量规塞规设计

2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院第六章光滑工件尺寸的检测判断工件合格与否，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，使用方便可靠，验收效率高。本章介绍这两个标准的主要内容。6.1用通用测量器具测量6.2用光滑极限量规检验2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.1用通用测量器具测量6.1.1误收和误废考虑测量误差的影响因误收而扩大的公差称为保证公差(21μm)而因误废缩小的公差称为生产公差(5μm)。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。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.1用通用测量器具测量6.1.2验收极限和安全裕度A检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。验收方案：1.内缩方案验收极限是从工件规定的最大实体极限（MML）和最小实体极限（LML）分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定。2.不内缩方案验收极限分别等于规定的最大实体极限（MML）和最小实体极限（LML），即A值等于零。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.1用通用测量器具测量6.1.2验收极限和安全裕度A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。普通测量器具包括游标尺、千分尺、指示表和分度值不小于0.0005mm，放大倍数不大于2000倍的比较仪等。方案1——检验500mm、公差值为6-18级、有配合要求的光滑工件尺寸。方案2——检验非配合和一般公差的尺寸。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。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院验收极限的适用性Cp1采用包容要求时的验收极限Dmax(L)ADmin(M)上验收极限下验收极限孔公差带DM上验收极限下验收极限轴公差带dmax(M)Admin(L)dM2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院验收极限的适用性下验收极限上验收极限A偏态分布时的验收极限dmindmax轴公差带上验收极限下验收极限ADminDmax孔公差带2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.1用通用测量器具测量6.1.3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1/10～1/3，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。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.1用通用测量器具测量6.1.3测量器具的选择安全裕度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：u≤u1。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院确定验收极限的方式验收极限应用内缩方式将工件的验收极限从工件的极限尺寸向工件的公差带内缩一个安全裕度A上验收极限尺寸＝最大极限尺寸－A下验收极限尺寸＝最小极限尺寸＋A主要用于采用包容要求的尺寸和公差等级较高的尺寸不内缩方式安全裕度A＝0上验收极限尺寸＝最大极限尺寸下验收极限尺寸＝最小极限尺寸主要用于非配合尺寸和一般公差尺寸验收极限的确定2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.1用通用测量器具测量6.1.3测量器具的选择2.测量器具不确定度允许值u1的确定: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，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。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.1用通用测量器具测量6.1.4测量器具选择示例例：被测工件为一φ50f8mm的轴，试确定验收极限并选择合适的测量器具。解：①确定工件的极限偏差。es=-0.025ei=-0.064该工件的公差为0.039mm。②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=0.003，u1=0.0027。③计算验收极限。上验收极限=dmax-A=(50-0.025-0.003)mm=49.972mm下验收极限=dmin+A=(50-0.064+0.003)mm=49.939mm④选择测量器具。按工件基本尺寸50mm，查表6-3，分度值为0.002mm的比较仪不确定度u1为0.0018mm，小于允许值0.0027mm，可满足使用要求。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.1用通用测量器具测量6.1.4测量器具选择示例例6-2试确定检验被测工件工件尺寸为Φ70F9的孔，试确定验收极限并选择合适的测量器具。解：①确定工件的极限偏差。ES=0.104mm，EI=0.030mm，公差TD=0.074mm②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=0.006，u1=0.0054。③计算验收极限。上验收极限=Dmax-A=(70+0.104-0.006)mm=70.098mm下验收极限=Dmin+A=(70+0.030+0.006)mm=70.036mm④选择测量器具。按工件基本尺寸70mm，从表6-2查知，分度值为0.01mm的外径千分尺的不确定度u1为0.005mm，小于允许值0.0054mm，可满足使用要求。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2用光滑极限量规检验了解光滑极限量规的功用、类型及特点；掌握光滑极限量规的设计；光滑工件尺寸通常采用普通计量器具测量或用光滑极限量规检验。量规的使用——根据零件图样上遵守的公差原则来确定。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。当零件图样上被测要素的尺寸公差和形位公差遵守相关原则时，应采用光滑极限量规或位置量规来检验。塞规2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2用光滑极限量规检验6.2.1基本概念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。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2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2用光滑极限量规检验6.2.1基本概念通孔公差孔最小极限尺寸止孔最大极限尺寸轴公差轴最大极限尺寸通轴最小极限尺寸止轴用卡规或环规孔用塞规2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院光滑极限量规图例2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2用光滑极限量规检验6.2.2光滑极限量规的分类量规是用来判断孔、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。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2用光滑极限量规检验6.2.2光滑极限量规的分类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DmDmin止规按Dmax设计防止DaDmax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dadmin2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2用光滑极限量规检验6.2.2光滑极限量规的分类量规按用途分类工作量规：是工人在生产过程中检验工件用的量规。验收量规：是检验部门或用户验收产品时使用的量规。校对量规：是校对轴用工作量规的量规。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，故不规定专用的校对量规。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院泰勒原则通规用于控制工件的作用尺寸，其尺寸等于孔或轴的最大实体尺寸，且量规长度等于配合长度。止规用于控制工件的实际尺寸，其尺寸等于孔或轴的最小实体尺寸。1.孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸2.在任何位置上的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2光滑极限量规6.2.3工作量规的设计通规测量面理论上应具有与孔或轴相对应的完整表面（即全形量规）其尺寸等于孔或轴的最大实体尺寸，且量规的长度等于配合长度。止规用于控制零件的实际尺寸，它的测量面理论上应为点状的（即不全形量规），其尺寸等于孔或轴的最小实体尺寸。由于量规在制造和使用方面某些原因的影响，要求量规型式完全符合泰勒原则会有困难，有时甚至不能实现，因而不得不允许量规型式在一定条件下偏离泰勒原则。例如：为采用标准量规，通规的长度可能短于工件的配合长度，检验曲轴轴颈的通规无法用全形的环规，而用卡规代替；点状止规，检验中点接触易于磨损，往往改用小平面或球面来代替。量规的结构型式很多，在工具专业标准（GL34-62）中，对结构、尺寸、适用范围有详细的介绍。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院塞规形状对检验结果的影响2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2光滑极限量规6.2.3工作量规的设计1.工作量规的公差带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。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2光滑极限量规6.2.3工作量规的设计我国量规标准规定：工作量规公差带的位置配置，采用不超越工件极限的原则。2020/2/28中国地质大学机械与电子信息学院6.2光滑极限量规6.2.3工作量规的设计1）工作量规制造公差T2）通规公差带的位置Z3）止规公差带的位置T/24）工作量规的形位公差其尺寸与形位公差间的关系