互换性与技术测量--第5章 光滑工件尺寸的检验与光滑极限量规

第5章 光滑工件尺寸的检测 章Inspection and Measurement of Plain Workpiece Sizes

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第5章 光滑工件尺寸的检测 章

本章学习内容5.1 用普通计量器具测量 5.2 用光滑极限量规检验

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第5章 光滑工件尺寸的检测 章

机械零件上的尺寸要素加工出来以后， 机械零件上的尺寸要素加工出来以后 ， 需要通过一定 的检测手段来判断其合格性。 的检测手段来判断其合格性。 由于任何计(测量 量器具都存在内在的误差， 测量)量器具都存在内在的误差 ◆ 由于任何计 测量 量器具都存在内在的误差，因此无 法得到被测尺寸的真值。若以极限尺寸(或实体尺寸 或实体尺寸)作为合 法得到被测尺寸的真值。若以极限尺寸 或实体尺寸 作为合 格性的验收极限，势必会出现误判——误收或误废。 误收或误废。 格性的验收极限，势必会出现误判 误收或误废 此外，对遵守包容要求的尺寸要素， ◆ 此外，对遵守包容要求的尺寸要素，除需要用计量 器具检测其局部尺寸是否超出两实体尺寸界限外， 器具检测其局部尺寸是否超出两实体尺寸界限外 ， 还要判 断尺寸要素是否超出最大实体边界。 断尺寸要素是否超出最大实体边界。 本章将针对这两种情况下光滑工件尺寸要素的检测问 题及合格性判断加以介绍。 题及合格性判断加以介绍。2012-4-25 3/40

第5章 光滑工件尺寸的检测 章

5.1 用普通计量器具测量Measurement Using General Measuring Instruments

参照标准： 参照标准： GB/T 3177-2009 产品几何技术规范 产品几何技术规范(GPS) 光滑工件尺寸的检验

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5.1.1 验收原则与标准温度所用验收方法应只接收位于规定的尺寸极限之内的工件。 所用验收方法应只接收位于规定的尺寸极限之内的工件。 测量的标准温度为20℃ 测量的标准温度为 ℃。允许误废 不允许误收

5.1.2 误收与误废误收——把真实尺寸位于公差带外的不合格品误判为合格品 把真实尺寸位于公差带外的不合格品误判为合格品 误收 而接受。误收会影响产品质量。 而接受。误收会影响产品质量。 误废——把真实尺寸位于公差带内的合格品误判为不合格品 把真实尺寸位于公差带内的合格品误判为不合格品 误废 而报废。误废会造成经济损失。 而报废。误废会造成经济损失。

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误收——把提取要素局部尺寸超过极限尺寸范围的工件误认为合格 误废——把提取要素局部尺寸在极限尺寸范围内的工件误认为不合格

误收与误废

误收或误废的原因是由于测量误差的存在。 误收或误废的原因是由于测量误差的存在。2012-4-25 6/40

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5.1.3 验收极限验收极限是判断所检验工件尺寸合格与否的尺寸界限。 验收极限是判断所检验工件尺寸合格与否的尺寸界限。 国家标准规定，按验收极限验收工件。 国家标准规定，按验收极限验收工件。 ■ 验收极限方式的确定 国家标准规定，验收极限可按下列两种方案之一确定。 国家标准规定，验收极限可按下列两种方案之一确定。 ● 内缩方案 验收极限是从规定的最大实体尺寸(MMS)和最小实体尺寸 和最小实体尺寸 验收极限是从规定的最大实体尺寸 (LMS)分别向工件公差带内移动一个安全裕度(A)来确定。A 分别向工件公差带内移动一个安全裕度 来确定 分别向工件公差带内移动一个安全裕度 来确定。 来确定， 见附表)。 值根据工件公差(T)来确定，约为 的1/10(见附表 。 根据工件公差 来确定 约为T的 见附表

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LMS A A

MMS

A MMS

A LMS

孔的验收极限： 孔的验收极限：上验收极限=最小实体尺寸 上验收极限=最小实体尺寸(LMS)-安全裕度 -安全裕度(A) 下验收极限=最大实体尺寸(MMS)+安全裕度 下验收极限=最大实体尺寸 +安全裕度(A)

