量规在设计过程中应考虑的问题.docx

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量规在设计过程中应考虑的问题

量规在设计过程中应考虑的问题发布时间:

2012-1-1115:

00:

SH3389657

量规在设计过程中应虑的考问题：

1．量规的公差和公差带的分布，位置。

量规制造也规定一定的制造公差，此外为了控制其在使用过程中的磨损量，还规定有磨损公差。

这些公差的大小和公差带的分布位置，对被检零件在制造过程中的难易程度和成品的实际尺寸、形状都有很大的关系。

量规公差可查表；另外，量规的形状和位置误差都应在其尺寸公差带内。

其公差为量规公差的50%，当量规公差小于0.002mm时，其形状位置误差为0.001mm。

2.设计应尽量遵守泰勒原则：

简单的说就是把通端塞规做成完全圆柱形，而把止端塞规做成线接触的状态，就是检查该孔的椭圆长轴是否已超出公差。

3.量规工作表面的耐磨性和抗腐蚀性；它能直接影响使用寿命，设计时应予考虑。

提高测量面粗超度（0.2—0.4μm），选用抗腐蚀、少变形材料，如铬锰钢，或者表面进行氮化处理来提高硬度，但一定要考虑经济性和工艺性。

如综合花键环规和螺纹环规等复杂量规，就特别容易变形，所以一定要选用铬锰钢。

量具用钢知识发布时间:

2011-8-1610:

47:

一、量具的工作条件及量具用钢的性能要求

量具是用来度量工件尺寸的工具，如卡尺、块规、塞规及千分尺等。

由于量具在使用过程中经常受到工件的磨擦与碰撞，而雨量具本身又必须具备非常高的尺寸精确性和恒定性．因此要求具有以下性能：

（1）高硬度和高耐磨性．以此保证在长期使用中不致被很快磨损，而失去其精度。

（2）高的尺寸稳定性．以保证量具在使用和存放过程中保持其形状和尺寸的恒定。

（3）足够的韧性．以保证量具在使用时不致因偶然因素——碰撞而损坏。

（4）在特殊环境下具有抗腐蚀性。

二、常用量具用钢

根据量具的种类及精度要求，量具可选用不同的钢种：

（1）形状简单、精度要求不高的量具．可选用碳素工具钢．如T10A、TllA。

T12A。

由于碳素工具钢的淬透性低，尺寸大的量具采用水淬会引起较大的变形。

因此．这类钢只能制造尺寸小、形状简单、精度要求较低的卡尺、样板、量规等量具。

（2）精度要求较高的量具（如块规、塞规料通常选用高碳低合金工具钢。

如Cr2、CrMn、CrWMn及轴承钢GCr15等。

由于这类钢是在高碳钢中加入Cr、Mn、W等合金元素，故可以提高淬透性、减少淬火变形、提高钢的耐磨性和尺寸稳定性。

（3）对于形状简单、精度不高、使雨中易受冲击的量具，如简单平样板、卡规、直尺及大型量具，可采用渗碳钢15．20、15Cr、20Cr等。

但量具须经渗碳、淬火及低温回火后使用。

经上述处理后．表面具有高硬度、高耐磨性、心部保持足够的韧性。

也可采用中碳钢50、5560、65制造量具．但须经调质处理．再经高频淬火回火后使用．亦可保证量具的精度。

（4）在腐蚀条件下工作的量具可选用不锈钢4Cr13、9Cr18制造．经淬火、回火处理后可使其硬度达HRC56—58，同时可保证量具具有良好的耐腐蚀性和足够的耐磨性。

