第四章-光滑极限量规

测量不确定度 u 是对测得值与真值趋近程度的评定结
果。 u 由计量器具不确定度u1和测量条件不确定度u2组成。 一般情况下， u1 ＝0.9u （2）计量器具选择原则
所选用计量器具的不确定度必须小于或等于对应的测
量不确定度允许值。 u1选择量具≤ u1允许
安全裕度（A）与计量器具的测量不确定度允许值（u1）
小结
1. 光滑工件尺寸的检测 (1) 用通用计量器具测量工件
通常车间使用的普通计量器具在选用时，应
4.2.1 光滑工件尺寸的验收极限和安全裕度 （2） 验收极限方式的确定 标准规定验收极限可以按照以下两种方式之一确定： ◆ 内缩方式 验收极限是从规定的的最大实体尺寸(MMS)和最小实 体尺寸(LMS)分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来 确定。 A的值按零件公差的10% 确定。
采用双边内缩时：
检验孔的量规成为塞规(plug gauge)，检验轴的量规成为 环规(ring gauge)或卡规。
4.3.1 光滑极限量规的功用和种类
（2）光滑极限量规的种类
◆ 工作量规 零件制造过程中操作者使用的量规，应是新 的磨损较少的量规； ◆ 验收量规 验收零件时检验员或用户代表使用的量规， 与操作者使用相同类型且磨损较多但未超出磨损极限的量规。 ◆ 校对量规 专门为检验轴用量规（环规或卡规）制造的 量规。
第四章
光滑极限量规
4.1 尺寸误差的基本概念 4.2 用通用计量器具测量工件 4.3 用光滑极限量规检验工件
思考题与习题
4.1 光滑工件尺寸的测量 4.1.1 光滑工件尺寸的测量常用方法 ◆ 极限指示计：可调、显示偏差值，或是否合格 ◆ 通用计量器具：“两点法”测直径
◆ 光滑极限量规（简称量规） 光滑极限量规是一种没有刻度的专用定值检验工具，
用上述外径千分尺进行比较测量，可使其测量不确定度 下降为原来的40~60%。用75mm量块作为标准器进行比较测 量。可以满足测量要求。
4.3 用光滑极限量规的设计
4.3.1 光滑极限量规的功用和种类
（1）光滑极限量规的功用 光滑极限量规(plain limit gauge)是一种无刻度、成对使用 的专用检验工具。适用于大批量生产、遵守包容要求的孔和轴 的检验。 用光滑极限量规检验零件时，只能判断零件是否在规定的 验收极限范围内， 而不能测出零件实际尺寸和形位误差的数值。
寸，其验收极限应按内缩法确定； ② 当工艺能力指数Cp≥1时，不内缩；如果采用包容 要求是，在最大实体尺寸一侧内缩； ③ 对于偏态分布的尺寸，其验收极限可以只对尺寸
偏向的一边按单向内缩法确定；
④ 对于非配合尺寸和一般公差的尺寸，其验收极限 应按不内缩法确定。
采用单边内缩
dM A
Dmin(M)
dmin(L)
（2）选择计量器具 查表按优先选用I档计量器具测量不确定度允许值原则， 确定m1=0.004 1mm。 按表选用分度值为0.005mm比较仪，其测量不确定度
m1ˊ=0.003 mm<m1。
（3）采用外径千分进行比较测量
采用分度值为0.01mm外径千分尺，测量不确定度为
m1ˊ=0.005 mm>m1,绝对测量不能满足要求。
值为量规尺寸公差的50%，表面粗糙度Ra不应大于0.05~0.8um
4.3.3 光滑极限量规的公差及工作尺寸计算
（2）校对量规的公差及公差带（P164图）
校对量规（塞规）的尺寸公差Tp为被 校对工作量规的尺寸公差的1/2； 对于TT规，公差带从通规的下极限 偏差起向轴用量规通规公差带内分布； 对于TS规，公差从通规磨损极限起 向轴用量规通规公差带内分布。 对于ZT规，公差带从止规的下极限 偏差向用量规通规公差带内分布
（2） 验收极限方式的确定
◆ 不内缩方式 验收极限是从规定的的最大实体尺寸(MMS)和最小实 体尺寸(LMS)，即安全裕度A为零。 此时零件的验收极限为： 上验收极限 = dmax（或Dmax） 下验收极限 = dmin（或Dmin）
（3） 验收极限方式的选择：
① 对于遵循包容要求的尺寸和标准公差等级高的尺
