轮廓度的检具设计和检测方法

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      常规的检具都是靠检具检测部分（包括检测轮廓，通止规）和被测要素的边缘是否接触来判断该被测要素是否合格，又因为轮廓度只控制表面特征，在很多情况下就导致了用检具来检测轮廓度变得可能。我们今天讨论三种情况。

      1. 轮廓度不带基准

       我们首先来看一下下面的一个不带基准的轮廓度，看看它的检具如何设计。

 
                              图1

       图1左图是一个钣金件，圆弧部分用不带基准的轮廓度定义，图1右图剖面线部分是表示该轮廓度的公差带。轮廓度表达的要求是，只要实际零件的表面轮廓能够全部落在R29.5和R30.5的圆弧之间的区域以内，该零件表面的轮廓度就合格。

       有同行问我，在条件有限的情况下，我们不能用CMM检查轮廓度，能不能直接测量该轮廓半径，只要该圆弧部分半径在29.5和30.5之间，该零件就是合格？ 我们姑且不讨论该圆弧的圆度是否满足要求（这里轮廓度的概念和圆柱度的概念一样），就半径来说，这样的操作方法也不正确，因为在这个半径为29.5和30.5之间的区域内，是可以存在半径小于29.5，或大于30.5的圆弧的，如下图：

                             图2                          

      如图2所示，圆弧b的半径肯定会大于R30.5，而圆弧a的半径肯定会小于29.5，但是它们都可以全部落在轮廓度公差带范围以内，满足图纸要求。

      根据图1的公差带情况，我们可以做一个仿形的检具，然后配合止规来检查。这个仿形的检具必须做成公差带的外边界，即半径是R30.5的圆弧，如下图：

                         图3

   &nbs 47 32206 47 15232 0 0 2509 0 0:00:12 0:00:06 0:00:06 2784p;   如图3所示，蓝色为检具部分，圆弧半径为30.5，从理论上讲，当实际零件的轮廓和检具的理想轮廓最大值最小的时候，如果实际轮廓上有任意一点和检具轮廓的距离大于1，那么该零件就不合格，反之如果小于1则合格。

       在我们的实际操作中，我们拿实际零件去靠检具轮廓，然后自由摆动零件，只要我们能找到一个位置，使直径为1的止规在被测轮廓上任意位置都不能塞进去，那么该零件就合格。

      当然了，这种检测方法比较适合壁厚较薄的零件。如同所有的止规，都有一个缺点，就是止规伸不到的地方如果超差，它是不能检测出来的。

        2. 轮廓度带基准（RMB)

       我们先看看下图：

                      图4      

       基于前面同样的逻辑，我们只考虑公差带的边界。在实际操作过程中，为了保证通止规的强度，我们一般采用将理论轮廓朝材料外偏移3mm后形成的轮廓作为检具上的检测轮廓。

       由公差带的分布可知，公差带是由理论轮廓内外各偏移0.15后形成的区域，又因为检具轮廓和理论轮廓距离是3，所以检具检测轮廓和公差带外（材料以外）边界的距离是3-0.15=2.85，在2.85这个区间内应该是永远没有材料的，所以用2.85的通规。而检具的检测轮廓和公差带的内（材料以内）边界的距离是3+0.15=3.15，在这个3.15这个区间内，一定有材料，所以用3.15的止规检测。如下图：

                             图5

      检具是由定位部分和检测部分组成。因为这里的B基准和C基准采用的是RMB，所以做B基准的定位孔应该用锥孔配合弹簧，而作为C基准的两个定位销则用两个锥销配合弹簧，当把这个零件装到检具上后，零件6个自由度全部被限制死了。压紧零件后的操作方法是，用2.85的通规放进零件被测轮廓和检具检测轮廓之间的槽里，刮一圈，如果能够顺利刮过，表示该零件的实际轮廓没有超出公差带外边界（没有太大）。同理，用3.15的止规刮一圈槽，止规不能掉进槽里，如果没有掉进槽里，说明该零件的实际轮廓没有超出公差带的内边界（没有太小）。

