公差第七章孔与轴的检测

第七章孔与轴的检测孔、轴实际尺寸通常使用普通计量器具按两点法进行测量，测量结果获得的是孔、轴实际尺寸的具体数值。孔、轴实际尺寸和形状误差的综合结果可以使用光滑极限量规进行检验，检验的结果可以判断实际孔、轴合格与否，但不能获得的是孔、轴实际尺寸和形状误差的具体数值。光滑极限量规是一种无刻度的专用检验工具。§1光滑极限量规一、光滑极限量规的功用和分类孔和轴采用包容要求时，应该使用光滑极限量规来检验。光滑极限量规有通规（代号T）和止规（代号Z），如图7—1所示。通规检验孔或轴的体外作用尺寸是否超出最大实体尺寸。止规检验孔或轴的实际尺寸是否超出最小实体尺寸。检验孔径的光滑极限量规叫塞规，分塞规的通规和止规。检验轴径的光滑极限量规叫环规或卡规，也分卡规的通规和止规。不论是塞规还是卡规，如果“通规”通不过被测工件，或者“止规”通过了被测工件，即可确定该被测工件是不合格的。量规按用途可分为：工作量规、验收量规和校对量规。其中，校对量规只是用来校对轴用量规（环规或卡规）的量规，分为“校通—通”（代号TT）、“校止—通”（代号ZT）和“校通—损”（代号TS）。二、光滑极限量规的设计原理设计光滑极限量规时，应遵守泰勒原则（极限尺寸原则）的规定。见图7—2。对于孔：Dfe≥Dmin且Da≤Dmax对于轴：dfe≤dmax且da≥dmin包容要求是从设计的角度出发的，泰勒原则是从验收的角度出发的。从保证孔与轴的配合性质的要求来看，两者是一致的。“通规”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（即全形量规），其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。“止规”用于控制工件的实际尺寸，它的测量面理论上应为点状的（即不全形量规），其尺寸等于孔或轴的最小实体尺寸。全形通规全形通规两点式止规两点式线接触止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，为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，允许使用偏离泰勒原则的量规。y向能通过，易引起误判断三、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。故GB1957—81《光滑极限量规》规定了量规工作部分的定形尺寸公差带和各项公差。通规应留出适当的磨损储量，止规不留磨损储量。校对量规也不留磨损储量。1．工作量规的定形尺寸公差带和各项公差为了确保产品质量，GB/T1957—81规定量规的定形尺寸公差带不得超出被测孔、轴公差带。孔用和轴用工作量规定形尺寸公差带分别如图7－10和7－11所示.测量极限误差一般取为被测孔、轴尺寸公差的1/10～1/6。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，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、轴尺寸公差的百分比见表7—1。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50%。GB/T1957－1981对基本尺寸至500mm、标准公差等级IT6～IT16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实体尺寸之间的距离。它们的数值见附表7－5。此外还规定了通规和止规的代号T和Z。考虑到制造和测量的困难，当量规定形尺寸公差≤0.002mm时，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，量规工作面的表面粗糙度参数Ra的上限值为0.025—0.4μm，见附表7—6。2．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：1）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2）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3）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TS）TS—校损通，即校对通规磨损的量(止)规，若通过，表示磨损已到极限应报废。校对量规工作部分的定形尺寸公差带如图7-6所示。TP=T/21）按附表表3－2～3－7等查出被测工件的极限偏差，并确定各量规的基本尺寸；2）从附表7－5查出工作量规制造公差T和位置参数Z值；按T值确定工作量规的形位公差和校对量规的制造公差Tp；3）计算各量规的极限偏差和量规工作部分的极限尺寸。例1计算检验图1-1和图10-37所示减速器齿轮的ф58H7圈E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的确定示例步骤：解由附表3-6查得ф58H7=ф580+0.03mm，因此，孔用工作量规通规定形尺寸为58mm，止规定形尺寸为58.03mm。由附表7-5查出量规定形尺寸公差T=3.6μm，通规之Z=4.6μm。按图7-5，通规定形尺寸之es=+（Z+T/2）=+6.4μm，ei=+（Z-T/2）=+2.8μm。止规定形尺寸之es=0，ei=-T=-3.6μm。因此，检验ф58H7圈E孔的通规工作部分按ф58+0.0028+0.0064圈Emm，即ф58.0064-0.00360圈Emm制造，允许磨损到ф58mm；止规工作部分按ф58.03-0.00360圈Emm制造。量规定形尺寸公差带示意图见图7-12。