同时又能控制零件形状误差的优点。 由于量规制造和使用方面的原因，实际应用中允许光滑极 限量规偏离泰勒原则，如采用非全形通规，全形止规或长度不 够的量规等，在这种情况下，主用量规操作的正确性。
4.3.3 光滑极限量规的公差及工作尺寸计算
（1）工作量规的公差及公差带（P164图）
T1：工作量规制造公差带，与被检验零件的公差等级和公称尺寸有关； Z1：通规尺寸公差带中心道最大实体尺寸之间的距离（考虑磨损）； 止规公差带紧靠最小实体尺寸； 工作量规的几何误差应在其尺寸公差带内，即采用包容要求，公差
T 2
通规：上偏差=EI+Z+=(0+0.005+0.0017)=+0.0067
下偏差=
T EI+Z－ =(0+0.005－0.0017)=+0.0033 2
磨损极限=EI=0 止规: 上偏差=ES=+0.033 下偏差=ES－T = (+0.033－0.0034) = +0.0296
② 25f7轴用卡规： －0.0222 0.0246
4.2 光滑工件尺寸的测量——通用计量器具 4.2.1光滑工件尺寸的验收极限和安全裕度 （1） 误收与误废 在测量或检验过程中，真实尺寸位于公差带内但接近
极限偏差的合格工件，可能因测得的实际尺寸超出公差带
而被误判为废品，这种现象称为误废。 真实尺寸超出公差带范围但接近极限偏差的不合格工 件，可能因测得的实际尺寸在公差带内而被误判为合格品， 这种现象称为误收。
T 通规：上偏差=es－Z+=(－0.020－0.0034+0.0012)= 2 T 下偏差=es－Z－=(－0.020－0.0034－0.0012)=－ 2
磨损极限偏差 =es=－0.020 止规: 上偏差=ei+T=(－0.041+0.0024)=－0.0386 下偏差=ei=－0.041 (3) 绘制工作量规的公差带图（见图 ）和量规的标注
校对量规的几何误差应在其尺寸公差带内，即采用包 容要求，表面粗糙度Ra不应大于0.05~0.4um
4.3.3 光滑极限量规的公差及工作尺寸计算
（3）光滑极限量规的工作尺寸计算
步骤： ◆ 由标准公差数值表、孔轴极限偏差数值表查出被检零件 孔或轴的上、下极限偏差，并画出公差带图； ◆ 由光滑极限量规公差表查出量规尺寸公差 T1 和通规尺
（2） 确定工作量规的制造公差和位置要素值：查表得： IT8, 尺寸为 25的量规 公差 T =0.0034，位置要素 Z = 0.005； IT7, 尺寸为 25的量规 公差 T = 0.0024，位置要素 Z = 0.0034。
（3） 计算工作量规的极限偏差： ① 25H8孔用塞规：
量规测量表面的硬度对量规使用寿命影响很大， 其
测量面的硬度应为HRC 58~65 。
3. 形位公差 量规的形状公差和位置公差应控制在尺寸公差带内， 其形位公差值不大于尺寸公差的50% ，考虑到制造和测量 的困难，当量规的尺寸公差小于或等于0.002时，其形位
公差仍取0.001。
4. 表面粗糙度 量规测量面的粗糙度按下表选取。校对量规测量面的 表面粗糙度比工作量规更小。
Cp≥1采用包容要求时的验收极限
A DM
轴 公 差 带
dmax(M)
上验收极限 下验收极限
孔 公 差 带
上验收极限 下验收极限
Dmax(L)
A
上验收极限
轴 公 差 带
dmax
Dmax
上验收极限 下验收极限
孔 公 差 带 A
下验收极限
dmin
偏态分布时的验收极限
Dmin
4.2.2 计量器具的选择 （1）测量误差构成
其外形与被检验对象相反。 极限量规一般都成对使用，分为“通规”和“止规”。 通规的作用是防止工件尺寸超出最大实体尺寸，止规
的作用是防止工件尺寸超出最小实体尺寸。
4.1 光滑工件尺寸的测量 4.1.1 光滑工件尺寸的测量常用方法 采用独立原则、最大实体要求和最小实体要求的光滑 工件尺寸通常使用通用计量器具和极限指示计进行测量。 对于采用包容要求的光滑工件尺寸通常使用光滑极限 量规检验。
方法（见图）。
孔、轴工作量规的公差带图（偏差单位为μm）
4.3.3 量规的技术要求 量规的技术要求包括量规材料、硬度、形位公差和 表面粗糙度等。 1. 量规材料 量规测量面的材料，可用合金工具钢、渗碳钢、 碳
