主編：韓進宏機械工業(yè)出版社互換性與技術測量第六章

光滑工件尺寸檢驗和光滑極限量規(guī)設計緒論第一章12光滑工件尺寸檢驗光滑極限量規(guī)設計光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)光滑工件尺寸檢驗由于測量誤差的存在，若按零件的上、下極限尺寸驗收零件，當零件的實際尺寸處于上、下極限尺寸附近時，有可能將本來處于零件公差帶內的合格品判為廢品，或將本來處于零件公差帶以外的廢品誤判為合格品，前者稱為“誤廢”，后者稱為“誤收”。況且車間的實際情況是，工件合格與否，一般只按一次測量的結果來判斷。對于溫度、壓陷效應，以及計量器具和標準量器的系統(tǒng)誤差等均不進行修正，因此，任何檢驗都可能存在誤判，即產生“誤收”或“誤廢”。第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限1.工件驗收原則光滑工件尺寸檢驗國家標準規(guī)定的工件驗收原則是：所用驗收方法原則上是應只接收位于規(guī)定的尺寸極限之內的工件，也即只允許有誤廢而不允許有誤收。第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限1.工件驗收原則2.安全裕度為了保證上述驗收原則（即防止誤收）的實施，采取規(guī)定驗收極限的方法，即采用安全裕度抵消測量的不確定度。驗收極限是檢驗工件尺寸時判斷合格與否的尺寸界限。國家標準規(guī)定，光滑工件尺寸驗收方法可以選擇下列兩種之一：光滑工件尺寸檢驗方法１：內縮方式驗收極限是從規(guī)定的最大實體尺寸（MMS）和最小實體尺寸（LMS）分別向工件公差帶內移動一個安全裕度（A）來確定，如圖6-1所示。A值按工件公差（T）的10％確定，IT6～IT13的安全裕度A值和計量器具的測量不確定度允許值u1見表6-1。第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限2.安全裕度光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限2.安全裕度光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限2.安全裕度方法２：不內縮方式驗收極限等于規(guī)定的最大實體尺寸（MMS）和最小實體尺寸（LMS），即A值等于零，也就是上極限尺寸和下極限尺寸。3.尺寸驗收極限驗收方法的選擇，要結合尺寸功能要求及其重要程度、尺寸公差等級、測量不確定度和工藝能力等因素綜合考慮。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限3.尺寸驗收極限１）采用方法１驗收，則工件驗收極限如下：軸尺寸的驗收極限：上驗收極限＝最大實體尺寸（MMS）－安全裕度（A）＝dmax－A下驗收極限＝最小實體尺寸（LMS）＋安全裕度（A）＝dmin＋A孔尺寸的驗收極限：上驗收極限＝最小實體尺寸（LMS）－安全裕度（A）＝Dmax－A下驗收極限＝最大實體尺寸（MMS）＋安全裕度（A）＝Dmin＋A光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限3.尺寸驗收極限方法１的驗收極限比較嚴格，適用于如下情況：對遵守包容要求的尺寸、公差等級高的尺寸，其驗收極限應按方法１確定。對偏態(tài)分布的尺寸，其“尺寸偏向邊”的驗收極限按方法１確定。對遵守包容要求的尺寸，當工藝能力指數(shù)Cp≥１時，其最大實體尺寸一邊的驗收極限按方法1確定為宜。2）采用方法2驗收，此時工件驗收極限如下：上驗收極限＝最大實體尺寸（MMS）下驗收極限＝最小實體尺寸（LMS）光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限3.尺寸驗收極限工藝能力指數(shù)Cp是工件公差（T）值與加工設備工藝能力（Cσ）之比值，C為常數(shù)，工件尺寸遵循正態(tài)分布時取C＝6，σ為加工設備的標準偏差。顯然，當工件遵循正態(tài)分布時，Cp＝Ｔ／6σ。方法2的驗收極限比較寬松，適用于如下情況：當工藝能力指數(shù)Cp

