第六章 光滑工件尺寸的检测

第六章光滑工件尺寸的检测检测光滑工件尺寸时，可使用通用测量器具，也可使用极限量规。

通用测量器具能测出工件实际尺寸的具体数值，能够料产品质量情况，有利于对生产过程进行分析。

用量规检验的特点是无法测出工件的实际尺寸确切的数值，但能判断工件是否合格。

用这种方法检验，迅速方便，并且能保持工件在生产中的互换性，因而在生产中特别是大批量生产中，量规的应用非常广泛。

无论采用通用测量工具，还是使用极限量规对工件进行检测，都有测量误差存在，其影响如图6-1所示。

由于测量误差对测量结果有影响，当真实尺寸位于极限尺寸附近时，按测的尺寸验收工件就有可能把实际尺寸超过极限尺寸范围的工件误认为合格而被接受（误收）；也有可能把实际尺寸在极限尺寸范围内的工件误认为不合格而被废除（误废）。

可见，测量误差的存在将在实际上改变工件规定的公差带，是指缩小或被扩大。

考虑到测量误差的影响，合格工件可能的最小公差叫生产公差，而合格工件可能的最大公差叫保证公差。

生产公差应能满足加工的经济要求，而保证公差应能满足设计规定的使用要求。

显然，单从各自观点来说，生产公差越大越好，而保证公差越小越好，二者存有矛盾。

为了解决这一矛盾，必须规定验收极限和允许的测量的误差（包括量规的极限偏差）。

第一节用通用两期器具测量
一、验收极限
验收极限是检验工件尺寸时判断和各与否的尺寸界限。

确定工件尺寸的验收极限，有以下两种方案。

1）验收极限是从工件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，简称内缩方案，如图6-2所示。

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）
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）
2）验收极限分别等于规定的最大实体极限（）和最小实体极限（），即（）值等于零。

此方案使误收和误废可能发生。

按内缩方案验收工件，可使误收率大大减少，这保证产品质量的一种安全措施，但使误废率有所增加，从统计规律来看，误废量与总产量相比毕竟是少量。

为了保证产品质量，我国制订了国家标准GB/T3177—1997《光滑工件尺寸的检验》。

该标准规定的检验原则是：所用验收方法应只接受位于规定的尺寸极限之内的工件。

在用游标卡尺、千分尺和生产车间使用的分度值不小于0.0005mm（放大倍数不大于2000倍）的比较仪等测量器具，检验图样上注出的基本尺寸至500mm、公差值为6~18级（IT6~IT18）的有配合要求的光滑工件尺寸时，按方案1）即内缩方案确定验收极限。

对非配合和一般公差的尺寸，按方案2）确定验收极限。

安全裕度A的确定，必须从技术和经济两个方面综合考虑。

A值较大时，则可选用较低精度的测量器具进行检验，但减少了生产公差，因而加工经济性差；A值较小时，要用较精密的测量器具，加工经济性好，但测量仪器费用高，结果也提高生产成本。

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。

国标规定的A 值列于表6-1中。

二、测量器具的选择
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，各项误差综合影响测量结果分散程度的误差界限，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。

从测量误差来源看，它由两部分组成，即测量器具的不确定度（u 1）和温度、压陷效应及工件形状误差等因素引起的不确定度（u 2）。

u 1是表征测量器具的内在误差（如随机误差和未定系统误差）引起测量结果分散程度的一个误差限，其中包括调整标准器的不确定度，它的允许值为0.9A 。

u 2的允许值约为0.45A. u 1和u 2可按随机变量合成，即
1.00A=2221u u +≈22)45.0()9.0(A A +
(一) 计算器具选用原则
按表6-1中规定的计算器具所引起的测量不确定度的允许值（u 1）（简称计算器具的测量不确定度允许值）选择计算器具。

选择时，应使所选的计算器具的测量不确定度数值等于或小于选定的u 1值。

计算器具的测量不确定度允许值（u 1）按测量不确定度（u ）与工件公差的比值分档：对IT6~IT11的分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三档，对IT12~IT18的分为Ⅰ、Ⅱ两档。

测量不确定度（u ）的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三档值，分别为工件公差为1/10、1/6、1/4。

计算器具的测量不确定度允许值（u 1）约为测量不确定度（u ）的0.9倍，其三档数值列于表6-1中。

(二) 计算器具的测量不确定度允许值（u 1）的选定
选用6-1中计算器具的测量不确定度允许值（u 1），一般情况下，优先选用Ⅰ档，其次改为用Ⅱ档、Ⅲ档。

表6-2、表6-3列出了一些常用测量器具的不确定度（u 1）值，可供选用测量器具时参考。

例6-1 被测工件为Φ50f8mm ，试确定验收极限并选择合适的测量工具。

解：（1）根据表2-4和表2-7确定工件的极限偏差为Φ50f8（025.0064.0-
-）mm 。

（2） 确定安全裕度A 和测量器具不确定度允许值u 1。

该工件的公差为0.039mm ，从表6-1差得A=0.0039mm ，u 1=0.0035mm 。

（3） 选择测量器具。

按工件基本尺寸50mm ，从表6-3查知，分度值为0.005mm 的比较仪不确定度u 1为0.0030mm ，小于允许值0.0035mm ，可满足使用要求。

（4）计算验收极限，如图6-3所示。

上验收极限=d max -A=(50-0.025-0.0039)mm
=49.9711mm
下验收极限=d min +A=（50-0.064+0.0039）mm
=49.9399mm
当现有测量器具的不确定（u 1）达不到“小于或等于Ⅰ档允许值（u 1）”这一要求时，可选用表6-1中的第Ⅱ档（u 1），重新选择测量器具，以此类推，第Ⅱ档（u 1）满足不了要求时，可选择第Ⅲ档（u 1）。

