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计量器具内校员资格证培训校准计量员培训考证-螺纹塞规校准设备精度选择
螺纹塞规校准的核心目标是准确测定其作用中径（Functional Pitch Diameter），以判断是否符合 ISO 1502 或 GB/T 197 等标准规定的公差带。由于螺纹塞规本身无示值，所谓“校准设备精度选择”，实质是确保所用测量系统（设备+标准器）的扩展不确定度满足计量学“1/3～1/4准则”。
以下是依据 JJF 1462—2014《螺纹塞规校准规范》 的系统化选型指南：
一、基本原则：不确定度 ≤ 被校塞规公差带宽度的 1/3
1. 先确定螺纹塞规的公差带宽度
以常见的 M10×1.5-6g GO 塞规（Class A） 为例（ISO 1502）：
✅ 所需测量系统的扩展不确定度（k=2）应满足：
[U≤{8um/3}≈2.7um]
但注意：作用中径的判定更严，实际要求常按 ±1/4 公差带 控制，即：
[U≤{8um/4}=2.0um]
二、主流校准方法及设备精度要求
校准方法 | 推荐设备 | 设备关键精度指标 | 是否满足 Class A 塞规 |
1. 三针法 | - 0级外径千分尺
- 3等及以上三针 | - 千分尺 MPE ≤ ±1 μm
- 三针直径偏差 ≤ ±0.1 μm
- 温度控制 ±1℃ | ✅ 满足（U ≈ 1.5～2.0 μm） |
2. 工具显微镜法 | 万能工具显微镜（如 JX13B） | - 示值误差 ≤ ±1.5 μm
- 角度误差 ≤ ±5′ | ⚠️ 仅适用于低精度（Class B）或小规格 |
3. CMM 扫描法 | 高精度CMM（如 Zeiss CONTURA） | - 长度示值误差 ≤ (1.5 + L/300) μm
- 配 φ0.3 mm 扫描测头 | ✅ 最优方案（U ≈ 0.8～1.5 μm） |
📌 结论：
三、各类设备详细选型要求
▶ 1. 三针法配套设备
设备 | 精度要求 | 说明 |
外径千分尺 | 0级（JJG 21）
MPE ≤ ±1 μm（≤25 mm） | 必须经校准，带修正值 |
三针 | 3等或 K 级（JJG 71）
直径偏差 ≤ ±0.1 μm | 材质：硬质合金（碳化钨）
表面粗糙度 Ra ≤ 0.025 μm |
恒温环境 | (20 ± 1)℃ | 温度每偏差 1℃，钢制塞规长度变化约 11.5 μm/m |
💡 示例：测 M10塞规（L≈0.01m），ΔT=2℃→热变形≈0.23μm，可接受；若ΔT=5℃→0.58μm，不可忽略。
▶ 2. 坐标测量机（CMM）
指标 | 要求 |
长度测量误差 | E₀ ≤ (1.5 + L/300) μm（L 单位：mm） |
测头系统 | 连续扫描模式，分辨率 ≤ 0.1 μm |
测针 | 红宝石球，直径 0.3～1.0 mm（< 螺纹底径） |
软件 | 支持 ISO 1502 螺纹分析，自动计算作用中径 |
✅ 优势：直接测作用中径，无需人工计算，不确定度更低。
▶ 3. 万能工具显微镜
指标 | 要求 |
纵向/横向示值误差 | ≤ ±(1.5 + L/100) μm |
角度测量误差 | ≤ ±5′ |
物镜放大倍数 | ≥10×（清晰分辨牙型） |
⚠️ 局限：仅测单一中径和牙型角，无法直接得作用中径，需人工合成，误差累积大。
四、不确定度预算表示例（三针法）
不确定度来源 | 标准不确定度 u (μm) | 说明 |
千分尺读数 | 0.3 | 分辨率 0.1 μm，均匀分布 |
三针直径偏差 | 0.06 | 3等三针证书给出 |
螺距误差 | 0.2 | 塞规制造误差 |
温度影响 | 0.2 | ΔT=1℃, L=10 mm |
合成标准不确定度 u_c | ≈0.42 μm | √(0.3²+0.06²+0.2²+0.2²) |
扩展不确定度 U (k=2) | ≈0.84 μm | ✅ 满足 Class A 要求 |
🔍 注：实际中因操作、对准等因素，U 通常为 1.0～2.0 μm。
五、选型建议（按应用场景）
使用场景 | 推荐方案 | 理由 |
国家/省级计量院 | CMM 扫描法 | 建立基准，不确定度最小 |
航空/汽车 Tier1 供应商 | CMM 或 高精度三针法 | 满足 IATF 16949 审核要求 |
普通机加工厂 | 三针法（配0级千分尺+3等三针） | 成本低，精度足够 Class B |
现场快速核查 | 用高一级别环规做功能性验证 | 非正式校准，仅作参考 |
六、常见错误避坑
错误做法 | 风险 |
用1级千分尺+5等三针校 Class A 塞规 | U > 3 μm，不满足1/3准则 |
忽略温度修正 | 热变形引入额外误差 |
三针未校准或混用不同批次 | 直径偏差导致系统误差 |
用卡尺测量塞规外径代替中径 | 完全无效，外径与中径无关 |
总结口诀：
塞规校准看中径，作用尺寸是核心；
三针CMM二选一，精度等级要分清；
三等三针配零级尺，恒温操作莫大意；
不确定度控两微米，通止判据才可信。
只有科学选择校准设备精度，才能确保螺纹塞规真正成为“互换性制造的守门人”，而非“误差传递的源头”。
