3.3.2　光滑极限量规检验孔、轴尺寸

1．量规的作用与分类

在车间条件下，当孔、轴单一要素遵守包容原则时，常使用光滑极限量规来检验孔、轴是否合格。量规是一种没有刻度的专用检验工具。用量规检验工件时，只能判断工件是否在规定的检验极限范围内，而不能测量出工件实际尺寸及形状误差的具体数值。量规结构简单，使用方便、可靠，检验效率高。因此，量规广泛应用于机械制造中的成批、大量生产。

光滑极限量规的外形与被检验对象相反。检验孔的量规称为塞规，如图3-4（a）所示；检验轴的量规称为卡规（或卡板），如图3-4（b）所示。光滑极限量规一般是通规和止规成对使用。通规是检验工件最大实体尺寸的量规，止规是检验工件最小实体尺寸的量规。因此，通规应按工件最大实体尺寸制造，止规应按工件最小实体尺寸制造。检验时，如果通规能通过工件，而止规不能通过，则认为工件是合格的；否则工件就不合格。所谓“通规能通过”是指在用手以不很大的力操作时，通规应能在配合长度上自由通过；“止规不能通过”是指在用手以不很大的力操作时，止规在工件的任何一个位置上均不能通过。

图3-4　光滑极限量规

量规按用途可分为工作量规、验收量规和校对量规三种。

工作量规：在零件制造过程中，操作者对零件进行检验时所使用的量规。操作者应该使用新的或磨损较少的通规。

验收量规：检验部门或用户代表在验收零件时所使用的量规。验收量规一般不专门制造，它是从磨损较多但又未超过磨损极限的旧工作量规中挑选出来的。这样，操作者自检合格的零件，检验人员检收时也一定合格。

校对量规：用以检验工作量规的量规。孔用工作量规使用通用计量器具测量很方便，不需要校对量规。故只有轴用工作量规才使用校对量规。

2．极限尺寸判断原则（泰勒原则）

由于工件存在形状误差，加工出来的孔或轴的实际形状不可能是一个理想的圆柱体。所以仅仅控制实际尺寸在极限尺寸范围内，还不能保证配合性质。为此《形状和位置公差》国家标准从设计的角度出发，提出了包容原则。《公差与配合》国家标准从工件验收的角度出发，对要求单一要素遵守包容原则的孔和轴提出了极限尺寸判断原则（即泰勒原则）。

极限尺寸判断原则是：孔或轴的作用尺寸（D作用、d作用）不允许超过最大实体尺寸，在任何位置上的实际尺寸（D实际、d实际）不允许超过最小实体尺寸，如图3-5所示。极限尺寸判断原则也可用如下公式表示：

对于孔：　　　　　　D作用≥D_min，　　　D实际≤D_max

对于轴：　　　　　　d作用≤d_max，　　　d实际≥d_min

当要求采用光滑极限量规检验遵守包容原则且为单一要素的孔或轴时，这种光滑极限量规应符合泰勒原则。具体要求是：通规的测量面应是与孔或轴形状相对应的完整表面，其基本尺寸等于工件的最大实体尺寸，且长度等于配合长度。止规的测量面应是点状的，其基本尺寸等于工件的最小实体尺寸。

图3-5　极限尺寸判断原则

3．光滑极限量规的公差

量规的制造精度应比被测工件的精度高，但不可能将量规的工作尺寸正好加工到某一规定值。因此，对量规尺寸要规定制造公差。

（1）工作量规的公差带。《光滑极限量规》GB/T1957规定量规公差带不得超过工件公差带（一般为工件的1/2～1/10），这样才能充分保证产品质量。孔用和轴用工作量规公差带如图3-6所示。图中T为量规的制造公差大小，Z为通规尺寸公差带的中心到工件最大实体尺寸之间的距离。GB/T1957对基本尺寸≤500mm、公差等级IT6至IT14的孔与轴的工作量规规定了T和Z值。考虑到通规在使用过程中，因经常要通过工件会逐渐磨损，为了使通规具有一定的使用寿命，除规定制造量规的尺寸公差外，还规定了允许的最小磨损量，使通规公差带从最大实体尺寸向工件公差带内缩一个距离。当通规磨损到最大实体尺寸时就不能继续使用，此极限称为通规的磨损极限。磨损极限尺寸等于工件的最大实体尺寸。止端一般不通过工件，因此止规只规定制造量规的尺寸公差。

图3-6　工作量规公差带图

（2）校对量规的公差带。轴用量规的校对量规公差带图如图3-6（b）所示。校对量规的尺寸公差T_P为被校对工作量规尺寸公差的50%。“TT”检验轴用通规的“校通-通”量规，检验时通过为合格。“ZT”为检验轴用止规的“校止-通”量规，检验时通过为合格。“TS”为检验轴用通规是否达到磨损极限的“校通-损”量规，检验时不通过可继续使用，若通过了，应予以报废。

【例3-4】圆孔塞规设计，图3-7为圆孔塞规工作图，其中φD_T=被测孔最大实体尺寸=被测孔最小极限尺寸；φD_Z=被测孔最小实体尺寸=被测孔最大极限尺寸；l_T=孔长；l_Z=10～15mm；φD₀=φD_T－（3～5）mm。例如，要设计检验孔的塞规，由其基本尺寸25及公差等级IT7级，查阅《机械加工工艺手册》得T=0.0024，Z=0.0034，参阅图3-6，可得φD_T=，φD_Z=。

如图3-8所示分别为已设计好的检验轴用的卡规的图样示例。其中通端尺寸L_T=被测轴最大实体尺寸=被测轴最大极限尺寸=25.028mm；止端尺寸L_Z=被测轴最小实体尺寸=被测轴最小极限尺寸=25.015，查表得T=0.002，Z=0.0024，参阅图3-6可算得其公差。

图3-7　塞规工作图图

图3-8　卡规工作图

4．量规争议的解决

同一工件用不同量规检验，可能得出不同的结果，致使制造者和检验者之间发生争议。为了减小争议，GB/T1957规定了操作者用的工作量规应该是新的或磨损较少的工作量规，验收部门应该使用与操作者形式相同且已磨损较多的通规。用户代表使用时通规应接近工件的最大实体尺寸；止规应接近工件的最小实体尺寸。