光滑工件尺寸检验与量规设计

第6章光滑工件尺寸检验和光滑极限量规设计教学提示：为了使零件符合规定的精度要求，除了要保证加工零件所用的设备和工艺装备具有足够的精度和稳定性外，质量检验也是一个十分重要的问题。而质量检验的关键问题是确定合适的质量验收标准及正确选用测量器具。我国参考ISO标准，制定了“光滑工件尺寸的检验”(GB3177—1982，该标准于1996年进行了修订，新的标准代号GB/T3177—1997)和“光滑极限量规”(GB/T1957—1981)两个国家标准。本章主要介绍这两个标准的主要内容。教学要求：本章让学生了解极限量规的类型、特点以及各种类型的量规的设计过程。要求学生正确掌握光滑工件的质量验收标准、工作量规的设计依据和量规公差带的计算。“公差与配合”制度的建立，给互换性生产创造了条件。但是，为了使零件符合图样规定的精度要求，除了要保证加工零件所用的设备和工艺装备具有足够的精度和稳定性外，质量检验也是一个十分重要的问题。而质量检验的关键是确定合适的质量验收标准及正确选用测量器具。为此，我国制定了《光滑工件尺寸的检验》(GB/T3177—1997)和《光滑极限量规》(GB/T1957—1981)两个国家标准。本章主要介绍这两个标准的主要内容。6.1光滑工件尺寸检验加工完的工件其实际尺寸应位于最大和最小极限尺寸之间，包括实际尺寸正好等于最大或最小极限尺寸，都应该认为是合格的。但由于测量误差的存在，实际尺寸并非工件尺寸的真值，特别是实际尺寸在极限尺寸附近时，加上形状误差的影响极易造成错误判断。因此，为了保证测量精度，如何处理测量结果以及如何正确地选择测量器具，国家标准“光滑工件尺寸的检验”对此都作了相应的规定。本节主要讨论关于验收极限、验收原则和安全裕度的确定问题。6.1.1工件验收原则、安全裕度与验收极限把不合格工件判为合格品为“误收”；而把合格工件判为废品为“误废”。因此，如果只根据测量结果是否超出图样给定的极限尺寸来判断其合格性，有可能会造成误收或误废。为防止受测量误差的影响而使工件的实际尺寸超出两个极限尺寸范围，必须规定验收极限。验收极限是检验工件尺寸时判断其合格与否的尺寸界限。标准中规定了两种验收极限：互换性与测量技术基础·120··120·1．内缩方案如图6.1所示。图6.1验收极限示意图验收极限是从规定的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向公差带内移动一个安全裕度A。孔尺寸的验收极限：上验收极限=最小实体尺寸-安全裕度(A)下验收极限=最大实体尺寸+安全裕度(A)轴尺寸的验收极限：上验收极限=最大实体尺寸-安全裕度(A)下验收极限=最小实体尺寸+安全裕度(A)按内缩方案验收工件，并合理的选择内缩的安全裕度A，将会没有或很少有误收，并能将误废量控制在所要求的范围内。2．不内缩方案验收极限等于规定的最大实体尺寸和最小实体尺寸，即安全裕度A=0。此方案使误收和误废都有可能发生。《光滑工件尺寸的检验》标准确定的验收原则是：所用验收方法应只接收位于规定的极限尺寸之内的工件，位于规定的极限尺寸之外的工件应拒收。为此需要根据被测工件的精度高低和相应的极限尺寸，确定其安全裕度(A)和验收极限。生产上，要按去掉安全裕度(A)的公差进行加工工件。一般称去掉安全裕度(A)的工件公差为生产公差，它小于工件公差。安全裕度A值的确定，应综合考虑技术和经济两方面因素。A值较大时，虽可用较低精度的测量器具进行检验，但减少了生产公差，故加工经济性较差；A值较小时，加工经济性较好，但要使用精度高的测量器具，故测量器具成本高，所以也提高了生产成本。因此，A值应按被检验工件的公差大小来确定，一般为工件公差的1/10。国家标准GB/T3177—1997对A值有明确的规定，见表6-1。表6-1安全裕度(A)与计量器具的不确定度允许值(μ1)单位：μm公差等级678基本尺寸/mmμ1μ1μ1大于至TAⅠⅡⅢTAⅠⅡⅢTAⅠⅡⅢ—360.60.540.91.4101.00.91.52.3141.41.32.13.23680.80.721.21.8121.21.11.82.7181.81.62.74.1第6章光滑工件尺寸检验和光滑极限量规设计·121··121·(续)公差等级678基本尺寸/mmμ1μ1μ1大于至TAⅠⅡⅢTAⅠⅡⅢTAⅠⅡⅢ61090.90.811.42.0151.51.42.33.4222.22.03.35.01018111.11.01.72.5181.81.72.74.1272.72.44.16.11830131.31.22.02.9212.11.93.24.7333.33.05.07.43050161.61.42.43.6252.52.33.85.6393.93.55.98.85080191.91.72.94.3303.02.74.56.8464.64.16.91080120222.22.03.35.0353.53.25.37.9545.44.98.112120180252.52.33.85.6404.03.66.09.0636.35.79.514180250292.92.64.46.5464.64.16.910727.26.51116250315323.22.94.87.2525.24.77.812818.17.31218315400363.63.25.48.1575.75.18.413898.98.01320400500404.03.66.09.0636.35.79.514979.78.71522公差等级91011基本尺寸/mmμ1μ1μ1大于至TAⅠⅡⅢTAⅠⅡⅢTAⅠⅡⅢ—3252.52.33.85.64043.66.09.0606.05.49.01436303.02.74.56.8484.84.37.211757.56.81117610363.63.35.48.1585.85.28.713909.08.114201018434.33.96.59.7707.06.31116110111