验收极限和安全裕度
内孔量具的选择
内孔测量及量具的选择孔的加工和测量在全面质量控制中的地位正变得日益重要。
这一方面是由于外圆加工制造精度的迅速提高使对孔的加工提出了相应的要求，另一方面由于孔的测量难度比外圆测量大得多，在大批量生产中更是瓶颈所在，尤其是深孔、台阶孔等的测量更具挑战性。
一、目前工厂能够采用的内孔检测方法：结合目前工厂的实际情况，主要是按获得测量结果的方法不同分类：1.绝对测量法，测量时从测量器具上直接得到实测参数的整个量值。
例如：a)光滑极限量规b)卡尺、内径千分尺等直接读出尺寸的方法；c)三座标测量机、万能工具显微镜。
2.相对测量法，测量时从测量器具上直接得到的数值是被测量相对于标准量的偏差值。
例如：a)内径千分表、内径百分表；b)气动量仪；c)测长机二、各种检测方法的优劣：1.传统使用的止/通塞规只能检出孔的合格与否，它无法提供具体数据供配合选择。
也无法测量出孔的形状误差。
但检测效率很高、成本低，适用孔径较小、精度不高的内孔检测。
2.卡尺检测精度低，适用于公差较大且孔深浅的检测，检测效率高；3.内径千分尺（三点或两点）测量精度适中，效率高成本低，但不能测量高精度内孔和内孔形状偏差，是目前主要采用的内孔量具。
4.三座标测量机可检测精度较高的孔，但测量成本高，不适用于批量生产，且同样不能同时检出孔的极限尺寸位置，只能给出最大、最小孔径，评定结果是使用最小区域法评定出的直径。
与它们在测量孔间关系的卓越性能相比，用它们在生产中测孔实在没有发挥其强项。
5.万能工具显微镜精度适中，但只能检出孔口直径，对孔内情况无法检出且效率低测量成本高不适用于现场生产。
6.气动量仪是一种高效的高精度孔径测量手段，但它比较适合于稳定的加工过程，适用于大批量生产中，小批或单件生产因成本问题不适宜选用，另外对孔的形式和大小均有限制。
7.内径千分表和内径百分表是最常用的内孔量具，在测量深孔或批量工件时，它的适用性极好，检测效率较高而且投资不高。
是目前在无法使用光滑极限量规时的主要选用量具。
测量技术的基础知识及光滑工件尺寸的检测2E
由表3.18（见上页）得
A 6.2μm。
∵ 此尺寸采用包容原则，
∴ 按方法1验收。 上验收极限 35 0.050 0.0062 34.9438
下验收极限 35 0.112 0.0062 34.8942 12
（3）确定计量器具 由表3.18(见下页)查得u1（优选Ⅰ）为 u1 = 5.6μm 。 由表3.19（见下页）查得 i =0.01,尺寸范围＞0~50
一、 用通用计量器具测量的简介
1.测量的误收与误废
例如用外径千分尺测量
d
40
0 0.062
的轴。
千分尺的i = 0.01,u1=±0.004。
若按最大、最小极限
尺寸验收如图3.23。
∵测量误差的存在，
∴ 有可能将公差带
内的合格品判为废品，
即“误废”；
也可能将公差带外
的不合格品判为合格
图3.23
品，即“误收”。
孔公差
孔最大极限尺寸
轴最小极限尺寸 轴公差
通 止
止
通
孔最小极限尺寸 轴最大极限尺寸
孔用塞规
轴用卡规或环规
用量规检验零件时，只能判断零件是否合格，
不能测出零件实际尺寸的数值。
15
工作量规 操作人员用的量规。
量规的 分类
验收量规 检验人员用的量规。
校对量规
“校通—通”量规（TT) “校止—通”量规（ZT)
图3.30量规形式对检验结果的影响 18
1 通规
2
18
100
0
1 止规
2
315
500
1 通规
2
0
1 止规
2
a) 测孔量规的型式及应用范围
7.光滑工件尺寸的检测
三、量规设计
3. 设计举例
三、量规设计
3. 设计举例
三、量规设计
4. 量规的技术要求 1） 量规材料
量规测量面的材料，可用合金工具钢、渗碳钢、碳素
工具钢及其它耐磨材料或在测量表面镀以厚度大于磨损量
