极限量规

第5章光滑极限量规
5.1 概述
在机械制造中，检验尺寸一般使用通用计量器具，直接测取工件的实际尺寸，以判定其是否合格，但是，对成批大量生产的工件，为提高检测效率，则常常使用光滑极限量规来检验。

光滑极限量规是用来检验某一孔或轴专用的量具，简称量规。

一、量规的作用
量规是一种无刻度的专用检验工具，用它来检验工件时，只能判断工件是否合格，而不能测量出工件的实际尺寸。

检验工件孔径的量规一般又称为塞规，检验工件轴径的量规一般称为卡规。

塞规有“通规”和“止规”两部分，应成对使用，尺寸较小的塞规，其通规和止规直接配制在一个塞规体上，尺寸较大的塞规，做成片状或棒状的。

塞规的通端按被测工件孔的MMS(Dmin)制造，止规按被测孔的LMS(Dmax)制造，使用时，塞规的通端若能通过被测工件孔，表示被测孔径大于其Dmin，止规若塞不进工件孔，表示孔径小于其Dmax，因此可知被测孔的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内，是合格的，否则，若通规塞不进工件孔，或者止规能通过被测工件孔，则此孔为不合格的。

同理，检验轴用的卡规，也有“通规”和“止规”两部分，且通端按被测工件轴的MMS(dmax)制造，止规按被测轴的LMS(dmin)制造，使用时，通端若能通过被测工件轴，而止规不能被通过，则表示被测轴的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内，是合格的，否则，就是不合格的了。

二、量规的标准与种类
我国于1981年颁布者了《光滑极限量规》GB1957-81，标准规定的量规适用于检验基本尺寸500mm，公差等级为IT6-IT16级的孔与轴。

量规按其用途不同可分为工作量规、验收量规和校对量规三类。

1.工作量规：工作量规是工人在工件的生产过程中用来检验工件的量规。

其通端代号为“T”止端代号为“Z”。

2.验收量规：验收量规是检验部门或用户验收产品时使用的量规。

GB对工作量规的公差带作了规定，而没有规定验收量规的公差，但规定了工作量规与验收量规的使用顺序。

即：加工者应使用新的或磨损较少的量规；检验部门应使用与加工者具有相同形式且已磨损较多的量规；而用户在用量规验收产品时，通规应接近工件的MMS，而止规应该接近工件的LMS，这样规定的目的，
在于尽量避免工人制造的合格工件，被检验人员或用户误判为不合格品。

3.校对量规：校对制造和使用过程中轴用工作量规的量规。

因为工作量规在制造和使用过程中常会发生碰撞、变形、且通规经常通过零件还容易磨损，所以轴用工作量规必须进行定期校对。

孔用量规虽然也需定期校对，但可以用通用量仪检测，且比较方便，故不需规定专用的校对量规。

厂采用量块来代替校对量规，这对量规的制造、使用和保管都较有利。

5.2 量规设计原则
量规设计的任务就是根据工件的要求，设计出能够把工件尺寸控制在其公差范围内的适用的量具。

量规设计包括结构型式的选择、结构尺寸的确定、工作尺寸的计算及量规工作图的绘制。

一、量规结构型式及选择
量规的结构型式分为全形规与非全形规。

全形规：即测量面应具有与被测件相应的完整表面，其长度理论上也应等于配合件的长度，以使它在检验时能与被测面全部接触，达到控制整个被测表面作用尺寸的目的。

非全形规：量规测量面理论上应制成两点式的，以使它在检验时与被测面成两点式接触，从而控制被测面的局部实际尺寸。

量规测量面型式的选择，对零件的测量结果影响很大，为了保证被测零件的质量，光滑极限量规的结构型式应符合极限尺寸的判断原则。

即：
孔和轴的作用尺寸不允许超过其MMS；
孔和轴在任何位置上的实际尺寸不允许超过其LMS。

量规通端的功能是控制被测件的作用尺寸的，故通规的基本尺寸应等于被测零件的MMS,形状理论上应为全形规；止端的功能是控制被测件的局部实际尺寸，故其基本尺寸应等于被测件的LMS，形状理论上应为非全形规。

在量规的实际应用中，由于量规制造和使用方面的原因，要求量规形状完全符合极限尺寸判断原则（泰勒原则）是有一定困难的。

因此国家标准规定，在被检验工件的形状误差不影响配合性质的条件下，允许使用偏离泰勒原则的量规。

例如，对于尺寸大于100mm的孔，为了不让量规过于笨重，通规很少制成全形轮廓。

同样，为了提高检验效率，检验大尺寸轴的通规也很少制成全形环规。

此外，全形环规不能检验已装夹在顶尖上的被加工零件以及曲轴零件等。

由于零件总是存在形状误差的，当量规测量面的型式不符合极限尺寸判断原则时，就有可能将不合格的零件误判为合格的。

如下图：
孔的实际轮廓已超出尺寸公差带，应为不合格品。

用全形量规检验时不能通过；而用点状止规检验，虽然沿Ｘ方向不能通过，但沿Ｙ方向却能通过。

于是，该孔被正确地判断为废品。

反之，若用两点状通规检验，则可能沿Ｙ轴方向通过，用全形止规检验，则不能通过。

这样一来，由于量规的测量面形状不符合泰勒原则，结果导致把该孔误判为合格。

为避免这种情况产生，GB规定：应在保证被测零件孔的形状误差（尤其是轴线的直线度、圆柱面的圆度误差）不致影响配合性质的条件下，才能使用偏离极限尺寸判断原则的量规结构型式。