≥１時，其驗收極限可以按方法2確定，即取A值等于零。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)一、工件驗收原則、安全裕度與尺寸驗收極限3.尺寸驗收極限對遵守包容要求的尺寸，其最小實體尺寸一邊的驗收極限按方法2確定為宜。對非配合尺寸和一般公差的尺寸，其驗收極限按方法2確定。對偏態(tài)分布的尺寸，其“尺寸非偏向邊”的驗收極限按方法2確定。測量工件所產生的“誤收”與“誤廢”是由于測量極限誤差（不確定度）的存在。而測量極限誤差（不確定度U）主要由測量器具的不確定度ｕ１和測量方法的不確定度ｕ２兩部分構成，符合關系式：U＝（u＋u），且u１＝2u２。顯然，u１＝0.9U，測量器具的測量不確定度u１是產生“誤收”與“誤廢”的主要因素。在尺寸驗收極限一定的情況下，計量器具的測量極限誤差（不確定度允許值u１）越大，則產生“誤收”與“誤廢”的概率也越大；反之，計量器具的測量不確定度允許值u１越小，則產生“誤收”與“誤廢”的概率也越小。因此使用一般通用的計量器具測量工件時，依據器具的不確定度允許值u１來正確地選擇計量器具就很重要。22

21光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)二、測量器具的選擇1/2光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)二、測量器具的選擇用通用計量器具測量工件，應參照國家標準GB／T3177—2009進行。該標準適用于車間用的計量器具（游標卡尺、千分尺和分度值不小于0.5

μｍ的指示表和比較儀等），主要用于檢測公差等級為IT6～IT18的工件尺寸，表6-1中列出了IT6～IT13的u１，IT6～IT11

的u１值分三檔（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ），IT12～IT18的u１值分兩檔（Ⅰ、Ⅱ）。標準規(guī)定了計量器具的選擇原則，計量器具的具體選用方法主要有下面幾種情況：（1）u′１≤u１原則按照計量器具所引起的測量不確定度允許值ｕ１來選擇計量器具，以保證測量結果的可靠性。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)二、測量器具的選擇常用的千分尺、游標卡尺、比較儀和指示表的不確定度u′１值列在表6-2、表6-3和表6-4中。在選擇計量器具時，應使所選用的計量器具的不確定度u′１小于或等于計量器具不確定度允許值u１，即u′１≤u１。一般情況下，優(yōu)先選用Ⅰ檔的u１。但是如果沒有所選的精度高的儀器，或是現(xiàn)場器具的測量不確定度大于u１值?？梢圆捎帽容^測量法以提高現(xiàn)場器具的使用精度。（2）0.4u′１≤u１原則當使用形狀與工件形狀相同的標準量器進行比較測量時，千分尺的測量不確定度u′１降為原來的40％。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)二、測量器具的選擇光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)二、測量器具的選擇光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)二、測量器具的選擇（3）0.6u′1≤u1原則當使用形狀與工件形狀不相同的標準量器進行比較測量時，千分尺的測量不確定度u′１降為原來的60％，見表6-2注。選擇計量器具除考慮測量不確定度外，還要考慮其適用性及檢測成本。計量器具的使用性能要適應被測工件的尺寸、結構、被測部位、工件重量、材質軟硬以及批量大小和檢測效率等方面的要求。例如：測量尺寸大的零件，一般要選用上置式的計量器具；儀表中的小尺寸及硬度低、剛性差的工件，宜選用非接觸測量方式，即選用光學投影放大、氣動、光電等原理的測量儀器；對大批量生產的工件，應選用量規(guī)或自動檢驗機檢測，以提高檢測效率。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)二、測量器具的選擇另外還要考慮檢測成本，在滿足測量準確度的前提下，應選用價格較低廉的計量器具。另一方面，當計量器具不確定度一定時，若采用“擴大安全裕度”的方法，即改變允許零件尺寸變化的界限，即驗收極限，將驗收極限向零件公差帶內移動，則誤收率會減小，而誤廢率會增大。這樣做對保證零件的質量是有利的，但是是以浪費合格品為代價的。因此不是無奈的情況，一般不要改變零件尺寸的驗收極限。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)二、測量器具的選擇綜上所述，合理地選擇計量器具，應考慮以下兩點要求：1）選擇計量器具應與被測工件的外形、位置、尺寸的大小及被測參數(shù)特性相適應，使所選計量器具的測量范圍能滿足工件的要求。2）選擇計量器具應考慮工件的尺寸公差，使所選計量器具的不確定度值既要保證測量精度要求，又要符合經濟性要求。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—1試確定測量?75js8（±0.023）?軸時的驗收極限，選擇相應的計量器具，并分析該軸可否使用分度值為0.01mm的外徑千分尺進行比較法測量驗收。解（１）確定驗收極限

