公差 第七章 孔与轴的检测.ppt

第七章第七章 孔与轴的检测孔与轴的检测 孔孔、轴轴实实际际尺尺寸寸通通常常使使用用普普通通计计量量器器具具按按两两点点法法进进行行测测量量，测测量量结结果果获获得得的的是是孔孔、轴轴实实际际尺尺寸寸的的具具体体数值。数值。孔孔、轴轴实实际际尺尺寸寸和和形形状状误误差差的的综综合合结结果果可可以以使使用用光光滑滑极极限限量量规规进进行行检检验验，检检验验的的结结果果可可以以判判断断实实际际孔孔、轴轴合合格格与与否否，但但不不能能获获得得的的是是孔孔、轴轴实实际际尺尺寸寸和和形形状状误差的具体数值。误差的具体数值。光滑极限量规是一种无刻度的专用检验工具。光滑极限量规是一种无刻度的专用检验工具。1 1 光滑极限量规光滑极限量规一、光滑极限量规的功用和分类一、光滑极限量规的功用和分类 孔和轴采用孔和轴采用包容要求包容要求时，应该使用光滑极限量规来检时，应该使用光滑极限量规来检验。光滑极限量规有验。光滑极限量规有通规通规（代号（代号T）和和止规止规（代号（代号Z），），如图如图71所示。所示。通规通规检验孔或轴的检验孔或轴的体外作用尺寸体外作用尺寸是否超出是否超出最大实体尺寸。最大实体尺寸。止规止规检验孔或轴的检验孔或轴的实际尺寸实际尺寸是否超出是否超出最小实体尺寸。最小实体尺寸。检验孔径检验孔径的光滑极限量规叫的光滑极限量规叫塞规塞规，分塞规的通规和止规。，分塞规的通规和止规。检验轴径检验轴径的光滑极限量规叫的光滑极限量规叫环规或卡规环规或卡规，也分卡规的通规，也分卡规的通规和止规。和止规。不论是塞规还是卡规，如果不论是塞规还是卡规，如果“通规通规”通不过被测工件，通不过被测工件，或者或者“止规止规”通过了被测工件，即可确定该被测工件是不通过了被测工件，即可确定该被测工件是不合格的。合格的。量规按用途可分为：量规按用途可分为：工作量规、验收量规和校对量规工作量规、验收量规和校对量规。其中，其中，校对量规只是用来校对轴用量规（环规或卡规）校对量规只是用来校对轴用量规（环规或卡规）的量规的量规，分为，分为“校通校通通通”（代号（代号TT）、）、“校止校止通通”（代号（代号ZT）和和“校通校通损损”（代号（代号TS）。）。二、光滑极限量规的设计原理二、光滑极限量规的设计原理设计光滑极限量规时，应遵守设计光滑极限量规时，应遵守泰勒原则泰勒原则（极限尺寸原则）的规（极限尺寸原则）的规定。见图定。见图72。对于孔：对于孔：DfeD Dminmin 且且 D Da aD Dmaxmax对于轴：对于轴：dfed dmaxmax 且且 d da ad dminmin包容要求是从设计的角度出发包容要求是从设计的角度出发的，的，泰勒原则是从验收的角度出泰勒原则是从验收的角度出发的发的。从保证孔与轴的配合性质的要求来看。从保证孔与轴的配合性质的要求来看，两者是一致的。，两者是一致的。“通规通规”用于控制工件的体外作用尺寸，它的测量面理论用于控制工件的体外作用尺寸，它的测量面理论上应具有与孔或轴相应的完整表面（即上应具有与孔或轴相应的完整表面（即全形量规全形量规），其），其尺寸等于孔或轴的最大实体尺寸，且量规长度等于配合尺寸等于孔或轴的最大实体尺寸，且量规长度等于配合长度。长度。“止规止规”用于控制工件的实际尺寸，它的测量面理用于控制工件的实际尺寸，它的测量面理论上应为论上应为点状点状的（即的（即不全形量规不全形量规），其尺寸等于孔或轴），其尺寸等于孔或轴的最小实体尺寸。的最小实体尺寸。全形通规全形通规全形通规全形通规两点两点式止式止规规两点两点式线接式线接触止触止规规使用偏离泰勒原则的量规检验孔或轴的过程中，必须做到操作正使用偏离泰勒原则的量规检验孔或轴的过程中，必须做到操作正确，尽量避免由于检验操作不当而造成的误判。确，尽量避免由于检验操作不当而造成的误判。在被测孔或轴的形状误差不致影响孔、轴配合性质的情况下，在被测孔或轴的形状误差不致影响孔、轴配合性质的情况下，为为了克服制造或使用符合泰勒原则的量规时的不了克服制造或使用符合泰勒原则的量规时的不方便或困难，允许方便或困难，允许使用偏离泰勒原则的量规使用偏离泰勒原则的量规。