7光滑工件尺寸的检测
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光滑工件轴径尺寸的测量
1 实验一 光滑工件轴径尺寸的测量
一、实验内容
在立式光学比较仪或投影立式光学计上，以量块为基准，用比较测量法，测量光滑极限量规外径尺寸的实际偏差及合格性判断。
二、实验目的
1．了解光学比较仪的工作原理和结构。
2．熟悉测量技术中常用的度量指标和量块、量规的实际运用。
3．掌握光学比较仪的调整步骤和测量方法。
4．对测量数据能进行处理，作出正确的判断结论。
三、实验基本原理与方法
1．立式光学比较仪概述
立式光学比较仪简称光较仪，也叫立式光学计。
其外形结构如图1-1所示。
它由底座、横臂、光学计管和工作台等部分组成。
图1-1 立式光学比较仪
1-底座；2-立柱；3-横臂紧固螺钉；4-光管；5-测头提升器；6-工作台
7-横臂调节螺母；8-横臂；9-光管细调装置；10-光管紧固螺钉
立式光学比较仪是一种精度较高、结构简单的常用光学仪器。
它是以量块为基准，用比较测量法来测量各种精密工件的外尺寸，也可在±0.1mm 范围内作绝对测量，还可用4等量块作基准，检定5等（3、4级）量块。
第七章 光滑工件尺寸的检测
孔 公 差 带 轴 公 差 带 验收极限
验收极限 验收极限
验收极限
7.2 用通用计量器具测量工件 验收极限方式的确定——内缩 内缩 验收极限方式的确定
孔尺寸的验收极限： 孔尺寸的验收极限： 补充： 补充：不确定度 轴孔 上验收极限 上验收极限 上验收极限=最小实体极限（LML）－安全裕度（ ）－安全裕度 上验收极限=最小实体极限（LML）－安全裕度（A） 公公 测量不确定度是指测量获得结果的不确定程度。 测量不确定度是指测量获得结果的不确定程度。 差差 下验收极限=最大实体极限（MML） 安全裕度（ 下验收极限=最大实体极限（MML）+安全裕度（A） 带带 下验收极限 它表明该结果的可信赖程度，是测量结果质量的指标； 它表明该结果的可信赖程度，是测量结果质量的指标； 轴尺寸的验收极限： 轴尺寸的验收极限： 下验收极限 不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近， 不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越 上验收极限=最大实体极限（MML）－安全裕度（ ）－安全裕度 上验收极限=最大实体极限（MML）－安全裕度（A） 下验收极限=最小实体极限（LML） 安全裕度（ 下验收极限=最小实体极限（LML）+安全裕度（A） 水平越高，其使用价值越高； 高，水平越高，其使用价值越高； 不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用 水平越低， 不确定度越大，测量结果的质量越低，精度 值确定要适当： 太大， A值确定要适当：A太大，误收 误废 经济性 价值也越低； 太小， 价值也越低； A太小， 误收 误废 精度 经济性 不确定度的值即为各项值距离平均值的最大距离。 不确定度的值即为各项值距离平均值的最大距离。 不确定度： 计量器具本身的不确定度 A值由 计量器具本身的不确定度：u1 有一列数。A1,A2, ... , An, 他们的平均值为A，则不 他们的平均值为A 例：有一列数。、温度误差和压陷效应等引起的不确定度：u2 形状误差、 不确定度： 形状误差 温度误差和压陷效应等引起的不确定度 确定度为： 确定度为：max{ |A - Ai|, 一般情况下， 值按工件公差T的1/10 确定。 n}。 确定。 一般情况下，A值按工件公差Ti = 1, 2, ..., n}。
验收极限 验收极限
验收极限
7.2 用通用计量器具测量工件 验收极限方式的确定——内缩 内缩 验收极限方式的确定
