第五章精度设计与质量控制

第五章光滑工件尺寸的检验概述用普通计量器具检验光滑极限量规§5.1概述（1）用通用量具或仪器检测：GB/T3177-1997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。适用于单件小批量生产，但检测效率较低。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：GB/T1957-1981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适用于成批大量生产，但用该法检验方便、效率高。无论采用何种检测方法，都会有测量误差，造成误判误收误废误收与误废要求工件尺寸为：25~25.033mm误收：当Da＞Dmax0~3μm，测量误差可能为-3μm，将废品误判为合格品而误收！误废：当DaDmax0~3μm，测量误差可能为+3μm将合格品误判为废品而误废！0+-H8+33-3+3+30+36误废误收误收§5.2用普通计量器具检验普通计量器具——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。用普通计量器具检验工件，要解决好三个问题：二是如何根据被检工件的公差及工艺状况等，确定合适的验收方式及验收极限。三是如何对验收质量作出评价，即根据A/u1计算误收率m和误废率n。一是如何根据被检工件的公差，选择适当的计量器具？GB/T3177-1997《光滑工件尺寸的检验》GB/T3177-1997《光滑工件尺寸的检验》规定了用普通计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量器具选用原则等。该标准适用于图样上注出的公差等级为6至18级，基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸的检验，也适用于一般公差尺寸的检验。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。1、验收极限方式的确定：（1）内缩方式验收极限是从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。内缩，安全裕度A不内缩，A=0孔公差带上验收极限下验收极限轴公差带上验收极限下验收极限1、验收极限方式的确定——内缩孔尺寸的验收极限：上验收极限=最小实体极限（LML）－安全裕度（A）下验收极限=最大实体极限（MML）+安全裕度（A）A值确定要适当：A太大，误收误废精度经济性A太小，误收误废精度经济性孔公差带上验收极限下验收极限轴公差带上验收极限下验收极限轴尺寸的验收极限：上验收极限=最大实体极限（MML）－安全裕度（A）下验收极限=最小实体极限（LML）+安全裕度（A）一般情况下，A值按工件公差T的1/10确定。A值由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。u22.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。工艺（工序）能力指数：CP=尺寸公差/工序极限误差δlim=IT/6σδy6σ+3σ-3σ尺寸公差ITCP=1CP=0.67，工艺能力不足ITCP＞1，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量要求的能力越大，反之越小。当1.33≤CP1.67时，工艺能力很充裕。当1≤CP1.33时，工艺能力良好。当0.67≤CP1时，工艺能力不足。当CP0.67时，工艺能力严重不足。2.验收极限方式的选择：1）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——完全内缩。2）当工艺能力指数CP≥1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，其最大实体极限一边的验收极限仍应按内缩确定。——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内缩确定。——单边内缩。4）对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限按不内缩确定。轴公差带上验收极限下验收极限轴公差带上验收极限孔公差带下验收极限工件公差带上验收极限下验收极限尺寸分布曲线二、计量器具的选择（1）、根据工件公差IT，确定计量器具的不确定度允许值u1（2）、根据u1选择计量器具，计量器具本身的u’1应≤规定的u1。即满足：u’1≤u1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5-1：1、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。2、选择的方法：u’1是计量器具的测量不确定度，常见的计量器具见表5-2~表5-4：二、计量器具的选择4、u1的选择：一般情况下，优先选用I档，其次选用Ⅱ档、Ⅲ档。I：u1=0.09IT（u/IT=1/10)II：u1=0.15IT（u/IT=1/6)III：u1=0.225IT（u/IT=1/4)IT6~IT11：分为I、Ⅱ、Ⅲ三档IT12~IT18：分为I、Ⅱ两档u1=0.9u，u为测量不确定度，此处即为测量极限误差δlim，δlim=±2σ，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I档u1选择计量器具，检测能力强，误判率小，经济性差。采用第III档反之。3、计量器具的测量不确定度允许值u1按测量能力分为：三、误判概率与验收质量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。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）等因素有关。当采用内缩方案时，由于安全裕度A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：选用Ⅰ档时，A=u（测量不确定度100%内缩）；选用Ⅱ档时，A=3/5u（60%内缩）；选用Ⅲ档时，A=2/5u（40%内缩）。三、误判概率与验收质量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。