轴的验收极限： 轴的验收极限：上验收极限=最大实体尺寸 上验收极限=最大实体尺寸(MMS)-安全裕度 -安全裕度(A) 下验收极限=最小实体尺寸(LMS)+安全裕度 下验收极限=最小实体尺寸 +安全裕度(A)2012-4-25 8/40

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安全裕度(A)与计量器具的测量不确定度允许值 安全裕度 与计量器具的测量不确定度允许值(u1) 与计量器具的测量不确定度允许值公差等级 公称尺寸/ 公称尺寸 mm 大于 至─ 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500

µm 8

6 u1 T6 8 9 11 13 16 19 22 25 29 32 36 40

7 u1 T A Ⅰ10 12 15 18 21 25 30 35 40 46 52 57 63 1.0 1.2 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 3.5 4.0 4.6 5.2 5.7 6.3 0.9 1.1 1.4 1.7 1.9 2.3 2.7 3.2 3.6 4.1 4.7 5.1 5.7

u1 T A Ⅰ14 18 22 27 33 39 46 54 63 72 81 89 97 1.4 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.6 5.4 6.3 7.2 8.1 8.9 9.7 1.3 1.6 2.0 2.4 3.0 3.5 4.1 4.9 5.7 6.5 7.3 8.0 8.7

A Ⅰ0.6 0.8 0.9 1.1 1.3 1.6 1.9 2.2 2.5 2.9 3.2 3.6 4.0 0.54 0.72 0.81 1.0 1.2 1.4 1.7 2.0 2.3 2.6 2.9 3.2 3.6

Ⅱ0.9 1.2 1.4 1.7 2.0 2.4 2.9 3.3 3.8 4.4 4.8 5.4 6.0

Ⅲ1.4 1.8 2.0 2.5 2.9 3.6 4.3 5.0 5.6 6.5 7.2 8.1 9.0

Ⅱ1.5 1.8 2.3 2.7 3.2 3.8 4.5 5.3 6.0 6.9 7.8 8.4 9.5

Ⅲ2.3 2.7 3.4 4.1 4.7 5.6 6.8 7.9 9.0 10 12 13 14

Ⅱ2.1 2.7 3.3 4.1 5.0 5.9 6.9 8.1 9.5 11 12 13 15

Ⅲ3.2 4.1 5.0 6.1 7.4 8.8 10 12 14 16 18 20 22

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安全裕度(A)与计量器具的测量不确定度允许值 安全裕度 与计量器具的测量不确定度允许值(u1)(续) 与计量器具的测

量不确定度允许值 续公差等级 公称尺寸/ 公称尺寸 mm 大于 至─ 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 3 6 10 18 30 50 80 120 180 250 315 400 500

µm u1

9 T25 30 36 43 52 62 74 87 100 115 130 140 155

10 u1 T Ⅲ5.6 6.8 8.1 9.7 12 14 17 20 23 26 29 32 35 40 48 58 70 84 100 120 140 160 185 210 230 250 4.0 4.8 5.8 7.0 8.4 10 12 14 16 18 21 23 25

11 u1 T Ⅲ9.0 11 13 16 19 23 27 32 36 42 47 52 56 60 75 90 110 130 160 190 220 250 290 320 360 400 6.0 7.5 9.0 11 13 16 19 22 25 29 32 36 40

A Ⅰ2.5 3.0 3.6 4.3 5.2 6.2 7.4 8.7 10 12 13 14 16 2.3 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.7 7.8 9.0 10 12 13 14

A Ⅰ3.6 4.3 5.2 6.3 7.6 9.0 11 13 15 17 19 21 23

A Ⅰ5.4 6.8 8.1 10 12 14 17 20 23 26 29 32 36

Ⅱ3.8 4.5 5.4 6.5 7.8 9.3 11 13 15 17 19 21 23

Ⅱ6.0 7.2 8.7 11 13 15 18 21 24 28 32 35 38

Ⅱ9.0 11 14 17 20 24 29 33 38 44 48 54 60

Ⅲ14 17 20 25 29 36 43 50 56 65 72 81 90

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● 不内缩方案验收极限等于规定的最大实体尺寸(MMS)和最小实体尺寸 和最小实体尺寸(LMS), 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值等于零。 安全裕度 值等于零。LMS MMS

