互換性第六章1

第六章幾何量參數檢測學習要求

理解泰勒原則的內涵；

掌握光滑極限量規公差帶的特點；

掌握驗收極限的確定和普通計量器具的選擇原則；

了解光滑極限量規的作用、種類和常見結構；

掌握光滑極限量規的設計方法；

理解幾何誤差的評定原則；

GB/T3177-1997《光滑工件尺寸的檢測》為了滿足機械產品的互換性，在正確合理地完成強度、運動和精度等方面的設計后，還必須對完工零件進行測量和檢驗來判斷是否合格。對于工件注出公差的尺寸，有兩種檢測方法：

GB/T1957-2006《光滑極限量規》特點：用普通計量器具檢驗，通常采用兩點法，測量孔、軸的實際尺寸，是一種定量檢驗，多用于單件、小批量生產中的檢驗。特點：用光滑極限量規檢驗，能綜合檢驗工件的尺寸和形狀誤差，是一種定性檢驗，多用于大批量生產的質量控制。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體尺寸，且局部實際尺寸不超出其最小實體尺寸的檢驗原則。孔：Dmin≤Dfe，且Dai≤Dmax軸：dmin≤dai，且dfe≤dmax說明：（1）孔、軸的合格性判斷是其體外作用尺寸和實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、軸的實際尺寸和實際形位誤差綜合結果的合格性。檢驗合格的孔、軸可滿足包容要求。二、誤廢誤收概念測量誤差的主要影響是可能產生兩種誤判：

誤收：把超出極限尺寸范圍的不合格工件誤認為合格，影響產品質量。

誤廢：把在極限尺寸范圍內的合格工件誤認為不合格，造成經濟損失。為保證零件的互換性，適當控制誤廢，盡量減少誤收。說明：國家標準規定，任何檢驗方法都必須遵守驗收的基本原則，只接收位于規定尺寸極限之內的工件。工藝能力指數Cp

工藝能力指數是指工藝能滿足加工精度要求的程度，當工藝處于穩定狀態時按下式計算：尺寸公差尺寸分布的標準偏差說明：工件實際尺寸的分布與加工方法的工藝能力指數有關，Cp越大，尺寸分布越集中，加上測量精確度越高，則誤判的概率越小。6σ工件尺寸分布工件公差三、光滑工件尺寸檢驗為了保證被判斷為合格的零件的真值不超出設計規定的極限尺寸，針對車間里普遍使用普通計量器具驗收工件的情況，頒布了國家標準《光滑工件尺寸的檢驗》（GB/T3177-1997），做出內縮驗收極限的規定。本標準用于在車間使用游標卡尺、千分尺、比較儀等普通計量器具對圖樣上注出的公差等級為IT6-IT18、基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸的檢驗，也適用于對一般公差尺寸的檢驗。