的镀铬层、氮化层等耐磨材料。
2） 硬度 量规测量表面的硬度对量规使用寿命影响很大，其测
量面的硬度应为HRC 58―65 。
测量不确定度允许值U按其与工件公差的比值分档:
对IT6-IT11的分为I、Ⅱ、Ⅲ三档
对IT12-IT18的分为I、 Ⅱ两档。
测最不确定度U分别为工件公差的1/10,1/6,1/4。
一般情况下，优先选用I档，其次选用Ⅱ档、Ⅲ 档。
计量器具不确定度u1的允许值查说明书。 对测量结果的争议，可以采用更精确的计量器具或过程中，操作者对工件进行检验 时所使用的量规。通规“T”，止规“Z”
验收量规：检验人员或用户代表在验收产品时所用的量规 校对量规 ：用以检验工作量规的量规
。
只有轴用工作量规才设计和使用校对量规。
二、工作量规公差带
光滑极限量规是一种专用量具，它的制造精度比被检
验工件要求更高。
同时，在任何位置上的实际尺寸不允许超过最小实体
尺寸。 泰勒原则认为：光滑极限量规的通规测量面应该是全形 （轴向剖面为整圆）且长度与零件长度相同，用于控制工 件的作用尺寸。 止规测量面应该是点状的，测量面的长度则应短 些，用于控制工件的实际尺寸。
三、量规设计
2. 量规的形式与结构
三、量规设计
2. 量规的形式与结构 泰勒原则是设计极限量规的依据，用这种极限量规检
7-3 用光滑极限量规检验工件
光滑极限量规是指被检验工件为光滑孔或光滑轴所
尺寸的检测
00 105
52010 30 15 4100 20 5
任务一 游标卡尺外径千分尺测量轴径
五、游标卡尺读数原理
任务一 游标卡尺外径千分尺测量轴径
使用游标卡尺时应注意以下事项：
1 .使用前先擦净卡脚，然后合拢两卡脚使之贴合，检查主、 副尺零线是否对齐。若未对齐，应在测量后根据原始误差 修正读数。 2 .测量时，方法要正确，读数时要垂直于尺面，否则测量 不正确。 3 .当卡脚与被测工件接触后，用力不能过大，以免卡脚变 形或磨损，降低测量的准确度。不得用卡尺测量毛坯表面。 4 .使用完毕后须擦拭干净，放入盒内。
量块的基础知识
1 量块的中心长度
量块长度：指量块上测量面
的任意一点到与下测量面相研合
的辅助体（如平晶）平面间的垂
直距离。
量块的尺寸：指量块测量面上中心
点的量块长度，用符号L来表示，即用量
块的中心长度尺寸代表工作尺寸。
量块的基础知识
2 量块的尺寸标注 量块上标出的尺寸为名义上的中心 长度，称为名义尺寸（或称为标称长 度）。 尺寸＜6mm的量块，名义尺寸刻在 上测量面上； 尺寸≥6mm的量块，名义尺寸刻在 一个非测量面上，而且该表面的左 右侧面分别为上测量面和下测量面。
（ 1）机械量仪 机械方法实现原始信号转换，
有机械测微机构。如：机械式测微 比较仪（测微仪和比较仪座组成）。
机械式比较仪
二、尺寸的测量方法
（2）光学量仪 用光学方法实
现原始信号的转换， 有光学放大机构。
特点：精度高、 性能稳定。
例如：光学 比较仪、工具显微 镜等。
二、尺寸的测量方法
（3）电动量仪
百分表的使用注意事项：
５．测量前须检查百分表是否夹牢又不影响其灵敏度， 为此可检查其重复性，即多次提拉百分表测杆略高于 工件高度，放下测杆，使之与工件接触，在重复性较 好的情况下，才可以进行测量。 ６．在测量时，应轻轻提起测杆，把工件移至测头下 面，缓慢下降测头，使之与工件接触，不准把工件强 迫推入至测头，也不准急骤下降测头，以免产生瞬时 冲击测力，给测量带来误差。对工件进行调整时，也 应按上述操作方法。在测头与工件表面接触时，测杆 应有0.3－1mm的压缩量，以保持一定的起始测量力。
检测技术的基本概念
检测技术的基本概念典型参数的检测技术检测技术的练习检测技术的基本概念检测的意义为了满足机械产品的功能要求,在正确合理地完成了可靠性、使用寿命、运动精度等方面的设计以后，还须进行加工和装配过程的制造工艺设计，即确定加工方法、加工设备、工艺参数、生产流程及检测手段。
