《公差測量技術》一體化教材 項目3 用內徑量表測量零件尺寸
項目三 用內徑百分表測量零件尺寸
【知識目標】
?理解標準公差和基本偏差的含義，會查表標註尺寸的極限偏差值。
?熟悉內徑表的結構、讀數方法及測量方法。
【能力目標】
?能正確使用內徑量表對零件進行測量。
?掌握內徑量表的零位尺寸的確定及調零方法。
【項目內容】
在生產中，對於孔徑的測量可採用不同的方法，具體要根據生產的批量、精度要求高低、尺寸大小及零件的結構等因素選擇。除了上一項目我們學習了用內徑千分尺測量零件內徑的方法，使用內徑百分表也是測量孔徑的常用的方法。內徑百分表是一種用相對測量法測量孔徑的通用量儀，特別適用於測深孔及精度要求較高的內孔尺寸的測量。
【項目分析】
內徑百分表由百分表和內徑量表表架組成，在這裡，先簡要了解一下百分表的結構及讀數方法。
百分表是用來測量工件的尺寸、形狀位置誤差以及檢驗機床精度等的重要量具，如圖3-1所示。利用機械傳動系統，將測量桿的直線位移轉變為指針在圓刻度盤(錶盤)上的角位移，並由刻度盤進行讀數的通用測量器具，稱為指示表。其中，分度值為0.01mm的稱為百分表，分度值為0.001mm稱為千分表。測量範圍超過10mm的指示表被稱為大量程指示表。
百分表的特點優點是傳動比大，結構簡單、使用方便等。可用於機械零件的長度尺寸、形狀和位置偏差的絕對測量和相對測量，也能在某些機床或測量裝置中作定位和指示用。
1)百分表的外觀結構如圖3-1。
(a) 百分表正面 (b) 百分表內部結構 (c) 百分表的結構圖
圖3-1 百分表的外觀結構
2)百分表的刻度原理及讀數方法
刻度原理:當測量桿向上或向下移動1mm時，通過齒輪傳動系統帶動大指針轉一圈，小指針轉一格。刻度盤在圓周上有100個等分格，當大指針轉動一格時，則測量桿向上或向下移動的距離為1/100mm，即0.01mm。測量時指針讀數的變動量即為尺寸變化量。刻度盤可以轉動，以便測量時大指針對準零刻線。
讀數方法:先讀小指針轉過的刻度線(即毫米整數)，再讀大指針轉過的刻度線(即小數部分)，並乘以0.01，然後兩者相加，即得到所測量的數值。
3)百分表的規格
百分表按照測量範圍劃分為三種規格:0,3mm、0,5mm、0,10mm。
百分表按照製造精度劃分為三種規格:0級、1級、2級。
【項目知識點學習資料】
3.1 標準公差
標準公差系列是對公差值進行標準化後確定的，它以表格的形式列出，見表3-1。表中的任一數值都是標準公差。
表3-1 IT1，IT18的標準公差數值(GB,T1800.3,1998)
標準公差等級 基本尺寸
mm IT1 IT2 IT3 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14 IT15 IT16 IT17 IT18 大至 µm mm 於
— 3 0.8 1.2 2 3 4 6 10 14 25 40 60 0.10 0.14 0.25 0.40 0.60 1.0 1.4 3 6 1 1.5 2.5 4 5 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18 0.30 0.48 0.75 1.2 1.8 6 10 1 1.5 2.5 4 6 9 15 22 36 58 90 0.15 0.22 0.36 0.58 0.90 1.5 2.2 10 18 1.2 2 3 5 8 11 18 27 43 70 110 0.18 0.27 0.43 0.70 1.10 1.8 2.7 18 30 1.5 2.5 4 6 9 13 21 33 52 84 130 0.21 0.33 0.52 0.84 1.30 2.1 3.3 30 50 1.5 2.5 4 7 11 16 25 38 62 100 160 0.25 0.39 0.62 1.00 1.60 2.5 3.9 50 80 2 3 5 8 13 19 30 46 74 120 190 0.30 0.46 0.74 1.20 1.90 3.0 4.6 80 120 2.5 4 6 10 15 22 35 54 87 140 220 0.35 0.54 0.87 