第三章測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)及光滑工件尺寸的監(jiān)測(cè)ppt課件

1、第一節(jié)測(cè)量的基本概念第二節(jié)長(zhǎng)度和角度計(jì)量單位與尺寸傳遞一、長(zhǎng)度和角度的計(jì)量單位二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)三、量塊二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)圖3-1長(zhǎng)度尺寸量值傳遞系統(tǒng)圖3-2正8面棱體圖3-3角度量值傳遞系統(tǒng)三、量塊圖3-4量塊第三節(jié)計(jì)量器具的分類及其主要技術(shù)指標(biāo)一、計(jì)量器具的分類二、計(jì)量器具的主要技術(shù)指標(biāo)一、計(jì)量器具的分類1.標(biāo)準(zhǔn)量具2.極限量規(guī)3.計(jì)量?jī)x器4.計(jì)量裝置3.計(jì)量?jī)x器(1)游標(biāo)式量?jī)x如游標(biāo)卡尺、游標(biāo)高度尺及游標(biāo)量角器等。(2)微動(dòng)螺旋副式量?jī)x如外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺等。(3)機(jī)械式量?jī)x指通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的感受、傳遞和放大的計(jì)量器具，如百分表、千分表、杠桿比較儀和扭簧比較

2、儀等。(4)光學(xué)式量?jī)x指用光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的轉(zhuǎn)換和放大的計(jì)量器具，如光學(xué)比較儀、自準(zhǔn)直儀、投影儀、工具顯微鏡、干涉儀等。(5)電動(dòng)式量?jī)x指將被測(cè)量通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，再?jīng)過(guò)變換而獲得讀數(shù)的計(jì)量器具，如電感測(cè)微儀、電動(dòng)輪廓儀等。(6)氣動(dòng)式量?jī)x指靠壓縮空氣通過(guò)氣動(dòng)系統(tǒng)時(shí)的狀態(tài)(流量或壓力)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)量的轉(zhuǎn)換的計(jì)量器具，如水柱式和浮標(biāo)式氣動(dòng)量?jī)x等。(7)光電式量?jī)x指利用光學(xué)方法放大或瞄準(zhǔn)，通過(guò)光電元件再轉(zhuǎn)換為電量進(jìn)行檢測(cè)的計(jì)量器具，如光電顯微鏡、光電測(cè)長(zhǎng)儀等。二、計(jì)量器具的主要技術(shù)指標(biāo)1.刻度間距2.分度值3.示值范圍4.測(cè)量范圍5.靈敏度6.測(cè)量力7.示值誤差8.示值變動(dòng)9.回程誤差

3、(滯后誤差)10.不確定度圖3-5示值范圍與測(cè)量范圍第四節(jié)測(cè) 量 方 法一、測(cè)量方法的分類二、測(cè)量的基本原則一、測(cè)量方法的分類1.按獲得測(cè)量結(jié)果的方法,分為直接測(cè)量和間接測(cè)量2.按示值是否為被測(cè)量的整個(gè)量值,分為絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量3.按測(cè)量時(shí)被測(cè)表面與計(jì)量器具的測(cè)頭是否接觸，分為接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量4.按工件上同時(shí)測(cè)量被測(cè)量的多少，分為單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量5.按測(cè)量在加工過(guò)程中所起作用，分為主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量6.按被測(cè)工件在測(cè)量時(shí)所處的狀態(tài)，分為等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量1.按獲得測(cè)量結(jié)果的方法,分為直接測(cè)量和間接測(cè)量(1)直接測(cè)量不需對(duì)被測(cè)的量與其他實(shí)測(cè)的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的輔助計(jì)算而直接得到被測(cè)量

4、值的測(cè)量。(2)間接測(cè)量通過(guò)直接測(cè)量與被測(cè)量有已知關(guān)系的其他量而得到該被測(cè)量量值的測(cè)量。2.按示值是否為被測(cè)量的整個(gè)量值,分為絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量(1)絕對(duì)測(cè)量計(jì)量器具顯示或指示的示值是被測(cè)量的整個(gè)量值。(2)相對(duì)測(cè)量又稱比較測(cè)量。3.按測(cè)量時(shí)被測(cè)表面與計(jì)量器具的測(cè)頭是否接觸，分為接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量(1)接觸測(cè)量測(cè)量時(shí)計(jì)量器具的測(cè)頭與被測(cè)表面接觸的測(cè)量。(2)非接觸測(cè)量測(cè)量時(shí)計(jì)量器具的測(cè)頭不與被測(cè)表面接觸的測(cè)量。4.按工件上同時(shí)測(cè)量被測(cè)量的多少，分為單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量(1)單項(xiàng)測(cè)量指對(duì)工件上的每一參數(shù)分別進(jìn)行測(cè)量。(2)綜合測(cè)量指同時(shí)測(cè)量工件上幾個(gè)有關(guān)幾何量的綜合結(jié)果，以判斷綜合結(jié)果是否合格，

