长度计量基础知识讲座(四十)

顾耀宗/上海市计量测试技术研究院

第四十讲 半径样板

半径样板是机械制造业常用的量具之一，用于以比较法检验被检零件圆弧的半径。通常将具有不同半径的标准圆弧金属薄片组成样板组，因半径用R表示，半径样板俗称R规。成组的半径样板由不同半径的凸形和凹形样板组成。

1 半径样板的结构

半径样板可以单片形式使用，也可以将具有不同半径的样板组成样板组。其结构如图1所示。成组半径样板按其半径尺寸范围分为1、2和3组三个规格。每组半径样板厚度、宽度和半径的尺寸见表1。尺寸由小到大顺序排列。

图1 半径样板

半径小于或等于10 mm的凸形样板，其测量面的圆弧所对的圆心角应大于150°；半径大于10 mm的凸形样板，其测量面的圆弧长等于样板宽度。

半径小于或等于14.5 mm的凹形样板，其测量面的圆弧所对的圆心角应在80°～90°范围内；半径大于14.5 mm的凹形样板，其测量面的圆弧所对的圆心角应大于45°。

2 半径样板的使用

半径样板是用比较法检验圆弧工件的曲面半径，即以样板为标准，根据样板与被检验工件接触后的光隙大小来判断被检验工件的圆弧半径是否合格。

使用半径样板检验圆弧工件的曲面半径时有两种方法：当已知被检验工件的圆弧部分的曲面半径尺寸时，可选取相应半径尺寸的样板去检验；如果预先不知道被检验工件的圆弧部分的曲面半径尺寸，则采用试测法去检验。即首先目测被检验工件圆弧部分的曲面半径尺寸的大小，然后根据目测结果选择一片半径样板去试测。经过试测，如果样板的测量面与被检验工件圆弧部分的曲面相吻合，则此半径样板的尺寸即是被检验工件圆弧部分的曲面半径尺寸；如果半径样板的测量面与被检验工件圆弧部分的曲面不吻合，则说明此半径样板的尺寸与被检验工件圆弧部分的曲面半径不一致，则要再换一片半径样板去测量，直至半径样板的测量面能与被检验曲面相吻合或接近吻合为止。

检验轴类工件的圆弧曲面半径时，样板应放在轴的径向截面内；检验平面上的圆弧曲面半径时，样板应放在被检验截面内。图2为用半径样板检验圆弧曲面半径的示意图。

在大批量生产过程中，可用极限半径样板来控制加工圆弧的曲面半径。即按被检验圆弧曲面半径的最大极限尺寸和最小极限尺寸来制造两片半径样板。检验时，分别用两片半径样板去检验圆弧曲面。对于凸形圆弧，如果合格，则出现如图2(a)中的情况，即用最大极限尺寸的样板去检验时，光隙出现在样板的两侧或一侧；用最小极限尺寸的半径样板去检验时，光隙出现在样板的中间。对于凹形圆弧，光隙出现的情况正好相反，如图2(b)所示。

图2 用半径样板检验圆弧曲面的半径

表1 半径样板的组别、厚度、宽度和半径尺寸

3 半径样板半径尺寸的允许偏差

半径样板半径尺寸允许偏差见表2的规定。

表2 半径样板的尺寸允许偏差

4 半径尺寸偏差的检定

4.1 极限放大图法

在投影仪或工具显微镜的投影屏上，用极限放大图的方法进行检定。检定时，将被检样板放在仪器的工作台上，选择适当放大倍数的物镜，用放大图去套半径样板在投影屏上的影像。影像应不大于放大图的最大极限尺寸或不小于最小极限尺寸（见图 3）。

图3 用极限放大图法检定

4.2 极限校对样板法

当用极限校对半径样板检定凹形半径样板时，最小极限校对半径样板必须与被检半径样板工作边的中心接触，即允许观察到自样板工作边的中心向其圆弧两端方向逐渐增大的间隙或无可见间隙；最大极限校对半径样板应与被检半径样板工作边两端接触，即自样板工作边圆弧两端向中心方向允许观察到逐渐增大的间隙或无可见间隙，如图4所示。

当用极限校对半径样板检定凸形半径样板时，则应观察到与上述情况相反的相应结果。

图4 用极限校对样板检定

4.3 在工具显微镜上利用圆弧目镜法

检定时，将被检半径样板置于工具显微镜工作台上，以被检半径样板曲面影像与圆弧目镜中相应半径圆弧曲线进行比较。

4.4 弓高弦长法

当工具显微镜没有圆弧目镜或圆弧目镜的分划板上没有相应尺寸的半径时，可在工具显微镜上采用影响法，测量弓高和弦长，计算半径。弓高弦长法是根据几何原理来进行测量的，如图5所示。

图5 弓高弦长法检定圆弧半径

其几何关系如下：

式中：R — 被测的圆弧半径；

S — 弦长；

h — 弓高

[1]顾耀宗. 长度计量[M]. 北京： 中国计量出版社，2007.

[2]全国几何量工程参量计量技术委员会. JJG 58-2010[S]. 北京： 中国计量出版社，2010.