1、光滑极限量规设计第五章第五章 光滑工件尺寸的检验光滑工件尺寸的检验概述概述用普通计量器具检验用普通计量器具检验光滑极限量规光滑极限量规光滑极限量规设计（1）用通用量具或仪器检测：）用通用量具或仪器检测：GB/T 3177-1997 此方法能检测出工件的实际尺寸，便于对产品质量进行此方法能检测出工件的实际尺寸，便于对产品质量进行过程控制。过程控制。 适用于单件小批量生产，但检测效率较低。适用于单件小批量生产，但检测效率较低。p光滑工件尺寸的检测方法通常有两类光滑工件尺寸的检测方法通常有两类:（2）用光滑极限量规检测：）用光滑极限量规检测：GB/T 1957-1981 此方法只能判断被测工件尺寸是
2、否在规定的极限尺寸此方法只能判断被测工件尺寸是否在规定的极限尺寸范围之内，而不能测出工件的实际尺寸范围之内，而不能测出工件的实际尺寸 适用于成批大量生产，但用该法检验方便、效率高。适用于成批大量生产，但用该法检验方便、效率高。p无论采用何种检测方法，都会有测量误差，造成误判无论采用何种检测方法，都会有测量误差，造成误判误收误收误废误废光滑极限量规设计误收与误废误收与误废p 要求工件尺寸为：要求工件尺寸为：p 误收：误收： 当当Da Dmax 03m，测量误差可，测量误差可能为能为-3m，将废品误判为合格品，将废品误判为合格品而误收！而误收！p误废：误废： 当当DaDmax 03m，测量，测量误
3、差可能为误差可能为+3m 将合格品误判为废品而误废！将合格品误判为废品而误废！025+-H8+33最小生产公差最小生产公差最大生产公差最大生产公差-3+3+30+36误误废废误误收收误误收收光滑极限量规设计用普通计量器具检验用普通计量器具检验o 普通计量器具普通计量器具指带有刻度的变值测量器具，如指带有刻度的变值测量器具，如游标卡尺、千分尺及车间使用的比较仪等。这类量游标卡尺、千分尺及车间使用的比较仪等。这类量仪通用性强，使用范围广，一般采用两点法测量工仪通用性强，使用范围广，一般采用两点法测量工件的实际尺寸。件的实际尺寸。p用普通计量器具检验工件，要解决好三个问题：用普通计量器具检验工件，要
4、解决好三个问题：二是如何根据被检工件的公差及工艺状况等，确定合适的验二是如何根据被检工件的公差及工艺状况等，确定合适的验收方式及验收极限。收方式及验收极限。三是如何对验收质量作出评价，即根据三是如何对验收质量作出评价，即根据A/u1计算误收率计算误收率m和和误废率误废率n。一是如何根据被检工件的公差，选择适当的计量器具？一是如何根据被检工件的公差，选择适当的计量器具？光滑极限量规设计GB/T3177-1997GB/T3177-1997光滑工件尺寸的检验光滑工件尺寸的检验oGB/T3177-1997光滑工件尺寸的检验光滑工件尺寸的检验规定了规定了用普通计量器具检验光滑工件尺寸的验收原则、用普通计
5、量器具检验光滑工件尺寸的验收原则、验收极限、计量器具的测量不确定度允许值和计验收极限、计量器具的测量不确定度允许值和计量器具选用原则等。量器具选用原则等。o该标准适用于图样上注出的公差等级为该标准适用于图样上注出的公差等级为6至至18级，级，基本尺寸至基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸的检验，也适的光滑工件尺寸的检验，也适用于一般公差尺寸的检验。用于一般公差尺寸的检验。光滑极限量规设计一、验收极限方式的确定与选择一、验收极限方式的确定与选择验收极限是检验工件尺寸时判断其合格与否的尺寸界限。验收极限是检验工件尺寸时判断其合格与否的尺寸界限。 1、验收极限方式的确定：、验收极限方式的确定：（1）内
