第一章 量具设计.

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第二节 光滑极限量规
一、量规的名称、代号和用途 光滑极限量规是用通端和止端检验光滑工件极限 尺寸的量具。表16-1列出了各种光滑极限量规的 名称、代号和用途。
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二、量规的结构
孔用和轴用光滑极限量规的结构形式很多， 主要的如下图所示。
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三、量规尺寸公差带分布及公差
量规的制造精度比被检验工件高得多，但量规制造时 不可避免地也会产生误差，故要规定制造公差。 通规在检验时，经常要通过被检工件，其测量表面会 产生磨损，故需要留出适当磨损储量，以使通规有一定的 使用寿命。而止规由于它不应通过被检工件，因此不留磨 损储量。校对量规也不留磨损储量 1．工作量规公差带 工作量规的通规是检验工件的作用尺寸是否超过最大 实体尺寸（轴的最大极限尺寸或孔的最小极限尺寸），工 作量规中的止规是检验工件的实际尺寸是否超过最小实俸 尺寸（轴的最小极限尺寸或孔的最大极限尺寸），所以各 种量规是以被检验的极限尺寸作为基本尺寸。 为保证工件尺寸’能符合其规定要求，国家标准 GB1957-81对量规公差带的大小和位置作了具体规定。 图 16-5和图16-6分别为孔用工作量规公差带、轴用工作量规 及其校对量规公差带图。 10
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量规测量面的表面粗糙度为 Ra0.4～0.025，校对量规测量面的 表面粗糙度应比工作量规更小。
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• 作业： • P291-4 • 计算Φ180H9/h9孔用和轴用工作量规以及 轴用校对量规的工作尺寸，并绘出尺寸公 差带图。
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第三节 直线尺寸量规
• 一、直线尺寸量规的用途、测量原理及其公差
第四篇
量具设计
主讲：陶福春
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第四篇 量具设计
量具按其结构特点及用途，通常分为以下四类： • • (1)基准量具 测量中用作标准量的量具，称为基准量具， 如基准米尺、量块、角度块、900角尺和线纹尺等。 • (2)通用量具 有刻度，能量出一定范围内几何量的具体数 值的量具为通用量具。如游标卡尺、游标量角器、内外径千 分尺、机械式量仪、光学量仪、气动和电动量仪等。 • (3)极限量规极限量规是一种没有刻度的，用来检验工件 的尺寸、形状和位置误差的专用检验工具。它不能测出工件 具体尺寸的大小，但可确定工件的几何量是否在规定公差的 极限范围内，从而判断其是否合格。如光滑极限量规二位置 量规、样板量规、键槽量规、圆锥量规、螺纹量规和花键综 合量规等。 • (4)检验夹具 检验夹具是专门为测量工件上某一参数或某 些特定多数，用来提高检验效率而设计的专用检验工具。在 大量和成批生产中用得性和抗腐蚀性对它的使用寿命有很大影响，设 计时毖须加以考虑。解决的方法也较多，如可减 少量规工作表面的粗糙度数值，选择抗磨性和抗 腐蚀性较好的材料（如铬钢和硬质合金等），对 几何形状简单的量规可在工作表面上镀以耐磨材 料，对几何形状复杂的量规工作表面氮化处理等。 （4）量规工作尺寸的稳定性 这主要是通过选材和 热处理加以解决，特别是对于几何形状复杂的量 规，更应注意这个问题。 此外，量规设计时，在保证足够刚度的前提 下应尽量减轻其重量，同时还要使用方便，检验 效率高和制造工艺性好等。
• 这类量规根据塞规和卡规的原理设计制造，用以检验 工件的长度、宽度、高度和深度等直线尺寸。直线尺寸量 规结构简单，一般做成板状，并做有通端 (T)和止端(Z)。 图16-10所示 为直线尺寸量规的测量原理。
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直线尺寸量规的通端(T)和止端(Z)的基本尺 寸分别是工件的两个极限尺寸。由于量规的两个 工作面都有可能磨损，故量规工作尺寸有可能变 大，也有可能变小。因此，规定量规通端(T)与止 端(Z)的制造公差和磨损公差值完全一样，并分别 对称分布在量规的基本尺寸的两侧（即双向公 差），见图16-11。