素工具钢及其它耐磨材料，或在测量表面镀以厚度大于
磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料。 2. 硬度
校对量规分为：
● 校通—通 (TT)
制造新的轴用通规所使用的校对量规（通过，新通规合 格） ● 校通—损 (TS) 检验使用中的轴用通规是否磨损到极限时的校对量规 （通过，轴用通规磨损到极限，应报废） ● 校止—通 (ZT) 制造新的轴用止规所使用的校对量规（通过，新通规合
格）
4.3.2 光滑极限量规的设计原理
注：u1分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档，一般情况下应优先选用Ⅰ档，其次选用Ⅱ档、Ⅲ档。
μ值分别为工件公差的1/10，1/6，1/4
例题：试确定测量Φ75f8 E轴验收时的验收极限，选择相应 的计量器具，并分析能否使用分度值为0.01mm的外径千分尺 进行比较测量。 解：
(1) 确定验收极限
Φ75f8 E轴采用包容要求，验收 极限按双向内缩方式确定。查表 得安全裕度A=0.004 6mm，上下 验收极限： 上验收极限 = dmax-A = 74.970 – 0.004 6 =74.965 4mm 下验收极限 = dmin+A = 74.924 + 0.004 6 =74.928 6mm
对于孔：
尺寸合格条件： 下验收极限≤Da≤上验收极限 下验收极限≤da≤上验收极限
Ｄ上验收极限＝ＤLMS－Ａ＝Ｄmax－Ａ Ｄ下验收极限＝ＤMFra Baidu bibliotekS＋Ａ＝Ｄmin＋Ａ
对于轴： d上验收极限＝dMMS－Ａ＝dmax－Ａ d下验收极限＝dLMS＋Ａ＝dmin＋Ａ
4.2.1 光滑工件尺寸的验收极限和安全裕度
光滑极限量规具有通规(T)和止规(Z)。通规(go gauge)模
拟被测孔和轴的最大实体边界，检验组成要素（通过为合格）；
止规(not go gauge)体现最小实体尺寸，检验被测孔和轴的实际 组成要素尺寸（止住为合格）
孔公差 孔最大极限尺寸 轴最小极限尺寸 轴公差
通
止
通
止
孔最小极限尺寸
轴最大极限尺寸
寸公差带中心到最大实体尺寸之间的距离 Z1； ◆ 按照量规尺寸公差带示意图确定量规上、下极限偏差， 并计算出量规工作部分的极限尺寸。
计算工作量规的极限偏差
检验孔的量规 通端上偏差 通端下偏差 Ts=EI+Z+T/2 Ti=EI+Z–T/2 检验轴的量规 Tsd=es–Z+T/2 Tsd=es–Z–T/2
光滑极限量规的设计应遵循极限尺寸判断原则（泰勒原则）
的规定。 孔或轴的拟合要素和尺寸——体外作用尺寸(Dfe,dfe)不得超 过最大实体尺寸，在任何位置上孔或轴的实际组成要素尺寸 (Da,da)不得超过最小实体尺寸，即： 对于孔 对于轴 Dfe≥Dmin 且 Da≤Dmax da ≥dmin
dfe≤ dmax 且
止端上偏差
止端下偏差
Zs= ES
Zi= ES–T
Zsd= ei+T
Zid= ei
设计举例
25H8/f7孔用、轴用工作量规的极限偏差。 计算
解： （1）求被测孔、轴的极限偏差：
25H8： ES = + 0.033，EI=0, 25f7： es =－0.020, ei=－0.041。
正确的确定验收极限意义重大 。
GB/T 3177—2009《产品几何技术规范(GPS)
光滑
工件尺寸的检验》规定了光滑工件尺寸：
◆ 验收原则； ◆ 验收极限； ◆ 计量器具的测量不确定度允许值； ◆ 计量器具的选择原则。 该标准主要使用于通用计量器具（游标卡尺、千分尺 等）检验IT6~IT8，公称尺寸至500mm的光滑工件的尺寸。
根据光滑极限量规的设计要求，符合泰勒原则的量规，通
规应具有最大实体边界的形状（全形通规），止规应具有与被
测孔、轴称两个点接触的形状（两点式止规）。
(a) 全形通规；(b) 两点状通规；(c) 工件； (d) 两点状止规； (e) 全形止规
4.3.2 光滑极限量规的设计原理
严格遵守泰勒原则设计的量规，具有既能控制零件尺寸，