6、缩方式）内缩方式 验收极限是从规定的验收极限是从规定的最大实体极限（最大实体极限（MML）和最小实体极限（和最小实体极限（LML）分别向工件公差带内移分别向工件公差带内移动一个安全裕度（动一个安全裕度（A）来确定。来确定。内缩，安全裕度内缩，安全裕度A不内缩，不内缩，A=0孔公差带孔公差带AALML, DmaxMML, Dmin上验收极限上验收极限下验收极限下验收极限轴公差带轴公差带AAMMLLML上验收极限上验收极限下验收极限下验收极限光滑极限量规设计1 1、验收极限方式的确定、验收极限方式的确定内缩内缩p 孔尺寸的验收极限：孔尺寸的验收极限：上验收极限上验收极限=最小实体极限（最小实体极限
7、（LML）安全裕度（）安全裕度（A）下验收极限下验收极限=最大实体极限（最大实体极限（MML）+安全裕度（安全裕度（A）pA值确定要适当：值确定要适当：A太大，误收太大，误收 误废误废 精度精度 经济性经济性 A太小，误收太小，误收 误废误废 精度精度 经济性经济性孔公差带孔公差带AALML, DmaxMML, Dmin上验收极限上验收极限下验收极限下验收极限轴公差带轴公差带AAMMLLML上验收极限上验收极限下验收极限下验收极限p轴尺寸的验收极限：轴尺寸的验收极限：上验收极限上验收极限=最大实体极限（最大实体极限（MML）安全裕度（）安全裕度（A）下验收极限下验收极限=最小实体极限（最小实体
8、极限（LML）+安全裕度（安全裕度（A）p一般情况下，一般情况下，A值按工件公差值按工件公差T的的1/10 确定。确定。pA值由值由 计量器具本身的不确定度；计量器具本身的不确定度；u1 形状误差、温度误差和压陷效应等引起的不确定度。形状误差、温度误差和压陷效应等引起的不确定度。u2光滑极限量规设计2. 2. 验收极限方式的选择：验收极限方式的选择：验收极限方式的选择要结合尺寸功能要求及其重要程验收极限方式的选择要结合尺寸功能要求及其重要程度、尺寸公差等级、测量不确定度和工艺能力等因素度、尺寸公差等级、测量不确定度和工艺能力等因素综合考虑。综合考虑。工艺（工序）能力指数：工艺（工序）能力指数：
9、CP=尺寸公差尺寸公差/工序极限误差工序极限误差lim=IT/6y6+3-3尺寸公差ITCP=1CP=0.67，工艺能力不足，工艺能力不足ITCP1，工艺能力充裕，工艺能力充裕IT工艺能力指数越大，说明生产过程能满足质工艺能力指数越大，说明生产过程能满足质量要求的能力越大，反之越小。量要求的能力越大，反之越小。当当1.33CP1.67时，工艺能力很充裕。时，工艺能力很充裕。当当1CP1.33时，工艺能力良好。时，工艺能力良好。当当0.67CP1时，工艺能力不足。时，工艺能力不足。当当CP0.67时，工艺能力严重不足。时，工艺能力严重不足。光滑极限量规设计2. 2. 验收极限方式的选择：验收极限
10、方式的选择：1）对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺）对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，其验收极限按内缩确定寸，其验收极限按内缩确定完全内缩。完全内缩。2）当工艺能力指数）当工艺能力指数CP1时，其验收极限可以时，其验收极限可以按不内缩确定；但对遵循包容要求的尺寸，其按不内缩确定；但对遵循包容要求的尺寸，其最大实体极限一边的验收极限仍应按内缩确最大实体极限一边的验收极限仍应按内缩确定。定。单边内缩。单边内缩。3）对偏态分布的尺寸，其验收极限可以仅对尺寸偏向的一边按）对偏态分布的尺寸，其验收极限可以仅对尺寸偏向的一边按内缩确定。内缩确定。单边内缩。单边内缩。4）对非配合和一般公差的尺寸，其
