1、1公差配合与测量技术公差配合与测量技术2第第3 3章章 光滑极限量规光滑极限量规 本章主要内容为本章主要内容为本章主要内容为本章主要内容为本章主要内容为本章主要内容为 ：v量规的设计原则量规的设计原则v工作量规设计工作量规设计v光滑极限量规概述光滑极限量规概述3 为确保为确保公差与配合公差与配合标准的贯彻实施，保证和提高标准的贯彻实施，保证和提高产品质量，必须制定光滑工件的检测标准。目前光滑工件产品质量，必须制定光滑工件的检测标准。目前光滑工件是用光滑极限量规检验或用普通计量器具测量的，我国据是用光滑极限量规检验或用普通计量器具测量的，我国据此制定了相应的检测标准此制定了相应的检测标准光滑极限
2、量规光滑极限量规和和光滑工件光滑工件尺寸的检验尺寸的检验。光滑极限量规光滑极限量规标准采用标准采用GB/T l957GB/T l95720062006，通用，通用于国际标准。于国际标准。43.1 光滑极限量规概述光滑极限量规概述1.光滑极限量规的概念光滑极限量规的概念工件的尺寸在实际使用中一般采用通用量具测量，但是，在工件的尺寸在实际使用中一般采用通用量具测量，但是，在成批或大批量的工件制造当中，采用单个测量的方式不能适成批或大批量的工件制造当中，采用单个测量的方式不能适应生产需要，因此，常采用光滑极限量规来检验。应生产需要，因此，常采用光滑极限量规来检验。光滑极限量规是一种没有刻线的专用工具
3、，它不能测量零件光滑极限量规是一种没有刻线的专用工具，它不能测量零件的实际尺寸，只能检验零件是否在允许的极限尺寸范围内。的实际尺寸，只能检验零件是否在允许的极限尺寸范围内。2.光滑极限量规的分类及用途光滑极限量规的分类及用途光滑极限量规有塞规和卡规之分，无论塞规或卡规都有通规光滑极限量规有塞规和卡规之分，无论塞规或卡规都有通规和止规，且成对使用。通规又称为通端，用字母和止规，且成对使用。通规又称为通端，用字母“T”表示；表示；止规又称为止端，用字母止规又称为止端，用字母“Z”表示。表示。5塞规是孔用量规，其通规是根据孔的最大实体尺寸确定的，塞规是孔用量规，其通规是根据孔的最大实体尺寸确定的，作
4、用是防止孔的作用尺寸小于孔的下极限尺寸；其止规是按作用是防止孔的作用尺寸小于孔的下极限尺寸；其止规是按孔的最小实体尺寸设计的，作用是防止孔的实际尺寸大于孔孔的最小实体尺寸设计的，作用是防止孔的实际尺寸大于孔的最大实体尺寸，如图的最大实体尺寸，如图3-1所示。所示。图图3-1 用塞规检验孔用塞规检验孔卡规是轴用量规，其通规是按轴的最大实体尺寸设计的，作用卡规是轴用量规，其通规是按轴的最大实体尺寸设计的，作用是防止轴的作用尺寸大于轴的上极限尺寸；其止规是按轴的最是防止轴的作用尺寸大于轴的上极限尺寸；其止规是按轴的最小实体尺寸设计的，作用是防止轴的实际尺寸小于轴的下极限小实体尺寸设计的，作用是防止轴
5、的实际尺寸小于轴的下极限尺寸，如图尺寸，如图3-2所示。所示。6图图3-2 用卡规检验轴用卡规检验轴根据量规的使用场合不同，量规又可分为工作量规、验收量规和校对量规根据量规的使用场合不同，量规又可分为工作量规、验收量规和校对量规3种。种。1）工作量规）工作量规 在零件制造过程中，操作者对零件进行检验所使用的量规称为工作量规。为在零件制造过程中，操作者对零件进行检验所使用的量规称为工作量规。为了保证加工零件的精度，操作者应该使用新的或者磨损较小的量规。了保证加工零件的精度，操作者应该使用新的或者磨损较小的量规。2）验收量规）验收量规检验部门或用户代表在验收产品时所使用的量规称为验收量规。验收量规