y向能通过向能通过，易易引起误判断引起误判断三、光滑极限量规的定形尺寸公差带和各项公差三、光滑极限量规的定形尺寸公差带和各项公差 光滑极限量规的精度比被测孔、轴的精度高得多。光滑极限量规的精度比被测孔、轴的精度高得多。但光滑极限量规的定形尺寸不可能加工成某一确定的数值。但光滑极限量规的定形尺寸不可能加工成某一确定的数值。故故GB195781GB195781光滑极限量规光滑极限量规规定了量规工作部分的定形尺寸规定了量规工作部分的定形尺寸公差带和各项公差。公差带和各项公差。通规应留出适当的磨损储量通规应留出适当的磨损储量，止规不留磨损储量止规不留磨损储量。校对。校对量规量规也不留磨损储量。也不留磨损储量。1工作量规的定形尺寸公差带和各项公差工作量规的定形尺寸公差带和各项公差为了确保产品质量，为了确保产品质量，GB/T195781规定量规的定形尺寸公差带不得超出被测孔、规定量规的定形尺寸公差带不得超出被测孔、轴公差带。孔用和轴用工作量轴公差带。孔用和轴用工作量规规定形尺寸公差带分别如图定形尺寸公差带分别如图710和和711所示所示.测量极限误差一般取为被测孔、轴尺寸公差的测量极限误差一般取为被测孔、轴尺寸公差的1/101/6。这个比。这个比值对于标准公差等级相同而基本尺寸不同的孔、轴基本上相同，值对于标准公差等级相同而基本尺寸不同的孔、轴基本上相同，随着标准公差等级的降低而减小。随着标准公差等级的降低而减小。通规和止规定形尺寸公差和磨损储量的总和占被测孔、轴尺寸公通规和止规定形尺寸公差和磨损储量的总和占被测孔、轴尺寸公差的百分比见表差的百分比见表71。通规工作部分的形状误差应控制在定形尺寸公差带的范围通规工作部分的形状误差应控制在定形尺寸公差带的范围内，即采用包容要求。其形位公差为定形尺寸公差的内，即采用包容要求。其形位公差为定形尺寸公差的50%50%。GB/T1957GB/T195719811981对基本尺寸至对基本尺寸至500mm500mm、标准公差等级、标准公差等级IT6IT6IT16IT16的孔和轴的孔和轴规定了通规和止规工作部分定形尺寸的公差及通规定形尺寸带中心到工件最大规定了通规和止规工作部分定形尺寸的公差及通规定形尺寸带中心到工件最大实体尺寸之间的距离。它们的数值见附表实体尺寸之间的距离。它们的数值见附表7 75 5。此外还规定了通规和止规的代。此外还规定了通规和止规的代号号T T和和Z Z。考虑到制造和测量的困难，当量规定形尺寸公考虑到制造和测量的困难，当量规定形尺寸公差差0.0020.002mmmm时，时，其形位公差取为其形位公差取为0.001mm。根据被测孔、轴标准公差等级的高低和基本尺寸的大小，根据被测孔、轴标准公差等级的高低和基本尺寸的大小，量规工作面的表面粗糙度参数量规工作面的表面粗糙度参数Ra的上限值为的上限值为0.0250.4m，见附表见附表76。2校对量规的定形尺寸公差带和各项公差校对量规的定形尺寸公差带和各项公差校对量规有下列三种：校对量规有下列三种：1）制造轴用通规时所使用的校对量规（代号）制造轴用通规时所使用的校对量规（代号TT）TT校通通，即校对通规的通规校通通，即校对通规的通规2）制造轴用止规时所使用的校对量规（代号制造轴用止规时所使用的校对量规（代号ZT）ZT校止通，即校对止规的通规校止通，即校对止规的通规3）检验使用中的通规是否磨损到极限时所用的校对量规检验使用中的通规是否磨损到极限时所用的校对量规 （代号（代号TS）TS校损通，即校对通规磨损的量校损通，即校对通规磨损的量(止止)规，若通过，表示磨规，若通过，表示磨损已到极限应报废。损已到极限应报废。校对量规工作部分的定形尺寸公差带如图校对量规工作部分的定形尺寸公差带如图7-6所示。所示。TP=T/21）按表）按表3237等等查出被测工件的极限偏差，并确定各量规的查出被测工件的极限偏差，并确定各量规的基本尺寸；基本尺寸；2）从附表）从附表75查出工作量规制造公差查出工作量规制造公差T和位置参数和位置参数Z值；按值；按T值确值确定工作量规的形位公差和校对量规的制造公差定工作量规的形位公差和校对量规的制造公差Tp；3）计算计算各量规的极限偏差和量规工作部分的极限尺寸。各量规的极限偏差和量规工作部分的极限尺寸。