      综合通止规的测量结果，如果满足通规通，止规止，该零件轮廓度合格。

      3. 轮廓度基准带M圈（MMB）

       如果基准带M圈，对于检具设计工程师来说就轻松多了，因为对应的定位特征可以做成一个固定的尺寸。见下图：
                      图6

       见图6，因为基准C是带M圈的，所以在检具上对应的定位销子（实际基准模拟体）是一个固定的值。是多少呢？我前面的文章已经讨论过，在ABC基准系里边，带M圈的基准C的基准模拟体（也就是检具上对应的定位销）的大小是相对于它前面基准(AB)的最大实体实效尺寸（MMVB), 由孔径12.8对应得位置度的要求，可以得出MMVB=12.8-0.06-0.1=12.64, 即C对应的定位销子直径为12.64。检具设计如下图：

                        图7

       其中检具上的检测轮廓为一平面和A，B垂直，且和C（定位销轴线）的距离是24.8， 通规的尺寸是3-0.2=2.8，止规的尺寸是3+0.2=3.2。

                          图8

       在用检具检测的过程中，零件必须先与基准面A充分贴合，然后去靠B，穿过定位销子A，最后用通止规。

       需要注意的是检测方法，因为基准要素和基准模拟体之间有间隙，也就是12.64的定位销和12.8的实际孔存在间隙，那么该零件在检具上左右移动的自由度没有被限制的（或者说在一定范围内没有被限制的），而且这样的移动是完全合法的。这样很可能导致我们的通规不通，或止规不止的现象发生，那么我们该如何处理呢？

       这里我们先讨论一下基准加M圈的游戏规则。我们说基准加M圈，就意味着如果基准要素（实际基准孔的尺寸）远离MMB时，我们的被测要素可能得到额外补偿，也就是说零件的实际被测要素可以超出公差框里的值。

       我们再深入理解一下基准加M圈的本质，当基准孔作大的时候，我们允许被测要素超出公差带范围，其根本原因是，我们在保证基准的MMB空间不受侵犯的同时，可以把零件的被测要素“拽”到公差带里来。而这个“拽”的过程反映的就是在实际装配中允许的情形。（如夹具上定位销和定位孔之间存在间隙，我们可以利用这个间隙）
                         图9

       如图9所示，当实际基准孔C做到最大时，我们的实际被测轮廓可以远离21.8，它哪怕在绿色的公差区域内或在蓝色的公差区域内，远离本该的粉红色的区域，但也有可能都是合格的。因为在检测过程中，我们可以左右移动该零件（在定位销和基准孔的间隙范围内），硬把实际的被测要素“拽”到粉红色的公差区域中来。

       所以回到我们的现实操作，对于这么一个零件放到检具上的时候，我们可以在保证A贴牢，B贴牢的情况下，在定位销和基准孔的间隙范围内任意移动该零件，只要我们能够找到一个位置，使得该被测轮廓的通规通，止规止，该轮廓就是合格的！

       当然，这对我们的检测员提出了要求，要求耐心，仔细的调整零件和检具的位置关系，确保不误判。

       需要提出的是，对于计量型的检具（比如说打算用间隙尺测出实际的轮廓度值）在这里是不适用的。在移动零件的过程中，如果用间隙尺测出的最大间隙小于3.4，只能说明该轮廓合格，不能用该数值取做SPC控制。因为它不是实际轮廓真正的数值（实际轮廓的数值是把C做成锥销时测出来的值）。

小结：

      本文简单介绍了如何用检具来检测轮廓度。对于不带基准的轮廓度，用最大的MMC轮廓（即检具检测轮廓做成公差带的外边界）和实际轮廓去靠，然后用止规去检测，只要能找到一个位置使得实际零件轮廓每个部分止规都能被止住，该轮廓合格。如果是带基准的轮廓度，就直接用通止规检测。但是如果基准带M圈，这个时候意味着我们允许零件在检具上小范围内的移动，在移动过程中，只要我们能找到一个位置确保被测轮廓的每个点都满足通规通，止规止，该轮廓就是合格的。

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