?75js8（±0.023）?軸采用包容要求，因此驗收極限應按內縮方式確定。從表6-1查得安全裕度Ａ＝0.0046mm。其上、下驗收極限為:上驗收極限＝MMS－A＝（75.023－0.0046）mm＝75.0184mm下驗收極限＝LMS＋A＝（74.977＋0.0046）mm＝74.9816mm?75js8（±0.023）?軸的尺寸公差帶及驗收極限如圖6-2所示。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—1光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—1（2）選擇計量器具由表6-1按優(yōu)先選用I檔的計量器具測量不確定度允許值的原則，確定u１＝0.0041mm。1）由表6-3選用分度值為0.005mm的比較儀，其測量不確定度u′１＝0.003mm＜u１，所以用分度值為0.005mm的比較儀能滿足測量要求。2）當沒有比較儀時，由表6-2選用分度值為0.01mm的外徑千分尺，其測量不確定度u′１＝0.005mm＞u１，顯然用分度值為0.01mm的外徑千分尺采用絕對測量法，不能滿足測量要求。3）用分度值為0.01mm的外徑千分尺進行比較測量，為了提高千分尺的測量精度，采用比較測量法，可使千分尺的測量光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—1不確定度降為原來的40％（當使用的標準量器形狀與工件形狀相同時）或60％（當使用的標準量器形狀與工件形狀不相同時）。在此，使用75mm量塊組作為標準量器（標準量器形狀與軸的形狀不相同）改絕對測量法為比較測量法，可使千分尺的測量不確定度由0.005ｍｍ減小到0.005mm×60％＝0.003mm，顯然小于測量不確定度的允許值u１（即符合0.6u′１≤u１原則）。所以用分度值為0.01mm的外徑千分尺進行比較測量，是能滿足測量要求的。結論：若有比較儀，該軸可使用分度值為0.005mm的比較儀進行比較法測量驗收；若沒有比較儀，該軸還可使用分度值為0.01mm的外徑千分尺進行比較法測量驗收。光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例試確定測量?35H12（）孔（非配合要求）的驗收極限，并選擇相應的計量器具。解（１）確定驗收極限

?35H12（）孔無配合要求，因此驗收極限應按不內縮方式確定。取安全裕度A=0

。其上、下驗收極限為上驗收極限＝DLMS＝Dmax＝35.250mm下驗收極限＝DMMS＝Dmin＝35mm?35H12()孔的尺寸公差帶及驗收極限如圖6-3所示。例：6—2+0.2500+0.2500光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—2（２）選擇計量器具由表6-1中查得IT12公差對應的I檔計量器具測量不確定度的允許值u１為0.023mm，由表6-2中查得分度值為0.02mm的游標卡尺，其測量不確定度u′１為0.020mm，顯然u′１＜u１。所以采用分度值為0.02mm的游標卡尺驗收無配合要求的?35H12（）孔是合適的。注意所選游標卡尺應是帶有可測內尺寸測爪的。+0.2500光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—3試確定測量?45h8()軸(加工后尺寸為偏態(tài)分布，偏向其最大實體尺寸一邊）的驗收極限，并選擇相應的計量器具。解（1）確定驗收極限

?45h8（）軸為偏態(tài)分布，因此驗收極限應按單邊內縮方式確定。偏向邊的驗收極限（上驗收極限）內縮，由表6-1查取安全裕度A＝0.0039

mm。非偏向邊的驗收極限（下驗收極限）取A＝O。所以上、下驗收極限為上驗收極限＝MMS－A＝?（45－0.0039）mm＝?44.9961mm下驗收極限＝LMS＝?44.961ｍｍ?45h8（）軸的尺寸公差帶及驗收極限如圖6-4所示。(見下頁）0—0.0390—0.0390—0.039光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—3(２）選擇計量器具１）由表6-1中查得?45h8

對應的Ⅰ檔計量器具測量不確定度的允許值u１為0.0035mm，由表6-3用分度值為0.005mm

的比較儀，其測量不確定度u′１

＝0.003mm＜u１，所以用分度值為0.005mm的比較儀能滿足測量要求。２）當沒有比較儀時，由表6-2中查得分度值為0.01mm的外徑千分尺，其測量不確定度u′１為0.003mm，顯然u′１＞u１。因此不能用分度值為0.01mm的外徑千分尺絕對法測量驗收?45h8（）軸。0—0.039光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—33）當采用長度量塊組合成標準量器后，改絕對測量法為比較測量法，可使千分尺的測量不確定度由0.004mm減小到0.004mm×60％＝0.0024mm，顯然小于測量不確定度的允許值u１（即符合0.6u′１≤u１原則）。所以可以用分度值為0.01mm的外徑千分尺進行比較法測量驗收?45h8（）軸。0—0.039光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例試確定測量?120H9（）?孔（加工工藝能力指數(shù)Cp＝1.1）的驗收極限，并選擇相應的計量器具。解（1）確定驗收極限?120H9（）?孔采用包容要求，且加工工藝能力指數(shù)Cp＝1.1。因此驗收極限應按單邊內縮方式確定。最大實體尺寸一邊的驗收極限（下驗收極限）內縮，由表6-1查取安全裕度Ai＝0.0078mm。最小實體尺寸一邊的驗收極限例：6—4+0.0870+0.0870光滑工件尺寸檢驗第一節(jié)三、光滑工件尺寸檢驗示例例：6—4（上驗收極限）不內縮。所以上、下驗收極限為上驗收極限＝LMSD＝DMAX＝120.087mm下驗收極限＝MMSD＋Ai＝Dmin＋Ai

