何寧珍

（柳州五菱柳機(jī)動力有限公司，廣西柳州545007）

檢測與測試

功能量規(guī)設(shè)計(jì)實(shí)例

何寧珍

（柳州五菱柳機(jī)動力有限公司，廣西柳州545007）

介紹了如何使用功能量規(guī)來檢測孔系類型零件，利用功能量規(guī)獨(dú)特的優(yōu)越性，實(shí)現(xiàn)綜合檢測驗(yàn)收，保證檢驗(yàn)準(zhǔn)確度的同時(shí)，提高檢驗(yàn)效率，節(jié)省檢驗(yàn)成本，適用于批量生產(chǎn)。

位置度公差；功能量規(guī)；工作部位尺寸計(jì)算

在生產(chǎn)實(shí)際中，孔系類型零件非常多見并應(yīng)用廣泛，孔系分布有沿圓周分布、矩陣分布、任意分布等不同表現(xiàn)形式，但設(shè)計(jì)上對孔系的位置度一般作出一定要求以滿足零件的安裝需要。如在檢驗(yàn)工作中接觸到的某一法蘭類部件，幾個(gè)安裝孔沿圓周均勻分布，設(shè)計(jì)規(guī)定孔系對基準(zhǔn)的位置度要求。若采用傳統(tǒng)的平臺、方箱和常規(guī)量具測量，或三坐標(biāo)測量設(shè)備進(jìn)行測量驗(yàn)收，工作效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不能滿足快節(jié)奏的生產(chǎn)狀況要求。如果采用功能量規(guī)就可以很好地解決了這個(gè)問題，實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確地驗(yàn)收。本文列舉一簡例，淺析孔系零件功能量規(guī)的設(shè)計(jì)思路。

1　功能量規(guī)概述

功能量規(guī)是當(dāng)最大實(shí)體要求應(yīng)用于被測要素和（或）基準(zhǔn)要素時(shí)，用來確定它們的實(shí)際輪廓是否超出邊界（最大實(shí)體實(shí)效邊界或最大實(shí)體邊界）的全形通規(guī)。功能量規(guī)有整體型、組合型、插入型和活動型幾種型式，其工作部位包括檢驗(yàn)部位、定位部位和導(dǎo)向部位［1］，生產(chǎn)中根據(jù)零件的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求可設(shè)計(jì)制作相應(yīng)的功能量規(guī)用于生產(chǎn)檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)綜合檢測驗(yàn)收。

2　零件簡圖與設(shè)計(jì)要求

孔系零件設(shè)計(jì)簡圖如圖1所示，零件安裝孔系分布是按圓周均勻分布的常見分布格局，基準(zhǔn)孔采用包容原則，安裝孔在Ф50理想圓周上均勻分布，各孔位置度為遵循最大實(shí)體原則。位置度的具體公差帶含義如圖2所示，當(dāng)零件為最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，要求6個(gè)安裝孔的實(shí)際軸線必須分別位于直徑為Ф0.20 mm的6個(gè)圓柱形公差帶內(nèi)，各公差帶的軸線位于Ф50 mm的理想圓周上，并按60°均勻分布在Ф50 mm的理想圓上，Ф50 mm的圓心與孔Ф20mm的軸線（基準(zhǔn)軸線）A同軸。

圖1　孔系零件設(shè)計(jì)簡圖

圖2　安裝孔位置度公差帶含義

（1）最大實(shí)體原則。當(dāng)被測要素的實(shí)際尺寸偏離最大實(shí)體尺寸時(shí)，形位公差可以獲得補(bǔ)償值的一種公差原則。即圖紙上標(biāo)注的形位公差值是被測要素在最大實(shí)體狀態(tài)下給定的，當(dāng)被測要素直徑偏離最大實(shí)體直徑時(shí)，形位公差值可得到一個(gè)補(bǔ)償值，該補(bǔ)償值是最大實(shí)體直徑和實(shí)際直徑之差的絕對值。最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)無論對于軸類還是孔類，此時(shí)的狀態(tài)是最難安裝狀態(tài)，當(dāng)要素偏離最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，形位公差值得到一個(gè)補(bǔ)償值，最小狀態(tài)時(shí)形位公差值獲得的補(bǔ)償最大，只要仍可滿足安裝要求即可［2］。所以在裝配中，常常用到最大實(shí)體原則，安裝選配方便，同時(shí)利于提高零件加工的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)基準(zhǔn)要素偏離最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，孔的位置公差獲得補(bǔ)償量只能補(bǔ)償給成組要素而不能分別補(bǔ)償給各個(gè)被測要素。

