機(jī)械加工計(jì)量器具的選擇與使用

湛正勇

（貴州航天精工制造有限公司，貴州 遵義 563006）

1 選擇計(jì)量器時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

1.1 零件大小、表面質(zhì)量、材料性質(zhì)

在確定加工零件的大小時(shí)，需保證計(jì)量器的量程范圍略大于加工零件的測(cè)量值。對(duì)于表面質(zhì)量比較好的加工零件，我們可以優(yōu)先使用精度高的計(jì)量器；反之，則不要使用精度高的計(jì)量器。對(duì)于一些材料比較軟的加工零件，或表面比較薄的零件，我們應(yīng)該盡量使用測(cè)力小的計(jì)量器。

1.2 加工零件的技術(shù)要求和批量大小

對(duì)于批量生產(chǎn)的加工零件，如果沒(méi)有特別的技術(shù)要求，我們則可以選用公用的計(jì)量器進(jìn)行測(cè)量；對(duì)于某些小批量的加工零件，或者有特殊技術(shù)要求的加工零件，我們則應(yīng)該選擇對(duì)應(yīng)的專用計(jì)量器[1]。

1.3 了解清楚計(jì)量器自身所存在的誤差

所有計(jì)量器都是存在誤差的，如果不提前了解，會(huì)導(dǎo)致選用不當(dāng)，最終會(huì)導(dǎo)致我們對(duì)加工零件的測(cè)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤判。

1.4 選擇合適的量程、精度、靈敏度

設(shè)備的量程關(guān)系到最終選用的設(shè)備是否能夠正常進(jìn)行測(cè)量工作，而計(jì)量器的量程又分為工作量程和有效量程2種。

1.5 重復(fù)性和再現(xiàn)性選擇

如果設(shè)備的重復(fù)性和再現(xiàn)性好，那么測(cè)量計(jì)量器的穩(wěn)定性也好；如果設(shè)備的重復(fù)性和再現(xiàn)性差，則說(shuō)明該計(jì)量設(shè)備所提供數(shù)據(jù)的離散性大，不會(huì)呈現(xiàn)相關(guān)性分布，最終導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差較大。

1.6 經(jīng)濟(jì)可行

要熟悉加工零件的計(jì)量要求和計(jì)量器的測(cè)量精度，避免錯(cuò)誤計(jì)量，造成最終產(chǎn)品不合格，同時(shí)也要避免過(guò)于精密地測(cè)量，造成人力、財(cái)力和時(shí)間的浪費(fèi)。

1.7 工具的選擇

機(jī)械加工過(guò)程中，量具是機(jī)械加工最基礎(chǔ)的工具，使用最頻繁，如何正確地使用用具是最關(guān)鍵的問(wèn)題。下面就常用的計(jì)量器具進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析：①游標(biāo)卡尺，測(cè)量長(zhǎng)度、內(nèi)外徑、深度的量具；②杠桿百分表，其分度值為0.01 mm，測(cè)量范圍不大于1 mm；③千分尺，測(cè)量長(zhǎng)度的工具，用它測(cè)量長(zhǎng)度可以精確到0.01 mm，測(cè)量范圍為幾厘米；④萬(wàn)能角度尺，用于機(jī)械加工中內(nèi)、外角的測(cè)量，可測(cè)0°～320°的外角和40°～130°的內(nèi)角，主尺刻線每格為1°；⑤塞尺，測(cè)微片或厚薄規(guī)，是用于檢驗(yàn)間隙的測(cè)量器具；⑥量塊，是無(wú)刻度的標(biāo)準(zhǔn)端面量具，也是尺寸傳遞系統(tǒng)中的中間標(biāo)準(zhǔn)量具。

1.8 其他方面

計(jì)量器在其他方面也有一些要求，具體如下：①計(jì)量器在實(shí)際操作過(guò)程中對(duì)放置位置的要求，例如，有時(shí)候計(jì)量器需要水平放置測(cè)試，有時(shí)候又需要垂直放置測(cè)試，而一些精密的計(jì)量器對(duì)這些都是有要求的；②計(jì)量器檢定與校準(zhǔn)的特殊要求；③計(jì)量器在工廠加工零件的可操作性要求；④計(jì)量器在使用過(guò)程中安全防護(hù)能力方面的要求等。

2 選擇計(jì)量器的方法

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量器選用方法：GB/T 3177—2009規(guī)定，從工件的最大實(shí)體尺寸和最小實(shí)體尺寸分別向公差帶內(nèi)移動(dòng)一個(gè)尺寸值，稱為“安全裕度”，用A表示。所以，國(guó)家明確規(guī)定了加工零件的制造誤差和檢驗(yàn)時(shí)計(jì)量器所測(cè)的測(cè)量誤差的總和不能超過(guò)加工零件的公差。