孔尺寸的验收极限： 孔尺寸的验收极限： 补充： 补充：不确定度 轴孔 上验收极限 上验收极限 上验收极限=最小实体极限（LML）－安全裕度（ ）－安全裕度 上验收极限=最小实体极限（LML）－安全裕度（A） 公公 测量不确定度是指测量获得结果的不确定程度。 测量不确定度是指测量获得结果的不确定程度。 差差 下验收极限=最大实体极限（MML） 安全裕度（ 下验收极限=最大实体极限（MML）+安全裕度（A） 带带 下验收极限 它表明该结果的可信赖程度，是测量结果质量的指标； 它表明该结果的可信赖程度，是测量结果质量的指标； 轴尺寸的验收极限： 轴尺寸的验收极限： 下验收极限 不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近， 不确定度愈小，所述结果与被测量的真值愈接近，质量越 上验收极限=最大实体极限（MML）－安全裕度（ ）－安全裕度 上验收极限=最大实体极限（MML）－安全裕度（A） 下验收极限=最小实体极限（LML） 安全裕度（ 下验收极限=最小实体极限（LML）+安全裕度（A） 水平越高，其使用价值越高； 高，水平越高，其使用价值越高； 不确定度越大，测量结果的质量越低，水平越低，其使用 水平越低， 不确定度越大，测量结果的质量越低，精度 值确定要适当： 太大， A值确定要适当：A太大，误收 误废 经济性 价值也越低； 太小， 价值也越低； A太小， 误收 误废 精度 经济性 不确定度的值即为各项值距离平均值的最大距离。 不确定度的值即为各项值距离平均值的最大距离。 不确定度： 计量器具本身的不确定度 A值由 计量器具本身的不确定度：u1 有一列数。A1,A2, ... , An, 他们的平均值为A，则不 他们的平均值为A 例：有一列数。、温度误差和压陷效应等引起的不确定度：u2 形状误差、 不确定度： 形状误差 温度误差和压陷效应等引起的不确定度 确定度为： 确定度为：max{ |A - Ai|, 一般情况下， 值按工件公差T的1/10 确定。 n}。 确定。 一般情况下，A值按工件公差Ti = 1, 2, ..., n}。
第六章-光滑工件尺寸的检验
T：工作量规的制造公差；
Z—工作量规通规制造公差的中心线到工件最大实体尺寸之间的距离（位置要素）；
Tp—校对量规制造公差
三、量规公差带
MMS
TS
4、轴用工作量规需用校对规检验
f7 LMS
TP TT ZT
ZT：控制止规不要做小了， 能通为准。 TT：控制通规不要做小了， 能通为准。 TS：防止通规超过磨损极限。
则提高。
+33
误 +36 收
工件的形状误差会引起误收，其误 收率随着验收极限的内缩而降低。
+30 误 H8 废
当测量误差服从正态分布，而工件
尺寸分别遵循正态分布、偏态分布和
+ 0
均匀分布时，误判概率见表5-5、表
-
5-6和表5-7。
+3
误 收 -3
例：
被检工件φ50h8E，已知CP=0.67,尺寸遵循正态分布， 试选择计量器具，确定验收极限，并分析误判概率。
公差带位置：Z 见表5-8
Z
MMS -20
T TS
3、通规需要考虑磨损问题：
磨损极限尺寸为MMS。
f7
TP TT
止规的公差带从LMS起内缩。 -41
ZT
工作量规制 造公差带
工作量规通规 磨损公差带
LMS
校对量规制 造公差带
T：工作量规的制造公差；
Z—工作量规通规制造公差的中心线到工件最大实体尺寸之间的距离（位置要素）；
当采用内缩方案时，由于安全裕度A值是一定的，因此，选 用不同档的值对测量不确定度的内缩量亦不同：
选用Ⅰ档时，A=u（测量不确定度100%内缩）； 选用Ⅱ档时，A=3/5u （60%内缩）； 选用Ⅲ档时， A=2/5u （40%内缩）。
第六章-光滑工件尺寸的检验
=最小实体极限(LML)－安全裕度(A)
=最大实体极限(MML)＋安全裕度(A)
=最大实体极限(MML)－安全裕度(A) =最小实体极限(LML)＋安全裕度(A)
优点：减少或防止误收； 缺点：误废会略有增加。
（2）不内缩方式
验收极限:等于规定的最大实体极限(MML)和 最小实体极限(LML)，即安全裕度值等于零。
用于轴径检验的光滑极限量规称为环规（或卡规）。 也分通规和止规。
通规按被检轴最大极限尺寸制造，止规按被检轴最小 极限尺寸制造。使用时，通规如通过被检轴，则表明轴径 小于最大极限尺寸；止规如通不过被检轴，则表明轴径大 于最小极限尺寸。这样的检验结果表明轴径在规定的极限 尺寸范围内，是合格的。反之，轴径不合格。
按不确定度允许值U选择通用计量器具
测量不确定度 U
u1 计量器具的不确定度
测量温度
u2－
工件形位公差
的影响不确定度
测量力引起压缩变形
u2 约为计量器具不确定度允许值 u1 的一半，即
u2 0.5u1
所以 U u12节 用普通计量器具测量工件
一. 验收极限 验收极限是检验工件尺寸时判断工件合格与 否的尺寸界限
GB／T 3177－1997《光滑工件尺寸的检验》， 对用普通计量器具检测工件尺寸规定了两种验 收极限：
（1）内缩方式
（2）不内缩方式
（1）内缩方式 验收极限：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) ( A=T/10 ，T 为工件公差)
