量规设计及应用举例：设计检验φ20H8孔和轴

3.7.4.1　量规的设计原则

对遵守包容要求的孔和轴应按极限尺寸判断原则——泰勒原则予以验收，即光滑极限量规的设计应遵循泰勒原则。泰勒原则是孔或轴的局部尺寸和形状误差的综合结果形成的体外作用尺寸（Dfe和dfe）不允许超出最大实体尺寸（DM或dM），同时孔或轴任何位置上的局部尺寸（Da或da）不允许超过最小实体尺寸（DL或dL），即

对于孔应满足：

对于轴应满足：

包容要求是从设计的角度出发，反映对孔、轴的设计要求，而泰勒原则是从验收的角度出发反映对孔、轴的验收要求。从保证孔与轴的配合性质的角度看，两者是一致的。用光滑极限量规检验工件时，符合泰勒原则的量规如下：

“通规”用于控制工件的作用尺寸，它的测量面理论上应具有与被检验孔或轴形状相对应的完整表面（通常称为全形量规），通规的尺寸应等于被测孔或被测轴的最大实体尺寸，且长度应与被测孔或被测轴的配合长度一致。

“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，称为不全形量规，两测量面之间的尺寸应等于被测孔或被测轴的最小实体尺寸。

泰勒原则是设计极限量规的依据，严格遵守泰勒原则设计的量规，既能控制零件尺寸，又能控制零件形状误差。用这种极限量规检验工件，基本上可保证工件极限与配合的要求，达到互换的目的。国家标准中还规定，符合泰勒原则的量规，如在某些场合下应用不方便或有困难时，可在保证被检验工件的形状误差（尤其是轴线的直线度、圆度等）不致影响配合性质的条件下，使用偏离泰勒原则的量规。

为了尽量减少在使用偏离泰勒原则的量规检验时造成的误判，操作量规的方法一定要正确。例如，使用非全形的通端塞规时，应在被检测的孔的全长上沿圆周的几个位置上检验；使用卡规时，应在被检测轴的配合长度的几个部位并在围绕被检测轴的圆周上的几个位置检验。

3.7.4.2　量规工作尺寸的计算

光滑极限量规的尺寸及偏差计算步骤如下：

（1）按极限与配合国家标准来确定被测孔或轴的标准公差和上、下极限偏差。

（2）查出工作量规的制造公差T1和位置要素Z1值。

（3）根据工作量规的制造公差T1确定工作量规的形状公差。

（4）根据工作量规的制造公差T1确定校对量规的制造公差Tp。

（5）计算各种量规的极限偏差或工作尺寸。

根据量规公差带图（见图3.19），可以得出量规极限偏差的计算公式，见表3.9。

表3.9　量规极限偏差的计算公式

注：式中ES、EI分别为被检验孔的上、下极限偏差；es，ei分别为被检验轴的上、下极限偏差。

3.7.4.3　量规设计应用举例

【例3-5】设计检验φ20H8/的孔和轴用各种量规的极限偏差和工作尺寸，并画出工作量规简图。

【解】由极限偏差表查出孔与轴的上、下极限偏差为：

φ20H8孔的上极限偏差ES＝＋0.033 mm；下极限偏差EI＝0

φ20f7轴的上极限偏差es＝－0.020 mm；下极限偏差ei＝－0.041 mm

由表3.8查得工作量规的制造公差T1和位置要素Z1：

孔用塞规　T1＝0.003 4 mm；Z1＝0.005 mm

轴用卡规　T1＝0.002 4 mm；Z1＝0.003 4 mm

确定工作量规的形状公差：

孔用塞规　T1/2＝0.001 7 mm

轴用卡规　T1/2＝0.001 2 mm

确定校对量规的制造公差：Tp＝T1/2＝0.001 2 mm

计算量规的极限偏差和工作尺寸并画出量规公差带图.

（1）φ20H8孔用塞规。

①通规（T）：

上偏差＝EI＋Z1＋T1/2＝0＋0.005＋0.003 4/2＝＋0.006 7 mm

下偏差＝EI＋Z1-T1/2＝0＋0.005－0.003 4/2＝＋0.003 3 mm(www.xing528.com)

磨损极限＝Dmin＝20 mm

②止规（Z）：

上偏差＝ES＝＋0.33 mm

下偏差＝ES－T1＝0.033－0.003 4＝＋0.029 6 mm

（2）φ20f7轴用卡规。

①通规（T）：

上偏差＝es－Z1＋T1/2＝－0.02－0.003 4＋0.002 4/2＝－0.022 2 mm

下偏差＝es-Z1-T1/2＝-0.02-0.003 4-0.002 4/2＝-0.024 6 mm

磨损极限＝dmax＝19.980 mm

②止规（Z）：

上偏差＝ei＋T1＝-0.04 1＋0.002 4＝－0.038 6 mm

下偏差＝ei＝－0.041 mm

（3）轴用卡规的校对量规。

①校通-通量规（TT）：

上偏差＝es＋Z－T1/2＋Tp＝-0.02-0.003 4－0.002 4/2＋0.001 2 mm＝－0.023 4 mm

下偏差＝es-Z－T1/2＝－0.02－0.003 4-0.002 4/2 mm＝-0.024 6 mm

②校通-损量规（TS）：

上偏差＝es＝－0.02 mm

下偏差＝es－Tp＝－0.02－0.001 2 mm＝－0.021 2 mm

③校止-通量规（ZT）：

上偏差＝ei＋Tp＝－0.041＋0.001 2 mm＝－0.039 8 mm

下偏差＝ei＝－0.041 mm

φ20H8/f7孔、轴用各种量规工作尺寸计算结果见表3.10，量规公差带图如图3.20所示。

表3.10　量规工作尺寸计算结果　mm

图3.20　φ20H8/f7孔、轴用量规公差带图

画出量规工作简图如图3.21所示。

图3.21　工作量规简图

量规工作简图中工作面的粗糙度要求比被测零件的粗糙度要求要严格些，校对量规测量面的表面粗糙度比工作量规更小。量规测量面的粗糙度，主要是从量规使用寿命、被检验工件的基本尺寸、公差等级和表面粗糙度参数值以及量规制造的工艺水平考虑的。