1.40 2.20 3.5 5.4 120 180 3.5 5 8 12 18 25 40 63 100 160 250 0.40 0.63 1.00 1.60 2.50 4.0 6.3 180 250 4.5 7 10 14 20 29 46 72 115 185 290 0.46 0.72 1.15 1.85 2.90 4.6 7.2 250 315 6 8 12 16 23 32 52 81 130 210 320 0.52 0.81 1.30 2.10 3.20 5.2 8.1 315 400 7 9 13 18 25 36 57 89 140 230 360 0.57 0.89 1.40 2.30 3.60 5.7 8.9 400 500 8 10 15 20 27 40 63 97 155 250 400 0.63 0.97 1.55 2.50 4.00 6.3 9.7
1.標準公差的定義
國標《極限與配合》中，對公差帶的兩個要素都進行了標準化，從而得到多種多種多樣大小不等、位置不同的公差帶，可以滿足不同的使用要求，同時又能達到簡化統一、方便生產的目的。標準公差是國標規定用以確定公差帶大小的任一公差。標準公差用IT表示。
2.標準公差等級
標準公差等級是用以確定尺寸精度等級的。標準公差等級共分為20級，用阿拉伯數字01、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18表示，其中01級最高，18級最低，標註是用同一字號寫在標準公差代號IT之後，如7級標準公差記作IT7，讀作公差等級7級。這樣公差等級是從IT01,IT18共20個標準公差等級，並隨著公差等級的逐漸降低，而相應的標準公差依次增大。即:
高 低
公差等級
IT01、IT0、IT1„„„„IT18
小 大
標準公差
顯然，同一基本尺寸的孔和軸，其標準公差值的大小隨標準公差等級的高低不同而不同，也就是說標準公差等級高，標準公差數值小;標準公差等級低，標準公差數值大。另一方面，從使用和製造兩角度考慮，同一標準公差等級的孔與軸,隨基本尺寸不同，應規定不同的標準公差數值。尺寸小，標準公差數值小;尺寸大，標準公差數值大。總之標準公差數值，一與標準公差等級有關，二與基本尺寸段有關。
3.標準公差數值表說明
極限與配合在基本尺寸至500mm內規定了IT01、IT0、IT1„IT18共20個標準公差等級;在基本尺寸大於500,3150mm內規定了IT1至IT18共18個標準公差等級。IT01和IT0在工業中很少用到，所以在表3-1中沒有給出這兩個標準公差等級的標準公差數值，如有需用者可以查GB/T1800.3—1998附錄A即可。
4.基本尺寸分段
前面講過，標準公差的數值與公差等級有關，也與基本尺寸有關，在生產中，使用的基本尺寸是很多的，每一個基本尺寸都應該對應一個公差值，這樣就會形成一個龐大的公差數值表，給生產帶來很多麻煩。為了減少公差數目，統一公差值，簡化公差表格，特別考慮到便於應用，國標對基本尺寸進行了分段。尺寸分段後，對同一尺寸分段內的所有基本尺寸，在相同的公差等級的情況下，規定相同的標準公差值。
同一公差等級的不同尺寸段，其標準公差數值雖不相等，但是，其精確程度和加工的難易程度應理解為相等。另外，以公差值36μm為例，對於大於6,10mm尺寸段為IT9，對於大於315,400mm的尺寸段為IT6，而對大於2500,3150mm的尺寸段則為IT2。顯然，依次後者比前者精度高。所以，不能單從零件的公差數值的大小來判斷零件的精度高低，必須同時考慮零件基本尺寸大小的因素。
5.查標準公差表
實際工作中，標準公差用查表法確定。例如Φ30F7(此為公差帶代號，最後一位數字表示標準公差等級，後述及)確定該尺寸的標準公差值。方法如下:
先從表3-1中的左端基本尺寸這一列中查到基本尺寸30mm，注意這裡有兩個30，我們應該用18,30裡邊的30mm作為行的起點。再從標準公差等級這一行中查IT7作為列的起點，行和列的交點的數值就是標準公差值。我們查到的是21μm(這裡要注意單位)。所以尺寸Φ30F7的標準公差值為21μm，換算成毫米就是0.021mm。
3.2 基本偏差