若量具要求特别高的耐磨性和尺寸稳定性．可选渗氮钢38CrMoAl或冷作模具钢Cr12MoV。

3CrMoAl钢经调质处理后精加工成形，然后再氯化处理．最后需进行研磨。

Cr12MoV钢经调质或淬火、回火后再进行表面渗氮或碳、氮共渗。

两种钢经上过热处理后．可使量具具有高耐磨性、高抗蚀性和高尺寸稳定性。

三、量具钢的热处理

量具钢热处理的主要特点是在保持高硬度与高耐磨性的前提下，尽量采取各种措施使量具在长期使用中保持尺寸的稳定。

量具在使用过程中随时间延长而发生尺寸变化的现象称为量具的时效效应。

这是因为．①用于制造量具的过共析钢淬火后含有一定数量的残余奥氏体，残余奥氏体变为马氏体引起体积膨版。

②马氏体在使用中继续分解，正方度降低引起体积收缩③残余内应力的存在和重新分布，使弹性变形部分地转变为塑性变形引起尺寸变化。

因此在量具的热处理中．应针对上述原因采用如下热处理措施：

（1）调质处理。

其目的是获得回火索氏体组织，以减少淬火变形和提高机械加工的光洁度。

（2）淬火和低温回火。

量具钢为过共析钢．通常采用不完全淬火加低温回火处现在保证硬度的前提下，尽量降低淬火温度并进行预热，以减少加热和冷却过程中的温差及淬火应力。

量具的淬火方式为油冷（20～30℃）不宜采用分级淬火和等温淬火．只有在特殊情况下才予以考虑。

一般采用低温回火，回火温度为150～160℃，回火时间不应小于4～5h.

（3）冷处理。

高精度量具在淬火后必须进行冷处理．以减少残余奥氏体量．从而增加尺寸稳定性。

冷处理温度一般为一70—－80℃并在淬火冷却到室温后立即进行，以免残余奥氏体发生陈化稳定。

（4）时效处理。

为了进一步提高尺寸稳定性，淬火、回火后．再在120～150℃进行24～36h的时效处理，这样可消除残余内应力，大大增加尺寸稳定性而不降低其硬度。

总之．量具钢的热处理为除了要进行一段过共析钢的正常热处理（不完全淬火十低温回火）之外．还需要有三个附加的热处理工序．即淬火之前进行调质处理、正常淬火处理之间的冷处理、正常热处理之后的时效处理。