其中，特别重要的环节就是质量保证措施中的精度检验。
“检验”就是确定产品是否满足设计要求的过程，即判断产品合格性的过程。
检验的方法可以分为两类：定性检验和定量检验。
定性检验的方法只能得到被检验对象合格与否的结论，而不能得到其具体的量值。
定量检验的方法是在对被检验对象进行测量后，得到其实际值并判断其是否合格的方法，简称为“检测”。
检测的核心是测量技术。
通过测量得到的数据，不仅能判断其合格性，还为分析产品制造过程中的质量状况提供了最直接而可靠的依据。
测量的基本要素一个完整的测量过程应包含被测量、计量单位、测量方法（含测量器具）和测量误差等四个要素。
被测量在机械精度的检测中主要是有关几何精度方面的参数量，其基本对象是长度和角度。
计量单位是以定量表示同种量的量值而约定采用的特定量。
我国规定采用以国际单位制（SI）为基础的“法定计量单位制”。
常用的长度单位有“毫米（mm）”、“微米（μm）”和“纳米（n m）”，常用的角度单位有“度（°）”、“分（′）”、“秒（″）”和“弧度（rad）”、“球面度（sr）”。
测量方法是根据一定的测量原理，在实施测量过程中对测量原理的运用及其实际操作。
广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量器具（计量器具）和测量条件（环境和操作者）的总和。
测量误差是被测量的测得值与其真值之差。
由于测量会受到许多因素的影响，其过程总是不完善的，即任何测量都不可能没有误差。
从测量的角度来讲，真值只是一个理想的概念。
因此，对于每一个测量值都应给出相应的测量误差范围，说明其可信度。
不考虑测量精度而得到的测量结果是没有任何意义的。
检测的一般步骤通常情况下，检测应有以下几个步骤：1、确定被检测项目认真审阅被测件图纸及有关的技术资料，了解被测件的用途，熟悉各项技术要求，明确需要检测的项目。
第6章：光滑工件尺寸检验及量规设计教材
（3）校对量规：用来检验轴用量规 （卡规或环规）在制造中是否符合制造公 差，在使用中是否已达到磨损极限时所用 的量规。 它分为三种：检验轴用量规通规的校对量 规称为“校通—通”量规，用代号“TT” 表示；检验轴用量规止规的校对量规称为 “校止—通”量规，用代号“ZT”表示； 检验轴用量规通规磨损极限的校对量规称 为“校通—损”量规，用代号“TS”表 示。
18
图6-4 极限尺寸的判断原则
19
3.泰勒原则
泰勒原则：指孔的作用尺寸应大于 或等于孔的最小极限尺寸，并在任何位 置上孔的实际尺寸应小于或等于孔的最 大极限尺寸；轴的作用尺寸应小于或等 于轴的最大极限尺寸，并在任何位置上 轴的实际尺寸应大于或等于轴的最小极 限尺寸。总之，泰勒原则是指工件的作 用尺寸不超过最大实体尺寸，并且工件 任何位置的实际尺寸应不超过其最小实 体尺寸。 20
7
例6-1
0.050 被测工件为轴Ф35e9（ ）mm，试确定验收 0.112 极限并选择合适的计量器具。
解：工件公差IT9 = 0.062mm，由表6-1查得：安全 裕度A=0.0062mm，按Ⅰ档 1 =0.0056mm。 上验收极限=35-0.050-0.0062=34.9438mm 下验收极限=35-0.112+0.0062 =34.8942mm
第6章 光滑工件尺寸检验及 量规设计
6.1 光滑工件尺寸检验 6.2 光滑极限量规设计
1
6.1 光滑工件尺寸检验
一、验收极限
验收极限是检验工件尺寸时判断合格与 否的尺寸界线。 确定工件尺寸的验收极限，有下列两种 方案。 ① 内缩方案：验收极限是从规定的最大 实体极限（MML）和最小实体极限（LML） 分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确 定，如图6-1所示。