1.基本偏差的定義
為了滿足不同配合性質的需要，在國標《極限與配合》中，對孔、軸公差帶的位置予以標準化。基本偏差就是用於確定公差帶的位置的，一般情況下取靠近零線的那個偏差作為基
本偏差。如圖3-2，也就是:公差帶在零線上方，取下偏差作為基本偏差;公差帶在零線下方，取上偏差作為基本偏差;公差帶橫跨零線的，任取一個偏差作為基本偏差。標準中規定
圖3-2 公差帶的大小與位置
了孔、軸各28種公差帶的位置，分別用不同的拉丁字母表示。這些拉丁字母我們叫它基本偏差代號，大寫的字母代表孔的基本偏差，小寫的字母代表軸的基本偏差。在26個拉丁字母中，除去易與其它代號混淆I、L、O、Q、W(i、l、o、q、w)的5個字母外，採用21個，再加上用雙字母:CD、EF、FG、ZA、ZB、ZC、JS(cd、ef、fg、za、zb、zc、js)表示的7個，共有28個代號，表示28種公差帶的位置。孔軸基本偏差代號見表3-2。
表3-2 孔軸基本偏差代號
A B C D E F G H J K M N P R S T U V X Y Z 孔 ZA ZB ZC CD EF、FG JS
a b c d e f g h j k m n p r s t u v x y z 軸 cd js za zb zc ef、fg
各基本偏差所確定的公差帶位置，見基本偏差系列圖3-3
圖3-3 基本偏差系列圖
從基本偏差系列圖可知，軸的基本偏差從a到h為上偏差(es)，且是負值，其絕對值依次減小;從j到zc為下偏差(ei)，且是正值，其絕對值依次增大。
孔的基本偏差從A到H為下偏差(E1)，且是正值，其絕對值依次減小，從J到ZC為上偏差(ES)，且是負值，其絕對值依次增大;其中H和h的基本偏差為零。
JS和js對稱於零線，沒有基本偏差，其上，下偏差分別為+IT/2和-IT/2。
基本偏差系列圖只表示了公差帶的各種位置，所以只畫出屬於基本偏差的一端，另一端則是開口的，即公差帶的另一端取決於標準公差(IT)的大小。
2.基本偏差表
在國標《極限與配合》中，對孔、軸的基本偏差值也作了規定。軸的基本偏差數值是以基孔製為基礎，依據各種配合的要求，從生產實踐的經驗中和有關的統計分析的結果中整理出一系列公式而計算出來的。孔的基本偏差數值是從軸的基本偏差數值換算過來的，其數值應保證用同一字母表示孔和軸的基本偏差所組成的公差帶，按基孔制形成的配合與按基軸制形成的配合的形狀相同。我們在生產實際中，孔和軸的基本偏差不必用公式計算，直接查表3-4和3-5即可。
1) 孔、軸公差帶代號
孔、軸公差帶代號是由基本偏差代號和公差等級代號組成，並要求用同一字號書寫。例如:
根據給定的孔、軸公差帶代號和基本尺寸，就可以從標準公差數值表和基本偏差數值表中，查出標準公差值和基本偏差值，在設計零件時進行選用。
2) 查基本偏差表
已知孔、軸的公差帶，用查表法確定孔或軸的基本偏差的步驟如下:
第一步 根據基本偏差代號是大寫或小寫，決定是查孔還是軸的基本偏差表。
第二步 在表中的橫行找到該代號並查出該代號基本偏差是上偏差還是下偏差。
第三步 以該代號為豎列，以基本尺寸所在的尺寸分段為橫行，其相交處即為基本偏差值。偏差值有"+""-""0"之分，"+""-"號一定連要同偏差數值帶上。需要特別注意查孔的基本偏差時，若是小於或等於8級的K、M、N或小於、等於7級P,ZC，其所需的?值，從尾表欄按公差帶等級和基本尺寸所在的尺寸段豎橫相交處查取。同時，注意表注對幾個特殊公差帶數值的規定。
注意:孔的公差代號是大寫字母，軸的公差代號是小寫字母。
例1.查表確定Φ50f6、Φ50F6的基本偏差。
解:
按上述步驟，查表3-3，查得Φ50f6基本偏差es=-25μm=-0.025mm
查表3-4，查得Φ50F6的基本偏差EI=+25μm =+0.025mm
例2.查表確定Φ25j7、Φ25J7的基本偏差。
解:
查表3-3，查得Φ25j7基本偏差ei=-8μm=-0.008mm
查表3-4，查得Φ25J7的基本偏差ES=+12μm =+0.012mm
例3.查表確定Φ70m6、Φ70M6的基本偏差。
解:
查表3-3，查得Φ70m6基本偏差ei=+11μm=+0.011mm