二、量规公差带
1.工作量规的制造公差和磨损公差
虽然量规是一种精密的检验工具，量规的制造精度比被检验工件的精度要求更高，但在制造时也不可避免地会产生误差，不可能将量规的工作尺寸正好加工到某一规定值，因此对量规通、止端也都必须规定制造公差。

由于通规在使用过程中经常通过工件，因而会逐渐磨损。

为了使通规具有一定的使用寿命，应当留出适当的磨损储备量，因此对通规应规定磨损极限，即将通规公差带从最大实体尺寸向工件公差带内缩一个距离。

止规通常不通过工件，磨损极少，所以不需要留磨损储备量，故将止规公差带放在工件公差带内紧靠最小实体尺寸处。

校对量规也不需要留磨损储备量。

2.量规公差带的分布位置
国家标准GB1957－1981规定量规的公差带不得超越工件的公差带，这样有利于防止误收，保证产品质量与互换性。

但有时会把一些合格的工件检验成不合格，实质上缩小了工件公差范围，提高了工件的制造精度。

工作量规的公差带分布如图下所示。

上图中Ｔ为量规制造公差，Ｚ为位置要素（即通规制造公差带中心到工件最大实体尺寸之间的距离），Ｔ、Ｚ的大小取决于工件公差的大小。

国标规定的Ｔ值和Ｚ值见教材表5.2。

通规的磨损极限尺寸等于工件的最大实体尺寸。

由公差带图可知：
孔用量规：通端Ts = EI +Z + T/2 Ti = Ts – T
止端Zs =ES Zi =ES –T
轴用量规：通端Ts =es – Z + T/2 Ti = Ts – T
止端Zs = ei + T Zi =ei
校对量规：TSs = es Tsi =es – T/2
TTs = Ti +T/2 TTi =Ti
ZTs =ei +T/2 ZTi =ei
5.3 工作量规的设计
工作量规的设计步骤一般如下：
1.根据被检工件尺寸大小和结构特点等因素选择量规结构形式；
2.根据被检工件的基本尺寸和公差等级查出量规的制造公差Ｔ和位置要素Ｚ值，画量规公差带图；
3.计算量规工作尺寸的上、下偏差，计算量规工作尺寸；
4.确定量规结构尺寸、绘制量规工作图，标注尺寸及技术要求。

一、量规的结构型式（见教材图5.4及5.5）详细的内容可参见ＧＢ6322-1986《光滑极限量规形式和尺寸》及有关资料。

二、量规的技术要求
１.量规材料
量规测量面的材料与硬度对量规的使用寿命有一定的影响。

量规可用合金工具钢（如CrMn 、CrMnW 、CrMoV ），碳素工具钢（如T10A 、T12A ），渗碳钢（如15钢、20钢）及其他耐磨材料（如硬质合金）等材料制造。

手柄一般用Q235钢、LY11铝等材料制造。

量规测量面硬度为58~65 HRC 。

并应经过稳定性处理。

２.形位公差
国家标准规定了IT6～IT16工件的量规公差。

量规的形位公差一般为量规制造公差的50% 。

考虑到制造和测量的困难，当量规的尺寸公差小于0.002 mm 时，其形位公差仍取0.001 mm 。

3. 表面粗糙度
量规测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等明显影响外观和使用质量的缺陷。

量规测量表面的表面粗糙度参数Ｒa 值见表
5.3。

三、量规工作尺寸的计算
量规工作尺寸的计算步骤如下：
１.查出被检验工件的极限偏差；
２.查出工作量规的制造公差Ｔ和位置要素Ｚ值，并确定量规的形位公差；
３.画出工件和量规的公差带图；
４.计算量规的极限偏差；
５.计算量规的极限尺寸以及磨损极限尺寸。

四、量规设计应用举例
例题5.1设计检验配合代号为6/740f H φ的孔、轴用工作量规。

解：①查表1.4、1.6、1.7得)(740025.00+H φ、
)(640025.0041.0--f φ ②查表5.2得：孔T = 3 Z = 4 轴T = 2.4 Z = 2.8 ③画量规公差带图：
④计算通、止端上、下偏差及工作尺寸 )(740025
.00+H φ孔用量规：
通端 Ts = EI +Z + T/2=0 + 4 +3/2=5.5μm Ti = Ts – T=5.5 –3 =2.5μm
磨损极限尺寸 =MMS =40 m m
通端尺寸标注：0
003.00055
.00025.00055.4040－＋＋φφ→mm
止端 Zs = ES = +25μm
Zi = ES –T =25 – 3 = +22μm
止端尺寸标注：0
003.0025
.0022.0025.4040-++→φφm m
)(640025
.0041.0--f φ轴用量规：
通端 Ts =es – Z + T/2= -2.5 –2.8 +1.2 =-26.6μm
Ti = Ts – T =-26.6 – 2.4 =- 29μm
磨损极限尺寸 =MMS = 39.975mm
通端尺寸标注：0024
.000266.00290.0971.3940＋－－φφ→mm
止端 Zs = ei + T = -41+ 2.4 = -38.6μm Zi =ei = -41μm
止端尺寸标注：0024
.000386
.00410.0959.3940＋－－φφ→mm
⑤绘制量规工作图，标注量规技术要求。