例例1 1 计算检验图计算检验图1-11-1和图和图10-3710-37所示减速器齿轮的所示减速器齿轮的58H758H7圈圈E E基准孔基准孔的工作量规（塞规）工作部分的极限尺寸，并确定其形位公差和的工作量规（塞规）工作部分的极限尺寸，并确定其形位公差和表面粗糙度参数值，画出量规简图。表面粗糙度参数值，画出量规简图。四、光滑极限量规工作部分极限尺寸的计算和各项公差四、光滑极限量规工作部分极限尺寸的计算和各项公差的确定示例的确定示例步骤：步骤：解解由附表由附表3-63-6查得查得58H7=5858H7=580 0+0.03+0.03mmmm，因此，孔用工作量规通规定因此，孔用工作量规通规定形尺寸为形尺寸为5858mmmm，止规定形尺寸为止规定形尺寸为58.0358.03mmmm。由附表。由附表7-57-5查出量规定查出量规定形尺寸公差形尺寸公差T=3.6mT=3.6m，通规之通规之Z=4.6mZ=4.6m。按图按图7-57-5，通规定形尺，通规定形尺寸之寸之eses=+=+（Z+T/2Z+T/2）=+=+6.4m6.4m，eiei=+=+（Z-T/2Z-T/2）=+2.8m=+2.8m。止规定形止规定形尺寸之尺寸之eses=0=0，eiei=-T=-3.6m=-T=-3.6m。因此，检验因此，检验58H758H7圈圈E E孔的通规工作部分按孔的通规工作部分按5858+0.0028+0.0028+0.0064+0.0064圈圈E mmE mm，即，即58.006458.0064-0.0036-0.00360 0圈圈E mmE mm制造，允许磨损制造，允许磨损到到58 mm58 mm；止规工作部分按止规工作部分按58.0358.03-0.0036-0.00360 0圈圈E mmE mm制造。量规定形制造。量规定形尺寸公差带示意图见图尺寸公差带示意图见图7-127-12。量规圆柱形工作面的圆柱度公差值和相对素线的平行度公差值皆量规圆柱形工作面的圆柱度公差值和相对素线的平行度公差值皆不得大于塞规定形尺寸公差值的一半，即它们皆等于不得大于塞规定形尺寸公差值的一半，即它们皆等于0.0036/2=0.00180.0036/2=0.0018mmmm。由附表由附表7-67-6查得塞规工作面之查得塞规工作面之RaRa的上限值不得大于的上限值不得大于0.050.05mm。量规定形量规定形尺寸公差尺寸公差T T通规定形尺寸公通规定形尺寸公差带中心到被测差带中心到被测孔最大实体尺寸孔最大实体尺寸之间的距离之间的距离Z Z例例2 2 计算检验图计算检验图1-11-1和图和图4-564-56所示减速器齿轮轴的所示减速器齿轮轴的40k640k6圈圈E E轴轴颈的工作量规（卡规）工作部分的极限尺寸，并确定其形位公差颈的工作量规（卡规）工作部分的极限尺寸，并确定其形位公差和表面粗糙度参数值，画出量规简图。和表面粗糙度参数值，画出量规简图。解解 由附表由附表3-73-7查得查得40 k6=4040 k6=40+0.002+0.002+0.018+0.018mmmm，因此，轴颈用因此，轴颈用工工作量规通规定形尺寸为作量规通规定形尺寸为40.018mm40.018mm，止规定形尺寸为，止规定形尺寸为40.002mm40.002mm。由附表由附表7-57-5查出量规定形尺寸公差查出量规定形尺寸公差T=2.4mT=2.4m，通规之，通规之Z=2.8mZ=2.8m。按图。按图7-117-11，通规定形尺寸之，通规定形尺寸之ES=-ES=-（Z-T/2Z-T/2）=-1.6m=-1.6m，EI=-(Z+T/2)=-4.0mEI=-(Z+T/2)=-4.0m。止规定形尺寸之。止规定形尺寸之ES=+T=+2.4mES=+T=+2.4m，EI=0EI=0。因此，检验因此，检验40 k640 k6圈圈E E轴颈的通规工作部分按轴颈的通规工作部分按40.018-0.0040-0.001640.018-0.0040-0.0016圈圈E mmE mm制造，允许磨损到制造，允许磨损到40.018 mm40.018 mm；止规工作部分按止规工作部分按40.00240.0020 0+0.0024+0.0024圈圈E mmE mm制造。量规定形尺寸公制造。量规定形尺寸公差带示意图见图差带示意图见图7-147-14。