查表3-4，查得Φ70M6的基本偏差ES=(-11+?)μm， 這是由於6級
?8級，故查?8級欄。從尾欄按公差等級6級和尺寸大於50-80mm豎橫相交處
查得?=6μm，故ES=(-11+6)μm=-5μm=-0.005mm
例4.查表確定Φ100r7、Φ100R7的基本偏差
解:
查表3-3，查得Φ100r7基本偏差ei=+51μm=+0.051mm。
查表3-4，查得Φ100R7的基本偏差ES=(-51+?)μm。 -51μm是在公差等級>7級欄查得，由於本例R7是7 級，屬於?7欄，故應增加一個?。從尾欄查得?=13μm，所以ES=(-51+13)μm=-38μm=-0.038mm。
3) 另一極限偏差的計算
一個公差帶，有基本偏差代號確定其中一個極限偏差後，另一極限偏差可由基本偏差和標準公差按下述公式計算:
當基本偏差為下偏差時，按相加規律，即 對孔:ES=EI+IT對軸:es=ei+IT
當基本偏差為上偏差時，按相減規律，即 對孔:EI=ES-IT對軸:ei= es-IT
例5.計算Φ70m6和Φ25J7的另一極限偏差
解:
由例3 Φ70m6的基本偏差ei=+11μm=+0.011mm
由例2 Φ25J7的基本偏差ES=+12μm =+0.012mm
查標準公差值表3-1，Φ70m6的公差值IT6=19μm=0.019mm
Φ25J7的公差值IT7=21μm=0.021mm
根據相加規律，Φ70m6的另一極限偏差為
es=ei+IT=(+0.11+0.019)mm=+0.030mm
根據相減規律，Φ25J7的另一極限偏差:
EI=ES-IT=(+0.012-0.021)mm=-0.009mm
【項目實施】
1.內徑量表結構與工作原理
1)結構:內徑量表是用來測量精度要求較高的孔徑尺寸。它由指示表和帶有槓桿傳動機構的表架組成。指標表用百分表的稱為內徑百分表，用千分表的稱為內徑千分表。內徑百分表結構見下圖3-4。
2)工作原理:內徑量表是利用活動測頭移動的距離(被測尺寸)與指示表的示值相等的原理讀數的。通過表架測量頭的直線位移轉化成推動指示表測量桿的等量位移，使指示表指針的迴轉，指示被測孔徑的尺寸偏差值，從而得到測量結果。內徑量表的活動測量壓力由測量架內的彈簧控制，並保證其測量壓力一致。
每個內徑量表都有一成套可換測頭，不同大小的表架和不同長度的可換測頭可改變其測範圍。
圖3-4 內徑百分表的外觀結構
2.內徑百分表的使用方法
1)安裝百分表
按圖所示，把百分表插入量表直管軸孔中,輕壓接觸量杆內的活動測杆，壓縮百分表，使小指針指在0~1的位置上，旋緊鎖緊螺母。
2)選擇安裝可換測頭
根據被測零件孔徑的基本尺寸選擇相應的可換測頭裝入量杆的頭部，然後用專用板手旋緊調整螺母，固定可換測頭。
注意:更換後，要調整可換測頭與活動測頭之間的長度須大於被測尺寸的0.5-1mm左右，以保證活動測頭能在孔徑極限尺寸範圍內自由運動。
3)校對內徑百分表零位
內徑百分表是使用微差比較測量法的測量器具，因此，在使用前必須使用其它的測量長度的量具，用其它量具精確固定刻度在被測孔徑的基本尺寸後，將內徑量表的兩測頭放入量具內，此時，調整百分表錶盤，使指針指示在百分表刻度線的零位上，這樣，百分表的零刻線對應的就是被測孔徑的基本尺寸。然後，在實際測量零件孔徑時，就可根據百分表指針的以零點為中心的左右擺動指示，即可讀出孔徑的實際尺寸。
用外徑千分尺校對零位的方法:將外徑千分尺刻度高到被測基本尺寸並鎖緊固定，然後把將內徑百分表的兩測頭放在外徑千分尺的兩測砧之間校對零位。如圖3-5所示。
圖3-5 校對內徑百分表零位
4)測量零件孔徑
內徑百分表調整好零位後，手握表杆，先將內徑百分表定位護橋端壓入被測孔中，再將可換測頭放入。然後將內徑百分表微微左右擺動，找正直徑位置。注意讀出指針指示的最小數值，即為該孔徑的實際偏差，如圖3-6方法找正直徑位置。
圖3-6 找正直徑位置
注意:百分表指針逆時針方向離開零位(即在零刻線的左方)，說明孔徑尺寸大於基本尺寸，讀數值為正。反之，百分表指針最小指示值順時針方向離開零位(即在零刻線的左方)，說明孔徑尺寸小於基本尺寸，讀數值為負。
【自測與練習】
1.查基本偏差表確定Φ30c11、Φ50f8、Φ96h6、Φ80m8、Φ130S7的基本偏差。
