《互換性與測量技術》課件第6章

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

本章導讀

1.了解光滑極限量規(guī)的特點、作用和種類;

2.理解泰勒原則的含義;

3.掌握工作量規(guī)公差帶的分布及設計方法。

6.1概述

光滑工件尺寸通常采用普通計量器具或用光滑極限量規(guī)檢驗。而對于一個具體的零件，是選用計量器具還是選用光滑極限量規(guī)檢驗，要根據零件圖樣上遵守的公差原則來確定。當零件圖樣上被測要素的尺寸和幾何公差遵守獨立原則時，該零件加工后的實際尺寸和幾何誤差采用通用計量器具來檢驗;當零件圖上被測要素的尺寸公差和幾何公差遵守相關原則(包容要求)時，應采用光滑極限量規(guī)來檢驗。

光滑極限量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗工具，用它檢驗零件時，只能判別零件是否在規(guī)定的驗收范圍內，而不能測出零件實際尺寸和幾何誤差的數值。

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

6.1.1光滑極限量規(guī)的設計原理

1.極限尺寸判斷原則(泰勒原則)

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

對于孔應滿足:Dfe≥Dmin=DM

，Da≤Dmax=DL

對于軸應滿足:dfe≤dmax=DM

，

da≥dmin=DL

由上述原則可知，孔和軸尺寸的合格性，應是作用尺寸和實際尺寸兩者的合格性。

2.光滑極限量規(guī)的檢驗原理

(1)塞規(guī):檢驗孔的量規(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計，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計，作用是防止孔的實際尺寸大于其最大極限尺寸。

(2)卡規(guī):檢驗軸的量規(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計，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計，作用是防止軸的實際尺寸小于其最小極限尺寸。

3.用光滑極限量規(guī)檢驗工件

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

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

6.1.2光滑極限量規(guī)的分類

量規(guī)按檢驗對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)、驗收量規(guī)和校對量規(guī)。

1.按檢驗對象的不同分類

(1)孔用量規(guī):稱為塞規(guī)，用于檢驗孔的合格性。

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

2.按用途的不同分類

(1)工作量規(guī):零件制造中，生產工人檢驗工件時所使用的量規(guī)。應以新量規(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)代號用“T”表示，止規(guī)代號用“Z”表示。

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

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

①“校通通”塞規(guī)(TT):是檢驗軸用通規(guī)的校對量規(guī)。校對時，應該通過，否則塞規(guī)不合格。

②“校止通”塞規(guī)(ZT):是檢驗軸用止規(guī)的校對量規(guī)。校對時，應該通過，否則塞規(guī)不合格。

③“校通損”塞規(guī)(TS):是檢驗軸用通規(guī)是否達到磨損極限的校對量規(guī)。校對時，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，但不可能絕對準確地按某一指定尺寸制造，因此，對量規(guī)要規(guī)定制造公差。由于量規(guī)的實際尺寸與零件的極限尺寸不可能完全一樣，多少會有些差別，因此在用量規(guī)檢驗零件以決定其是否合格時，實際上并不是根據零件規(guī)定的極限尺寸，而是根據量規(guī)的實際尺寸判斷的。

為了確保產品質量，國標GB1957—2006規(guī)定了量規(guī)公差帶不得超越被檢零件的公差帶。孔用和軸用工作量規(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體尺寸之間的距離，稱為位置要素。通規(guī)在使用過程中會逐漸磨損，為了使它具有一定的壽命，需要留出適當的磨損儲量，即規(guī)定磨損極限，其磨損極限等于被檢驗零件的最大實體尺寸。因為止規(guī)遇到合格零件時不通過，磨損很慢，所以不需要磨損儲量。圖6－3量規(guī)的公差帶分布

工作量規(guī)極限偏差的計算公式見表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)設計

6.3.1量規(guī)設計原則光滑極限量規(guī)依照極限尺寸判斷原則檢驗孔、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容

1)作用尺寸(Matingsize)

作用尺寸是指在被測要素的給定長度上，與實際內表面體外相接的最大理想面或與實際外表面體外相接的最小理想面的直徑或寬度。對于單一要素，實際內、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體尺寸

對于孔，其作用尺寸應不小于它的最小極限尺寸;對于軸，其作用尺寸應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際尺寸不允許超過最小實體尺寸對于孔，其實際尺寸應不大于它的最大極限尺寸;對于軸，其實際尺寸應不小于它的最小極限尺寸，即

Da≤Dmax

，

da≥dmin

(6－2)

這兩條內容體現(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際尺寸，均應位于給定公差帶內。

極限尺寸判斷原則為綜合檢驗孔、軸尺寸的合格性提供了理論基礎，光滑極限量規(guī)就是由此而設計出來的;通規(guī)根據式(6－1)設計，體現(xiàn)最大實體尺寸控制作用尺寸;止規(guī)根

據式(6－2)設計，體現(xiàn)最小實體尺寸控制實際尺寸。

2.極限尺寸判斷原則對量規(guī)的要求

如圖6－5所示，

1為零件的實際輪廓，

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)在圖示位置測量，則通規(guī)通過，止規(guī)不通過，認為該工件為合格品。若再用(a)和(d)組合測量，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泰勒原則的實際應用

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

如圖6－5(d)所示，測量面的長度則應短些，用于控制工件的實際尺寸(止規(guī)表面與被測件為點接觸)。

在量規(guī)的實際應用中，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，有時甚至不能實現(xiàn)，因而不得不使用偏離極限尺寸判斷原

則的量規(guī)。例如，標準通規(guī)的長度，常不等于零件的配合長度;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，代替笨重的全形通規(guī);曲軸的軸頸只能用卡規(guī)檢驗，不能用環(huán)規(guī)檢驗;由于點接觸易產生磨損，止規(guī)不得不采用小平面或圓柱面;檢驗小孔用的止規(guī)為了增加剛度和便于制造，常采用全形塞規(guī);檢驗薄壁零件時，為防止兩點狀止規(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)檢驗時造成的誤判，操作量規(guī)一定要正確。例如，使用非全形的通端塞規(guī)時，應在被檢孔的全長上沿圓周的幾個位置上檢驗，

使用卡規(guī)時，應在被檢軸的配合長度的幾個部位并圍繞被檢軸的圓周的幾個位置上檢驗。

6.3.2光滑極限量規(guī)的結構形式

光滑極限量規(guī)的結構形式很多，圖6－6分別給出了幾種常用的軸用、孔用量規(guī)的結構形式，供設計時選用。其具體尺寸參見國標GB/T10920—2008《螺紋量規(guī)和光滑極限量規(guī)型式與尺寸》。國標規(guī)定的量規(guī)的結構形式及應用尺寸范圍如圖6－7所示。圖6－6常見量規(guī)的結構形式圖6－7量規(guī)的結構形式及應用尺寸范圍

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)工作尺寸的標注

例6－1

已知配合?25H8/f7，試設計孔、軸用工作量規(guī)。

解:(1)由國標查出孔與軸的上、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)的主要技術要求

量規(guī)的技術要求包括量規(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)測量部位可用淬硬鋼(合金工具鋼、碳素工具鋼、滲碳鋼)或硬質合金等耐磨材料制造，也可在測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)測量面的硬度取決于被檢驗零件的公稱尺寸、公差等級和粗糙度以及量規(guī)的制造工藝水平，一般測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%，考慮到制造和測量的困難，當量規(guī)制造公差小于或等于0.002時，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)結構形式的變化而異，一般不低于光滑極限量規(guī)國標推薦的表面粗糙度數值(見表6－3)。

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

習題與思考題

6.1計算檢驗?30H7、?