公差配合与技术测量 工业和信息化高职高专“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 张皓阳 第5章

1、第5章 三大公差配合与测量,5.1 尺寸误差与检测 5.2 形位误差的检测 5.3 表面粗糙度的检测 思考题与习题,5.1 概 述 5. 1. 1 尺寸误差检测 检测工件尺寸的误差：对于单件测量，应以选择通用计量器具为主；对于成批的测量，应以专用量具、量规和仪器为主；对于大批的测量，则应选用高效率的自动化专用检验 器具。 车间条件下，通常采用通用计量器具来测量工件尺寸，并按规定的验收极限判断工件尺寸是否合格。 由于计量器具和计量系统都存在误差，使测量结果有误差，因此，在测量工件尺寸时，必须正确确定验收极限。,为了保证产品质量，国家标准GB/T31772009产品几何技术规范（GPS）光滑工件尺寸的检验对验收原则、验收极限、检验尺寸用的测量器具的测量不确定度允许值和计量器具选用原则等作出了规定，以保证验收合格的尺寸位于根据零件功能要求而确定的尺寸极限内。该标准适用于车间使用的普通计量器具（如各种游标卡尺、千分尺、比较仪、指示表等），其检测的公差等级范围为618级。该标准也适用于一般公差（未注公差）尺寸的检验。,游标卡尺类量具应用十分广泛，可测量各种工件的内外尺寸、高度和深度，还可测盲孔、

2、凹槽、阶梯形孔等；按用途和结构，游标量具有游标卡尺、深度游标尺、高度游标尺、齿厚游标卡尺等多种。 （1）游标卡尺。游标卡尺有普通游标卡尺、自锁游标卡尺和微调游标卡尺3种，如图5-1所示。,5. 1. 2 尺寸误差检测通用计量器具 1.游标卡尺类量具,5. 1. 2 尺寸误差检测通用计量量具 1.游标卡尺类量具 (1)游标卡尺,图5-1 3种游标卡尺结构图,游标卡尺的使用:,图5-2 3种游标卡尺使用,(2)带表游标卡尺与数显游标卡尺,图5-4 带表游标卡尺,(2)带表游标卡尺与数显游标卡尺,图5-5 数显游标卡尺,(3)其它游标卡尺,深度游标卡尺,高度游标卡尺,齿厚游标卡尺,2.千分尺类量具 (1)外径千分尺,图5-6 外径千分尺,图5-7 外径千分尺结构图 1固定测砧 2硬度合金测头（活动测砧）3测微螺杆 4锁紧装置 5固定套筒 6微分筒 7刻线套 8调节螺母 9弹簧套 10测力装置（棘轮） 11尺架 12隔热板,其它外径千分尺,图5-8 数显千分尺,图5-9 千分尺读数示例,(2)其它千分尺,内径、内测千分尺,(2)其它千分尺,杠杆千分尺,(2)其它千分尺,深度千分尺 螺纹千分尺,

3、3.指示表,图5-10 百分表及传动原理 1测量杆 2小齿轮 3大齿轮 4小齿轮 5指针 6大齿轮 7小指针,4.立式光较仪,图5-11 立式光学比较仪,1.底座 2.升降圈 3.横臂 4.旋手 5.立柱 6.光学计管 7.微动手轮 8.旋手 9.提升器10.测量杆 11.工作台,图5-12 立式光学计测量原理 1、6反射镜 2直角棱镜 3物镜 5测杆 6锁紧螺钉 7像 8刻度尺,5.工具显微镜,图5-13 工具显微镜,1底座 2立柱和支臂 3目镜 4物镜组 5坐标工作台, 5. 1. 3 计量器具的选用原则 1.误收与误废 我们用千分尺多次测量轴径读数时，每次读数有可能比上一次大，也可能比上一次小，这种不确定性与计量器具的不确定度有关，从而产生示值误差。游标卡尺和千分尺、指示表、比较仪的不确定度分别见表5-4、表5-5和表5-6。 。,例: 用示值误差为4m的千分尺验收的轴径时，可能的“误收”、“误废”区域分布如图5-16所示。如若以轴径的上、下极限偏差0和13m作为验收极限，则在验收极限附近4um的范围内可能会出现以下4种情况。 （1）若轴径的实际尺寸落在1区，大于最大极限尺寸，显