图 6-3 实际尺寸服从偏态分布的 验收极限
(3)当工件的实际尺寸服从偏态分布时(如①手控加工，② 刀具磨损时，为了避免出现不可修复的废品，轴尺寸多 偏大，孔尺寸多偏小)，可只对尺寸偏向的一侧选用内 缩方式，另一侧不内缩，如图6-3。
=最大实体极限(MML)＋安全裕度(A)
=最大实体极限(MML)－安全裕度(A) =最小实体极限(LML)＋安全裕度(A)
优点：减少或防止误收； 缺点：误废会略有增加。
（2）不内缩方式
验收极限:等于规定的最大实体极限(MML)和 最小实体极限(LML)，即安全裕度值等于零。
用于轴径检验的光滑极限量规称为环规（或卡规）。 也分通规和止规。
通规按被检轴最大极限尺寸制造，止规按被检轴最小 极限尺寸制造。使用时，通规如通过被检轴，则表明轴径 小于最大极限尺寸；止规如通不过被检轴，则表明轴径大 于最小极限尺寸。这样的检验结果表明轴径在规定的极限 尺寸范围内，是合格的。反之，轴径不合格。
按不确定度允许值U选择通用计量器具
测量不确定度 U
u1 计量器具的不确定度
测量温度
u2－
工件形位公差
的影响不确定度
测量力引起压缩变形
u2 约为计量器具不确定度允许值 u1 的一半，即
u2 0.5u1
所以 U u12节 用普通计量器具测量工件
一. 验收极限 验收极限是检验工件尺寸时判断工件合格与 否的尺寸界限
GB／T 3177－1997《光滑工件尺寸的检验》， 对用普通计量器具检测工件尺寸规定了两种验 收极限：
（1）内缩方式
（2）不内缩方式
（1）内缩方式 验收极限：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) ( A=T/10 ，T 为工件公差)
图 6-3 实际尺寸服从偏态分布的 验收极限
(3)当工件的实际尺寸服从偏态分布时(如①手控加工，② 刀具磨损时，为了避免出现不可修复的废品，轴尺寸多 偏大，孔尺寸多偏小)，可只对尺寸偏向的一侧选用内 缩方式，另一侧不内缩，如图6-3。
光滑工件的检测及其标准new
A
dmax(M)
轴
公
上验收极限
差
带
下验收极限
Dmax(L)
A
孔 公
上验收极限
差
下验收极限
带
DM
Dmin(M)
dmin(L)
Cp>1采用包容要求时的验收极限
19
§1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测
dmax A
轴
上验收极限
公
差
带
下验收极限
Dma
x
上验收极限
孔
公
差
下验收极限
带
A
Dmin
dmin
偏态分布时的验收极限
20
§1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测
4．测量器具的选择
1.测量精度：所选的测量器具的精度指标必需满足被测对 象
的精度要求，才能保证测量的准确度。被测对象的精度要求 主要由
其公差的大小来表达。一般状况下，所选测量器具的测量不 确定度
只能占被测零件尺寸公差的1/10～1/3，精度低时取1/10，精 度
量规构造简洁、制造简洁、使用便利。 检验孔、轴时，不能测出孔、轴尺寸的具体数字，但能推断孔、轴尺
寸是否合格。
螺纹环规、塞规 27
§2 光滑极限量规
孔公差
孔最大极限尺寸
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
止 通
轴最小极限尺寸 轴公差
通
止
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
28
§2 光滑极限量规
量规是用来推断孔、轴尺寸是否在规定的两极限尺寸范 围内，因此量规都成对使用。
9
§1 光滑工件尺寸的通用计量器具检测
USL、LSL分别为上标准限和下标准限，它们之间的区域1为标准 区，C线表示设计或给定规划阶段，D线表示检验阶段。 由于检验中引入了测量不确定度，合格区和不合格区因不确定区的 存在而减小。测量不确定度越大，合格区和不合格区也会变得越小 。工件和测量设备的标准是在假设能遵守的条件下给出的，因此全 部工件和测量设备均不能超越这些标准。在依据给定的标准进展合 格或不合格判定的检验阶段，应考虑评定得到的测量不确定度。
光滑工件尺寸的检测
0.021 0
0.028 0.015
）: ）:
Z=0.0034 T=0.0024 Z=0.0024 T=0.002
第六章 光滑工件 的尺寸检测
3)确定量规上下偏差 塞规： ES=+0.021