11、验收极限按不内缩确定。）对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限按不内缩确定。轴公差带轴公差带AAMMLLML上验收极限上验收极限下验收极限下验收极限轴公差带轴公差带AMMLLML上验收极限上验收极限孔公差带孔公差带ALML, DmaxMML, Dmin下验收极限下验收极限工件公差带工件公差带AMML上验收极限上验收极限下验收极限下验收极限尺寸分布曲线尺寸分布曲线光滑极限量规设计二、计量器具的选择二、计量器具的选择 （1）、根据工件公差）、根据工件公差IT，确定计量器具的不确定度允许值，确定计量器具的不确定度允许值u1 （2）、根据）、根据u1选择计量器具，计量器具本身的选择计量器具，计量器具本身
12、的u1应应规定的规定的u1。即满足：。即满足： u1u1的计量器具可选。的计量器具可选。u1是计量器具的测量不确定度允许值，见表是计量器具的测量不确定度允许值，见表5-1：1、选择的原则：、选择的原则： 即要考虑检测精度的要求，又要兼顾检测经济性。即要考虑检测精度的要求，又要兼顾检测经济性。2、选择的方法：、选择的方法：u1是计量器具的测量不确定度，常见的计量器具见表是计量器具的测量不确定度，常见的计量器具见表5-2表表5-4：光滑极限量规设计二、计量器具的选择二、计量器具的选择4、u1的选择：的选择： 一般情况下，优先选用一般情况下，优先选用I档，其次选用档，其次选用档、档、档。档。I：u1
13、=0.09IT （u/IT=1/10)II：u1=0.15IT （u/IT=1/6)III：u1=0.225IT （u/IT=1/4)IT6IT11：分为：分为I、三档三档IT12IT18：分为：分为I、两档两档u1=0.9u，u为测量不确定度，此处即为测量极限误差为测量不确定度，此处即为测量极限误差lim， lim= 2，置信概率为，置信概率为95%。测量能力依次减弱，即误判概率依次增大。采用第测量能力依次减弱，即误判概率依次增大。采用第I档档u1选择计选择计量器具，检测能力强，误判率小，经济性差。采用第量器具，检测能力强，误判率小，经济性差。采用第III档反之。档反之。3、计量器具的测量不
14、确定度允许值、计量器具的测量不确定度允许值u1按测量能力分为：按测量能力分为：光滑极限量规设计三、误判概率与验收质量三、误判概率与验收质量p 任何验收方法都存在着一定的误收率或（和）误废率。误判任何验收方法都存在着一定的误收率或（和）误废率。误判概率的大小影响着验收的质量。概率的大小影响着验收的质量。p 误判概率与何因素有关？误判概率与何因素有关？ 测量能力直接影响着误判概率，测量能力越高，误判概率越测量能力直接影响着误判概率，测量能力越高，误判概率越小；另外，工艺能力指数、尺寸分布状态（正态分布、偏态小；另外，工艺能力指数、尺寸分布状态（正态分布、偏态分布等）和验收极限（内缩、不内缩）等因素
15、有关。分布等）和验收极限（内缩、不内缩）等因素有关。p当采用内缩方案时，由于安全裕度当采用内缩方案时，由于安全裕度A值是一定的，因此，选值是一定的，因此，选用不同档的值对测量不确定度的内缩量亦不同：用不同档的值对测量不确定度的内缩量亦不同： 选用选用档时，档时，A=u（测量不确定度（测量不确定度100%内缩）；内缩）； 选用选用档时，档时，A=3/5u （60%内缩）；内缩）； 选用选用档时，档时， A=2/5u （40%内缩）。内缩）。光滑极限量规设计三、误判概率与验收质量三、误判概率与验收质量工件的形状误差会引起误收，其误工件的形状误差会引起误收，其误收率随着验收极限的内缩而降低。收率随着