5、而不要求知道有關(guān)單項(xiàng)值。5.按測(cè)量在加工過(guò)程中所起作用，分為主動(dòng)測(cè)量和被動(dòng)測(cè)量(1)主動(dòng)測(cè)量也稱在線測(cè)量，是指在零件加工過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量。(2)被動(dòng)測(cè)量也稱離線測(cè)量，是指在零件加工完畢后進(jìn)行的測(cè)量。6.按被測(cè)工件在測(cè)量時(shí)所處的狀態(tài)，分為等精度測(cè)量和不等精度測(cè)量(1)等精度測(cè)量指決定測(cè)量精度的全部因素或條件都不變的測(cè)量。(2)不等精度測(cè)量指在測(cè)量過(guò)程中決定測(cè)量精度的全部因素或條件可能完全改變或部分改變的測(cè)量。二、測(cè)量的基本原則1.阿貝原則2.圓周封閉原則3.最短尺寸鏈原則圖3-6游標(biāo)卡尺不符合阿貝原則圖3-7千分尺符合阿貝原則1.阿貝原則第五節(jié)測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理一、測(cè)量誤差的概述二、隨機(jī)誤差三、系

6、統(tǒng)誤差四、粗大誤差五、等精度測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理一、測(cè)量誤差的概述1.測(cè)量誤差的基本概念2.測(cè)量誤差的來(lái)源3.測(cè)量誤差的種類4.關(guān)于測(cè)量精度的幾個(gè)概念2.測(cè)量誤差的來(lái)源(1)計(jì)量器具誤差計(jì)量器具誤差是指計(jì)量器具本身在設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò)程中造成的各項(xiàng)誤差。(2)測(cè)量方法誤差測(cè)量方法誤差是指測(cè)量方法不完善所引起的誤差。(3)測(cè)量環(huán)境誤差測(cè)量環(huán)境誤差是指測(cè)量時(shí)的環(huán)境條件不符合標(biāo)準(zhǔn)條件所引起的誤差。(4)人員誤差人員誤差是指測(cè)量人員的主觀因素(如技術(shù)熟練程度、分辨能力、思想情緒等)引起的誤差。3.測(cè)量誤差的種類(1)隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差是指在一定測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量值時(shí)，其數(shù)值大小和符號(hào)以不可預(yù)定的方式

7、變化的誤差。(2)系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)均不變(如千分尺的零位不正確而引起的測(cè)量誤差)；或在條件改變時(shí)，按某一確定的規(guī)律變化的誤差。(3)粗大誤差粗大誤差是指由于主觀疏忽大意或客觀條件發(fā)生突然變化而產(chǎn)生的誤差，在正常情況下，一般不會(huì)產(chǎn)生這類誤差。4.關(guān)于測(cè)量精度的幾個(gè)概念(1)正確度表示測(cè)最結(jié)果中的系統(tǒng)誤差大小的程度。(2)精密度表示測(cè)量結(jié)果中的隨機(jī)分散的特性。(3)準(zhǔn)確度是指測(cè)量的精密和正確程度的綜合反映，說(shuō)明測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。圖3-8精密度、正確度和準(zhǔn)確度a)精密度高b)正確度高c)準(zhǔn)確度高d)準(zhǔn)確度低二、隨機(jī)誤差1.隨機(jī)誤差的分布

8、規(guī)律及其特性2.隨機(jī)誤差的極限值3.測(cè)量列中隨機(jī)誤差的處理圖3-9頻率直方圖和正態(tài)分布曲線a)頻率直方圖b)正態(tài)分布曲線圖圖3-10總體標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)隨機(jī)誤差分布特性的影響3.測(cè)量列中隨機(jī)誤差的處理(1)測(cè)量列的算術(shù)平均值在評(píng)定有限測(cè)量次數(shù)測(cè)量列的隨機(jī)誤差時(shí)，必須獲得真值，但真值是不知道的，因此只能從測(cè)量列中找到一個(gè)接近真值的數(shù)值加以代替，這就是測(cè)量列的算術(shù)平均值。(2)殘差(剩余誤差)及其應(yīng)用(3)測(cè)量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差相同條件下，對(duì)同一被測(cè)量，將測(cè)量列分為若干組，每組進(jìn)行n次的測(cè)量稱為多次測(cè)量。(2)殘差(剩余誤差)及其應(yīng)用1)當(dāng)測(cè)量次數(shù)n足夠多時(shí)，殘差的代數(shù)和趨近于零，即ni=1vi0；