4、然为不合格品，但此时恰0- 巧碰到千分尺的测量误差为4m的影响，使其读数值可能小于最大极限尺寸，而判为合格品，造成误收。 （2）若轴径的实际尺寸落在2区，小于最大极限尺寸，显然为合格品，但此时恰巧碰到千分尺的测量误差为+4m的影响，使其读数值可能大于最大极限尺寸，而判为不合格品，造成误废。 （3）若轴径的实际尺寸落在3区，大于最小极限尺寸，显然为合格品，但此时恰巧碰到千分尺的测量误差为4m的影响，使其读数值可能小于最小极限尺寸，而判为不合格品，造成误废。,图5-16 测量误差对验收的影响, 2.安全裕度与验收极限 标准规定验收极限一般采用内缩方式，即从规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向公差带内移动一个安全裕度A来确定，如表5-7所示。,图5-17 安全裕度和验收极限,安全裕度A由被测工件的尺寸公差来确定，其数值见表5-7。,孔尺寸的验收极限： 上验收极限 = 最大极限尺寸（Dmax）A 下验收极限 = 最小极限尺寸（Dmin）+A 轴尺寸的验收极限： 上验收极限 = 最大极限尺寸（dmax）A 下验收极限 = 最小极限尺寸（dmin）+A,对于遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，

5、检验时应按内缩原则确定验收极限，对工件进行检验；而对与非配合尺寸和一般公差尺寸，可按不内缩原则极限检验，即A=0。 安全裕度A相当于测量中总的不确定度允许值u，它包括计量器具的不确定度允许值u1和由温度、被测对象形状误差及接触测量时的压陷效应等因素引起的不确定度允许值。在一般情况下，采用常用计量器具按内缩方式进行测量时，这几方面的误差都不进行修正。 计量器具的不确定度允许值u1是选择计量器具的依据，u1可根据表5-7确定。表中u1的数值按尺寸段分I档、II档、III档。, 3.计量器具的选择 测量误差的主要来源是计量器具的测量不确定度u1。选择时，应使所选用计量器具的测量不确定度数值等于或小于标准所规定的允许值，即u1u1。参阅表5-4、表5-5和表5-6。 选择计量器具时，必须遵循以下几条原则。 （1）计量器具的测量范围及标尺的测量范围，要能够适应被测对象。 （2）按被测对象的尺寸公差来选用计量器具时，必须考虑计量器具的测量极限误差来给出安全裕度，双向内缩一个安全裕度数值得出验收极限，判断对象尺寸是否合格。 （3）按被测对象的结构特殊性选用计量器具。 （4）被测对象所处的状态和测量条

6、件是选择计量器具时的考虑因素。 （5）被测对象的加工方法、批量和数量等也是选择计量器具时要考虑的因素。对于单件测量，通用计量器具为主；对于成批的测量，专用量具、量规和仪器为主；对于大批的测量，则应选用高效率的自动化专用检验器具。, 5. 1. 4 量规 光滑极限量规是一种没有刻度的专用检验工具。它只能测量工件尺寸是不是处于规定的极限尺寸范围内，即判断工件的合格性，不能测量工件的实际尺寸。光滑极限量规一般用于成批或大量生产中。 1.光滑极限量规检验原理 检验孔的光滑极限量规称为塞规，一个塞规按被测孔的最大实体尺寸制造，称为通规或过端；另一个塞规按被测孔的最小实体尺寸制造，称为止规或止端，如图5-27（a）所示。,检验轴的光滑极限量规称为环规或卡规，一个环规按被测轴的最大实体尺寸制造，称为通规；另一个环规按被测轴的最小实体尺寸制造，称为止规，如图5-27（b）所示。测量时，通规和止规必须联合使用。只有当通规能够通过被测孔或轴，同时止规不能通过被测孔或轴，该孔或轴才是合格品。,图5-27 光滑极限量规,2.光滑极限量规的分类 光滑极限量规按其用途可分为工作量规、验收量规和校对量规。 工作量规

