你会正确设计通止规吗？

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通止规也是一种检具，标准上叫光滑极限量规。通止规的设计应该算最简单的检具设计。

通止规是用来检测尺寸要素（FOS）的尺寸是否超出极限。什么是尺寸要素呢，我在另外一片文章介绍过，用五个字形容，那就是孔，轴，板，槽，球。比如说轴，已知轴的图纸标注如图1所示：

                          图1 零件图

如何设计通止规检测Ø12±0.03的尺寸？

对于一个单一要素的尺寸，很多有经验的小伙伴马上就想到用通止规。但是先别急，在设计检具之前一定要把图纸要求理解清楚。当我们在理解Ø12±0.03这个尺寸时，马上想到的是需要了解该尺寸要素的尺寸采用的是什么原则，是独立原则还是包容原则？

如何才能知道该尺寸采用的是什么原则呢？

    首先，如果没有特殊的修饰符号，那看图纸采用的标准（通常在右下角的明细栏里会有显示）。其中：

1. ISO 默认独立

2. ASME默认包容

如果ISO的图纸里边有图2所示的符号，那么就说明采用了包容原则。见图2：

 图2 ISO采用包容原则的修饰符号 

而如果ASME采用了I圈，则表示采用的是独立原则。见图3：

      图3 ASME采用独立原则的修饰符号

    有些小伙伴会问，如果有些图纸不够完整，看不出来究竟采用的是哪个标准，怎么办？我给的建议是：

    1. 看图纸中的特殊符号，有些符号是每个标准特有的，根据这个来判断标准。

    2. 如果没有把握，最好直接询问图纸设计人员或客户。

    关于包容原则和独立原则的详细内容，请打开“吴德辉”的个人公众微信号，打开历史文章，其中有一篇《包容原则和独立原则的深度探讨》，里边有详细的讨论，这里不再讨论。

    如果我们已经知道了图纸采用的基本原则，那么就可以确定通止规的方案了。我们分情况讨论：

    1. 独立原则的通止规

    独立原则就一个要求，控制两点尺寸（局部尺寸）。

                          图4 局部尺寸

    这个也在我上一篇文章中解释过，独立原则就是控制过最小二乘圆圆心的局部两点间的距离（即所谓的直径），见图4，如局部尺寸a,b,c。而图纸的要求则是局部尺寸不超出尺寸公差的上限和下限。既然是控制局部尺寸，那么就不难设计出通止规的方案：用卡规。图5是用卡规做通止规的方案。

              图5 卡规方案

那么，卡规的通端和止端的尺寸分别是多少呢？因为通规检测的是被测特征的尺寸不超出MMC，而止规则检测的是被测特征的尺寸不超出LMC. 所以有：

T=12.03(MMC), Z=11.97(LMC)

          图6 卡规通止端尺寸

在使用通规和止规检测的过程中如果被测特征那个满足逻辑：通规通，止规止，特征尺寸合格。否则为不合格。

小总结一下，如果采用了独立原则，图1中Ø12±0.03的要求需要做两个检具：

1. 通规（卡规）

2. 止规（卡规）

实际的生产应用的过程中，为了方便操作和节省成本，通常将通规和止规做在一个检具上，如图7，方便检测。

                  图7 卡规检测零件

    通端和止端的公差如何给呢？

    根据国标GB/T 1957-2006光滑极限量规的公差定义，给出了检具公差的定义方法。

                     图8 GB/T 1957-2006

  根据标准GB/T 1957-2006, 通过查表格不难得出卡规通端和止端的公差：

                           图9 通止规公差

    2. 包容原则的通止规

    如果对于图1中尺寸Ø12±0.03采用的是包容原则（如美标图纸），那么它的通止规又如何设计呢？首先我们还是要来理解采用了包容原则后对Ø12±0.03对应的圆柱面的要求是什么。根据我们对包容原则的理解（请参考我前面那篇关于包容原则和独立原则探讨的文章），包容原则有两个要求：

1. 局部尺寸满足要求（即控制两点尺寸）。

2. 整体尺寸不能超出MMC的理想边界（即控制体外作用尺寸）。 

关于第1点，用卡规就能检测；关于第2点，为了保证被测圆柱不超出MMC的理想边界，需要采用环规，该环规的孔径就是MMC=Ø12.03，它代表的就是MMC的理想边界。它是一个全形量规，可以检测被测特征的全部表面。环规见下图：

                图10 环规

    该环规是一个通规，被测圆柱必须完全能够插入环规，见下图：

              图11 环规检测

同样根据GB/T 1957-2006光滑极限量规的公差定义，可以得出环规的公差：

              图12 环规公差

    需要注意的是，在包容原则里采用的环规，已经包含测量局部尺寸卡规的通规要求，所以卡规的通规部分可以省略。最终，在包容原则的要求下，对于图1中Ø12±0.03的要求，只需要两个检具：

1. 止规（卡规），见图13

2. 通规（环规），见图14

图13 止规（卡规）   图14 通规（环规）

    如果图纸采用的是美标，通止规工作部分的公差则不像国标一样有现成的表格可以查（即使ISO, 到现在为止我还没有找到ISO关于检具制定的标准)，根据ASME Y14.43-2003规范，检具的公差采用零件公差的1/10原则（有时采用零件公差的1/20，另外的1/20用来作为检具的磨损余量）。而且公差的位置配置则和采用的三大策略有关，如绝对公差策略，乐观策略和包容策略，相对灵活，由检具设计者根据实际生产控制的需求自行决定，在本文里就不在叙述。

    3. 其他要求

    关于通止规设计的其他信息如下：

    1. 材料：宜采用合金工具钢，碳素工具钢，渗碳钢或其他耐磨材料。

    2. 通止规工作面的硬度：通止规工作面（测量面）的硬度不应小于700HV或60HRC

    3. 通止规表面要求：量规的工作面（测量面）不应有锈蚀，毛刺，黑斑，划痕等明显影响外观使用的质量缺陷，其他表面不应有锈蚀和裂纹。

      4. 通止规应经过稳定性处理

    4. 总结

本篇文章讨论了对单一尺寸要素尺寸的检具设计，总的说来，对于一个尺寸要素尺寸检具的设计，要注意该尺寸公差采用的是包容原则还是独立原则。如果是独立原则，对于轴的尺寸检测，则可采用卡规做通止规（对于孔的检测，可采用片型塞规做通止规）；如果是包容原则，对于轴的尺寸检测，则需要采用卡规做止规，环规做通规。（对于孔的检测可采用片型塞规做止规和圆柱形塞规做通规）。最后提出了通止规的其他要求。

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