9、2)殘差的平方和為最小，即ni=1v2i=min。三、系統(tǒng)誤差1.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)2.系統(tǒng)誤差的消除1.系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)(1)定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)定值系統(tǒng)誤差可以用實(shí)驗(yàn)對(duì)比的方法發(fā)現(xiàn)，即通過(guò)改變測(cè)量條件進(jìn)行不等精度的測(cè)量來(lái)揭示系統(tǒng)誤差。(2)變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn)變值系統(tǒng)誤差可以從測(cè)得值的處理和分析觀察中揭示。圖3-11用殘差作圖來(lái)判斷系統(tǒng)誤差2.系統(tǒng)誤差的消除(1)從產(chǎn)生誤差根源上消除這是消除系統(tǒng)誤差最根本的方法，因而，在測(cè)量前，應(yīng)對(duì)測(cè)量過(guò)程中可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的環(huán)節(jié)作仔細(xì)分析，將誤差從產(chǎn)生根源上加以消除。(2)用加修正值的方法消除這種方法是預(yù)先檢定出測(cè)量器具的系統(tǒng)誤差，將其數(shù)值反號(hào)后作為修正值，用代數(shù)

10、法加到實(shí)測(cè)值上，即可得到不包含該系統(tǒng)誤差的測(cè)量結(jié)果。(3)用兩次讀數(shù)方法消除若兩次測(cè)量所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差大小相等(或相近)、符號(hào)相反，則取兩次測(cè)量的平均值作為測(cè)量結(jié)果，就可消除系統(tǒng)誤差。(4)用對(duì)稱法消除對(duì)于線性系統(tǒng)誤差，可采用對(duì)稱測(cè)量法消除。(5)用半波法消除對(duì)于周期變化的系統(tǒng)誤差，可采用半波法消除，即取相隔半個(gè)周期的兩測(cè)量值的平均值作為測(cè)量結(jié)果。圖3-12用兩次讀數(shù)消除系統(tǒng)誤差五、等精度測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理1.等精度直接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理2.等精度間接測(cè)量列的數(shù)據(jù)處理例3-1對(duì)某一軸徑等精度測(cè)量14次，測(cè)得值列于表3-3，假設(shè)已消除了定值系統(tǒng)誤差，試求其測(cè)量結(jié)果。解：(1)求出算術(shù)平均值x=1nn

11、i=1xi=24.957mm(2)計(jì)算殘差用式(3-16)，計(jì)算值列入表3-3中，同時(shí)計(jì)算出ni=1vi=0及ni=1v2i=68，見表3-3。(3)判斷變值系統(tǒng)誤差根據(jù)“殘差觀察法判斷，由于該測(cè)量列中的殘差大體上正負(fù)相間，無(wú)明顯的變化規(guī)律，所以認(rèn)為無(wú)變值系統(tǒng)誤差。(4)計(jì)算測(cè)量列單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差(5)判斷粗大誤差用3準(zhǔn)則判斷式(3-22)，由測(cè)量列殘差(表3-3)可知，測(cè)量序號(hào)為12的測(cè)得值的殘差的絕對(duì)值已大于6.86m，故12序號(hào)的測(cè)得值存在粗大誤差，應(yīng)將12序號(hào)的測(cè)得值剔除后重新計(jì)算單次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。(6)計(jì)算測(cè)量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差和極限誤差(7)確定測(cè)量結(jié)果2.等精度間接測(cè)量