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=0.0018mm。由附表7-6查得塞规工作面之Ra的上限值不得大于0.05μm。量规定形尺寸公差T通规定形尺寸公差带中心到被测孔最大实体尺寸之间的距离Z例2计算检验图1-1和图4-56所示减速器齿轮轴的ф40k6圈E轴颈的工作量规（卡规）工作部分的极限尺寸，并确定其形位公差和表面粗糙度参数值，画出量规简图。解由附表3-7查得ф40k6=ф40+0.002+0.018mm，因此，轴颈用工作量规通规定形尺寸为40.018mm，止规定形尺寸为40.002mm。由附表7-5查出量规定形尺寸公差T=2.4μm，通规之Z=2.8μm。按图7-11，通规定形尺寸之ES=-（Z-T/2）=-1.6μm，EI=-(Z+T/2)=-4.0μm。止规定形尺寸之ES=+T=+2.4μm，EI=0。因此，检验ф40k6圈E轴颈的通规工作部分按ф40.018-0.0040-0.0016圈Emm制造，允许磨损到ф40.018mm；止规工作部分按ф40.0020+0.0024圈Emm制造。量规定形尺寸公差带示意图见图7-14。通规定形尺寸公差带中心到被测孔最大实体尺寸之间的距离Z量规定形尺寸公差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定形尺寸公差值的一半，即它们皆等于0.0024/2=0.0012mm。由附表7-2查得卡规工作面之Ra的上限值不得大于0.05μm。检验ф40k6圈E轴颈用的卡规工作部分各项公差的标注见图7-15。例3计算ф40k6圈E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。解ф40k6圈E轴颈用工作卡规的校对量规的定形尺寸公差Tp=T/2=1.2μm。按图7-6，TT和TS校对量规的定形尺寸皆为40.018μm，ZT校对量规的定形尺寸为40.002μm；TT校对量规的上偏差=-Z=-2.8μm，下偏差=-（Z+Tp）=-4.0μm；TS校对量规的上偏差=0，下偏差=-Tp=-1.2μm；ZT校对量规的上偏差=+Tp=+1.2μm，下偏差=0。因此，TT校对量规按40.018-0.0040-0.0028圈Emm即按40.0152-0.00120圈Emm制造。TS校对量规按40.018-0.00120圈Emm制造。ZT校对量规按40.0020+0.0012圈Emm即按40.0032-0.00120圈Emm制造。校对量规定形尺寸公差带示意图见图7-14。§2孔、轴实际尺寸的验收一、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=真实尺寸±测量误差，如图7—11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，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，按验收极限来验收工件。1．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差带内缩一个安全裕度A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裕度A。GB/T3177—1997规定，A值按工件尺寸公差T的1/10确定，其数值列于附表7—3所示。KS=Lmax–A（7-1）Ki=Lmin+A（7-1）公差带内缩A的方案，用于基本尺寸至1000mm有配合要求的工件和虽无配合要求但公差等级≤IT8的工件。无配合要求公差等级≥IT9和未注公差尺寸的工件，不采用内缩方案，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，其验收极限按内缩方式确定。2）当工艺能力指数Cp≥1时，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3—23），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。4）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。二、计量器具的选择根据测量误差的来源，测量不确定度u是由计量器具的测量不确定度u1（其允许值约等于0.9A）和测量条件引起的测量不确定度u2（其允许值约等于0.45A）组成的。按随机误差合成规则，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试确定测量ф85f7（-0.071-0.036）圈E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0.01mm的外径千分尺进行比较测量，并加以分析。解1）确定验收极限ф85f7（-0.071-0.036）圈E验收极限应按内缩方式确定。∵IT7=0.0035mm，从附表7-3查得安全裕度A=0.0035mm。按式（7-1）确定上、下验收极限Ks和Ki，得：Ks=Lmax-A=84.964-0.0035=84.9605mmKi=Lmin+A=84.929+0.0035=84.9325mmф85f7（-0.071-0.036）圈E的尺寸公差带及验收极限见图7-13。）选择计量器具由附表7-3按优先选用档的计量器具测量不确定度允许值u1的原则，确定u1=0.0032mm。由附表7-5选用标尺分度值为0.005mm的比较仪，其测量不确定度u1′=0.003mmu1，能满足使用要求。3）用外径千分尺进行比较测量作业：Page246：7-5，7-6