＝（120＋0.0087）mm＝120.0087mm?120H9（）?孔的尺寸公差帶及驗收極限如圖6-5所示。（２）選擇計量器具由表6-1中查得?120H9對應的Ⅰ檔計量器具測量不確定度的允許值u１為0.0078mm，由表6-2選用分度值為0.01mm的內徑千分尺，其測量不確定度u′１＝0.008mm＞u１，所以用分度值為0.01mm的內徑千分尺須使用標準量器相對法測量才能滿足對?120H9（）?孔的驗收要求。+0.0870+0.0870光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)一、光滑極限量規(guī)的作用和分類1.光滑極限量規(guī)的作用光滑極限量規(guī)是一種無刻度，成對使用的專用檢驗工具，適用于大批量生產，遵守包容要求的孔、軸檢驗。檢驗過程中用通規(guī)模擬最大實體尺寸（MMS）的邊界，檢驗體外作用尺寸（通過為合格）；用止規(guī)體現(xiàn)最小實體尺寸（LMS），檢驗實際尺寸（止住為合格）。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)一、光滑極限量規(guī)的作用和分類2.光滑極限量規(guī)的分類按量規(guī)用途可分為：（1）工作量規(guī)加工工件的操作者使用，通規(guī)應是新的或磨損較少的。（2）驗收量規(guī)檢驗員或用戶代表使用，通規(guī)應是舊的已磨損較多的但未超磨損極限的。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)一、光滑極限量規(guī)的作用和分類2.光滑極限量規(guī)的分類（3）校對量規(guī)專門用來檢驗軸用工作量規(guī)。校對量規(guī)分為：TT———制造軸用通規(guī)用的校對量規(guī)（通過，新通規(guī)合格）。ZT———制造軸用止規(guī)用的校對量規(guī)（通過，新止規(guī)合格）。TS———檢驗軸用舊通規(guī)報廢用的校對量規(guī)（通過，軸用舊通規(guī)磨損到極限，應報廢處理）。按被測工件類型，量規(guī)又可分為塞規(guī)（被測工件為孔）和環(huán)規(guī)（被測工件為軸）。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)二、光滑極限量規(guī)的設計原理光滑極限量規(guī)的設計應遵守極限尺寸判斷原則（泰勒原則），即工件的體外作用尺寸（Dfe、ｄfe