017251830525.24.77.812848.47.61319130131220293050626.25.69.314100109.01523160161424365080747.46.71117120121118271901917294380120878.77.813201401413213222022203350120180100109.015231601615243625025233856180250115121017261851817284229029264465250315130131219292102119324732032294872315400140141321322302321355236036325481400500155161423352502523385640040366090公差等级12131415基本尺寸/mmμ1μ1μ1μ1大于至TAⅠⅡTAⅠⅡTAⅠⅡTAⅠⅡ—3100109.015140141321250252338400403660361201211181801816273003027454804843726101501514232202220333603632545805852871018180181627270272441430433965700706311018302102119323303330505205247788408476130互换性与测量技术基础·122··122·(续)公差等级12131415基本尺寸/mmμ1μ1μ1μ1大于至TAⅠⅡTAⅠⅡTAⅠⅡTAⅠⅡ305025025233839039355962062569310001009015050803003027454604641697407467110120012011018080120350353253540544981870877813014001401302101201804004036606306357951000100901501600160150240180250460464169720726511011501151001701850180170280250315520524778810817312013001301201902100210190320315400570575186890898013014001401302102300230210350400500630635795970978715015001501402302500250230380公差等级161718基本尺寸/mmTAμ1TAμ1TAμ1大于至ⅠⅡⅠⅡⅠⅡ—360060549010001009015014001401252103675075681101200120110180180018016027061090090811401500150140230220022020033010181100110100170180018016027027002702404001830130013012020021002101903203300330300490305016001601402402500250220380390039035058050801900190170290300030027045046004604106908012022002202003303500350320530540054048081012018025002502303804000400360600630063057094018025029002902604404600460410690720072065010802503153200320290480520052047078081008107301210315400360036032054057005705108608900890800133040050040004003606006300630570950970097087014506.1.2测量器具的选择选择测量器具时要综合考虑其技术指标和经济指标，以综合效果最佳为原则。主要考虑以下因素：首先，根据被测工件的结构特点、外形及尺寸来选择测量器具，使所选择的测量器具的测量范围能满足被测工件的要求。其次，根据被测工件的精度要求来选择测量器具。考虑到测量器具本身的误差会影响工件的测量精度，因此所选择的测量器具其允许的极限误差应当小。但测量器具的极限误差越小，其成本也越高，对使用时的环境条件和操作者的要求也越高。所以，在选择测量器具时，应综合考虑技术指标和经济指标。具体选用时，可按国家标准《光滑工件尺寸的检验》(GB/T3177—1997)中规定的方法进行。对于国家标准没作规定的工件测量器具的选用，可按所选的测量器具的极限误差占第6章光滑工件尺寸检验和光滑极限量规设计·123··123·被测工件尺寸公差的1/10～1/3进行，被测工件精度低时取1/10，工件精度高时取1/3甚至1/2。因为工件精度越高，对测量器具的精度要求也越高，如果高精度的测量器具制造困难，只好以增大测量器具极限误差占被测工件公差的比例来满足测量要求。用普通测量器具进行光滑工件尺寸检验，适用于车间用的测量器具(如游标卡尺、千分尺和分度值小于0.0005mm的比较仪)等，它主要包括两个内容：图样上注出的基本尺寸至500mm、公差等级为6～18级(IT6～IT18)的有配合要求的光滑工件尺寸时，按内缩方案确定验收极限。对非配合和一般公差的尺寸，按不内缩方案确定验收极限。安全裕度A相当于测量中的不确定度。不确定度用以表征测量过程中各项误差综合影响而使测量结果分散的误差范围，它反映了由于测量误差的存在而对被测量不能肯定的程度，以U表示。U是由测量器具的不确定度(1μ)和由温度、压陷效应及工件形状误差等因素引起的不确定度(2μ)二者组合成的，2212Uμμ=+。1μ是表征测量器具的内在误差引起测量结果分散的一个误差范围，其中也包括调整时用的标准件的不确定度，如千分尺的校对棒和比较仪用的量块等。1μ的影响比较大，允许值约为0.9A，2μ的影响