当测量误差服从正态分布，而工件尺寸分别遵循正态分布、偏态分布和均匀分布时，误判概率见表5-5、表5-6和表5-7。0+-H8+33-3+3+30+36误废误收误收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，但误废率则提高。例：被检工件φ50h8E，已知CP=0.67,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。解：（1）确定验收极限该工件遵守包容要求，故按内缩方式确定验收极限。由表5-1查得：IT8=0.039mm，A=0.0039mm上验收极限下验收极限0+-h8-39上验收极限=MML-A=50-0.0039=49.9961mm。下验收极限=LML+A=50-0.039+0.0039=49.9649mm。（2）选择计量器具按I档选择：查表5-1，u1=0.0035mm满足u’1u1，由表5-3：比较仪：u’1=0.0030mm（3）误判概率由表5-5知：误收率m=0，误废率n=6.98%。§5.3光滑极限量规（GB1957-1981）一、特点及种类无刻度：只能判定合格与否，不能测量工件的实际尺寸。1、特点成对使用：以被检工件MMS为基本尺寸的量规：通规;以被检工件LMS为基本尺寸的量规：止规形状与工件相反：检验孔用的光滑极限量规：塞规检验轴用的光滑极限量规：卡规合格性的条件：通规“通”，止规“止”，二者缺一不可。塞规卡规2、种类（1）工作量规：操作工人检验工件时使用的量规；（2）验收量规：检验部门和用户代表验收产品时使用的；（3）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。它又分为三种：“校通-通”量规（TT）—检验轴用量规通规；“校止-通”量规（ZT）—检验轴用量规止规；“校通-损”量规（TS）—检验轴用量规通规磨损极限。GB推荐：制造厂对工件进行检验时，操作者应该使用newor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。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LMS。目的：最大限度通过合格件。一、特点及种类二、量规与泰勒原则1、量规的设计依据：极限尺寸判断原则(泰勒原则）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LMS。2、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Dm，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MMS，且长度等于配合长度。（2）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，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：三、量规公差带量规的通规和止规的基本尺寸分别为被检工件的MMS和LMS。1、量规公差带均采用内缩配置方式工作量规制造公差带工作量规通规磨损公差带校对量规制造公差带2、确定量规公差带有两个参数：公差带大小：T公差带位置：Z见表5-83、通规需要考虑磨损问题：磨损极限尺寸为MMS。止规的公差带从LMS起内缩。+0Z+33-H8LMSMMSTf7TSTTZTLMSMMS-20-41TTPZ—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T：工作量规的制造公差；三、量规公差带4、轴用工作量规需用校对规检验ZT：控制止规不要做小了，能通为准。TT：控制通规不要做小了，能通为准。TS：防止通规超过磨损极限。f7TSTTZTLMSMMSTP5、量规形状公差及表面粗糙度GB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=1/2制造公差（T）。考虑到制造和测量的困难，当T≤0.002mm时，其形状和位置公差为0.001mm。表面粗糙度要求见表5-9。四、量规设计放图5-91、量规型式的选择1、量规型式的选择按照GB推荐测孔时可用下列型式的量规（1）全形塞规（2）不全形塞规（3）片状塞规（4）球端杆规测轴时，可用下列型式的量规（1）环规（2）卡规2、量规工作尺寸的设计（1）、从《公差与配合》中查得被检工件的极限偏差。（2）、由表5-8查出工作量规的T和Z。按工作量规T确定工作量规的形状公差和校对量规的制造公差。（3）、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。3、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、渗碳钢及其它耐磨材料制造。4）钢制量规测量面的硬度应为58~65HRC。5）量规应经过稳定性处理。例：设计Φ18H8/f7孔与轴用量规（1）、量规型式的选择孔用量规通规、止规均采用全型塞规；轴用量规通规、止规均采用卡规；（2）从《公差与配合》中查得被检工件的极限偏差。查表1-8，表1-9：Φ18H8孔：EI=0，ES=+0.027mmΦ18f7轴：es=-0.016mm，ei=-0.034mm（3）由表5-8查出工作量规的T和Z塞规的制造公差：T=0.0028mm；塞规的位置要素：Z=0.004mm；塞规的形状公差：T/2=0.0014mm;卡规制造公差：T=0.002mm；卡规位置要素：Z=0.0028mm；卡规形状公差：T/2=0.001mm;校对量规制造公差：TP=T/2=0.001mm（4）计算量规的极限偏差及工作尺寸①Φ18H8孔用塞规通规（T）：上偏差=EI+Z+T/2=0+0.004+0.0014=0.0054mm下偏差=EI+Z-T/2=0+0.004-0.0014=0.0026mm+0Z+27-H8LMSMMSTf7TSTTZTLMSMMS-16-34TTPT=0.0028mmZ=0.004mmT=0.002mmZ=0.004mmTP=T/2=0.001mm磨损极限=EI=0止规（Z）：上偏差=ES=0.027mm下偏差=ES-T=0.027-0.0028=+0.0242mm（4）计算量规的极限偏差及工作尺寸②Φ18f7轴用卡规通规（T）：上偏