影響安全裕度的因素則分別有溫度、形狀誤差、計(jì)量器的本身誤差值u1、壓縮效應(yīng)等，由此又形成了不確定因素u2.因此，我們可以在GB/T 3177—2009中根據(jù)零件公差查出對(duì)應(yīng)的計(jì)量器的不確定因素u1，再根據(jù)其來(lái)選擇對(duì)應(yīng)規(guī)格的量具。

表1 計(jì)量器具不確定度值

3 選擇計(jì)量器的實(shí)例

下面將分析企業(yè)的3個(gè)實(shí)際案例。

3.1 計(jì)量器選擇案例1

以工廠常用的7級(jí)精度的軸徑?150f7-0.043-0.083為例，從GB/T 3177—2009表1中可以查得零件的安全裕度A＝0.004 mm。那么，對(duì)于對(duì)應(yīng)計(jì)量器具的不確定度u，分為Ⅰ檔、Ⅱ檔、Ⅲ檔，這3個(gè)檔位對(duì)應(yīng)公差分別占加工零件公差的1/10、1/6和1/4.對(duì)于低精度的零件加工，工廠會(huì)選擇采用1/10；對(duì)于高精度的零件加工，工廠會(huì)選擇采用1/4甚至1/2.顯然，加工零件的精度越高，對(duì)計(jì)量器具的精度要求就越高。根據(jù)u＝0.9A，可用確定出的計(jì)量器具不確定度值修正安全裕度A，修正后的零件安全裕度A＝0.006/0.9＝0.006 7 mm。

最后，確定加工零件的驗(yàn)收極限。由于加工零件是軸，則上驗(yàn)收極限＝最大實(shí)體尺寸－A＝150－0.043－0.006 7＝149.950 3 mm；下驗(yàn)收極限最小＝實(shí)體尺寸＋A＝150－0.083＋0.006 7＝149.923 7 mm。計(jì)量器具不確定度值如表1所示（單位為mm）。

3.2 計(jì)量器具選擇案例2

以加工零件軸?250h12為例，該加工零件的公差為0.460 mm，那么其規(guī)定的公差帶就在大于0.320 mm且小于等于0.580 mm公差范圍內(nèi)，然后通過(guò)GB 3177—1982中的表可以查出所對(duì)應(yīng)的計(jì)量器具不確定值，其中，u＝0.029 mm是符合要求的。然后進(jìn)行檢驗(yàn)，可以在JB/2181—1982中的表中查到加工零件尺寸在250～200 mm的范圍內(nèi)，其所對(duì)應(yīng)的分度值0.02 mm的游標(biāo)卡尺的不確定度為0.02 mm，小于計(jì)量器具不確定度允許值0.029 mm，在極限誤差范圍內(nèi)，可以滿足測(cè)量要求。

3.3 計(jì)量器選擇案例3

以外審時(shí)的尺寸?70＋0.046＋0.010mm為例，同樣根據(jù)GB/T 3177—2009中的表來(lái)確定計(jì)量器具。根據(jù)查表知道零件的公差為T＝0.036 mm，在GB/T 3177—2009表1中查詢得到零件的安全裕度A＝0.003 mm。所以，該零件的公差帶介于7級(jí)和8級(jí)之間，本例中按照7級(jí)公差T＝0.03 mm來(lái)選擇確定u.

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雖然國(guó)家已經(jīng)明確指出了計(jì)量器的選擇規(guī)范，但是在實(shí)際的操作運(yùn)用中，我們依舊需要考慮到方方面面。不一定完全按照已經(jīng)規(guī)定好的步驟就能選出合適的計(jì)量器，例如，精度為0.01 mm的外徑千分尺是車間使用的通用計(jì)量器具中精度最高的量具。但是，人為操作誤差、計(jì)量器具誤差以及測(cè)量方式誤差的存在，導(dǎo)致無(wú)論多么精密的器具都會(huì)產(chǎn)生一定的誤判率。

參考文獻(xiàn)：

［1］全國(guó)產(chǎn)品尺寸和幾何技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 18779.2—2004產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（GPS）工件與測(cè)量設(shè)備的測(cè)量檢驗(yàn)第2部分：測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)和產(chǎn)品檢驗(yàn)中GPS測(cè)量的不確定度評(píng)定指南［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

［2］費(fèi)業(yè)泰.誤差理論與數(shù)據(jù)處理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.