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量规制造公差T和位置要素Z的确定原则，主 要是从有利于工件的制造出发的。为了给．工件 制造留有较大生产公差，量规制造公差‘T和位置 要素Z占工件公差的比例应尽量小。表16-2中列出 了它们的具体数值。
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2．校对量规公差带
轴用通规的“校通一通”量规TT的作用是防 止轴用通规发生变形而尺寸过小，检验时应通过被 校对的轴用通规，它的公差带从通规的下偏差算起， 向通规公差带内分布。轴用通规的“校通一损”量 规TS的作用是检验轴用通规是否达到磨损极限， 它的公差带从通规的磨损极限算起，向轴用通规公 差带内分布。轴用止规的“校止一通”量规ZT的 作用是防止止规尺寸过小，检验时应通过被校对的 轴用止规，它的公差带从止规的下偏差算起，向止 规的公差带内分布。校对量规的公差TP规定等于 工作量规公差的一半，即TP=T720
第一章 量规设计
第一节 量规的分类及设计时硬考虑的问题 一、量规的分类 按使用方法可分为标准量规和极限量规两种： （1）、标准量规 工作尺寸是按照工件基本尺寸制造的量规。 （2）、极限量规 工作尺寸是按照工件极限尺寸制造的量规。
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量规按其使用性质可分为： (1)工作量规：工作量规是操作者在制造工件过程中所使用的量 规。操作者应该使用新的或磨损较少的通规。 (2)验收量规：验收量规是检验部门或用户代表验收工件时所使 用的量规。验收量规一般不另行制造，检验人员应该使用与 操作者相同类型且已磨损较多但未超过磨损极限的通规。这 样，由操作者自检合格的工件，检验人员验收时也一定合格 （3）校对量规：校对量规是检验工作量规和验收量规用的量规。 对于孔用工作量规可以很方便地使用量仪检验，不需要校对 量规。所以，只有轴用工作量规才使用校对量规。 根据同时检验工件参数的数目，量规可分为单项量规 （检验单个参数）和综合量规（检验多项参数）。例如，花 键和螺纹的通端量规就是典型的综合量规。 量规按用途又可分为：光滑塞规和卡规、高度规和深度 规、圆锥量规、同轴度量规、孔位置量规、矩形花键量规、 螺纹量规、样板量规和键槽量规等 4
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2．台阶式高度规和深度规
这种量规的特点是量规做有台阶C（其尺寸等于被测 尺寸的制造公差），一般台阶做在活动测销上，如图1613所示。但当量规结构不便于将台阶做在测销上时，也可 做在量规本体上。 • 用台阶式量规测量工件高度或深度时，由于工件实际 尺寸不同，使活动测销与量规本体之间的相对位置变化。 因此判断工件是否合格，取决于台阶与台阶基面的相互位 置。如果台阶基面在台阶两平面内，工件为合格品；反之， 若超出台阶两平面，则工件为不合格品。 • 由于这种量规结构较为复杂，而且判断台阶基面是否 在台阶两平面内，是用眼睛观察或凭手感，检测精度较低。 因此，这种量规一般是用在板式高度规和深度规难以测量， 且被检工件公差不小于0.15的场合。 • 台阶式高度规和深度规的结构需根据工件不同情况进 行设计。图16-14中列出了生产中常用的几种结构。
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设计这种量规时，除需选用合适的量规结构外，还应注意如下问题：
• 1)活动测销孔的直径D，可根据量规结构选取，它与测销 的配合可按H7/g6制造。 • 2)活动测销（或量规本体）的台阶尺寸C应等于被测尺寸 的公差，其制造公差可按表16-6选取。 • 3)当量规两测量面间为一定尺寸时（如图16-13所示其尺 寸为H时），台阶基面与台阶上平面应齐平，其不平度在 制造时允许偏差Q，磨损时允许偏差QS。 Q和Qs可根据 尺寸H和被测尺寸公差，由表16-4中查出。
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三、高度规和深度规
高度规和深度规是用来检验工件高度尺寸和深度尺寸的极限 量规。 • 高度规和深度规的形式很多，常用的有板式和台阶式两种。 1．板式高度规和深度规 • 这种量规结构简单，量规本体一般是用厚度为3～8的钢板制 成的，可以做成单头的，也可以做成双头的。表16-5为板式高 度规和深度规的几种典型结构。 设计这种量规时须注意以下问 题： 1)确定量规工作面长度及其相互位置时，应保证量规基准面 有适当的工作长度，同时还应保证量规有足够的测量位置。 • 2)量规的通端(T)和止端(Z)除应作出标记外，在结构上允许时 还可在通端一边作出45度倒角，止端一边作圆角，以示区别。 • 3)量规上的空刀槽应做出圆弧形，以防止量规热处理时在该 处产生裂纹。 • 表16-5板式高度规和深度规的典型示例
