光滑极限量规设计基础

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孔内键槽复合量规的设计
孔内键槽复合量规的设计

叶伟昌　梁　萍

　　齿轮、带轮、联轴器等通常采用平键与轴联接，平键用于传递转矩或兼作导向。由于键为标准件，因此键宽与键槽宽的配合采用基轴制。在批量生产中，通常采用键槽复合量规检验轮毂键槽的槽宽及槽深尺寸，同时采用对称度量规检验键槽的对称度。下面对这两种量规的设计方法作一介绍。

　　1.键槽复合量规设计方法

　　检验孔用的键槽复合量规如图1所示。该量规实质上是一种将两组塞规组合在一起的极限量规（通、止规），因此其工作面的基本尺寸及制造公差均可按光滑塞规来选择。用该量规检验键槽时，通端“T”控制键槽宽度b的最小极限尺寸；止端“Z”控制槽宽上的最大极限尺寸；t1控制槽深t的最小极限尺寸；t2控制槽深t的最大极限尺寸。



图1　键槽复合量规

　　键槽复合量规的主要尺寸及公差的确定方法见表1

表1　键槽复合量规主要尺寸及公差的确定方法（mm）


尺寸代号 确定原则或计算公式 公差确定
T T=bmin 　制造公差按光滑塞规公差确定
Z Z=bmax
t1 t1=tmin
t2 t2=tmax
C C=r（键槽的最大圆角半径）
b2 b2=Z－（0.5～1）
l l＞工件被测量面槽深（t-D）
R R=D/2-1（D为工件内孔直径）
L1 L1＝L+15（L1≥40）

　　该键槽复合量规具有以下特点：
　　（1）利用t1、t2及T端可检验槽深尺寸t是否合格及槽宽b的最小极限尺寸，然后只需将量规翻转180°即可用Z端检验槽宽b是否超过最大极限尺寸。由于不需更换量规，可减少辅助时间，提高检验效率。
　　（2）在量规制造和检测时，t1和t2不会发生相互干涉。
　　（3）量规前端有长度为12mm的大倒角，因此用止端（Z）检验槽宽b时不会与其它尺寸发生干涉。倒角也可用圆弧替代，圆弧半径可按具体情况确定。
　　2.键槽复合量规设计实例

　　被测工件见图1。已知工件内孔直径D=30H8（＋0.0330）mm，键槽宽度b=10JS9（±0.018）mm，槽深t=33．3＋0．20mm，圆角半径r＝0．5mm，键槽长度L＝30mm，试确定量规各部分尺寸。
　　（1）计算量规工作尺寸
　　①计算检验槽宽b的量规通端和止端尺寸　首先根据国标GB1957-81《光滑极限量规》按IT9级查出量规通端（T）和止端（Z）的制造公差δ=0.0028mm，位置要素Z=0.005mm，然后绘制量规公差带图（见图2）。最后计算出T、Z端的制造尺寸及公差，即



图2　量规公差带

　　通端：基本尺寸T=bmin=（10-0.018）=9.982mm
　　　　　上偏差TS=Z+δ/2=（0.005+0.0028/2）=+0.0064mm
　　　　　下偏差Ti=Z-δ/2=（0.005-0.0028/2）=+0.0036mm
　　止端：基本尺寸Z=bmax=（10+0.018）＝10.018mm
　　　　　上偏差ZS=0
　　　　　下偏差Zi=-δ=-0.0028mm
　　因此，用于检验10JS9槽宽的通规按9.982+0.0064+0.0036mm（即9.98840－0.0028mm）制造，通规允许磨损至9.982mm；止规按10.018　0-0.0028mm制造。
　　②计算检验槽深t的量规通端和止端尺寸
　　与上同理，可以计算出通端制造尺寸t1=33.3270－0.01mm，止端制造尺寸t2＝33．50－0．01mm。
　　（2）确定量规其它部分尺寸
　　根据表1，取C=r=0.5mm；b=Z-（0.5～1）=10.018-（0.5～1）=9.518～9.018mm，取b2=9.5mm;l＞t-D=33.5-30=3.5mm,取l=4.5mm；R＝D／2－1＝14mm；L1＝L＋15＝30＋15＝45mm。
　　根据以上计算结果，即可绘制出量规工作图。

　　3.键槽对称度量规（同时检验用）的设计

　　键槽对称度量规（同时检验用）是一种综合量规，是用于模拟理想边界，检验零件图上被测要素的尺寸公差和形位公差遵守相关要求（最大实体要求或包容要求）的一种位置量规。
　　国家标准GB8069-87《位置量规》附录A推荐了键槽对称度量规的结构原理和计算公式，见表2。

表2　键槽对称度量规结构原理和计算公式


零件简图 量规简图 计算公式
  dP=DMMC
dLP=dp0-TP
dWP=dp-（Tp＋WP）
BM=bMMC-t
BLM=（BM+FM）0-TM
BWM=（BM+FM）-（TM+WM）


　　表2各计算公式中的符号意义如下：
　　dp,dLP,dWP——量规定位部位的基本尺寸、极限尺寸和磨损极限尺寸
　　DMMC——零件基准孔的最大实体尺寸
　　TP,WP——定位部位的尺寸公差和允许最小磨损量（可从GB8069-87中查出）
　　BM，BLM,BWM——量规测量部位的基本尺寸、极限尺寸和磨损极限尺寸
　　bMMC——零件键槽宽度的最大实体尺寸
　　t——键槽的对称度公差
　　FM，TM,WM——量规测量部位的基本偏差、尺寸公差和允许最小磨损量（可从GB8069-87中查出）
　　必须指出，表2所列国标推荐的量规设计公式只适用于分别检验场合，即是在零件基准孔D本身的形位公差和尺寸公差检验合格后使用的。如果键槽的对称度与其基准孔本身的形位公差和尺寸公差采用一个量规同时检验时，则量规定位部位的计算公式应为


式中FP——量规定位部位的基本偏差（可从GB8069-87中查出）
　　还应说明，国标附录A中所列量规简图只是量规的结构原理图，而并非量规的实际设计结构图。如表2中量规示意图的测量部位与定位部位为一个整体，这在制造工艺上是难以实现的，进行具体结构设计时需将这两部分改为装配式联接结构。图3、图4所示为作者为实际生产设计的一种采用同时检验方式的键槽对称度量规。



图3　键槽对称度量规零件图样标注



图4　键槽对称度量规结构简图