通规定形尺寸公通规定形尺寸公差带中心到被测差带中心到被测孔最大实体尺寸孔最大实体尺寸之间的距离之间的距离Z Z量规定形量规定形尺寸公差尺寸公差T T卡规两平行平面的平面度公差值和平行度公差值皆不得大于卡规卡规两平行平面的平面度公差值和平行度公差值皆不得大于卡规定形尺寸公差值的一半，即它们皆等于定形尺寸公差值的一半，即它们皆等于0.0024/2=0.0012mm0.0024/2=0.0012mm。由附表由附表7-27-2查得卡规工作面之查得卡规工作面之RaRa的上限值不得大于的上限值不得大于 0.050.05mm。检验检验40k640k6圈圈E E轴颈用的卡规工作部分各项公差的标注见图轴颈用的卡规工作部分各项公差的标注见图7-157-15。例例3 3 计算计算40k640k6圈圈E E轴颈的工作卡规的三种校对量规（塞轴颈的工作卡规的三种校对量规（塞规）工作部分的极限尺寸。规）工作部分的极限尺寸。解解40k640k6圈圈E E轴颈用工作卡规的校对量规的定形尺寸公差轴颈用工作卡规的校对量规的定形尺寸公差TpTp=T/2=1.2m=T/2=1.2m。按图按图7-67-6，TTTT和和TSTS校对量规的定形尺寸校对量规的定形尺寸皆为皆为40.01840.018mm，ZTZT校对量规的定形尺寸为校对量规的定形尺寸为40.00240.002mm；TTTT校对量规的上偏差校对量规的上偏差=-=-Z=-2.8mZ=-2.8m，下偏差下偏差=-=-（Z+Z+Tp Tp ）=-4.0m=-4.0m；TSTS校对量规的上偏差校对量规的上偏差=0=0，下偏差，下偏差=-=-TpTp=-1.2m=-1.2m；ZTZT校对量规的上偏差校对量规的上偏差=+=+TpTp=+1.2m=+1.2m，下偏差下偏差=0=0。因此，因此，TTTT校对量规按校对量规按40.01840.018-0.0040-0.0040-0.0028-0.0028圈圈E mm E mm 即按即按40.015240.0152-0.0012-0.00120 0圈圈E mmE mm制造。制造。TSTS校对量规按校对量规按40.01840.018-0.0012-0.00120 0圈圈E mmE mm制造。制造。ZTZT校对量规按校对量规按40.00240.0020 0+0.0012+0.0012圈圈E mm E mm 即按即按40.003240.0032-0.0012-0.00120 0圈圈E mmE mm制造。制造。校对量规定形尺寸公差带示意图见图校对量规定形尺寸公差带示意图见图7-147-14。2 孔、轴实际尺寸的验收孔、轴实际尺寸的验收一、孔、轴实际尺寸的验收极限一、孔、轴实际尺寸的验收极限孔、轴实际尺寸的数值，通常使用普通计量器具，通过孔、轴实际尺寸的数值，通常使用普通计量器具，通过两点法测量来获得。两点法测量来获得。测量孔、轴实际尺寸时，由于存在诸多因素产生的测量测量孔、轴实际尺寸时，由于存在诸多因素产生的测量误差，测得的实际尺寸通常不是真实尺寸，即测得的实误差，测得的实际尺寸通常不是真实尺寸，即测得的实际尺寸际尺寸=真实尺寸真实尺寸测量误差，如图测量误差，如图711所示。所示。当真实尺寸处于极限尺寸附近，按测得尺寸来验收工件，当真实尺寸处于极限尺寸附近，按测得尺寸来验收工件，就可能发生误收或误废。为了保证工件不超越最大实体和就可能发生误收或误废。为了保证工件不超越最大实体和最小实体边界，就应当确定验收极限，按验收极限来验最小实体边界，就应当确定验收极限，按验收极限来验收工件。收工件。1验收极限方式的确定验收极限方式的确定验收极限是根据从最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向公验收极限是根据从最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向公差带内缩一个安全差带内缩一个安全裕裕度度A确定的。确定的。同一真实尺寸的测得尺寸必有一分散范围，表示测得尺寸同一真实尺寸的测得尺寸必有一分散范围，表示测得尺寸分散程度的测量范围称为测量不确定度。它的允许值称为分散程度的测量范围称为测量不确定度。它的允许值称为安全安全裕裕度度A。