6、的检验部门或用户代表在验收产品时所使用的量规称为验收量规。验收量规的形式与工作量规相同，只是其磨损较大，但未超过磨损极限。这样，由操作形式与工作量规相同，只是其磨损较大，但未超过磨损极限。这样，由操作者自检合格的零件，检验部门或用户代表验收时也一定合格，从而保证了零者自检合格的零件，检验部门或用户代表验收时也一定合格，从而保证了零件的合格率。件的合格率。73）校对量规）校对量规 检验轴用量规在制造时是否符合制造公差的要求，在使用中是否已检验轴用量规在制造时是否符合制造公差的要求，在使用中是否已达到磨损极限的量规称为校对量规。由于轴用量规是内尺寸，不易达到磨损极限的量规称为校对量规。由于轴用量规
7、是内尺寸，不易检验，所以才设立校对量规。校对量规是外尺寸，可以用通用量仪检验，所以才设立校对量规。校对量规是外尺寸，可以用通用量仪检验。孔用量规本身是外尺寸，也可以用通用量仪检验，所以不设检验。孔用量规本身是外尺寸，也可以用通用量仪检验，所以不设校对量规。校对量规又可分为以下校对量规。校对量规又可分为以下3类：类：（1）“校通校通通通”量规。量规。“校通校通通通”量规量规(代号代号“TT”)是检验轴是检验轴用工作量规的通规是否符合要求的校对量规。检验时应通过轴用工用工作量规的通规是否符合要求的校对量规。检验时应通过轴用工作量规的通规，否则通规不合格。作量规的通规，否则通规不合格。（2）“校止校
8、止通通”量规。量规。“校止校止通通”量规量规(代号代号“ZT”)是检验轴是检验轴用工作量规的止规是否符合要求的校对量规。检验时应通过轴用工用工作量规的止规是否符合要求的校对量规。检验时应通过轴用工作量规的止规，否则止规不合格。作量规的止规，否则止规不合格。（3）“校通校通损损”量规。量规。“校通校通损损”量规量规(代号代号“TS”)是检验轴是检验轴用工作量规的通规是否达到磨损极限的校对量规。检验时不应通过用工作量规的通规是否达到磨损极限的校对量规。检验时不应通过轴用工作量规的通规，否则该通规已达到或超过磨损极限，不应再轴用工作量规的通规，否则该通规已达到或超过磨损极限，不应再使用。使用。83.
9、2 量规的设计原则量规的设计原则3.2.1 泰勒原则泰勒原则工件的实际配合性质应该由尺寸误差和形状误差在配合表面上工件的实际配合性质应该由尺寸误差和形状误差在配合表面上形成的综合状态（即作用尺寸）决定，单凭实际尺寸是否处于形成的综合状态（即作用尺寸）决定，单凭实际尺寸是否处于极限尺寸的范围内来判断工件合格与否，是不全面的。为保证极限尺寸的范围内来判断工件合格与否，是不全面的。为保证公差与配合公差与配合标准的顺利实施，国家标准规定以泰勒原则标准的顺利实施，国家标准规定以泰勒原则（即极限尺寸判断原则）作为判断工件是否合格的依据。（即极限尺寸判断原则）作为判断工件是否合格的依据。泰勒原则规定：孔或轴
10、的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸，泰勒原则规定：孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸，即孔的作用尺寸应不小于下极限尺寸，而轴的作用尺寸应不大即孔的作用尺寸应不小于下极限尺寸，而轴的作用尺寸应不大于上极限尺寸；孔或轴在任何位置上的实际尺寸（即局部实际于上极限尺寸；孔或轴在任何位置上的实际尺寸（即局部实际尺寸）不允许超过最小实体尺寸，即孔的实际尺寸应不大于上尺寸）不允许超过最小实体尺寸，即孔的实际尺寸应不大于上极限尺寸，轴的实际尺寸应不小于下极限尺寸。极限尺寸，轴的实际尺寸应不小于下极限尺寸。9由于通规是用来控制工件的作用尺寸的，而作用尺寸受零件的形状由于通规是用来控制工件的作用尺寸的，而作用尺