工件驗收原則：只接收位于規定尺寸極限之內的工件，即只允許誤廢而不允許誤收。為保證上述原則的實施，又將誤廢減至最小，國家標準規定兩種確定驗收極限的方式：內縮驗收極限不內縮驗收極限驗收極限：指檢驗工件尺寸時判斷其尺寸合格與否的尺寸界線。內縮方式驗收極限是從規定的最大實體極限MML和最小實體極限LML分別向工件公差帶內移動一個安全裕度A確定。說明：A值從標準表中查得，與工件公差等級有關，A=T/10。上驗收極限尺寸=孔軸最大極限尺寸-A下驗收極限尺寸=孔軸最小極限尺寸+A表6-1安全裕度與計量器具的測量不確定度允許值表6-1安全裕度與計量器具的測量不確定度允許值不內縮方式說明：安全裕度A值的確定要從技術和經濟兩方面綜合考慮。驗收極限等于尺寸的最大實體極限MML和最小實體極限LML，即安全裕度A值等于零，驗收極限與尺寸極限重合。這種方式與傳統方法的驗收邊界是一致的。（1）若A值大，可選用較低精度的測量器具進行檢測，但使生產公差減小，加工的經濟性差。（2）若A值小，生產經濟性好，但要求選擇較精密的測量器具，測量儀器費用高。驗收方式的選擇1、對采用包容要求E的尺寸和公差等級較高的重要尺寸，一般用內縮的驗收極限。說明：（1）對遵循包容要求尺寸的檢驗應符合泰勒原則，設計制造光滑極限量規，但對于單件、小批量的工件不經濟，實際中采用“二點法”的通用計量器具，采用內縮驗收方式減少誤收。（2）對公差等級高的尺寸，由于測量器具的限制，測量能力較低，采用內縮驗收極限以補償測量誤差的影響。2、當工藝條件較好，工藝能力指數Cp>1時，采用不內縮的驗收極限；但采用包容要求時，在最大實體尺寸一側仍應按內縮方式確定驗收極限。采用包容要求，一側內縮說明：當工件的實際尺寸分布趨于正態分布且Cp較大，工件實際尺寸出現在最大實體尺寸和最小實體尺寸附近的概率很小，工件實際尺寸幾乎全部在公差帶內。3、當工件的實際尺寸按偏態分布時，可以只對尺寸偏向的一側按內縮方式確定驗收極限。4、對于非配合的低精度尺寸和未注尺寸公差的尺寸，可按不內縮方式確定驗收極限。說明：實際尺寸“超差”也多在尺寸偏聚的一邊，因此只對偏向的一側按內縮方式確定驗收極限。工件尺寸偏態分布一側內縮計量器具的選擇測量工件所產生的“誤廢”與“誤收”是由于測量極限誤差（不確定度）的存在。測量極限誤差（不確定度U）主要由兩部分構成：計量器具的測量不確定度值u1=0.9U說明：重要因素，所選的計量器具的測量不確定度u計≤u1，且盡可能地接近u1。由溫度、壓陷效應、形狀誤差等引起的不確定度u2=0.45U兩者按平方和合成說明：（1）計量器具測量不確定度允許值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用計量器具的最低精度的高低。見表6-1。（2）一般情況下優先選用Ⅰ檔，其次選用Ⅱ、Ⅲ檔。千分尺和游標卡尺的測量不確定度比較儀的測量不確定度

例試確定Φ140H9E的驗收極限，并選擇相應的計量器具。+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，應按內縮方式確定驗收極限上驗收極限=140.090mm下驗收極限=140.010mm由表6-2可知，在工件尺寸≤150mm范圍內，分度值為0.01mm的內徑千分尺的測量不確定度為0.008mm，小于u1，且數值最為接近，可以滿足要求。0.010四、光滑極限量規光滑極限量規（簡稱量規）是一種無刻度的專用定值檢驗工具，其外形與被檢測的對象相反。即只能判斷工件的尺寸是否在允許的極限尺寸范圍內，而不能測出工件的實際尺寸。說明：當圖樣上被測要素的尺寸公差和形位公差按獨立原則標注時，一般使用通用計量器具分別測量。量規用于檢驗遵守包容要求的工件，綜合控制尺寸誤差和形狀誤差，尤其在大批量生產中應用廣泛。極限量規分為通規和止規，通常成對使用，且通規能通過，止規不能通過則認為工件合格：通規：控制工件的體外作用尺寸，按工件的最大實體尺寸設計、制造，作用是防止工件尺寸超出最大實體尺寸。聯合使用就能判斷被測孔徑和軸徑是否在規定的極限尺寸范圍內。止規：控制工件的實際尺寸，按工件的最小實體尺寸設計、制造，作用是防止工件局部實際尺寸超出最小實體尺寸。孔用量規軸用量規量規的分類1、按被檢工件類型，分為塞規和卡規。塞規：檢驗孔用的量規。卡規（環規）：檢驗軸用的量規。塞規卡規2、按用途分為工作量規、驗收量規、校對量規。工作量規：生產過程中操作者檢驗工件時所使用的。通常有通規T和止規Z，成對使用。驗收量規：檢驗部門或用戶代表在驗收工件時使用的。說明：它的通規是從磨損較多，但未超過磨損極限的工作量規中挑選出來的；它的止規應接近工件的最小實體尺寸。校對量規：用于檢驗工作量規。國家標準只對軸規定了校對量規。說明：制造軸用工作量規時測量困難，使用中易于磨損和變形，而孔用量規檢驗方便。量規檢驗的誤收和誤廢量規在制造過程中不可避免地會產生誤差，即量規的實際尺寸和工件的極限尺寸有差別。在用量規檢驗工件是否合格時，實際上并不是根據工件規定的極限尺寸，而是根據量規的實際尺寸，這樣就可能造成誤收和誤廢。從使用的觀點看，絕對準確地按工件的極限尺寸進行檢查也是不必要的。量規精度越高，制造成本越高，因此對量規要規定制造公差。

