(cè)量面高一級(jí)。測(cè)量面不應(yīng)有銹跡、毛刺、黑斑、劃痕等明顯影響外觀和使用質(zhì)量的缺陷，其他表面不應(yīng)有銹蝕和裂紋。表6-5量規(guī)測(cè)量面的粗糙度量規(guī)工作尺寸計(jì)算光滑極限量規(guī)設(shè)計(jì)計(jì)算的步驟如下：由國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《極限與配合》查出孔與軸工件的上、下偏差。由表6-4查出工作量規(guī)制造公差T和通規(guī)的位置參數(shù)Z。畫量規(guī)公差帶圖，計(jì)算各種量規(guī)的極限偏差和工作尺寸。說(shuō)明：工作尺寸的標(biāo)注形式為“向體內(nèi)原則”：用量規(guī)的最大實(shí)體尺寸為基本尺寸，公差帶向量規(guī)體內(nèi)布置。即軸狀量規(guī)上偏差為零，孔狀量規(guī)下偏差為零。按工作量規(guī)制造公差T，確定校對(duì)量