11、寸受零件的形状误差影响，根据泰勒原则，通规的表面应该是与孔或轴形状相同的误差影响，根据泰勒原则，通规的表面应该是与孔或轴形状相同的完整表面，且长度应等于配合长度，通常称为全形量规。通规表面完整表面，且长度应等于配合长度，通常称为全形量规。通规表面与被测件应是面接触。由于止规是用来控制工件的实际尺寸的，而与被测件应是面接触。由于止规是用来控制工件的实际尺寸的，而实际尺寸不应受零件的形状误差影响，因此，止规的测量面应该是实际尺寸不应受零件的形状误差影响，因此，止规的测量面应该是点状的，且长度也可以短些，通常称为不全形量规。止规表面与被点状的，且长度也可以短些，通常称为不全形量规。止规表面与被测件是
12、点接触。测件是点接触。在实际生产中，完全按泰勒原则设计量规，经常会遇到困难。例如，在实际生产中，完全按泰勒原则设计量规，经常会遇到困难。例如，大直径通规做成全形的塞规或环规过于笨重；轴用通规做成全形环大直径通规做成全形的塞规或环规过于笨重；轴用通规做成全形环规，不便于检验曲轴或顶尖上加工的工件；小直径孔用止规做成不规，不便于检验曲轴或顶尖上加工的工件；小直径孔用止规做成不全形，制造困难；为使量规标准化，量规难以保证与工件配合长度全形，制造困难；为使量规标准化，量规难以保证与工件配合长度同长，等等。所以国家标准规定，在实际应用时只要能保证工件的同长，等等。所以国家标准规定，在实际应用时只要能保证
13、工件的形状误差不致影响配合性质，允许使用偏离泰勒原则的量规。这时，形状误差不致影响配合性质，允许使用偏离泰勒原则的量规。这时，量规宜在被检验工件的多方位上作多次检验，以便消除或尽可能减量规宜在被检验工件的多方位上作多次检验，以便消除或尽可能减小量规形状偏离泰勒原则的影响。小量规形状偏离泰勒原则的影响。103.2.2 量规公差带量规公差带由于加工误差的存在，量规也需要给出尺寸公差和形位公差。由于加工误差的存在，量规也需要给出尺寸公差和形位公差。1.工作量规公差带工作量规公差带1）量规制造公差）量规制造公差量规的制造精度比工件高得多，但量规在制造过程中，不可避量规的制造精度比工件高得多，但量规在制
14、造过程中，不可避免会产生误差，因而对量规规定了制造公差，用字母免会产生误差，因而对量规规定了制造公差，用字母T表示。表示。通规在检验零件时，要经常通过被检验零件，其工作表面会逐通规在检验零件时，要经常通过被检验零件，其工作表面会逐渐磨损以致报废。为了使通规有一个合理的使用寿命，还必须渐磨损以致报废。为了使通规有一个合理的使用寿命，还必须留有适当的磨损量。因此，通规公差由制造公差和磨损公差两留有适当的磨损量。因此，通规公差由制造公差和磨损公差两部分组成。止规由于不经常通过零件，磨损较小，所以只规定部分组成。止规由于不经常通过零件，磨损较小，所以只规定了制造公差。了制造公差。量规设计时，以被检验零
15、件的极限尺寸作为量规的公称尺寸。量规设计时，以被检验零件的极限尺寸作为量规的公称尺寸。11如图如图3-3所示为光滑极限量规公差带图。国家标准规定量规的所示为光滑极限量规公差带图。国家标准规定量规的公差带不得超越工件的公差带。公差带不得超越工件的公差带。图图3-3 光滑极限量规公差带图光滑极限量规公差带图12通规尺寸公差带的中心到工件最大实体尺寸之间的距离称为公通规尺寸公差带的中心到工件最大实体尺寸之间的距离称为公差带位置要素，用字母差带位置要素，用字母Z表示。它体现了通规的平均使用寿命。表示。它体现了通规的平均使用寿命。通规在使用过程中会逐渐磨损，所以在设计时应留出适当的磨通规在使用过程中会逐
