尺寸(量规检验)检测是工业生产,特别是机械制造、汽车、航空航天、精密仪器等领域中,对零部件几何尺寸进行快速、高效、大批量合格性判定的核心质量控制手段。它利用特制的、具有精确尺寸和几何形状的量规(Gauge)来模拟零件的极限尺寸或理想配合状态,通过量规能否顺利通过(或止住)被检部位来判断零件的实际尺寸是否落在规定的公差范围之内。这种方法通常属于“通过/不通过”的定性检验,而非提供具体测量数值的定量检验,其核心优势在于操作极其简便快捷、效率高、对操作人员技能要求相对较低、结果判读直观可靠,非常适合于生产现场和批量产品的全检或抽检环节,是保证产品互换性和装配精度的基石。
检测项目
量规检验主要针对以下尺寸和几何特性:
- 孔径/轴径: 使用塞规(Plug Gage)检验孔径,使用环规(Ring Gage)或卡规(Snap Gage)检验轴径。这是量规最经典的应用。
- 槽宽/键宽: 使用片状塞规(Feeler Gage)或特制槽规检验。
- 螺纹: 使用螺纹塞规(Thread Plug Gage)和螺纹环规(Thread Ring Gage)分别检验内螺纹(螺母)和外螺纹(螺栓)的作用中径、单一中径、大径/小径等综合性合格性。
- 位置度/同轴度: 使用功能量规(Functional Gage)来综合检验多个尺寸要素(如孔组的中心距、同轴度、位置度等)是否满足装配要求,例如使用位置度塞规(位置度量规)同时检验多个孔的位置和尺寸。
- 深度/高度/台阶: 使用深度规(Depth Gauge)或台阶规(Step Gauge)。
- 锥度/角度: 使用锥度塞规和环规配合涂色法或光隙法检验。
检测仪器
量规检验的核心仪器是各类量规:
- 塞规(Plug Gage): 主要用于检验孔类尺寸(孔径、槽宽、内螺纹)。典型的“通-止”端(Go/No-Go)设计,通端(Go)模拟孔的最小实体尺寸(MMC),应能顺利通过;止端(No-Go)模拟孔的最大实体尺寸(LMC),应不能通过或只能进入很少一部分。
- 环规(Ring Gauge): 主要用于检验轴类尺寸(轴径、外螺纹)。同样采用“通-止”端设计,通端(Go)模拟轴的最大实体尺寸(MMC),应能顺利套入;止端(No-Go)模拟轴的最小实体尺寸(LMC),应不能套入或只能套入很少一部分。
- 卡规(Snap Gage): 主要用于检验轴径、厚度、宽度等外部尺寸。分为固定式和可调式,结构上有“通-止”面或“通-止”销(柱)。
- 螺纹量规(Thread Gage): 包括螺纹塞规(检验内螺纹)和螺纹环规(检验外螺纹),通常包含工作规(Work Gauge - Go/NoGo)和校对规(Setting Gauge - 用于校准环规)。
- 功能量规(Functional Gauge): 用于综合检验位置度、同轴度、跳动等几何公差或复杂组合尺寸。它是模拟被测要素的“最大实体实效边界”(MMVB)设计的量规。
- 其它专用量规: 如花键量规、齿轮量规、半径规(R Gauge)、厚度规(Feeler Gauge)等。
此外,量规的检定和校准通常需要更高精度的仪器,如光学计、测长机、三坐标测量机(CMM)、激光干涉仪等,以及标准量块(Gauge Block)作为基准。
检测方法
量规检验的操作方法一般遵循以下步骤和原则:
- 清洁: 彻底清洁被检工件表面和量规测量面,去除油污、切屑和毛刺。
- 温度平衡: 在精密测量或对温度敏感的材料中,需将工件和量规置于同一温度环境下足够时间(通常4小时以上)以消除温差影响。
- “通端”检验(Go):
- 对于塞规:将通端(Go End)轻轻、平直地插入孔/槽中,仅依靠量规自身重量或轻微推力(禁用大力),通端应能全程无阻碍地通过被检部位。
- 对于环规/卡规:将通端(Go End)轻轻套入或卡入轴/外部尺寸,同样仅靠自重或轻微推力,应能顺畅地通过整个被检长度。
- 通则:如果通端无法顺利通过,则零件尺寸小于最小极限尺寸(对于孔)或大于最大极限尺寸(对于轴),判为不合格。
- “止端”检验(No-Go):
- 对于塞规:将止端(No-Go End)插入孔/槽中,止端最多允许进入不超过其倒角长度或规定长度(通常1.5-2个齿),且不应摇晃。如果止端能深入进入超过允许长度,则不合格。
- 对于环规/卡规:尝试将止端(No-Go End)套入或卡入轴/外部尺寸,止端应无法套入或最多卡入不超过1.5-2个齿。如果止端能顺利套入或卡入过深,则不合格。
- 通则:如果止端能通过或进入过深,则零件尺寸大于最大极限尺寸(对于孔)或小于最小极限尺寸(对于轴),判为不合格。
- 综合判定: 只有当“通端”能通过且“止端”被止住时,才判定被检尺寸合格。
- 功能量规检验: 通常是将被测工件按定位基准放置在功能量规上,然后尝试将量规的检验部分(模拟MMVB)装配到工件的对应特征上。如果检验部分能同时、顺利、无强制地装配到位,则判定工件的尺寸和几何公差综合合格。
注意事项: 操作时动作需平稳、测力均匀;避免量规跌落、碰撞;定期检定/校准量规;遵循具体的产品检验规程。
检测标准
量规的设计、制造、使用和检定遵循一系列国际、国家和行业标准,确保量规的精度、互换性和检验结果的可信度。主要标准包括:
- 国际标准:
- ISO 1938: 《产品几何技术规范(GPS) 尺寸公差 第1部分:线性尺寸》 - 规定了线性尺寸公差原则(如独立原则、包容原则),直接影响量规设计(尤其是功能量规)。
- ISO 1502: 《ISO一般用途米制螺纹 量规》 - 米制螺纹量规的核心标准。
- ISO 3650: 《产品几何技术规范(GPS) 长度标准 量块》 - 量块的标准,是量规检定的基础。
- ISO/IEC Guide 98-3 (GUM): 《测量不确定度表示指南》 -