GB/T31771997规定，规定，A值按工件尺寸公差值按工件尺寸公差T的的1/10确定，其数值列于附表确定，其数值列于附表73所示。所示。KS=Lmax A （7-1）Ki=Lmin+A （7-1）公差带内缩公差带内缩A的方案，用于基本尺寸至的方案，用于基本尺寸至1000mm有配合要有配合要求的工件和虽无配合要求但公差等级求的工件和虽无配合要求但公差等级IT8IT8的工件。的工件。无配合要求公差等级无配合要求公差等级IT9IT9和未注公差尺寸的工件，不采和未注公差尺寸的工件，不采用用内缩方案，即验收极限与工件极限尺寸重合。内缩方案，即验收极限与工件极限尺寸重合。2验收极限方式的选择验收极限方式的选择原则如下：原则如下：1）对于遵守包容要求的尺寸和标准公差等级高的尺寸，）对于遵守包容要求的尺寸和标准公差等级高的尺寸，其验收极限按内缩方式确定。其验收极限按内缩方式确定。2）当工艺能力指数）当工艺能力指数Cp11时，时，验收极限可以按不内缩方验收极限可以按不内缩方式确定；但对于采用包容要求的的孔、轴，其最大实体式确定；但对于采用包容要求的的孔、轴，其最大实体一边的验收极限应该按单向内缩方式确定。一边的验收极限应该按单向内缩方式确定。3）对于偏态分布的尺寸（参看图）对于偏态分布的尺寸（参看图323），其验收极限），其验收极限可以只对尺寸偏向的一边按单向内缩方式确定。可以只对尺寸偏向的一边按单向内缩方式确定。4）对于非配合尺寸和一般公差的尺寸，其验收极限按不）对于非配合尺寸和一般公差的尺寸，其验收极限按不内缩方式确定。内缩方式确定。二、计量器具的选择二、计量器具的选择根据测量误差的来源，测量不确定度根据测量误差的来源，测量不确定度u是由计量器具的测是由计量器具的测量不确定度量不确定度u1（其允许值约等于其允许值约等于0.9A）和测量条件引起的和测量条件引起的测量不确定度测量不确定度u2（其允许值约等于其允许值约等于0.45A）组成的。按随组成的。按随机误差合成规则，其测量总的不确定度为：机误差合成规则，其测量总的不确定度为：u=u12+u22 1.00A。三、验收极限方式和相应计量器具的选择示例三、验收极限方式和相应计量器具的选择示例试确定测量试确定测量85f785f7（-0.071-0.071-0.036-0.036）圈）圈E E 轴时的验收极限，轴时的验收极限，并选择相应的计量器具。该轴可否使用标尺分度值为并选择相应的计量器具。该轴可否使用标尺分度值为0.010.01mmmm的外径千分尺进行比较测量，并加以分析。的外径千分尺进行比较测量，并加以分析。解解1）确定验收极限确定验收极限85f785f7（-0.071-0.071-0.036-0.036）圈）圈E E验收极限应按内缩方式确定。验收极限应按内缩方式确定。IT7=0.0035mmIT7=0.0035mm，从附表从附表7-37-3查得安全裕度查得安全裕度A=0.0035mmA=0.0035mm。按式（按式（7-17-1）确定上、下验收极限）确定上、下验收极限KsKs和和KiKi，得：得：Ks=Ks=LmaxLmax-A=84.964-0.0035=84.9605mm-A=84.964-0.0035=84.9605mmKiKi=LminLmin+A=84.929+0.0035=84.9325mm+A=84.929+0.0035=84.9325mm85f785f7（-0.071-0.071-0.036-0.036）圈）圈E E的尺寸公差带及验收极限见图的尺寸公差带及验收极限见图7-137-13。）选择计量器具选择计量器具由附表由附表7-37-3按优先选用档的计量器具测量不确定度允许值按优先选用档的计量器具测量不确定度允许值u u1 1的原则，确定的原则，确定u u1 1=0.0032mm=0.0032mm。由附表由附表7-57-5选用标尺分度值为选用标尺分度值为0.0050.005mmmm的比较仪，其测量的比较仪，其测量不确定度不确定度u u1 1=0.003mm u=0.003mm u1 1，能满足使用要求。能满足使用要求。3）用外径千分尺进行比较测量用外径千分尺进行比较测量作业作业：Page246Page246：7-5 7-5，7-67-6