16、渐磨损，所以在设计时应留出适当的磨损储量，其允许磨损量以工件的最大实体尺寸为极限；止规的损储量，其允许磨损量以工件的最大实体尺寸为极限；止规的制造公差带是从工件的最小实体尺寸算起，分布在尺寸公差带制造公差带是从工件的最小实体尺寸算起，分布在尺寸公差带之内。之内。制造公差制造公差T和通规公差带位置要素和通规公差带位置要素Z是综合考虑了量规的制造工是综合考虑了量规的制造工艺水平和一定的使用寿命，按工件的公称尺寸、公差等级给出艺水平和一定的使用寿命，按工件的公称尺寸、公差等级给出的。由图的。由图3-3可知，量规制造公差可知，量规制造公差T和位置要素和位置要素Z的数值越大，对的数值越大，对工件的加工越
17、不利；工件的加工越不利；T值越小则量规制造越困难，值越小则量规制造越困难，Z值越小则量值越小则量规使用寿命越短。规使用寿命越短。国家标准规定的工作量规的形状和位置误差，应在工作量规制国家标准规定的工作量规的形状和位置误差，应在工作量规制造公差范围内，其形位公差为量规尺寸公差的造公差范围内，其形位公差为量规尺寸公差的50%，考虑到制，考虑到制造和测量的困难，当量规制造公差造和测量的困难，当量规制造公差0.002 mm时，其形位公差为时，其形位公差为0.001 mm。132）量规极限偏差的计算）量规极限偏差的计算(1)确定工件的公称尺寸及极限偏差。确定工件的公称尺寸及极限偏差。(2)根据工件的公称
18、尺寸及极限偏差确定工作量规制造公差根据工件的公称尺寸及极限偏差确定工作量规制造公差T和和位置要素位置要素Z值。值。(3)计算工作量规的极限偏差。计算工作量规的极限偏差。2.验收量规公差带验收量规公差带在光滑极限量规国家标准中，没有单独规定验收量规公差带，在光滑极限量规国家标准中，没有单独规定验收量规公差带，但规定了检验部门应使用磨损较多的通规，用户代表应使用接但规定了检验部门应使用磨损较多的通规，用户代表应使用接近工件最大实体尺寸的通规，以及接近工件最小实体尺寸的止近工件最大实体尺寸的通规，以及接近工件最小实体尺寸的止规。规。3.校对量规公差带校对量规公差带校对量规的尺寸公差带应完全位于被校对
19、量规的制造公差和磨校对量规的尺寸公差带应完全位于被校对量规的制造公差和磨损极限内。校对量规的尺寸公差等于被校对量规尺寸公差的一损极限内。校对量规的尺寸公差等于被校对量规尺寸公差的一半，校对量规的形状误差应控制在其尺寸公差带内。半，校对量规的形状误差应控制在其尺寸公差带内。143.3 工作量规设计工作量规设计3.3.1 量规的结构量规的结构进行量规设计时，应明确量规设计原则，合理选择量规的进行量规设计时，应明确量规设计原则，合理选择量规的结构，然后根据被测工件的尺寸公差带计算出量规的极限结构，然后根据被测工件的尺寸公差带计算出量规的极限偏差，并绘制量规的公差带图及量规的零件图。偏差，并绘制量规的
20、公差带图及量规的零件图。通规和止规的形状对检验的影响如图通规和止规的形状对检验的影响如图3-4和图和图3-5所示。所示。图图3-4 通规形状对检验的影响通规形状对检验的影响15图图3-5 止规形状对检验的影响止规形状对检验的影响光滑极限量规的设计应符合极限尺寸判断原则，只有在保证被光滑极限量规的设计应符合极限尺寸判断原则，只有在保证被检验工件的形状误差不致影响配合性质的前提下，才允许使用检验工件的形状误差不致影响配合性质的前提下，才允许使用偏离极限尺寸判断原则的量规。偏离极限尺寸判断原则的量规。检验光滑工件的光滑极限量规形式很多，如图检验光滑工件的光滑极限量规形式很多，如图3-6所示。图中推所