7、是操作者在生产过程中检验零件用的量规，其通规和止规分别用T或Z表示。 验收量规是检验部门或用户代表验收产品时使用的量规。在标准中规定：检验员使用磨损较多的通规和接近最小实体尺寸的止规作为验收量规。 校对量规只是用来校对轴用量规，以发现卡规或环规是否已经磨损或变形。对于孔用量规使用通用量仪检验，则不必使用校对量规。校对量规分为三类：校对轴用量规通规的校对量规，称为校通通量规，代号TT表示；校对轴用量规通规是否达到磨损极限的校对量规，称为校通损量规，代号TS表示；校对轴用量止规的校对量规，称为校止通量规，代号ZT表示。,3.光滑极限量规的公差带 (1)工作量规公差带。工作量规公差带由两部分组成：制造公差和磨损公差。 制造公差。量规是根据工件的尺寸要求制造出来的，不可避免会产生制造误差，因此需要规定制造公差T。其公差带均位于被检工件的尺寸公差带内，以避免出现误收，如图5-28所示。 磨损公差。用通端检验工件时，须频繁通过合格件，容易磨损，为保证通端有合理的使用寿命，通端的公差带距最大实体尺寸线须有一段距离，即最小备磨量，其大小由图中通规公差带中心与工件最大实体尺寸之间的距离Z来确定，Z为通端

8、的位置要素值。 止端检验工件时不通过工件，因此不需要留备磨量。 制造公差T值和通规公差带位置要素Z值具体数值见表5-8(P147)。,图5-28 工作量规公差带图,（2）验收量规公差带。在国家标准中，没有单独规定验收量规公差带，但规定了检验部门应使用磨损较多的通规。 （3）校对量规公差带。轴用通规的校通通量规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。规定校对量规的公差Tp等于工作量规公差的一半。,4. 量规设计 (1) 量规设计原则及结构。 当被测孔或轴遵守包容要求时，应遵循极限尺寸的判断原则：要求其被测要素的实体处处不超过最大实体边界，而实际要素局部实际尺寸不得超过最小实体尺寸。具体来讲，孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸（即对于孔的作用尺寸应不小于

9、最小极限尺寸，轴的作用尺寸则应不大于最大极限尺寸）；任何位置上的实际尺寸不允许超过最小实体尺寸，即对于孔的实际尺寸不大于最大极限尺寸；轴的实际尺寸不小于最小极限尺寸）。 由上述内容可知：孔和轴尺寸的合格性应是作用尺寸和实际尺寸两者的合格性。作用尺寸由最大实体尺寸控制，而实际尺寸由最小实体尺寸控制。,通规体现的是最大实体边界，故理论上应为全形规。全形规除直径为最大实体尺寸外，其轴向长度还应与被检工件的长度相同，若通规不是全形规，会造成检验错误。图5-29所示为用通规检验轴的示例，轴的作用尺寸已超出了最大实体尺寸，为不合格产品，不能通过是正确的，但非全形规却能通过，造成误判。,图5-29 通规形状对检验的影响,止规用于检验工件任何位置上的实际尺寸，理论上应为非全形规，采用两点式测量，否则也会造成误判。图5-30所示为止规形状不同对检验结果的影响，图中轴在II位置上实际尺寸已超出了最小实体尺寸，正确的检验情况是止规应在该位置上通过，从而判断出该轴不合格。但用全形的止规测量时，由于其他部分的阻挡，也通不过该轴，造成误判。,图5-30 止规形状对检验的影响,因此，符合极限尺寸判断原则的通规应为全形规，止规则应为非全形规，即通规的测量面应是与孔或轴形状相对应的完整表面（通常称为全形量规），其尺寸等于工件的最大实体尺寸，且长度等于配合长度；止规的测量面应是点状的，两测量面之间的尺寸等于工件的最小实体尺寸。 但在某些场合下，应用符合泰勒原则的量规不方便或有困难时，可在保证被检验工件的形状误差不至影响配合性质的前提下，极限量规可偏离上述原则。如对于尺寸大于100 mm的孔，用全形塞规通规很笨重，不便于使用，允许使用非全形塞规；环规通规不能检验正在顶尖上加工的工件及曲轴，允许用卡规代替；检验小孔的塞规止规常用便于制造的全形塞规；刚性差的工件也常用全形塞规或环规。,选用量规结构和型式时，必须考虑工件结构、大小、产量和检验效率等，图5-31所示给出了量规的型式及其应用范围。 图5-

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