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功能量规设计浙江银轮工艺部1功能量规设计----专用检具培训教材20080829根据公司ERP存货档案记录，专用检具数量已有850付,其名称五花八门。如果按其功能划分可以归纳为光孔（螺孔）位置度功能量规、同轴度功能量规、垂直度功能量规、平面度检具、轮廓度检具、光滑极限量规（通规、止规）等等。对于直线度、对称度、平行度、倾斜度等功能量规很少涉及。这些专用检具在产品生产检验中发挥了重要作用,但是从我了解的情况看,专用检具的设计质量不怎么高。分析其原因有：1、有关零件（互换性、装配）功能的图纸标注不合理，2、工艺人员对图纸形位公差标注的理解不彻底，3、工艺人员对功能量规设计原理了解不够，4、专用检具的制造精度不够。根据我国相关检测标准,结合我公司产品检测特点，我们工艺人员必须具备以下相关检测理论知识:一、深刻理解和掌握三个国家检测标准：1、GB/T3177-1997《光滑工件尺寸的检验》2、GB/T1957-2006《光滑极限量规技术要求》3、GB/T8069-1998《功能量规》二、深刻理解和掌握尺寸公差与形位误差的三条检测方法：1、当孔轴（被测要素）的尺寸公差与形位公差的关系采用独立原则时，它们的实际尺寸（按两点法测量）和形位误差分别用普通计量器具测量，此时测量结果能够获得实际尺寸和形位误差的的具体数值。2、对于采用包容要求的孔轴，它们的实际尺寸和形状误差的综合结果应该使用光滑极限量规检测。3、当昀大实体要求应用于被测要素和(或)基准要素时，它们的实际尺寸和形位误差的综合结果应该使用功能量规检验。三、深刻理解和掌握零件几何要素概念及其分类1、按结构特征分：轮廓要素——指零件的表面、表面上的点或线。其中按是否具有定形尺寸可分为尺寸要素和非尺寸要素。中心要素——由一个或几个尺寸要素的对称中心得到的中心点、中心线或中心面。2、按存在状态分：理想要素——具有几何学意义的要素，即几何的点、线、面。它们不存在任何误差。实际要素——零件上实际存在的要素。在评定形位误差时通常以测得要素代替实际要素。0必要性和基本要求功能量规设计浙江银轮工艺部2形状公差的分类、特征项目及符号公差特征项目符号有或无基准要求形状形状直线度无平面度无圆度无圆柱度无形状或位置轮廓线轮廓度有或无面轮廓度有或无位置定向平行度有垂直度有倾斜度有定位同轴（同心）度有对称度有位置度有或无跳动圆跳动有全跳动有功能量规设计浙江银轮工艺部3被测要素的尺寸公差和形位公差之间的关系采用昀大实体要求、可逆要求用于昀大实体要求或在MMC时的零形位公差时，图样要求规定了被测要素的实际轮廓必须遵守给定的边界。在单件生产中，可使用坐标测量仪测量被测和基准要素，并通过电子计算机进行数据的处理，判断被测实际轮廓是否超越其给定的边界。这种检验方法的效率较低，远远不能满足大量生产的需要。对此，生产中通常设计和制造一种专用量规即功能量规来模拟体现给定的边界，而边界在实际上表示了零件的昀不利装配状态。功能量规可以检验被测要素的局部实际尺寸和形位误差的综合效应是否超越边界，以满足综合公差带终限的要求和保证零件互换性。此外，功能量规的使用极为方便，检验效率高，对检验工人的操作技术水平要求不高，且结构简单，制造容易。因此，在成批和大量生产的机械行业中，功能量规便成为一种重要的专用检验工具，也是贯彻图样上采用包容要求和昀大实体要求的技术保证。功能量规设计即其形状和尺寸的确定，是以被测零件的给定边界为依据，因此功能量规是一种全形通端量规，如果它能自由通过零件上的被测要素和（或）基准要素，就表示被测要素的局部实际尺寸和形位误差的体外综合效应遵守给定的边界，因此被测零件合格。但是，综合量规不能具体测出被测要素的局部实际尺寸和形位误差值的大小。