量規的尺寸公差帶的布置量規的公差帶不得超出被檢工件的尺寸公差帶。孔用量規公差帶1、工作量規的通規T說明：經常通過工件，磨損較大，為保證通規合理的使用壽命，除規定其制造公差外，還應規定磨損公差和磨損極限。通規的制造公差帶對稱于位置參數Z，磨損極限尺寸等于工件的最大實體極限。2、工作量規的止規Z說明：經常不通過工件，無預留磨損量。止規公差帶放在工件公差帶內緊靠最小實體尺寸處。3、校對量規的公差帶軸用量規公差帶

TT校通—通：公差帶是從通規的下偏差起，向軸用量規通規公差帶內分布說明：目的是防止通規的尺寸過小。檢驗時應通過被校對的軸用量規。

ZT校止—通：公差帶是從止規的下偏差起，向軸用量規止規公差帶內分布說明：目的是防止止規的尺寸過小。檢驗時應通過被校對的軸用量規。軸用量規公差帶

TS校通—損：公差帶從通規的磨損極限起，向軸用量規通規公差帶內分布說明：用于檢驗軸用通規使用磨損情況，目的是防止通規超過磨損極限，若通過應廢棄。量規的公差值GB/T1957-2006規定了用于檢驗基本尺寸至500mm、公差等級為IT6-IT16時的孔用和軸用工作量規的尺寸公差T和位置參數Z，見表6-4。還規定：各種校對量規的尺寸公差Tp等于被檢驗的工作量規的尺寸公差T的一半，即Tp=T/2。通常驗收量規不單獨制造，因此國家標準沒有對驗收量規的公差做統一的規定。

表6-4光滑極限量規的公差值量規的形式用量規檢驗工件時，符合泰勒原則的量規形式應該是：說明：（1）符合泰勒原則的量規，通規是全形塞規和環規，止規是球端桿規和卡規。（2）當量規形式做成不符合泰勒原則，檢驗時便可能發生“誤收”。

通規T：用于控制工件的體外作用尺寸，其測量面是與孔或軸形狀相對應的完整表面，其尺寸等于孔或軸的最大實體尺寸，且長度不小于給定長度，通常稱為全形量規。

止規Z：用于控制工件局部實際尺寸，其測量面是非完整表面，表面與工件是點接觸，其尺寸等于孔或軸的最小實體尺寸，測量長度盡可能短。量規的形式及尺寸范圍誤收說明：在實際應用中，由于量規制造和使用方面的原因，有時允許量規不符合泰勒原則，這時應在工件多方位做多次檢驗，并從工藝上采取措施，限制工件的形狀誤差。

例量規形式對檢驗圓度誤差的影響。量規的技術要求量規可用合金工具鋼、碳素工具鋼、滲碳鋼及其他耐磨材料制成。鋼制量規測量面的硬度不應小于60HRC，但淬火硬度過高，會使材料晶粒粗大，脆性增大，使壽命減低和尺寸穩定性差。測量面的表面粗糙度應符合表6-5的規定，校對量規測量面的表面粗糙度應比被校對的軸用量規測量面高一級。測量面不應有銹跡、毛刺、黑斑、劃痕等明顯影響外觀和使用質量的缺陷，其他表面不應有銹蝕和裂紋。表6-5量規測量面的粗糙度量規工作尺寸計算光滑極限量規設計計算的步驟如下：由國家標準《極限與配合》查出孔與軸工件的上、下偏差。由表6-4查出工作量規制造公差T和通規的位置參數Z。畫量規公差帶圖，計算各種量規的極限偏差和工作尺寸。說明：工作尺寸的標注形式為“向體內原則”：用量規的最大實體尺寸為基本尺寸，公差帶向量規體內布置。即軸狀量規上偏差為零，孔狀量規下偏差為零。按工作量規制造公差T，確定校對量