（2）包容原則。是尺寸公差與形位公差相互有關(guān)的一種相關(guān)要求，當(dāng)要素在最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，允許的形位公差為零，此設(shè)計(jì)相當(dāng)于位置度公差為零的最大實(shí)體原則即。圖1設(shè)計(jì)是最大實(shí)體原則同時(shí)應(yīng)用于被測要素和基準(zhǔn)要素的實(shí)例，當(dāng)安裝孔和基準(zhǔn)孔A均處于最大實(shí)體狀態(tài)，即實(shí)際要素在給定長度上處處位于極限尺寸之內(nèi)，并具有允許的材料量最多的狀態(tài)時(shí)（安裝孔為Ф15.0，基準(zhǔn)孔為Ф20.0時(shí)），被測孔的位置公差帶位于直徑Ф0.20 mm的圓柱面內(nèi)，如圖2所示。當(dāng)基準(zhǔn)要素偏離最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，孔的位置公差獲得補(bǔ)償量，補(bǔ)償給成組要素而不是分別補(bǔ)償給各個(gè)被測要素。

3　功能量規(guī)設(shè)計(jì)思路

根據(jù)此孔系類零件設(shè)計(jì)要求，按GB/T 8069-1998《功能量規(guī)》進(jìn)行功能量規(guī)設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)零件關(guān)聯(lián)被測要素的實(shí)際輪廓是否超越規(guī)定邊界，功能量規(guī)相當(dāng)于模擬被測件的裝配極限（實(shí)效邊界）情況下的一種標(biāo)準(zhǔn)匹配件。功能量規(guī)簡圖如圖3所示，量規(guī)由底板、定位銷、測量銷組成。功能量規(guī)各工作部位尺寸按后附的相對應(yīng)的計(jì)算尺寸值設(shè)計(jì)，另外各個(gè)銷的長度、高度、底板厚度與零件匹配，手柄長度考慮插取方便設(shè)計(jì)。

功能量規(guī)測量要素的形狀采用與被測孔的實(shí)效邊界相一致的固定銷和活動銷。底平面需要限制三個(gè)自由度，一個(gè)基準(zhǔn)定位圓柱銷限制了兩個(gè)自由度，為了防止過定位，另一個(gè)測量固定銷制成削邊銷。零件的被測要素和基準(zhǔn)要素均為中心要素，因而功能量規(guī)的測量部位和定位部位的尺寸、形狀、方向和位置與零件上相應(yīng)的被測要素和基準(zhǔn)要素的實(shí)效邊界的尺寸、形狀、方向和位置相同。導(dǎo)向部位兼做測量部位，制作成無臺階式，其尺寸、形狀方向和位置應(yīng)按測量部位確定。檢驗(yàn)時(shí)，首先確定基準(zhǔn)孔和安裝孔尺寸檢驗(yàn)合格，再用功能量規(guī)綜合檢具進(jìn)行檢驗(yàn)，若功能量規(guī)能自由通過，則表示被測輪廓未超越規(guī)定邊界，零件合格。

圖3　功能量規(guī)簡圖

3.1功能量規(guī)各工作部位尺寸計(jì)算［3］

根據(jù)《GB/T 8069-1998功能量規(guī)》相關(guān)要求，進(jìn)行綜合檢具各個(gè)量規(guī)的測量部位、定位部位及導(dǎo)向部位的尺寸計(jì)算。《GB/T 8069-1998功能量規(guī)》附表1.

表1　功能量規(guī)各工作部位的尺寸公差、形位公差、允許磨損量及最小間隙的數(shù)值單位：μm

（1）確定功能量規(guī)各工作部位公差

1）中心孔定位部位綜合公差Tt＝0.025，按GB/T 8069-1998查表1得：

尺寸公差TL＝0.002，允許最小磨損量WL＝0.002

2）測量部位綜合公差Tt＝0.18+0.20＝0.38，按GB/T 8069-1998查表1得：

尺寸公差TI＝0.008，允許最小磨損量WI＝0.008，位置公差tI＝0.012

3）測量部位的基本偏差，根據(jù)Tt＝0.18+0.20＝0.38，按GB/T 8069-1998查表2得：

FI1＝0.025（固定銷），F(xiàn)I2＝0.036（活動銷）

4）導(dǎo)向部位由綜合公差Tt＝0.18+0.20＝0.38，按GB/T 8069-1998查表1得：

尺寸公差TG＝0.005，允許最小磨損量WG＝0.005，最小間隙Smin＝0.004.