EI =0
通端：Ts=EI+Z+T/2=0+0.0034+0.0012=+0.0046 Ti=EI+Z-T/2=0+0.0034-0.0012=+0.0022 止端：Zs=ES= +0.021 Zi=ES-T=+0.0186 卡规： es= +0.028 ei =+0.015 通端：Tsd=es-Z+T/2=+0.028-0.0024+0.001=+0.0266 Tid=es-Z-T/2=+0.028-0.0024-0.001=+0.0246 止端：Zsd=ei+T=+0.017 Zid=ei=+0.015
一、测量误差对测量结果的影响
最 大 极 限 尺 寸
工件 公差
误收 误废 生产公差 误废 误收 最小极限尺寸
保证 公差
生产公差:合格工件可能的最小公差 保证公差:合格工件可能的最大公差
第六章 光滑工件 的尺寸检测
第一节 通用测量器具测量
一、验收极限:是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限 确定工件尺寸的验收极限,有两种方案 1）内缩方案：为保证产品质量，减少误收，验收极限是分别从最大极限 和最小极限向公差带内移动一个安全裕度A，来确定，简称内缩方案。
上验收极限 上验收极限
孔 公 差 带
A
生 产 公 差
0.028 0.015
）: ）:
Z=0.0034 T=0.0024 Z=0.0024 T=0.002
第六章 光滑工件 的尺寸检测
3)确定量规上下偏差 塞规： ES=+0.021
EI =0
通端：Ts=EI+Z+T/2=0+0.0034+0.0012=+0.0046 Ti=EI+Z-T/2=0+0.0034-0.0012=+0.0022 止端：Zs=ES= +0.021 Zi=ES-T=+0.0186 卡规： es= +0.028 ei =+0.015 通端：Tsd=es-Z+T/2=+0.028-0.0024+0.001=+0.0266 Tid=es-Z-T/2=+0.028-0.0024-0.001=+0.0246 止端：Zsd=ei+T=+0.017 Zid=ei=+0.015
一、测量误差对测量结果的影响
最 大 极 限 尺 寸
工件 公差
误收 误废 生产公差 误废 误收 最小极限尺寸
保证 公差
生产公差:合格工件可能的最小公差 保证公差:合格工件可能的最大公差
第六章 光滑工件 的尺寸检测
第一节 通用测量器具测量
一、验收极限:是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限 确定工件尺寸的验收极限,有两种方案 1）内缩方案：为保证产品质量，减少误收，验收极限是分别从最大极限 和最小极限向公差带内移动一个安全裕度A，来确定，简称内缩方案。
上验收极限 上验收极限
孔 公 差 带
A
生 产 公 差
光滑工件尺寸检验和光滑
按用途分类 工作量规:加工工件的操作者使用,新的或磨损较少; ①工作量规:加工工件的操作者使用,新的或磨损较少; 验收量规:检验员或用户使用,旧的或磨损较多, ②验收量规:检验员或用户使用,旧的或磨损较多,未 超磨损极限; 超磨损极限;
③ 校对量规:检验轴用工作量规的量规; 校对量规:检验轴用工作量规的量规; 轴用工作量规的量规
�
第二节 光滑极限量规设计
一,光滑极限量规的作用和分类
特点:无刻度,成对使用,专用性; 特点:无刻度,成对使用,专用性; 作用:适用于大批量生产,遵守包容原则的孔, 作用:适用于大批量生产,遵守包容原则的孔,轴 检验;通规模拟最大实体边界; 检验;通规模拟最大实体边界;止规体现最小实体 尺寸. 尺寸. 分类: 分类:
二,测量器具的选择
测量极限误差是产生"误收" 误废"的原因. 测量极限误差是产生"误收","误废"的原因. 测量极限误差(测量不确定度) 包括测量器具的 测量极限误差(测量不确定度)U包括测量器具的 不确定度u1 测量方法的不确定度u u1和 不确定度u1和测量方法的不确定度u2. 测量器具的不确定度u 是产生"误收" 测量器具的不确定度u1是产生"误收","误废 的主要因素.故依据u 选择计量器具非常重要. "的主要因素.故依据u1选择计量器具非常重要. 通用测量器具测量工件,参照国标GB/T3177 GB/T3177通用测量器具测量工件,参照国标GB/T31771997.标准适用于车间用计量器具, 1997.标准适用于车间用计量器具,主要用以检测 IT6～IT18的工件尺寸 的工件尺寸. IT6～IT18的工件尺寸.
