長度計量基礎知識講座(四十)

顧耀宗/上海市計量測試技術研究院

第四十講 半徑樣板

半徑樣板是機械制造業常用的量具之一，用于以比較法檢驗被檢零件圓弧的半徑。通常將具有不同半徑的標準圓弧金屬薄片組成樣板組，因半徑用R表示，半徑樣板俗稱R規。成組的半徑樣板由不同半徑的凸形和凹形樣板組成。

1 半徑樣板的結構

半徑樣板可以單片形式使用，也可以將具有不同半徑的樣板組成樣板組。其結構如圖1所示。成組半徑樣板按其半徑尺寸范圍分為1、2和3組三個規格。每組半徑樣板厚度、寬度和半徑的尺寸見表1。尺寸由小到大順序排列。

圖1 半徑樣板

半徑小于或等于10 mm的凸形樣板，其測量面的圓弧所對的圓心角應大于150°；半徑大于10 mm的凸形樣板，其測量面的圓弧長等于樣板寬度。

半徑小于或等于14.5 mm的凹形樣板，其測量面的圓弧所對的圓心角應在80°～90°范圍內；半徑大于14.5 mm的凹形樣板，其測量面的圓弧所對的圓心角應大于45°。

2 半徑樣板的使用

半徑樣板是用比較法檢驗圓弧工件的曲面半徑，即以樣板為標準，根據樣板與被檢驗工件接觸后的光隙大小來判斷被檢驗工件的圓弧半徑是否合格。

使用半徑樣板檢驗圓弧工件的曲面半徑時有兩種方法：當已知被檢驗工件的圓弧部分的曲面半徑尺寸時，可選取相應半徑尺寸的樣板去檢驗；如果預先不知道被檢驗工件的圓弧部分的曲面半徑尺寸，則采用試測法去檢驗。即首先目測被檢驗工件圓弧部分的曲面半徑尺寸的大小，然后根據目測結果選擇一片半徑樣板去試測。經過試測，如果樣板的測量面與被檢驗工件圓弧部分的曲面相吻合，則此半徑樣板的尺寸即是被檢驗工件圓弧部分的曲面半徑尺寸；如果半徑樣板的測量面與被檢驗工件圓弧部分的曲面不吻合，則說明此半徑樣板的尺寸與被檢驗工件圓弧部分的曲面半徑不一致，則要再換一片半徑樣板去測量，直至半徑樣板的測量面能與被檢驗曲面相吻合或接近吻合為止。

檢驗軸類工件的圓弧曲面半徑時，樣板應放在軸的徑向截面內；檢驗平面上的圓弧曲面半徑時，樣板應放在被檢驗截面內。圖2為用半徑樣板檢驗圓弧曲面半徑的示意圖。

在大批量生產過程中，可用極限半徑樣板來控制加工圓弧的曲面半徑。即按被檢驗圓弧曲面半徑的最大極限尺寸和最小極限尺寸來制造兩片半徑樣板。檢驗時，分別用兩片半徑樣板去檢驗圓弧曲面。對于凸形圓弧，如果合格，則出現如圖2(a)中的情況，即用最大極限尺寸的樣板去檢驗時，光隙出現在樣板的兩側或一側；用最小極限尺寸的半徑樣板去檢驗時，光隙出現在樣板的中間。對于凹形圓弧，光隙出現的情況正好相反，如圖2(b)所示。

圖2 用半徑樣板檢驗圓弧曲面的半徑

表1 半徑樣板的組別、厚度、寬度和半徑尺寸

3 半徑樣板半徑尺寸的允許偏差

半徑樣板半徑尺寸允許偏差見表2的規定。

表2 半徑樣板的尺寸允許偏差

4 半徑尺寸偏差的檢定

4.1 極限放大圖法

在投影儀或工具顯微鏡的投影屏上，用極限放大圖的方法進行檢定。檢定時，將被檢樣板放在儀器的工作臺上，選擇適當放大倍數的物鏡，用放大圖去套半徑樣板在投影屏上的影像。影像應不大于放大圖的最大極限尺寸或不小于最小極限尺寸（見圖 3）。

圖3 用極限放大圖法檢定

4.2 極限校對樣板法

當用極限校對半徑樣板檢定凹形半徑樣板時，最小極限校對半徑樣板必須與被檢半徑樣板工作邊的中心接觸，即允許觀察到自樣板工作邊的中心向其圓弧兩端方向逐漸增大的間隙或無可見間隙；最大極限校對半徑樣板應與被檢半徑樣板工作邊兩端接觸，即自樣板工作邊圓弧兩端向中心方向允許觀察到逐漸增大的間隙或無可見間隙，如圖4所示。

當用極限校對半徑樣板檢定凸形半徑樣板時，則應觀察到與上述情況相反的相應結果。

圖4 用極限校對樣板檢定

4.3 在工具顯微鏡上利用圓弧目鏡法

檢定時，將被檢半徑樣板置于工具顯微鏡工作臺上，以被檢半徑樣板曲面影像與圓弧目鏡中相應半徑圓弧曲線進行比較。

4.4 弓高弦長法

當工具顯微鏡沒有圓弧目鏡或圓弧目鏡的分劃板上沒有相應尺寸的半徑時，可在工具顯微鏡上采用影響法，測量弓高和弦長，計算半徑。弓高弦長法是根據幾何原理來進行測量的，如圖5所示。

圖5 弓高弦長法檢定圓弧半徑

其幾何關系如下：

式中：R — 被測的圓弧半徑；

S — 弦長；

h — 弓高

[1]顧耀宗. 長度計量[M]. 北京： 中國計量出版社，2007.

[2]全國幾何量工程參量計量技術委員會. JJG 58-2010[S]. 北京： 中國計量出版社，2010.