）不超越最大實體尺寸（MMS），工件的實際尺寸（Da、ｄa）不超越最小實體尺寸（LMS）。對于孔工件應滿足Dfe≥Dmin（Dmin＝DMMS）

Da≤Dmax（Dmax＝DLMS）對于軸工件應滿足ｄfe≤ｄmax（ｄmax＝ｄMMS）ｄa

≥ｄmin（ｄmin＝ｄLMS）光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)二、光滑極限量規(guī)的設計原理光滑極限量規(guī)的設計要求：使通規(guī)具有ＭＭＳ的邊界形狀（全形通規(guī)），使止規(guī)具有與被測孔、軸成兩個點接觸的形狀（兩點式止規(guī)）。但在實際設計中，允許光滑極限量規(guī)偏離泰勒原則（如采用非全形通規(guī)，全形止規(guī)，或量規(guī)長度不夠）。在這種情況下，使用光滑極限量規(guī)應注意操作的正確性（非全形通規(guī)應旋轉）。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)二、光滑極限量規(guī)的設計原理圖6-6和圖6-7所示為常用的塞規(guī)和環(huán)規(guī)的結構種類。在設計光滑極限量規(guī)時，可以根據需要選用合適的結構。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)二、光滑極限量規(guī)的設計原理結合公差原則的包容要求，可注意到：泰勒原則和包容要求兩者所具有的共同點，即工件合格，其體外作用尺寸和實際尺寸均應落在上、下極限尺寸之內，也就是說，工件的體外作用尺寸和實際尺寸均應落在最大、最小實體尺寸之內。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)三、光滑極限量規(guī)的公差1.工作量規(guī)的公差（1）工作量規(guī)制造公差T１按GB／T1957—2006的規(guī)定取值，見表6-5。（2）通規(guī)公差帶的位置Z１其指量規(guī)制造公差T1的中心線到工件最大實體尺寸ＭＭＳ線的距離（向工件公差帶內縮一個Ｚ１）。（3）止規(guī)公差帶的位置T1／2其指量規(guī)制造公差T１的中心線到工件最小實體尺寸LMS線的距離（向工件公差帶內縮一個T1／2）。在此需要注意的是：對于量規(guī)制造公差向工件公差帶內縮，應與孔、軸驗收的安全裕度A聯(lián)系起來理解。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)三、光滑極限量規(guī)的公差1.工作量規(guī)的公差（4）工作量規(guī)的幾何公差其尺寸公差與形狀公差間的關系應遵守包容要求。形狀公差取值為t＝T１／2（但當T１≤0.002mm時，取t＝0.001mm）。（5）工作量規(guī)的表面粗糙度Ra值一般取0.025～0.4μｍ，見表6-6。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)三、光滑極限量規(guī)的公差1.工作量規(guī)的公差光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)三、光滑極限量規(guī)的公差2.校對量規(guī)的公差（１）校對量規(guī)公差Tp校對量規(guī)公差取值為Tｐ＝T１／2。（２）Tp的位置對于ＴＴ規(guī)、ZT規(guī)，Tp在Ｔ1的中心以下；對于TS規(guī)，Tｐ在軸工件公差的最大實體尺寸MMS以下。（３）校對量規(guī)的幾何公差校對量規(guī)的幾何公差與其尺寸公差間的關系遵守包容要求。（４）校對量規(guī)的表面粗糙度Ra值取值比工作量規(guī)要小，約占工作量規(guī)表面粗糙度Ra值的1／2。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)三、光滑極限量規(guī)的公差2.校對量規(guī)的公差光滑極限量規(guī)中的工作量規(guī)、校對量規(guī)的公差帶圖如圖6-8所示。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)四、光滑極限量規(guī)的設計步驟及極限尺寸計算1.光滑極限量規(guī)的設計步驟1）由標準公差數(shù)值表、孔軸極限偏差表查出被測工件的上、下極限偏差，并畫出Th（Ts）圖。2）由表6-5查出工作量規(guī)的T1和Z1值，畫出工作量規(guī)以及校對量規(guī)的公差帶圖。3）在畫好的公差帶圖上正確標出所有量規(guī)的上、下極限偏差值。4）按“公差向實體內分布原則”（即孔型的EI＝0，ES＞0；軸型的es＝0，ei＜0）寫出量規(guī)的標注尺寸。5）繪制光滑極限量規(guī)及其校對量規(guī)的工作圖，并正確標注各項技術要求。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)四、光滑極限量規(guī)的設計步驟及極限尺寸計算2.設計舉例例6-5設計檢驗孔Φ40H8?用的工作量規(guī)和檢驗軸?40f7

?用的工作量規(guī)及其校對量規(guī)。解１）查標準公差數(shù)值表、孔軸基本偏差表得到Φ40H8（）mm

?40f7(）mm2）查表6-5得到檢驗IT8孔用的工作量規(guī)公差數(shù)值T１＝4μm，Z１＝6μm；檢驗IT7軸用的工作量規(guī)公差數(shù)值T１＝3μm，Z１＝4μM；且校對量規(guī)公差數(shù)值Tp＝1.5μm。+0.0390—0.025—0.050光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)四、光滑極限量規(guī)的設計步驟及極限尺寸計算2.設計舉例例6-5３）畫出Φ40H8孔、?40f7軸及其所有工作量規(guī)、校對量規(guī)的公差帶圖，并標出所有的極限偏差值，如圖6-9所示。光滑極限量規(guī)設計第二節(jié)四、光滑極限量規(guī)的設計步驟及極限尺寸計算2.設計舉例例6-54）以工件的公稱尺寸線為零線，寫出所有工作量規(guī)、校對量規(guī)的極限尺寸，并轉換成標注尺寸。Φ40H8的通規(guī)：Φ40mm＝Φ40mmΦ40H8的止規(guī)：Φ40mmΦ40f7的通規(guī)：Φ40mm＝Φ39mmΦ40f7的止規(guī)：Φ39mm+0.008+0.0040—0.004—0.0275—0.0305+0.00300