3. 尺寸验收极限
③ 校对量规:检验轴用工作量规的量规; 校对量规:检验轴用工作量规的量规; 轴用工作量规的量规
�
第二节 光滑极限量规设计
一,光滑极限量规的作用和分类
特点:无刻度,成对使用,专用性; 特点:无刻度,成对使用,专用性; 作用:适用于大批量生产,遵守包容原则的孔, 作用:适用于大批量生产,遵守包容原则的孔,轴 检验;通规模拟最大实体边界; 检验;通规模拟最大实体边界;止规体现最小实体 尺寸. 尺寸. 分类: 分类:
二,测量器具的选择
测量极限误差是产生"误收" 误废"的原因. 测量极限误差是产生"误收","误废"的原因. 测量极限误差(测量不确定度) 包括测量器具的 测量极限误差(测量不确定度)U包括测量器具的 不确定度u1 测量方法的不确定度u u1和 不确定度u1和测量方法的不确定度u2. 测量器具的不确定度u 是产生"误收" 测量器具的不确定度u1是产生"误收","误废 的主要因素.故依据u 选择计量器具非常重要. "的主要因素.故依据u1选择计量器具非常重要. 通用测量器具测量工件,参照国标GB/T3177 GB/T3177通用测量器具测量工件,参照国标GB/T31771997.标准适用于车间用计量器具, 1997.标准适用于车间用计量器具,主要用以检测 IT6～IT18的工件尺寸 的工件尺寸. IT6～IT18的工件尺寸.
3. 尺寸验收极限
光滑工件尺寸的检测
27
（二）量规工作尺寸的设计 按国标数据选取，计算。 （三）量规的技术要求 1、形位公差： 取尺寸公差的50%，一般≥0.001mm。 2、量规的材料： 量规要求硬度高，耐磨损。 故应采用：合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢 3、量规的粗糙度 表6-6P140 基本尺寸大，Ra大；IT等级高，Ra小。
孔验收尺寸范围是： 140.144~140.016为合格。
如下图：
12
140H10=1400
0.16
A=0.016
D上= =140.144 ； D下=140.016
4）画出验收极限图 （1）用零件图表示
（2）用公差带图表示图
13
课上练习计算、画图
例3 轴 Φ 1000..036 0 071
3
上图
定义：
误 收： 误把不合格的零件认为合格。
误
废： 误把合格的零件认为不合格。
按生产公差要求，会产生误废。 按保证公差要求，会产生误收。
结 论：
为了解决： 生产公差大些，不产生误废； 保证公差小些，不产生误收。
就应确定： 验收极限和允许的测量误差。
4
第一节：用通用测量器具测量
一、验收极限
确定零件尺寸合格与否的范围。 验收极限： 检验时人为提高的公差量。 安全裕度A： 补偿形状误差的不确定性。 A的物理意义： 1、内缩方式： 适用于尺寸要求高的零件。 方法：按工件要求的max、min向内移A
22
2、环规公差（检验工件轴） 1）止规最小尺寸=工件轴最小尺寸。 止规最大尺寸=工件轴最小尺寸+ES,无磨损
如下式：
图示：
D
止 min
d min
D
止 max
d min ES
（二）量规工作尺寸的设计 按国标数据选取，计算。 （三）量规的技术要求 1、形位公差： 取尺寸公差的50%，一般≥0.001mm。 2、量规的材料： 量规要求硬度高，耐磨损。 故应采用：合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢 3、量规的粗糙度 表6-6P140 基本尺寸大，Ra大；IT等级高，Ra小。
孔验收尺寸范围是： 140.144~140.016为合格。
如下图：
12
140H10=1400
0.16
A=0.016
D上= =140.144 ； D下=140.016
4）画出验收极限图 （1）用零件图表示
（2）用公差带图表示图
13
课上练习计算、画图
例3 轴 Φ 1000..036 0 071
3
上图
定义：
误 收： 误把不合格的零件认为合格。
误
废： 误把合格的零件认为不合格。
按生产公差要求，会产生误废。 按保证公差要求，会产生误收。
结 论：
为了解决： 生产公差大些，不产生误废； 保证公差小些，不产生误收。
就应确定： 验收极限和允许的测量误差。
4
第一节：用通用测量器具测量
一、验收极限
确定零件尺寸合格与否的范围。 验收极限： 检验时人为提高的公差量。 安全裕度A： 补偿形状误差的不确定性。 A的物理意义： 1、内缩方式： 适用于尺寸要求高的零件。 方法：按工件要求的max、min向内移A
22
2、环规公差（检验工件轴） 1）止规最小尺寸=工件轴最小尺寸。 止规最大尺寸=工件轴最小尺寸+ES,无磨损
如下式：
图示：
D
止 min
d min
D
止 max
d min ES