量规设计手册

简要介绍作者：

刘巽尔出版：

机械工业出版社-1990年出版内容摘要本书系统汇编了机械加工行业中各类常用量规设计方法、计算公式、公差值、典型结构等。

全文目录第一章概论1.1量规设计总则1.2量规分类1.3量规常用材料1.4量规的表面粗糙度要求1.5量规制造的通用技术要求1.6量规的标志与包装1.7量规的正常使用要求1.8量规使用中争议的解决第二章孔轴尺寸量规2.1光滑极限量规2.1.1光滑极限量规的种类、名称、代号及用途2.1.2光滑极限量规的公差2.2卡钳2.2.1卡钳的类型2.2.2卡钳设计的注意事项2.3孔、轴尺寸量规的结构型式2.3.1双头针式塞规2.3.2双头锥柄圆柱塞规2.3.3双头套式圆柱塞规2.3.4单头非全形塞规2.3.5双头非全形塞规2.3.6三牙锁紧式圆柱塞规2.3.7球端杆规2.3.8槽宽样板和孔径样板2.3.9环规2.3.10组合卡规2.3.11双头卡规2.3.12单头双极限卡规2.3.13高低卡规2.3.14内径卡钳2.3.15定位内径卡钳2.3.16带表内径卡钳2.3.17壁厚卡钳2.3.18定位壁厚卡钳第三章高度、深度量规3.1高度、深度量规的种类、名称、代号及用途3.2高度、深度量规公差带3.3高度、深度量规公差3.4高度、深度量规技术要求3.5高度、深度量规工作尺寸的计算公式和计算示例3.6高度、深度量规的结构型式3.6.1十字型板式深度量规3.6.2双凹型板式高度量规3.6.3Z型板式高度量规3.6.4T型与Π型板式高度量规3.6.5L型板式高度量规3.6.6T型组合式高度量规3.6.7单臂组合式高度量规3.7刻线量规3.7.1L型长度量规3.7.2倒角定位长度量规3.7.3单刻线深度塞规3.7.4双刻线深度塞规3.7.5带刻线环的深度塞规3.7.6带游标的深度量规3.7.7弹簧压缩式深度量规3.7.8杠杆式深度量规3.8带表长度尺寸量规3.9台阶式高度、深度量规第四章锥度和角度量规4.1锥度量规4.1.1锥度量规的种类与结构型式4.1.2一般锥度量规4.1.3一般锥度量规设计计算示例4.1.4工具锥度量规4.1.5截面检验锥度量规设计4.1.6截面检验锥度量规设计计算示例4.2角度量规4.2.1角度量规的结构型式4.2.2角度量规的公差4.2.3角度量规计算示例第五章螺纹量规5.1普通螺纹、仪器用特种细牙普通螺纹量规5.1.1螺纹量规的种类、名称、代号、用途及使用规则5.1.2普通螺纹量规的螺纹牙型5.1.3普通螺纹量规公差5.1.4检验工件螺纹的光滑极限量规5.1.5检验工件螺纹的光滑极限量规5.1.6普通螺纹量规的结构型式和尺寸5.1.7仪器用特种细牙普通螺纹量规5.1.8螺纹量规的技术要求5.2梯形螺纹量规5.2.1梯形螺纹量规的螺纹牙型5.2.2梯形螺纹量规公差5.2.3梯形螺纹量规工作尺寸的计算5.2.4检验梯形螺纹的光滑极限量规5.2.5梯形螺纹量规的结构型式和尺寸5.3锯齿形螺纹量规5.3.1锯齿形螺纹量规的螺纹牙型5.3.2锯齿形螺纹量规的公差5.3.3锯齿形螺纹量规工作尺寸的计算5.3.4检验锯齿形螺纹的光滑极限量规5.3.