机械零件尺寸的检测与验收
（３）被测件的结构特点及检测数量：所选测量器具的 测量范围必须大于被测尺寸。对硬度低、材质软、刚性差 的零件，一般选取用非接触测量，如用光学投影放大、气 动、光电等原理的测量器具进行测量。当测量件数较多 （大批量）时，应选用专用测量器具或自动检验装置；对于 单件或少量的测量，可选用万能测量器具。
③对于非配合尺寸和采用一般公差的尺寸，可不采用 内缩方式验收（Ａ＝０）。 ４测量器具的选择
由于检验经常是在车间加工现场条件下进行的，计量 器具的内在误差即量具不确定度Ｕ。和测量条件（温度、压 陷效应）以及工件形状误差影响所引起的不确定度Ｕ：综 合作用的结果，造成了检测结果的测量不确定度。统计分 析表明，量具不确定度允许值Ｕ，及由环境、压力、工件形 状误差产生的不确定度Ｕ：对整体测量不确定度的影响分 别是安全裕度Ａ的ｏ．９倍和０．４５倍，因此可以由安全裕
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ｓｉｚｅ，ａｐｐｒｏｖａｌ ｌｉｍｉｔ，ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｐｐｌｉ—
ａｎｃｅ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ
万方数据
2测量不确定度当采用普通测量器具测量孔轴尺寸时由于测量误差的存在被测尺寸的真值是不可能得出的其测量结果只能确定出真值的某一范围即存在有不能确定的部分表示测量结果中合理赋予被测量值的一个分散性参数称为测量不确定度也就是说测量不确定度是表征被测量的真值所处量值范围的估计
现代制造技术与装备
２００７第５期总第１８０期
验收极限是检验工件尺寸时判断其合格与否的尺寸 界限。确定验收极限的方式有内缩方式和不内缩方式。选 择验收方式时应综合考虑被测尺寸的功能要求、重要程 度、公差等级、测量不确定度和工艺能力等因素。当采用 内缩方式时（如图１所示）：
3-2光滑极限量规解读
为了保证产品的互换性，实际生产中不允许误收，但允许
存在一定数量的误废。 国标规定两种验收方法：
d max
（1）内缩(内缩一个安全裕度A) （2）不内缩
误废 d a1 轴 公 差 带
d min
误收
da 2
3.6.1 用通用计量器具测 量工件
1、验收极限和安全裕度
1.1 验收极限
指用于判断零件实际尺寸是否合格的尺寸极限。 1.2 安全裕度 指为了避免误收而在确定验收极限时向公差带内 用Ａ表示，一般为被测工件尺寸公差值的十分之一。 缩的量。安全裕度
尺寸合格条件： 下验收极限≤Da≤上验收极限 下验收极限≤da≤上验收极限
对于轴：
d上验收极限＝dMMS－Ａ＝dmax－Ａ d下验收极限＝dLMS＋Ａ＝dmin＋Ａ
采用单边内缩
dM
A
Dmin(M)
dmin(L)
Cp≥1采用包容要求时的验收极限
A DM
轴 公 差 带
dmax(M)
上验收极限 下验收极限
注意加以区别。
对于弯曲轴，作用尺寸大于最大实际尺寸df e ≥ da
只有Df e ≥ df e，孔、轴才能自由装配（不是Da ≥ da）
4、量规的设计依据
（1）泰勒原则
对于孔 对于轴 Dfe≥Dmin 且 dfe≤ dmax 且 Da≤Dmax da ≥dmin
理论上，量规设计遵循泰勒原则，通规控制工件体 外作用尺寸使它不超出工件的最大实体尺寸，故做成 全形；止规控制工件任意位置两点间的实际尺寸使它 不超出工件的最小实体尺寸，故做成两点状。 简单讲，泰勒原则就是有配合要求的孔、轴，其局 部实际尺寸与形状误差都要控制在尺寸公差带以内。
尺寸，其验收极限应按内缩法确定； （2）当工艺能力指数Cp≥1时，不内缩；如果采用包 容要求是，在最大实体尺寸一侧内缩； （3）对于偏态分布的尺寸，其验收极限可以只对尺