采用昀大实体要求时，为了保证尺寸公差要求，应采用两点测量法检验被测要素局部实1功能量规的作用和性质3、按检测关系分：被测要素——指图样上给出了形状公差或（和）位置公差的要素，是检测的对象。基准要素——指图样上规定用来确定被测要素几何位置关系的要素。基准则是检测时用来确定实际被测要素几何位置关系的参考对象，它是理想要素。基准由基准要素建立。必须指出：由于实际基准要素存在加工误差，因此应对基准要素规定适当的形状公差或（和）位置公差。此外，基准要素除了作为确定被测要素几何位置关系的参考对象的基础以外，在零件使用上还有本身的功能要求，而对它给出形状公差或（和）位置公差。所以，基准要素同时也是被测要素。4、按功能关系分：单一要素——指按本身功能要求而给出形状公差的被测要素。关联要素——指对基准要素有功能关系而给出位置公差的被测要素。应当指出，基准要素按本身功能要求可以是单一要素或关联要素。四、深刻理解和掌握形位公差的特征项目及符号根据GB/T1182-1996规定形位公差的特征项目分为形状公差和位置公差两大类，共有14个，其名称及符号见上表：五、深刻理解和掌握功能量规的设计原理和方法。本培训重点介绍功能量规的设计原理与应用。功能量规设计浙江银轮工艺部4按位置公差特征项目,检验采用昀大实体要求的关联要素的功能量规有平行度量规、垂直度量规、倾斜度量规、同轴度量规、对称度量规、位置度量规等同几种。功能量规的设计原理和计算方法也适用于采用昀大实体要求的单一要素孔、轴轴线直线度量规以及采用包容要求E（带圈）的孔和轴用的光滑极限量规通规。功能量规设计浙江银轮工艺部5功能量规设计浙江银轮工艺部6单一要素和关联要素可以是单个要素（如一个平面、一个圆柱面），也可以是成组要素（若干个单一要素组成的要素组，如孔组、轴组等）。要素一般具有大小、形状、方向、位置四种几何特性。功能量规设计浙江银轮工艺部7应当指出：共同检验方式的功能量规的检验部位和定位部位相当于两个皆无基准要求的检验部份，按特定的几何关系（如平行、同轴、对称）构成一个整体或联结在一起。——《几何量公差与检测》P152，第八版、甘永列主编。（这句话很重要）功能量规设计浙江银轮工艺部8功能量规设计浙江银轮工艺部9功能量规设计浙江银轮工艺部10T′G在GB8069-87是这样描述的：量规台阶式测量件（或定位件）的测量部位（或定位部位）对导向部位的位置公差（同轴度、对称度）。功能量规设计浙江银轮工艺部11功能量规设计浙江银轮工艺部121、对于共同检验方式的功能量规，单个的检验部分和定位部分（也是用于检验实际基准要素的检验部分）的FI的数值皆按序号0查取；成组的检验部位的FI的数值按序号1查取。2、用于检验单一要素孔、轴的直线度量规FI的数值按序号0查取。3、对于依次检验方式的功能量规，检验部分的FI的数值按被测零件的图样上所标注被测要素的基准类型选取。功能量规设计浙江银轮工艺部13功能量规设计浙江银轮工艺部14功能量规设计浙江银轮工艺部15功能量规设计浙江银轮工艺部16功能量规设计浙江银轮工艺部17功能量规设计浙江银轮工艺部18功能量规设计浙江银轮工艺部19功能量规设计浙江银轮工艺部20功能量规设计浙江银轮工艺部21功能量规设计浙江银轮工艺部22功能量规设计浙江银轮工艺部23功能量规设计浙江银轮工艺部24功能量规设计浙江银轮工艺部25说明：本示例6是根据GB8069-87标准内容提供的。其符号与GB8069-98标准有不相同。功能量规设计浙江银轮工艺部26例7有基准时孔组轴线位置度量规例7由广西玉柴机器股份有限公司甘翼伟工程师于2004年《内燃机配件》第6期上发表的文章。本例在计算说明时按GB8069-87标准进行编写，符号上有差别。图1—la所示的工件，如果孔数较少，量规一般设计成具有基准部位和与工件孔数相当，位置度精度较高的固定测销1的形式(如图1-lb)，如果工件各孔能通过量规，则各孔位置度合格。