5锯齿形螺纹量规的结构型式和尺寸5.4管螺纹量规5.4.1圆柱管螺纹量规5.4.2圆锥管螺纹量规5.5米制锥螺纹量规5.5.1米制锥螺纹塞规和环规5.5.2米制锥螺纹校对塞规5.6气瓶专用螺纹量规5.6.1气瓶专用圆柱螺纹量规5.6.2气瓶专用圆锥螺纹量规5.7圆螺纹量规5.7.1圆螺纹量规的名称、功能及使用规则5.7.2圆螺纹量规的结构型式和尺寸第六章位置量规6.1概述6.1.1术语、定义及代号6.1.2一般要求6.2位置量规设计6.2.1位置量规公差带图6.2.2位置量规公差6.2.3位置量规基本偏差6.2.4位置量规未注公差的规定6.3位置量规工作部位尺寸的计算公式6.4位置量规的计算示例6.5位置量规的典型结构6.6双极限位置量规6.6.1双极限位置量规的计算方法6.6.2双极限位置量规的计算示例6.7直线度量规第七章形状量规7.1形状量规的分类7.2形状量规公差7.2.1公差带分布图7.2.2公差值7.3形状量规的设计7.3.1被测轮廓以尺寸公差标注7.3.2被测轮廓以轮廓度公差标注7.4阶梯平尺7.5面轮廓度量规7.5.1定位部分7.5.2测量部分第八章花键量规8.1矩形花键量规8.1.1矩形花键的检验方法8.1.2矩形花键量规的名称、代号、功能、特征及其使用规则8.1.3矩形花键量规的公差8.1.4矩形花键量规的测量长度8.1.5矩形花键量规的结构尺寸8.1.6矩形花键量规的材料、热处理、表面粗糙度、技术要求、标志与包装8.1.7矩形花键量规设计计算示例8.2渐开线花键量规8.2.1渐开线花键的检验方法8.2.2渐开线花键量规的名称、代号、功能、特征及其使用规则8.2.3渐开线花键量规的公差8.2.4渐开线花键量规大径、花键塞规齿形起始圆直径、花键环规齿形终止圆直径和小径的计算公式8.2.5渐开线花键塞规齿厚和渐开线花键环规齿槽宽的计算公式8.2.6渐开线花键量规及花键工件量棒直径的计算8.2.7渐开线花键量规跨棒距MRe及棒间距MRi的计算8.2.8渐开线花键工件跨棒距MRe、棒间距MRi及公法经平均长度W极限值的计算8.2.9渐开线花键量规的结构尺寸8.2.10渐开线花键量规的材料、热处理、表面粗糙度、技术要求、标志与包装8.2.11渐开线花键量规设计计算示例8.3三角花键量规8.3.1三角花键联结的概述8.3.2三角花键的检验方法8.3.3三角花键量规的名称、代号、功能、特征及其使用规则8.3.4三角花键量规的公差8.3.5三角花键量规大径、小径和中径的计算公式8.3.6三角花键的尺寸参数及其几何关系计算8.3.7三角花键量规的结构尺寸8.3.8三角花键量规的材料、热处理、表面粗糙度、技术要求、标志与包装8.3.9三角花键量规设计计算示例第九章其他量规9.1圆柱螺旋弹簧量规9.1.1圆柱螺旋弹簧的检查项目9.1.2圆柱螺旋弹簧量规的种类9.1.3圆柱螺旋弹簧量规的设计9.1.4弹簧量规的结构型式和尺寸9.2齿轮量规9.2.1公法线量规9.2.2直齿圆锥齿轮齿坯量规9.3局部孔径量规9.4螺纹反锥量规9.5螺旋面量规9.6炮管膛线量规9.6.1膛线直径和宽度量规9.6.2膛线缠度量规