16、验收极限的内缩而降低。当测量误差服从正态分布，而工件当测量误差服从正态分布，而工件尺寸分别遵循正态分布、偏态分布和尺寸分别遵循正态分布、偏态分布和均匀分布时，误判概率见表均匀分布时，误判概率见表5-5、表、表5-6和表和表5-7。025+-H8+33-3+3+30+36误误废废误误收收误误收收在其它条件相同的情况下，误收率在其它条件相同的情况下，误收率随着内缩量的增大而减小，但误废率随着内缩量的增大而减小，但误废率则提高。则提高。光滑极限量规设计例：例：被检工件被检工件50h8E，已知，已知CP=0.67,尺寸遵循正态分布，尺寸遵循正态分布，试选择计量器具，确定验收极限，并分析误判概率。试选择
17、计量器具，确定验收极限，并分析误判概率。解：（解：（1）确定验收极限）确定验收极限 该工件遵守包容要求，故按内缩方式确该工件遵守包容要求，故按内缩方式确定验收极限。由表定验收极限。由表5-1查得：查得：IT8=0.039mm，A=0.003 9mm3.93.9MMLLML上验收极限上验收极限下验收极限下验收极限050+-h8-39上验收极限上验收极限=MML-A=50-0.003 9=49.9961mm。下验收极限下验收极限=LML+A=50-0.03 9+0.0039=49.964 9mm。（2）选择计量器具）选择计量器具按按I档选择：查表档选择：查表5-1，u1=0.003 5mm满足满足
18、u1u1，由表，由表5-3： 比较仪：比较仪：u1（3）误判概率）误判概率由表由表5-5知：误收率知：误收率m=0，误废率，误废率n=6.98%。光滑极限量规设计光滑极限量规光滑极限量规（GB1957-1981） 一、特点及种类一、特点及种类无刻度：无刻度：只能判定合格与否，不能只能判定合格与否，不能 测量工件的实际尺寸。测量工件的实际尺寸。1、特点、特点成对使用：成对使用：以被检工件以被检工件MMS为基为基本尺寸的量规：通规本尺寸的量规：通规;以被检工件以被检工件LMS为基本尺寸的量规：止规为基本尺寸的量规：止规形状与工件相反：形状与工件相反： 检验孔用的光滑极限量规：塞规检验孔用的光滑极限
19、量规：塞规 检验轴用的光滑极限量规：卡规检验轴用的光滑极限量规：卡规合格性的条件：通规合格性的条件：通规“通通”，止规，止规“止止”，二者缺一不可。，二者缺一不可。塞规塞规卡规卡规光滑极限量规设计2 2、种类、种类（1）工作量规：）工作量规：操作工人检验工件时使用的量规；操作工人检验工件时使用的量规；（2）验收量规：）验收量规：检验部门和用户代表验收产品时使用的；检验部门和用户代表验收产品时使用的；（3）校对量规：）校对量规：用来检验在制造和使用过程中轴用工作量规的量规。用来检验在制造和使用过程中轴用工作量规的量规。它又分为三种：它又分为三种： “校通校通-通通”量规（量规（TT）检验轴用量规
20、通规；检验轴用量规通规；“校止校止-通通”量规（量规（ZT）检验轴用量规止规；检验轴用量规止规；“校通校通-损损”量规（量规（TS）检验轴用量规通规磨损极限。检验轴用量规通规磨损极限。GB推荐：推荐：制造厂对工件进行检验时，操作者应该使用制造厂对工件进行检验时，操作者应该使用new or 磨损较少的通规；磨损较少的通规；检验部门应该使用与操作者相同型式，且已磨损较多的通规。检验部门应该使用与操作者相同型式，且已磨损较多的通规。用户代表使用的量规：通规应接近工件的用户代表使用的量规：通规应接近工件的MMS，止规应接近工件的，止规应接近工件的LMS。目的：最大限度通过合格件。目的：最大限度通过合格
21、件。一、特点及种类一、特点及种类光滑极限量规设计二、量规与泰勒原则量规与泰勒原则1、量规的设计依据：极限尺寸判断原则、量规的设计依据：极限尺寸判断原则 (泰勒原则）泰勒原则） 孔或轴的体外作用尺寸不允许超过孔或轴的体外作用尺寸不允许超过MMS，任何位置的实际尺寸不允许超过，任何位置的实际尺寸不允许超过LMS。2、符合极限尺寸判断原则（即泰勒原则）的量规如下：、符合极限尺寸判断原则（即泰勒原则）的量规如下：（1）通规用于控制工件的）通规用于控制工件的Dm，它的测量面应是与孔或轴形状相对，它的测量面应是与孔或轴形状相对应的完整表面（通常称全形量规），其尺寸等于工件的应的完整表面（通常称全形量规），