查到的是上代表的是基本偏差值基本尺寸 基本偏差代號 偏差或下偏孔或軸 mm 差
Φ30c11 Φ50f8 Φ96h6 Φ80m8 Φ130S7
2.利用查表和計算的方法，確定Φ30J7、Φ30js6、Φ160U6、Φ35F8、Φ55h7、Φ100N7的上下偏差。
標準公標準公基本偏基本偏差另一極限尺寸標註基本尺寸 差等級 差值mm 差代號 值mm 偏差值mm mm Φ30J7 Φ30js6 Φ160U6
Φ35F8 Φ55h7 Φ100N7
3.簡述內徑百分表的安裝及使用方法。
【項目工作頁】
1.諮詢
項目任務
使用內徑百分表完成對軸套的測量
被測零件:軸套,如圖3-7所示零件圖
圖3-7 軸套零件圖
(1)內徑百分表測量零件前必須校對零位的目的是什麼,
(2)內徑百分表校對零位時，外徑千分尺應調至被測內孔的 尺寸。
(3)使用內徑百分表測量零件內孔尺寸時，百分表指針順時針方向離開零位，說明被測孔徑尺寸 (大於或小於)基本尺寸，讀數值為 (正、負)偏差值。若百分表指針逆時針方向離開零位，說明被測孔徑尺寸 (大於或小於)基本尺寸。讀數值為 (正、負)偏差值。
2.決策
選擇內徑百分表的可換測頭的型號:
千分尺校對內徑百分表零位時用的尺寸是:
3.計劃
填寫項目實施計劃表。
實施步驟 內容 進度 負責人 完成情況 1 2 3 4 5 6 7 8
9
4.實施
(1)測量器具:內徑百分表、遊標卡尺、千分尺、軸套零件等。
(2)測量原理: 首先根據被測孔徑尺寸更換內徑量表合適範圍的可換測頭，再用千分尺按零件內孔的公稱尺寸校準內徑百分表的零位()，然後將內徑百分表的活動量頭和定位護橋輕輕壓入孔徑中，將內徑表頭在孔軸向截面內擺動，同時讀書出指示的最小值，即為該測量點孔徑的實際偏差。
(3)測量步驟:
?選擇合適型號百分表及外徑千分尺。
?安裝百分表、選擇安裝合適的可換測頭。
?用千分尺校對內徑百分表的零位。
?觀測指針偏轉方向及指示值，讀出內徑尺寸。
(4)測量記錄
用內徑百分表測量孔徑報告
內徑1 內徑2 測量人 尺寸要求 校零測量結果 尺寸要求 校零位測量結果
位用用尺寸 上偏下偏偏差孔徑 上偏下偏偏差孔徑
尺寸 差 差 值 尺寸 差 差 值 尺寸
平均值 平均值 零件判 定結果
(5)數據分析:
相對測量誤差的影響因素主要有哪些,如何更好減少測量誤差,
5.檢查
遇到的問題或故障 解決方案 效果 結論及收穫 解決人員
評價 6.
自我評價與互評成績表
自我評價(權重20%)
技能點 百分表的內徑百分內徑百分內徑百分 測量方法
使用 表的安裝 表的校零 表的使用 4分
4分 4分 4分 4分
分數 項目自評總分
收穫與總結
改進意見
小組互評(權重30%)
技能點 內徑百分內徑百分內徑百分測量方法 新知識應用
表的安裝 表的校零 表的使用 5分 10分
5分 5分 5分
分數 項目互評總分
評價意見
教師評價(權重50%)
技能點 內徑百分內徑百分測量方法 新知識應用 本項目小組
表的校零 表的使用 10分 10分 整體完成情
10分 10分 況 10分
分數 教師評價總分
項目總分
項目總評
小組項目互評表(本組不填)
組號 內徑百分表內徑百分表內徑百分表測量方法 新知識應用
的安裝 的校零 的使用 5分 10分
5分 5分 5分
1 建議或收穫
2 建議或收穫
3 建議或收穫
4 建議或收穫
5 建議或收穫
6 建議或收穫
7 建議或收穫
8 建議或收穫 注:建議或收穫填寫對該組出現問題的分析與建議，以及通過該組觀看的成果展示，自己學到了哪些知識或方法。
評分標準
評分總評分標準 配分 扣分 得分 內容 分
新知20 標準公差及基本偏差概念 5 識點 公差等級選擇 5
公差代號含義 5
查表計算偏差 5 讀數25 百分表的測量原理及讀數方法 10 方法 內徑百分表的讀數方法 15 測量30 內徑百分表的校零方法 10 方法 內徑百分表的使用 10
內徑百分表的測量步驟 10 測量25 校零用尺寸 10 結果 軸套測量尺寸 10
測量數據分析 5
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