量规设计手册

简要介绍作者：

刘巽尔出版：

机械工业出版社-1990年出版内容摘要本书系统汇编了机械加工行业中各类常用量规设计方法、计算公式、公差值、典型结构等。

浅谈渐开线花键设计应用

天津阿尔斯通水电设备有限公司段会胜

【摘要】：

本文主要浅显地讨论了花键设计的一些准则和相关的实际应用。

【关键词】：

花键，定心，配合，作用尺寸，检验

一．花键联接的类型、特点和应用

花键联接是有外花键和内花键组成，花键联接是平键联接在数目上的发展而成。

但是由于结构型式和制造工艺的不同，与评键联接相比，花键联接在强度、工艺和使用上具有以下几个优点：

a）因为花键是在轴和孔上直接而均匀地制造出较多的齿与槽，因而联接受力较均匀；b）因齿或槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与轮毂的强度削弱较少；c）齿数较多，总接触面积增大，故而能能承受较大的载荷；d）花键联接的轴与轮毂的对中性及导向性好。

因此花键联接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。

花键联接可用于静联接或动联接。

按其齿形不同，可划分为矩形花键和渐开线花键两类。

本文就探讨一下渐开线的设计及其应用。

渐开线花键的齿廓为渐开线。

与渐开线齿轮相比，渐开线花键齿较短，齿根较宽，不发生根切的最少齿数较小。

渐开线花键可以用制造齿轮的方法来加工，工艺性较好，制造精度也较高，花键齿的根部强度高，应力集中小，易于定心，当传递的扭矩较大且轴颈也大是，宜采用渐开线花键联接。

二．渐开线花键的设计

1. 花键设计的标准

花键设计的标准有有4个，分别是DIN5480，ISO4156，ANSIB92.2M和GB/T3478。

这四个标准都涉及三种不同的分度圆压力角30°、37.5°和45°，但是最常用的是30°分度圆压力角的渐开线花键。

四个标准就花键的基本原则是相同的，只是侧重点不同。

DIN5480中对于花键的公差等级划分比较多，且已将每一级的公差详细地列出，设计工程师只需根据应用选取相应的公差即可。

DIN5480的实用性较其它标准要高。

GB/T3478非等同采用ISO4156，ANSIB92.2M是米制花键的标准。

ISO4156，ANSIB92.2M和GB/T3478中，公差等级只给出了4，5，6，7四个等级，最常用的等级为7级。

设计中采用的公差等级越高，对于花键的功能性越好，但是相应地增加了生产制造的困难和成本。

故而合理地选取花键的公差等级对于设计工程师来说至关重要。

2. 花键的定心与配合、

1）花键有三种定心方式：

齿侧定心，大径定心和小径定心。

齿侧定心时（见下图），扭矩的传递和内外花键的对中都是由花键的齿面所提供。

此时外花键的大径比内花键的大径小0.1M（M为花键的模数），外花键的小径比内花键的小径小0.1M。

内外花键的对中精度取决于内花键的齿槽宽和外花键的齿厚的精度等级。

内花键的小径公差可取H11，外花键的公差大径可取h11。

大径定心时（见下图），扭矩的传递是由齿侧完成的。

内外花键的对中是由各自的大径决定的。

此时外花键的大径公差可取h6，内花键的大径公差可取H7，内位花键的大径基本尺寸取自参考尺寸dB。

大径公差需在生产制造时严格保证。

小径定心时（见下图），扭矩的传递是也是由齿侧完成的。

内外花键的对中是由各自的小径决定的。

此时外花键的小径公差可取h6，内花键的小径公差可取H7。

小径公差需在生产制造时严格保证。

当花键联接中对于内外花键对中性要求较高时，可优先考虑采用大径定心，外花键的大径可以很好的保证h6的公差，而内花键一般采用拉花键的工艺制造（对于内花键是通花键来说的）也可以较好的保证其大径公差H7。

2）花键的配合实质是齿侧配合。

花键联接中，所有外花键的齿同时与所有的内花键的齿槽相啮合。

花键齿的齿形偏差对于侧隙的影响要比齿轮的齿形偏差对齿轮啮合侧隙影响要大。

花键的配合分为三大类：

间隙配合、过渡配合与过盈配合。

花键的配合性质取决与最小作用侧隙和最大实际侧隙。

（见下图）最小作用侧隙=内花键最小作用齿槽宽-外花键最大作用齿厚，最大实际侧隙=内花键最大实际齿槽宽-外花键最小实际齿厚。

花键联接的配合是采用了基孔制，即保持内花键的最小作用齿槽宽不变，通过改变外花键的作用齿厚来获得不同的配合。

实际尺寸和作用尺寸的概念是有一个演变过程。

以内花键为例来加以说明（见下图）。

图中所表示的各齿槽均为基本齿槽宽，由于在实际生产过程中因机床的精度、刀具的磨损以及各种热处理的变形导致内花键的齿槽宽具有齿距累积误差、齿形误差和齿向误差。

因此即使实际齿槽宽合格，也有可能导致一个理想的外花键无法与之相配合。

这是我们根据最大实体效应而引入一个作用尺寸的概念。

即作用齿槽宽是一个理想外花键在零侧隙下的齿厚。

对于内花键来说（见下图），因为有加工误差，所以实际最大齿槽宽和实际最小齿槽宽就会正好相差一个T（加工误差）。

由于有齿距累积误差、齿形误差和齿向误差，所以最小作用齿槽宽和实际最小齿槽宽正好相差一个λ（综合作用误差=齿距累积误差+齿形误差+齿向误差）。

同理最大作用齿槽宽和实际最大齿槽宽也相差一个λ。

即最小作用齿槽宽和实际最大齿槽宽相差一个T+λ。

对于外花键来说，因为同样有加工误差，所以实际最大齿厚和实际最小齿厚就会正好相差一个T（加工误差）。

由于有齿

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