MMS

LMS

孔的验收极限上验收极限=最小实体尺寸 上验收极限=最小实体尺寸(LMS) 下验收极限=最大实体尺寸(MMS) 下验收极限=最大实体尺寸2012-4-25

轴的验收极限上验收极限=最大实体尺寸 上验收极限=最大实体尺寸(MMS) 下验收极限=最小实体尺寸(LMS) 下验收极限=最小实体尺寸11/40

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■ 验收极限方式的选择 要结合尺寸功能要求及其重要程度、尺寸公差等级、 要结合尺寸功能要求及其重要程度、尺寸公差等级、测量不确 定度和过程能力等因素综合考虑。 定度和过程能力等因素综合考虑。对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，其验收极限按内缩方案确定。 ◆ 对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，其验收极限按内缩方案确定。 这是因为内缩一个安全裕度，不但可以防止因测量误差而造成的误收， 这是因为内缩一个安全裕度，不但可以防止因测量误差而造成的误收，而且 可以防止由于工件的形状误差而引起的误收。 可以防止由于工件的形状误差而引起的误收。 对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限按不内缩方案确定。 ◆ 对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限按不内缩方案确定。 当过程能力指数(工艺能力系数 工艺能力系数)C 时 其验收极限可以按不内缩方案确定； ◆ 当过程能力指数 工艺能力系数 P≥1时，其验收极限可以按不内缩方案确定； 但对遵守包容要求的尺寸，其最大实体尺寸一边的验收极限仍按内缩方案确定。 但对遵守包容要求的尺寸 ， 其最大实体

尺寸一边的验收极限仍按内缩方案确定 。 ( 注: CP =T/(6σ) ) 对偏态分布的尺寸，其验收极限可以仅对尺寸偏向的一边按内缩方案确定。 ◆ 对偏态分布的尺寸，其验收极限可以仅对尺寸偏向的一边按内缩方案确定。2012-4-25 12/40

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5.1.4 计量器具的选择■ 计量器具的选用原则按照计量器具所导致的测量不确定度(简称计量器具的不确定 按照计量器具所导致的测量不确定度 简称计量器具的不确定 的允许值(u 选择计量器具 选择计量器具。 度)的允许值 1)选择计量器具。 的允许值 计量器具的不确定度u 系指在测量结果的测量不确定度(u)中 计量器具的不确定度 1 系指在测量结果的测量不确定度 中 由计量器具所引入的不确定度分量。 由计量器具所引入的不确定度分量。 选择时， 选择时，应使所选用的计量器具的测量不确定度数值等于或小 于标准所规定的u 的允许值。 于标准所规定的 1的允许值。值按测量结果的测量不确定度u与工件公差 的比值分档： 与工件公差T的比值分档 注： u1值按测量结果的测量不确定度 与工件公差 的比值分档： 用于IT6~IT11的分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三档。 的分为Ⅰ 三档。 ◆ 用于 ~ 的分为 用于IT12~IT18的只分为Ⅰ、Ⅱ两档。 的只分为Ⅰ 两档。 ◆ 用于 ~ 的只分为 档值分别约为工件公差的1/10、1/6和1/4。 ◆ Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档值分别约为工件公差的 、 和 。 ◆ u1 约为 u的0.9倍。 的 倍2012-4-25 13/40

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计量器具的测量不确定度允许值(u 的选定 ■ 计量器具的测量不确定度允许值 1)的选定选用前述国家标准表1中计量器具的测量不确定度允许值 选用前述国家标准表 中计量器具的测量不确定度允许值(u1)。 中计量器具的测量不确定度允许值 。 一般情况下，优先选用Ⅰ 其次选用Ⅱ 一般情况下，优先选用Ⅰ档，其次选用Ⅱ档、Ⅲ档。

5.1.5 仲裁对测量结果的争议， 对测量结果的争议，可以采用更精确的计量器具或事先双方 商定的方法解决。 商定的方法解决。 一般情况下按GB/T 18779.1进行合格或不合格判定。 进行合格或不合格判定。 一般情况下按 进行合格或不合格判定