互换性技术与测量第6章
6.1.3 光滑工件尺寸检验示例
被测工件为 φ 50H12 mm(无配合要求)，试确定验收极限并选 择合适的测量器具。 解：① 确定验收极限。该孔精度要求不高为IT12级，无配 合要求，故验收极限按不内缩方案确定。取安全裕度A=0。 其上、下验收极限为 上验收极限= D = 50.25 mm 下验收极限= D = 50 mm ② 选择测量器具。按工件基本尺寸50 mm，工件的公差 =0.25 mm，由表6-1确定测量器具的不确定度允许值 µ1 =0.023 mm。从表6-2查得分度值为0.02 mm的游标卡尺 的不确定度 µ ′ 为0.020 mm，小于允许值 µ1 = 0.023 mm， 故能满足使用要求。
14
Hale Waihona Puke 8根据量规不同用途，分为工作量规、验收量规和校对量规三 类： 1．工作量规 工人在加工时用来检验工件的量规。一般用的通规是新制的 或磨损较少的量规。工作量规的通规用代号“T”来表示， 止规用代号“Z”来表示。 2．验收量规 检验部门或用户代表验收工件时用的量规。一般，检验人员 用的通规为磨损较大但未超过磨损极限的旧工作量规；用 户代表用的是接近磨损极限尺寸的通规，这样由生产工人 自检合格的产品，检验部门验收时也一定合格。
2
6.1.1 工件验收原则、安全裕度与验收极限
1．内缩方案 验收极限是从规定的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向公 差带内移动一个安全裕度A。孔尺寸的验收极限： 上验收极限=最小实体尺寸-安全裕度(A) 下验收极限=最大实体尺寸+安全裕度(A) 轴尺寸的验收极限： 上验收极限=最大实体尺寸-安全裕度(A) 下验收极限=最小实体尺寸+安全裕度(A) 按内缩方案验收工件，并合理的选择内缩的安全裕度A，将 会没有或很少有误收，并能将误废量控制在所要求的范围 内。
第06章 光滑工件尺寸的检验
至此，我们已学习过的尺寸有：
6.1.2 极限尺寸判断原则（泰勒原则）
2、泰勒规则及量规形式：
为了保证配合要求的实现，国家规定了极限尺寸判断原则
(泰勒原则）：
(１) 孔或轴的体外作用尺寸不允许超越最大实体尺寸。 (２) 任何位置上的实际尺寸不允许超越最小实体尺寸。 即有配合要求的零件尺寸合格条件：
孔： DM=Dmin ≤ Df e ≤ Da ≤Dmax= DL
轴： 50
0.025 0.041
其尺寸合格条件：
孔： Φ50≤ Df e ≤ Da ≤ Φ50.025 轴： Φ49.959 ≤ da ≤ df e ≤ Φ49.975
6.1.2 极限尺寸判断原则（泰勒原则）
由上述的极限尺寸判断原则可知，孔、轴的合格性判断 应是其体外作用尺寸和实际尺寸两者合格性的判断，体外作 用尺寸由最大实体尺寸控制；实际尺寸由最小实体尺寸控制。 孔、轴尺寸采用包容要求时，完工工件建议用光滑极限量规
Z
TT
防止轴的实际尺寸过小
防止通规制造时尺寸过小 防止止规制造时尺寸过小 防止通规使用中磨损过大
应不通过
应通过 应通过 应不通过
校对量 规
轴用工作量 规的止规 轴用工作量 规的通规
塞 规
ZT TS
6.3以保证量规能以一
定的准确度进行检验。量规公差带的大小和位置，取决于工
生产公差是越大还是越小越好？
保证公差是越大还是越小越好？ 二者存在矛盾，为此必须规定验收 极限和允许的测量误差（包括量规 的极限偏差）。 具体规定见国家标准。
6.1.2 极限尺寸判断原则（泰勒原则）
由于形状误差的存在，工件上各处的实际尺寸不相等，工件 尺寸位于极限尺寸范围内也可能装配困难。 影响顺利装配的实际上是 ???? 尺寸。