例6-2 被测工件为轴Φ35e9（050.0112.0--）mm ，试确定验收极限并选择合适的计算器具。

解：（1） 确定安全裕度A 和测量工具不确定度允许值u 1。

该工件的公差为0.062mm ，
从表6-1差得A=0.0062mm，u
=0.0056mm。

1
（2）选择测量器具。

工件尺寸35mm在表6-2中0~50mm的尺寸范围内，由表6-2查知，分度值为0.01的外径千分尺不确定度为0.004mm，小于0.0056mm，可满足使用要求。

（3）计算验收极限，如图6-4所示。

-A=（35-0.050-0.0062）mm
上验收极限= d
max
=34.9438mm
下验收极限= d
+A=（35-0.112+0.0062）mm
min
=34.8942mm
目前，千分尺是一般工厂的车间最常用的测量器具，为了提高千分尺的测量精度，扩大其使用范围，可采用比较测量法。

比较测量时，可用形状与工件相同的标准器，如从同规格的一批工件中挑选一件，经精密测量得其实际尺寸后作为标准器。

也可用量块作为标准器，不过，前者比后者更有利于减小千分尺的不确定度。

第二节光滑极限量规
一、基本概念
光滑极限量规是一种没有刻度的专用计量器具。

用这种量规检验工作时，只能判断工作合格与否，而不能获得工件实际尺寸的数值。

（一）光滑极限量规的种类
量规一般分为光滑极限轴用量规和光滑极限孔用量规。

1、孔用光滑极限量规（塞规）
塞规分通端（通规）和止端（止规），如图6-5a、b所示。

通端按被测孔的最大实体尺寸（即孔的最小极限尺寸）制造，止端是按被测孔的最小实体尺寸（即孔的最大极限尺寸）制造。

使用时，如果塞规的通端通过被检验孔，表示被测孔径大于最小极限尺寸，塞规得止端不过被检验孔，表示被测孔径小于最大极限尺寸，就说明被检验孔的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内，被检验孔是合格的。

2、轴用光滑极限量规（环规或卡规）
卡规分通端和止端，如图6-5c、d所示。

通端按被测轴的最大实体尺寸（即轴的最大极限尺寸）制造，止端是按被测轴的最小实体尺寸（即轴的最小极限尺寸）制造。

使用时，如果卡规的通端顺利滑过轴颈，表示被测轴颈小于最大极限尺寸，卡规得止端滑不过去，表示被测轴颈大于最小极限尺寸，就说明被测轴颈的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内，被检验轴是合格的。

用符合泰勒原则的梁珪检验工件，若通规能够通过，而止规不能通过，就表示该工件合格，否则不合格。

（二）量规按用途分类
量规按用途可分为以下三类：
（1）工作量规即工人在加工工件时用来检验工件的量规，其通端和止端的代号分别“T”和“Z”。

（2）验收量规即检验部门或用户代表验收产品时所用的量规。

验收量规一般不另行制造，检验人员应该使用与生产工人相同型号且已磨损较多但未超过极
限的通规，这样由生产工人自检合格的产品，检验部门验收时也一定合格。

（3）校队量规用以检验轴用工作量规的量规。

孔用工作量规用指示式计算器具测量很方便，不需要校队量规，只有轴用工作量规才使用校队量规。

二、量规的形状
由于工件存在形状误差，虽然工件的实际尺寸为最大于最小极限尺寸范围内，但该工件装配时可能发生困难或装配后达不到规定的配合要求。

因此，对于要求遵守包容原则的孔和轴，应按极限尺寸判断原则（即泰勒原则）验收。

通规用来控制工件的作用尺寸，它的测量面应是与孔或轴形状相对应的完整表面，其定型尺寸等于零件的最大实体尺寸，且测量长度等于配合长度。

因此通规常称为全形量规。

止规用来控制工件的实际尺寸，它的测量面是两点状的，这两点状测量面之间的定型尺寸等于工件的最小实体尺寸。

参看6-6，分析量规形状对检验结果的影响。

孔的实际轮廓已超出尺寸公差带，应为废品。

用全形通规检验时，不能通过；用两点状止规检验，虽然沿X方向不能通过，但沿Y 方向却能通过，于是，该孔被正确的判断为废品；反之，若用两点状通规检验，则可能沿Y 方向通过；用全形止规检验，则不能通过。

这样，由于两规形状不正确，就被该孔判断为合格品。

在量规实际应用中，往往由于两规制造和使用方面的原因，要求量规的形状完全符合泰勒原则会有困难，有时甚至不能实现，因而不得不使用偏离泰勒原则的量规。

例如，标准量规的长度，长不等于工件的配合长度；大尺寸的孔和轴通常分别用非全形的通规（或杆规）和卡规，代替笨重的全形通规；曲轴的轴颈只能用来卡规检验，不能用环规检验；由于点接触易于磨损，止规不得不采用小平面或圆柱面。

检验小孔用的止规，为了增加刚度和便于制造，常采用全形塞规。

检验薄壁零件时，为防止两点状止规造成工件变形，也常采用全形止规。

为了尽量减少在使用偏离泰勒原则的量规检验时造成的误判，操作量规一定要正确。

例如，使用非全形的通端塞规时，应在被检验的孔的全长上沿圆周的几个位置上检验；使用卡规时，应在检验州轴的配合长度的几个部位并围绕被检验的圆周上几个位置检验。