21、示。图中推荐了不同尺寸范围的不同量规形式，左边纵向的荐了不同尺寸范围的不同量规形式，左边纵向的“1”、“2”表表示推荐顺序，推荐优先用示推荐顺序，推荐优先用“1”。零线以上为通规，零线以下为。零线以上为通规，零线以下为止规。止规。16图图3-6 量规形式和应用尺寸范围量规形式和应用尺寸范围173.3.2 量规的技术要求量规的技术要求工作量规的形状误差应在量规的尺寸公差带内，形工作量规的形状误差应在量规的尺寸公差带内，形状公差为尺寸公差的状公差为尺寸公差的50%，但形状公差应小于，但形状公差应小于0.001 mm时，由于制造和测量都比较困难，都规定为时，由于制造和测量都比较困难，都规定为0.00
22、1 mm。量规测量面的材料可用淬火钢（合金工具钢、碳素量规测量面的材料可用淬火钢（合金工具钢、碳素工具钢等）和硬质合金，也可在测量面上镀耐磨材工具钢等）和硬质合金，也可在测量面上镀耐磨材料，测量面的硬度应为料，测量面的硬度应为5865 HRC。量规测量面的表面粗糙度主要是从量规使用寿命、量规测量面的表面粗糙度主要是从量规使用寿命、工件表面粗糙度以及量规制造的工艺水平等方面考工件表面粗糙度以及量规制造的工艺水平等方面考虑。虑。183.3.3 工作量规设计实例工作量规设计实例工作量规设计步骤如下：工作量规设计步骤如下：（1）选择量规的结构形式。）选择量规的结构形式。（2）计算工作量规的极限偏差。）
23、计算工作量规的极限偏差。（3）绘制工作量规的工作图。）绘制工作量规的工作图。例例3-1 设计检验设计检验30H8/f7孔、轴用的工作量规。孔、轴用的工作量规。解解 （1）确定被测孔、轴的极限偏差。）确定被测孔、轴的极限偏差。30H8的上、下极限偏差分别为的上、下极限偏差分别为 ES0.033mm,EI0 30f7的上、下极限偏差分别为的上、下极限偏差分别为 es0.020mm,ei0.041mm （2）选择量规的结构形式分别为锥柄双头圆柱塞规和单头双）选择量规的结构形式分别为锥柄双头圆柱塞规和单头双极限圆形片状卡规。极限圆形片状卡规。19（3）确定工作量规制造公差）确定工作量规制造公差T和位置
24、要素和位置要素Z。由表得，塞规的制造公差和位置要素分别为由表得，塞规的制造公差和位置要素分别为0.0034mm,0.0050mmTZ0.0024mm,0.0034mmTZ卡规的制造公差和位置要素分别为卡规的制造公差和位置要素分别为（4）计算工作量规的极限偏差。）计算工作量规的极限偏差。30H8孔用塞规。孔用塞规。通规通规DsDi0.0034EI(00.0050)mm0.0067mm220.0034EI(00.0050)mm0.0033mm22TTZTTZ 20磨损极限等于其下极限偏差，磨损极限等于其下极限偏差，EI=0。止规止规DsDiES0.0330mmES(0.03300.0034)mm0.0296mmZZT dsdi0.0024es(0.02000.0034)mm0.0222mm220.0024es(0.02000.0034)mm0.0246mm22TTZTTZ 30f7轴用卡规。轴用卡规。通规通规磨损极限等于其上极限偏差，磨损极限等于其上极限偏差，es=0.0200 mm。止规止规 dsdiei(0.04100.0024)mm0.0386mmei0.0410mmZTZ 21（5）绘制工作量规的工作简图，如图）绘制工作量规的工作简图，如图3-7所示。所示。图图3-7 工作量规的工作简图工作量规的工作简图