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一、验收极限和安全裕度
通过第二章学习我们知道，测量零件尺寸时以测得值作为实际尺寸。
由于各种测量误差的存在，测量得到的实际尺寸并非真值，尤其在车间生产现场，一般不可能采用多次测量取平均值的方法以减小随机误差的影响，也不对温度、湿度等环境因素引起的测量误差进行修正，通常只进行一次测量来判断工件的合格与否。
因此，当测得值在工件最大、最小极限尺寸附近时，就可能将本来处在公差带之内的合格品判为废品（误废），或将本来处在公差带之外的废品判为合格品（误收）。
国家标准规定的验收原则是：所用验收方法应只接收位于规定的极限尺寸之内的工件。
即允许误废而不允许误收。
为了保证这个验收原则的实现，保证零件达到互换性要求，将误收减至最小，规定了验收极限。
验收极限是指检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。
如图3-16所示，验收极限是从图样上标定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定。
所计算出的两个极限值为验收极限，即：
上验收极限=最大极限尺寸-A
下验收极限=最小极限尺寸+A
由于验收极限向工件公差带内移动，为了保证验收时合格，在生产时工件不能按设计的极限尺寸加工，应按由验收极限所确定的范围生产，这个范围称为“生产公差”。
安全裕度A由工件公差T确定，对于配合尺寸一般A 的数值取工件公差的1/10。
对于非配合尺寸或工艺能力很高时，A值可取为零。
同时A值的大小是人为给定的，A值越大对计量器具要求越低；A值越小，生产公差越大，但对计量器具的要求越高。
因此应结合实际情况灵活处理。
二、计量器具的选择
计量器具的选择主要取决于计量器具的技术指标和经济指标。
在综合考虑这些指标时，具体有如下两点：
1、选择计量器具应与被测尺寸的外形、位置、尺寸的大小及被测参数特征相适应，使所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。
2、选择计量器具应考虑工件的尺寸公差，使所选计量器具的不确定度既要保证测量精度要
求，又要符合经济性要求。
为了保证测量的可靠性和量值的统一，国家标准规定：按照计量器具的测量不确定度允许值u1选择计量器具。
计量器具的不确定度u/应小于等于允许的不确定度u1。
u1值在各个版本的教材上都有，其大小分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档。
对于IT6～IT11，u1 为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档，对于IT12～IT18, u1 为Ⅰ、Ⅱ档.一般情况下，优先选用Ⅰ档，其次为Ⅱ档、Ⅲ档。
Ⅰ档u1值为。
例 1 被测工件为φ35f8mm的轴，试确定验收极限并选择合适的计量器具。
解：（1）确定工件的极限偏差
es= ei=。
(2)确定安全裕度A和计量器具不确定度允许值u1
工件公差是，查表或计算得 A=，u1=。
（3）选择计量器具
根据基本尺寸φ35mm，从表中可查得，分度值为的比较仪的不确定度u1为，小于允许值的使用要求。
(4)确定验收极限
取A=。
上验收极限=
下验收极限=+=
例2 被测工件为Φ30h8的轴，若用测量范围为0～50mm、分度值为的外径千分尺为检验器具，试计算其验收极限和生产公差。
解：（1）查出千分尺的不确定度 u=。
（2）确定允许的不确定度取u1=u=。
（3）确定安全裕度A A=u1/≈。
取A=。
（4）计算验收极限和生产公差
30h8的上偏差 es=0 下偏差 ei=。
dmax=30 dmin==
上验收极限==
下验收极限=+=
生产公差=。