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【例 】被测工件为 Φ 45f8 0..025 0 064 合适的测量器具。 合适的测量器具。 解： ① 确定验收极限由于该轴精度要求为IT8 级且采 由于该轴精度要求为

E

,试确定验收极限并选择+ 0 0.025

MMS = 44.975 A

案确定。 案确定。

Φ 45

用包容要求，故验收极限按内缩方 用包

容要求，故验收极限按内缩方 内缩

f8A 0.064

根据工件公差T=0.039mm,查 ， 根据工件公差 表确定安全裕度A 表确定安全裕度 和测量器具的不 确定度允许值u 确定度允许值 1:LMS = 44.936

A = 0.0039mm

u1 = 0.0035mm

最大实体尺寸MMS – A = 44.9711mm 上验收极限 =最大实体尺寸 最大实体尺寸 最小实体尺寸LMS + A = 44.9399mm 下验收极限 =最小实体尺寸 最小实体尺寸2012-4-25 17/40

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② 选择测量器具 根据工件的公称尺寸以及查表确定的测量器具的不确定度允 许值u 查表选择不确定度 不超过u 的测量器具。 许值 1,查表选择不确定度u1' 不超过 1的测量器具。 查表可知，分度值为 查表可知，分度值为0.005mm的比较仪的不确定度 的比较仪的不确定度' u1 = 0.003mm < u1 = 0.0035mm+ 0

因此可以用它来检测 本例的工件。 本例的工件。

0.025

MMS = 44.975 A

Φ 45

f8A 0.064

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LMS = 44.936

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5.2 用光滑极限量规检验 Inspection Using Plain Limit Gauges参照标准： 参照标准： GB/T 1957-2006 光滑极限量规 技术条件 GB/T 10920-2008 螺纹量规和光滑极限量规型式与尺寸

光滑极限量规是一种没有刻度的专用测量器具 光滑极限量规是一种 没有刻度的专用测量器具。 它 (们)虽 没有刻度的专用测量器具。 们 虽 不能测出工件局部尺寸及形状误差的具体大小，但能判断被测 不能测出工件局部尺寸及形状误差的具体大小， 工件的提取组成要素是否超出最大实体边界、 工件的提取组成要素是否超出最大实体边界、提取组成要素的 局部尺寸是否超出最小实体尺寸。 局部尺寸是否超出最小实体尺寸。光滑极限量规适用于有包容 要求、大批量生产的工件的合格性检验。 要求、大批量生产的工件的合格性检验。2012-4-25 19/40

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5.2.1 光滑极限量规及其功用光滑极限量规(plain limit gauges) ■ 光滑极限量规检验孔用的量规称为塞规，检验轴用的量规称为环规或卡规。 检验孔用的量规称为塞规，检验轴用的量规称为环规或卡规。 以被检孔或轴的最大实体尺寸和最小实体尺寸为公称尺寸的 量规由通规(通端 和止规(止端 组成。通规和止规是成对使用的。 通端)和止规 止端)组成 量规由通规 通端 和止规 止端 组成。通规和止规是成对使用的。 标准测量面， 标准测量面，能反映控制被检孔或轴边界条件的无刻度长度测 检验时，通规通过被检轴、 检验时 ， 通规通过被检轴、 孔则表示工件的作用尺寸没有超出最 量器具。 量器具。 大实体边界，而止规不通过， 大实体边界 ，而止规不通过 ， 则说明该工件实际尺寸也

没有超越 最小实体尺寸，故零件合格。 最小实体尺寸，故零件合格。

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孔用光滑极限量规 ——塞规 塞规

轴用光滑极限量规 ——环规 卡规 环规(卡规 环规 卡规)

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■ 光滑极限量规的分类及功用● 1. 工作量规 指在加工工件的过程中用于检验工件的量规，由操作者使用。 指在加工工件的过程中用于检验工件的量规，由操作者使用。 通规代号——“T” 通规代号 止规代号——“Z” 止规代号 ● 2. 验收量规 指验收者(检验员或购买机械产品的客户代表 用以验收工件的量规 指验收者 检验员或购买机械产品的客户代表)用以验收工件的量规 检验员或购买机械产品的客户代表

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