22、其尺寸等于工件的MMS，且长度，且长度等于配合长等于配合长 度。度。（2）止规用于控制工件的）止规用于控制工件的Da，它的测量面应是点状的，两测量面之，它的测量面应是点状的，两测量面之间的尺寸等于工件的间的尺寸等于工件的LMS。（3）符合泰勒原则的量规，如在某些场合下应用不方便或有困难时，）符合泰勒原则的量规，如在某些场合下应用不方便或有困难时，可在保证被检验工件的形状误差不致影响配合性质的条件下，使用偏可在保证被检验工件的形状误差不致影响配合性质的条件下，使用偏离泰勒原则的量规。举例：离泰勒原则的量规。举例：光滑极限量规设计三、量规公差带三、量规公差带o量规的通规和止规的基本尺寸分别为被检工
23、件的量规的通规和止规的基本尺寸分别为被检工件的MMS和和LMS。1、量规公差带均采用内缩配置、量规公差带均采用内缩配置 方式方式工作量规制工作量规制造公差带造公差带工作量规通规工作量规通规磨损公差带磨损公差带校对量规制校对量规制造公差带造公差带2、确定量规公差带有两个参数：、确定量规公差带有两个参数： 公差带大小：公差带大小：T 公差带位置：公差带位置：Z 见表见表5-83、通规需要考虑磨损问题：、通规需要考虑磨损问题： 磨损极限尺寸为磨损极限尺寸为MMS。 止规的公差带从止规的公差带从LMS起内缩。起内缩。+0Z+3325-H8LMSMMSTf7TSTTZTLMSMMS-20-41TTPZ工
24、作量规通规制造公差的中心线到工件最大实体尺寸之间的距离（位置要素）；工作量规通规制造公差的中心线到工件最大实体尺寸之间的距离（位置要素）； Tp校对量规制造公差校对量规制造公差T：工作量规的制造公差；：工作量规的制造公差；光滑极限量规设计三、量规公差带三、量规公差带4、轴用工作量规需用校对规检验、轴用工作量规需用校对规检验 ZT：控制止规不要做小了，：控制止规不要做小了， 能通为准。能通为准。 TT：控制通规不要做小了，：控制通规不要做小了， 能通为准。能通为准。 TS：防止通规超过磨损极限。：防止通规超过磨损极限。f7TSTTZTLMSMMSTP5、量规形状公差及表面粗糙度、量规形状公差及表
25、面粗糙度 GB规定：规定： 工作量规的形位误差，应在工作量规的公差范围内，其形位公差值工作量规的形位误差，应在工作量规的公差范围内，其形位公差值=1/2 制造公差（制造公差（T）。考虑到制造和测量的困难，当）。考虑到制造和测量的困难，当T0.002mm时，其形状时，其形状和位置公差为和位置公差为0.001mm。 表面粗糙度要求见表表面粗糙度要求见表5-9。 光滑极限量规设计四、量规设计四、量规设计放图5-91、量规型式的选择、量规型式的选择光滑极限量规设计1 1、量规型式的选择、量规型式的选择按照按照GB推荐推荐o测孔时可用下列型式的量规测孔时可用下列型式的量规（1）全形塞规）全形塞规（2）不
26、全形塞规）不全形塞规（3）片状塞规）片状塞规（4）球端杆规）球端杆规o 测轴时，可用下列型式的量规测轴时，可用下列型式的量规（1）环规）环规（2）卡规）卡规光滑极限量规设计2、量规工作尺寸的设计（1）、从）、从公差与配合公差与配合中查得被检工件的极限偏中查得被检工件的极限偏差。差。（2）、由表）、由表5-8查出工作量规的查出工作量规的T和和Z。 按工作量规按工作量规T确定工作量规的形状公差和校确定工作量规的形状公差和校对量规的制造公差。对量规的制造公差。（3）、画出量规公差带图）、画出量规公差带图（4）、计算各种量规的工作尺寸或极限偏差。）、计算各种量规的工作尺寸或极限偏差。光滑极限量规设计3