当工件孔数较多时，一般设计成有基准部位，用4个位置度精度高的测量导套和1个活动测销3的形式(图1-lc)，这时应使工件紧靠定位基准(必要时可用夹紧机构夹紧)，如活动测销能分别通过工件各孔，则各孔位置度合格。下面就固定和活动两种结构的量规设计进行分析。首先，对固定的图1-lb所示结构的量规进行计算分析，具体设计计算如下:由综合公差Ti=t十T=0.10+0.058=0.158由表可知:TM=WM=0.005tp=0.018t´P=0.0025;按综合公差Ti==0.158和工件以三个平面定位，固定式查表2可知FM=0.008；因此，可确定测销上测量部位的直径：功能量规设计浙江银轮工艺部27注意此段描述功能量规设计浙江银轮工艺部28关于螺纹孔位置度功能量规的设计步骤现有的位置度检具资料中，都是光面量规的计算公式，而螺纹孔的位置精度应由螺纹中径来保证，这样只好参照光孔位置量规进行螺纹位置量规的设计计算。螺纹孔位置度量规的设计计算步骤如下：1、查螺孔的中径、内径尺寸及其上下偏差。2、计算中径综合公差（Tt=ES+t），查量规手册。3、计算导向部位尺寸。4、计算测量部位中径的尺寸及磨损极限。5、计算测量部位外径、底径的尺寸。螺纹位置量规的外径、底径的尺寸根据螺纹塞规通端计算公式求得与中径的差值△d、△d1，再与测量部分中径的尺寸相加减求得。6、画螺纹孔位置度量规简图。功能量规设计浙江银轮工艺部29例8、关于螺孔位置度量规的设计M8x1.25-7H螺孔图纸设计位置度t=0.3导向部位取φ8.2mm（1）查表：螺纹中径D2=7.188螺纹公差ES=0.2EI=0螺纹内径D1=6.647螺纹公差ES=0.335EI=0根据螺纹中径的综合公差Tt=ES+t=0.2+0.3=0.5查量规手册得：TI=0.01WI=0.01tI=0.016t´G=0.005TG=0.006WG=0.006Cmin=0.005FI=0.05(这里取一个平表面和一个中心要素)（2）按公式计算导向部位外要素dGB=DGB=8.2dG=（dGB-Cmin）-TG=（8.2-0.005）-0.006=8.195-0.006dGW=（dGB-Cmin）-（TG+WG）=（8.2-0.005）-（0.006+0.006）=8.183导向部位内要素DGB=8.2（设计确定）DG=DGB+TG=8.2+0.006DGW=DGB+（TG+WG）=8.2+（0.006+0.006）=8.212测量部分中径：d2IB=DMMC-t=7.188-0.3=6.888d2I=（d2IB+FI）-TI=（6.888+0.050）-0.01=6.938-0.01d2IW=（d2IB+FI）-（TI+WI）=（6.888+0.05）-（0.01+0.01）=6.918测量部分外径、底径：根据螺纹塞规通端计算公式求得与中径的差值Δd、Δd1，再与d2I相加减得螺纹位置量规的外径（dI）、底径（d1I）。据工件螺纹中径公差Es=0.2查《普通螺纹量规技术条件》得塞规有关值ZPL=0.012TPL=0.011按塞规公式计算：D塞=（D+EI+ZPL）±TPL=（8+0+0.012）±0.011=8.012±0.011=8.023-0.022D2塞=（D2+EI+ZPL）±TPL/2=（7.188+0+0.012）±0.011/2=7.2±0.011/2=7.2055-0.011D1塞≤D1+EI=6.647Δd=D塞-D2塞=8.023-7.2055=0.8175Δd1=D2塞-D1塞=7.2055-6.647=0.5585螺纹位置量规外径dI、底径d1I计算如下：dI=（d2I+Δd）-TI=（6.938+0.8175）-0.01=7.7555-0.01d1I=（d2I-Δd1）-TI=（6.938-0.5585）-0.01=6.3795-0.01功能量规设计浙江银轮工艺部30