在小孔徑小公差的檢測中(主要是H7級(jí)公差及以下)的檢測，常見的方式是采用塞規(guī)檢測。但這類塞規(guī)由于設(shè)計(jì)公差范圍較小，加工難度大，無法讀取準(zhǔn)確的數(shù)值，計(jì)量檢測無法保證，在其不能滿足檢測需要的情況下，新的檢測手段應(yīng)該如何選擇呢？

PART 01 當(dāng)前檢測方法分析

以孔徑(φ6～φ30)的H7級(jí)公差為例計(jì)算的塞規(guī)尺寸如表所示。目前采用塞規(guī)檢測方法主要存在的弊端包括：

塞規(guī)制作成本高：根據(jù)工具車間和同行業(yè)的數(shù)據(jù)分析，只有塞規(guī)的公差大于0.003 mm時(shí)，塞規(guī)才能保證95%以上的產(chǎn)品合格率;當(dāng)小于0.0015mm時(shí)，只能保證33%的合格率;當(dāng)小于0.0025mm且大于0.0015mm時(shí)，只能保證67%的合格率。

使用成本高：通端的下差和磨損極限的差值即為磨損量，磨損量越小，塞規(guī)的使用壽命越短。

計(jì)量困難：根據(jù)計(jì)量室反饋，由于設(shè)計(jì)公差范圍太小，約在0.014mm左右，加工難度大，無法讀取準(zhǔn)確的數(shù)值，計(jì)量檢測無法保證，驗(yàn)收合格率低。

產(chǎn)品加工困難：因?yàn)槿?guī)吃掉了產(chǎn)品要求公差的一部分公差，導(dǎo)致產(chǎn)品加工時(shí)壓縮到產(chǎn)品圖要求尺寸的中差，因而對(duì)加工的要求也相應(yīng)提高了(見圖1)。

圖1 塞規(guī)的原理結(jié)構(gòu)

以殼體類零件經(jīng)常使用的工藝銷子孔φ11H7為例，根據(jù)《塞規(guī)、卡板的計(jì)算程序》計(jì)算所得(見圖2)，計(jì)算產(chǎn)品被壓縮之后的：

圖2 φ11H7塞規(guī)的計(jì)算

PART 02 解決方案分析

針對(duì)以上原因，提出以下幾種方案供參考使用：

方案一：加大塞規(guī)的設(shè)計(jì)公差

針對(duì)制造和檢驗(yàn)提出的問題，可以加大通端和止端的設(shè)計(jì)公差為0.003mm，保證90%以上的成品率;加大磨損量到0.003mm，增加檢具的磨損量(見圖3)。

圖3

同樣以φ11H7為例，產(chǎn)品被壓縮之后的實(shí)際要求尺寸Sj=0.009mm。即對(duì)產(chǎn)品圖的要求尺寸更加嚴(yán)格了，公差為原先的一半，產(chǎn)品圖要求的φ11H7在機(jī)加工過程中要控制在φ11H5級(jí)，導(dǎo)致加工難度增加，因誤判導(dǎo)致的產(chǎn)品合格率降低。

方案二：使用氣動(dòng)量儀

氣動(dòng)量儀因其與塞規(guī)相比能精確讀數(shù)、成本低，同時(shí)還能檢測內(nèi)孔的圓度、錐度，兩孔中心距、同軸度、垂直度等而在小公差尺寸檢測的應(yīng)用上越來越廣泛。

因氣動(dòng)量儀使用時(shí)要求安裝在沒有振動(dòng)的工作臺(tái)上，以保證浮標(biāo)能自由的上下移動(dòng)，不與玻璃管壁相碰，而且沒有顯著的擺動(dòng)現(xiàn)象。測工件時(shí)，把工件水平平穩(wěn)地放在工作臺(tái)上，測頭校準(zhǔn)之后插入孔內(nèi)，量儀示值為內(nèi)徑;旋轉(zhuǎn)測頭一周量儀示值差為圓度;測頭在孔內(nèi)上下移動(dòng)一定距離可測量孔是否有錐度，通過三角函數(shù)換算可得到錐度值。

因?yàn)闇y量時(shí)要求工件水平平穩(wěn)地放在工作臺(tái)上，而殼體類零件有一部分尤其是大殼產(chǎn)品體積龐大、質(zhì)量重，則要求工作臺(tái)一定要足夠大，同時(shí)有移動(dòng)設(shè)備。很明顯該類檢具不適合大的殼體類檢測。

方案三：使用電子塞規(guī)

電子塞規(guī)是近年發(fā)展起來可替代氣動(dòng)量儀和塞規(guī)的高效孔徑測量儀器。電子塞規(guī)由電子塞規(guī)本體和電子測微顯示儀組成。電子塞規(guī)的傳感器一般采用開啟式差動(dòng)變壓器原理，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是測量范圍寬，可達(dá)1～2mm。電子塞規(guī)本體由塞規(guī)體、專用導(dǎo)套和硬質(zhì)合金側(cè)頭等組成。與塞規(guī)配套的電子放大器一般選用模擬放大電路和向敏檢波器等組成。

圖4 電子塞規(guī)

圖5 電子塞規(guī)小尺寸

電子塞規(guī)精度高，綜合測量誤差小于0.001mm，穩(wěn)定、可靠、耐用，可在生產(chǎn)車間常溫條件下長時(shí)間使用，它完全可以替代塞規(guī)、三爪內(nèi)徑千分尺及內(nèi)徑量表等測孔檢具，可快速、方便地測量通孔的直徑、橢圓度和錐度。

圖6 上下限環(huán)規(guī)

電子塞規(guī)采用兩個(gè)硬質(zhì)合金測頭進(jìn)行接觸測量，測力小、耐磨性好。測頭安裝具有自鎖功能，安裝調(diào)整方便。一般情況下，按用戶的訂貨要求設(shè)計(jì)專用導(dǎo)套，專用的導(dǎo)套保證了測量時(shí)的間隙、導(dǎo)向和定心，測量的孔徑準(zhǔn)確、客觀和快速。圖4、圖5分別是大小不一樣的電子塞規(guī)結(jié)構(gòu)圖。尾線部分連接測量的顯示儀器，每個(gè)都配有兩個(gè)上下限環(huán)規(guī)(見圖6)，圖7是快換測頭。

圖7 快換側(cè)頭

使用時(shí)，測量時(shí)電子塞規(guī)測頭應(yīng)處在導(dǎo)套直徑方向上，若導(dǎo)套直徑偏離測頭軸線方向，則測量的是弦而不是工件的直徑，如圖8所示。其產(chǎn)生的偏心誤差可用下式表示：

圖8