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第四节 位置量规
• 一、公差原则 • 检验被测要素位置误差遵守相关原则（也称包容原则或 最大实体原则）的平行度、垂直 度、同轴度、对称度和位置 度的量规，简称位置量规。位置量规是一种综合量规。 • 在同一被测要素上既有尺寸公差要求又有形位公差要求， 它们两者之间就可能发生联 系。公差原则是处理尺寸公差和 形位公差关系的规定，它分为独立原则和相关原则。 • 1．独立原则(IP) • 独立原则是指给出的尺寸公差和形位公差各自独立，彼 此无关，分别满足要求的公差原 则。采用独立原则时，不在 图上加注任何符号。 • 必须指出，当被测要素的位置公差采用独立原则标注时， 不能用位置量规检验，应当采 用专门的检验夹具或通用的测 26 量工具进行检验。
二、量规设计原则及设计时应考虑的几个问题 (1)量规的公差和公差带分布位置量规制造与其它机 器零件制造一样，也应该规定一定的制造公差； 此外，为了控制其在使用中的磨损量，还规定有 磨损公差。 (2)量规设计原则：设计量规时应尽量遵守泰勒原则 （极限尺寸判断原则）的规定。即通端量规（简 称通规）应与被检工件的相配件原形相似；并能 检查到被检工件的一切尺寸参数，而止端量规 （简称止规）则应分别检查工件的各个部分。从 互换性要求的观点来看，这是最可靠的，否则就 有可能出现差错。
• 2．相关原则 • 就是图样上给定的形位公差与尺寸公差相互有关 的公差原则，也即尺寸值有富余时可补偿给形位值的 原则。根据被测要素所应遵守的边界不同，相关原则 又可分为包容原则和最大实体原则两种。 • (1)包容原则(EP) 包容原则就是以最大实体尺寸作 为边界值，当被测要素上各点 的实际尺寸已达到此 边界时，否则此要素不得再有任何形状误差，而只有 当实际尺寸偏离最大实体尺寸时，其偏离值允许补偿 给形位误差。 采用包容原则时，工件按泰勒原则检验，即可用 全形通端量规代表最大实体边界，另用两点式止端量 规代表最小实体尺寸。这种检验不仅控制了实际尺寸， 而且也控制了形状误差。
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直线尺寸量规的制造公差、磨损公差及校对量 规的制造公差，可以根据工件基本尺寸及其制造 公差查表16-4得出（当工件未给出基本尺寸，而 只给出两极限尺寸时，为统一起见，规定用量规 通端基本尺寸查表）. 一般工作量规的制造公差约为工件公差的10%， 即±5%；磨损公差约为工件公差的8%。 量规工作面之间的平行度公差为其制造公差的 2/3。 量规工作面的表面粗糙度为Ra0.4～0.2，非工 作表面粗糙度应不低于R a3.2。 量规材料通常采用T10A或20钢渗碳，热处理硬 度为58～65HRC。为了提高量规的寿命，工作表 面也常镶焊硬质合金。量规非工作表面须经氧化 处理。
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二、长度和宽度量规
图16-12为检验长度和宽度尺寸用的量 规结构 图a是卡规式长度量规，它根据卡规的 原理进行设计。 图b为刻线式长度量规，可用来检验不 太长的（一般不超过200）台阶尺寸。 在量规上按被检验长度的最大和最小 极限尺寸刻两条线代替通规或止规中 的一个工作表面。由于刻线本身有一 定的宽度（一般都在0.1以上），如 果两条刻线之间的距离太小，在检验 时就不易观察清楚。因此，这种量规 只能用来检验公差等级比较大的尺寸， 图c为宽度量规，它根据塞规原理进行 设计，工厂中常用它检查槽的宽度。 实际上它是把孔用塞规的圆柱形工作 面变成为两个平行的平面，所检验的 槽宽尺寸就是两平行平面之间的距离。 这种量规一般都做成双头的。
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四、量规的技术要求
• 工作量规的形状和位置误差应在量规的制造 公差带内，通常量规的形位公差取为量规制造公 差的50%为便于制造，量规上的形位公差一般不 应小于0.001mm。对于校对量规,因其制造公差已 经很小，所以形位公差不再另外规定，只要在其 制造公差带内即可。 • 量规工作部分一般采用碳素工具钢(T10A)、 合金工具钢(CrMn、GCr15)20钢渗碳或硬质合金 (YG6、YG8)制造。钢制量规测量面硬度应为 58～65HRC，并经尺寸稳定性处理。手柄材料可 用35钢，表面需氧化处理。