27、、量规的技术要求、量规的技术要求 1）量规的测量面不应有锈迹、毛刺、划痕等明显影响外）量规的测量面不应有锈迹、毛刺、划痕等明显影响外观和使用质量的缺陷。其它表面不得有锈蚀和裂纹。观和使用质量的缺陷。其它表面不得有锈蚀和裂纹。2）塞规的测头与手柄的联结应牢固可靠，在使用过程中）塞规的测头与手柄的联结应牢固可靠，在使用过程中不应松动。不应松动。3）量规测量面可用合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢及）量规测量面可用合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢及其它耐磨材料制造。其它耐磨材料制造。4）钢制量规测量面的硬度应为）钢制量规测量面的硬度应为5865HRC。 5）量规应经过稳定性处理。）量规应经过稳定性处理。光
28、滑极限量规设计例：设计例：设计18H8/f7孔与轴用量规孔与轴用量规（1）、量规型式的选择）、量规型式的选择孔用量规通规、止规均采用全型塞规；孔用量规通规、止规均采用全型塞规；轴用量规通规、止规均采用卡规；轴用量规通规、止规均采用卡规；（2）从）从公差与配合公差与配合中查得被检工件的极限偏差。中查得被检工件的极限偏差。查表查表1-8，表，表1-9： （3）由表）由表5-8查出工作量规的查出工作量规的T和和Z塞规的制造公差：塞规的制造公差：T=0.002 8mm ；塞规的位置要素：塞规的位置要素：Z=0.004mm；塞规的形状公差：塞规的形状公差：T/2=0.001 4mm;卡规制造公差：卡规制
29、造公差：T=0.002mm ；卡规位置要素：卡规位置要素：Z=0.002 8mm；卡规形状公差：卡规形状公差：T/2=0.001mm;校对量规制造公差：校对量规制造公差：TP光滑极限量规设计（4 4）计算量规的极限偏差及工作尺寸）计算量规的极限偏差及工作尺寸18H8孔用塞规孔用塞规通规（通规（T）：）：上偏差上偏差=EI+Z+T/2=0+0.004+0.0014=+0Z+2718-H8LMSMMSTf7TSTTZTLMSMMS-16-34TTPT=0.002 8mmZ=0.004mmT=0.002mmZ=0.004mmTP=T/2=0.001mm磨损极限磨损极限=EI=0止规（止规（Z）：）：
30、下偏差下偏差=ES-T=0.027-0.0028=+0.024 2mm光滑极限量规设计（4 4）计算量规的极限偏差及工作尺寸）计算量规的极限偏差及工作尺寸18f7轴用卡规轴用卡规通规（通规（T）：）：上偏差上偏差=es-Z+T/2=-0.016-0.0028+0.001=-0.017 8mmf7TSTTZTLMSMMSTPZ=0.004mmTP=T/2=0.001mmT=0.002mm止规（止规（Z）：）：光滑极限量规设计（4 4）计算量规的极限偏差及工作尺寸）计算量规的极限偏差及工作尺寸18f7轴用卡规的校对量规轴用卡规的校对量规“校通校通-通通”量规（量规（TT）：）：上偏差上偏差=es-Z-T/2+TP=-0.016-0.0028-0.001+0.001=-0.018 8mmf7TSTTZTLMSMMSTPZ=0.004mmTP=T/2=0.001mmT=0.002mm“校止校止-通通”量规（量规（TT）：）：上偏差上偏差=ei+TP=-0.034+0.001=“校通校通-损损“量规（量规（TS）：）：下偏差下偏差=es-TP光滑极限量规设计（5 5）标注）标注o工作量规工作尺寸的标注如下图：工作量规工作尺寸的标注如下图：