（2）功能量規(guī)各工作部位尺寸計(jì)算

1）定位部位尺寸（定位插銷）

定位部位基本尺寸：dLB＝DMMC＝Ф20.0mm

定位部位磨損極限尺寸：dLW＝dLB-（TL+WL）＝Ф20.0-0.002-0.002-0.002＝Ф19.996 mm

2）測量部位尺寸（測量插銷削邊銷）

測量部位基本尺寸：dIB1＝DMMC-t＝Ф15.0-0.20＝14.80mm

測量部位磨損極限尺寸：dIW1＝（dIB1+FI1）-（TI+WI）＝Ф14.8+0.025-0.008-0.008＝Ф14.809mm

3）測量部位尺寸（活動插銷）

測量部位基本尺寸：dIB2＝DMMC-t＝Ф15.0-0.20＝14.80mm

測量部位磨損極限尺寸：dIW2＝（dIB2+FI2）-（TI+WI）＝Ф14.8+0.036-0.008-0.008＝Ф14.820 mm

4）導(dǎo)向部位尺寸（活動插銷的導(dǎo)向孔）

導(dǎo)向部位基本尺寸：DGB＝dI2max＝Ф14.836mm

導(dǎo)向部位磨損極限尺寸：DGW＝（DGB+Smin）+（TG+WG）＝Ф14.836+0.004+0.005+0.005＝Ф14.850mm. 3.2功能量規(guī)相關(guān)的技術(shù)要求及使用保養(yǎng)

功能量規(guī)輔助生產(chǎn)經(jīng)常使用，所以首先要耐磨損，其次要有長期的穩(wěn)定性，測量部位和定位部位都有磨損極限，工作部位一旦超出磨損極限則功能量規(guī)不能繼續(xù)使用。因此為了保證檢驗(yàn)準(zhǔn)確度，各個(gè)部位選材及熱處理要求如下：底板45#鋼，硬度不高，易切削加工，同時(shí)具有良好的耐磨性、鑄造性和切削性。底板調(diào)質(zhì)HB270-300，調(diào)制處理后底板具有良好的綜合機(jī)械性能。導(dǎo)向套、定位銷和檢測銷的材質(zhì)：T8，熱處理：淬火HRC58-62.同時(shí)功能量規(guī)表面經(jīng)過發(fā)藍(lán)Fe/Ct.o處理，防止使用過程容易產(chǎn)生銹蝕。

綜合檢具注意日常的保養(yǎng)，進(jìn)行定期涂油防銹。檢具工作表面不得有銹跡、銹蝕，無毛刺、黑斑、劃痕、裂紋等明顯影響外觀和使用質(zhì)量的缺陷，其余表面不得有銹蝕和裂紋。檢具的各部位連接牢固可靠，在使用過程中不得有松動現(xiàn)象。我公司規(guī)定檢具使用要周期檢驗(yàn)，綜合檢具檢驗(yàn)周期為六個(gè)月，定位銷、檢測銷、導(dǎo)向套的尺寸不能超過磨損極限，在接近磨損極限時(shí)就要注意及時(shí)更換了［1］。

檢驗(yàn)時(shí)，首先零件的基準(zhǔn)孔和安裝孔尺寸檢驗(yàn)合格，再用功能量規(guī)綜合檢具檢驗(yàn)，若功能量規(guī)能順利通過，則表示被測輪廓未超越規(guī)定邊界，表示零件合格，否則為不合格。

4　結(jié)束語

功能量規(guī)作為一種定性檢驗(yàn)的量規(guī)，缺點(diǎn)是不能測量各具體數(shù)值。但是功能量規(guī)精度可靠，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足操作簡單、使用方便，替代傳統(tǒng)的方箱、平臺、常規(guī)量具檢測方法或三坐標(biāo)測量機(jī)檢測方法，比常規(guī)量具更能體現(xiàn)出優(yōu)越性，既保證了檢驗(yàn)準(zhǔn)確度，又大大提高檢驗(yàn)效率，節(jié)省了檢驗(yàn)成本，質(zhì)量控制效果非常好，在批量生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用，生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)該學(xué)會應(yīng)用。

［1］梁國民.質(zhì)量檢驗(yàn)員手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

［2］甘永立.幾何量公差與檢測［M］.第九版.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社.

［3］GB/T8069-1998，功能量規(guī)［S］.

The Function ofGauge Design Exam ples

HE Ning-zhen
（Liuzhou Wuling Limited Company，Liuzhow Guangxi 545007，China）

The function of the gauge，detection hole type parts.The functional gauges unique superiority，realize the comprehensive inspection and acceptance，inspection to ensure accuracy at the same time，improve the inspection efficiency，save test cost，suitable formass production.

true position；functional gauge；working position size calculation

TG815

B

1672-545X（2016）05-0206-03

2016-02-17

何寧珍（1975-），女，廣西柳州人，工程師，本科，主要研究方向：裝配與測量。