12、列的數(shù)據(jù)處理(1)函數(shù)及其微分表達(dá)式(2)函數(shù)的系統(tǒng)誤差計(jì)算式(3)函數(shù)的隨機(jī)誤差計(jì)算式由于各實(shí)測(cè)量的測(cè)得值中存在著隨機(jī)誤差，因此被測(cè)幾何量(函數(shù))也存在著隨機(jī)誤差。(4)間接測(cè)量列數(shù)據(jù)處理的步驟(4)間接測(cè)量列數(shù)據(jù)處理的步驟1)找出函數(shù)表達(dá)式y(tǒng)=f(x1，x2，xn)。2)求出欲測(cè)量(函數(shù))值y。3)計(jì)算函數(shù)的系統(tǒng)誤差y。4)計(jì)算函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值y和函數(shù)的測(cè)量極限誤差值lim(y)。5)給出欲測(cè)量(函數(shù))的結(jié)果表達(dá)式第六節(jié)光滑工件尺寸的檢測(cè)一、通用計(jì)量器具測(cè)量工件二、用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件一、通用計(jì)量器具測(cè)量工件1.計(jì)量器具的選擇原則2.誤廢和誤收的概念3.光滑工件尺寸的檢驗(yàn)1.計(jì)量器具的選

13、擇原則1)按被測(cè)工件的部位、外形及尺寸來(lái)選擇計(jì)量器具，使所選擇的計(jì)量器具的測(cè)量范圍滿足工件的要求。2)按被測(cè)工件的公差來(lái)選擇計(jì)量器具。圖3-13誤收或誤廢3.光滑工件尺寸的檢驗(yàn)(1)驗(yàn)收極限的確定驗(yàn)收極限是檢測(cè)工件尺寸時(shí)判斷合格與否的尺寸極限。(2)驗(yàn)收極限的適用性(3)計(jì)量器具的選擇標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定計(jì)量器具的選擇，應(yīng)按測(cè)量不確定度的允許值U來(lái)進(jìn)行。(2)選擇計(jì)量器具圖3-14內(nèi)縮方式圖3-15不內(nèi)縮方式(2)驗(yàn)收極限的適用性1)對(duì)采用包容要求的尺寸,公差等級(jí)較高的尺寸，應(yīng)選用內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。2)當(dāng)工藝能力指數(shù)Cp1時(shí)(Cp=T/(6)，其驗(yàn)收極限可以按不內(nèi)縮的方式確定；但當(dāng)采用包容要求時(shí)，在最

14、大實(shí)體尺寸一側(cè)仍應(yīng)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，如下圖。3)當(dāng)工件的實(shí)際尺寸服從偏態(tài)分布時(shí)，可以只對(duì)尺寸偏向的一側(cè)(如生產(chǎn)批量不大，用試切法獲得尺寸時(shí)，尺寸會(huì)偏向MMS一邊)按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，如圖3-17所示。4)對(duì)于非配合尺寸和一般公差尺寸，可按不內(nèi)縮的方式確定驗(yàn)收極限。圖3-161采用包容要求時(shí)的驗(yàn)收極限圖3-17偏態(tài)分布時(shí)的驗(yàn)收極限二、用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)工件1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶2.量規(guī)的設(shè)計(jì)1.測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)2.光滑工件尺寸的檢測(cè)1.光滑極限量規(guī)的作用、種類及公差帶(1)量規(guī)的作用光滑極限量規(guī)是檢驗(yàn)光滑工件尺寸的一種量規(guī)。(2)量規(guī)的種類(3)量規(guī)公差帶量規(guī)是一種精密

15、檢驗(yàn)工具，制造量規(guī)和制造工件一樣，不可避免地會(huì)產(chǎn)生誤差，尺寸不可能恰好等于被檢工件的極限尺寸，故必須規(guī)定制造公差。圖3-18光滑極限量規(guī)a)塞規(guī)b)卡規(guī)(2)量規(guī)的種類1)工作量規(guī)。2)驗(yàn)收量規(guī)。3)校對(duì)量規(guī)。 檢驗(yàn)軸用量規(guī)通規(guī)的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求通過(guò)，稱為“校通通量規(guī)，用代號(hào)“TT表示； 檢驗(yàn)軸用量規(guī)止規(guī)的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求通過(guò)，稱為“校止通量規(guī)，用代號(hào)“ZT表示； 檢驗(yàn)軸用量規(guī)通規(guī)磨損極限的校對(duì)量規(guī)，校驗(yàn)時(shí)要求不通過(guò)，若通過(guò)則磨損已超過(guò)極限，稱為“校通損量規(guī)，用代號(hào)“TS表示。圖3-19工作量規(guī)及軸用校對(duì)量規(guī)的公差帶圖解2.量規(guī)的設(shè)計(jì)(1)量規(guī)的形狀(2)量規(guī)型式的選擇光滑極限量規(guī)的型式很多。(3)量規(guī)工作尺寸的計(jì)算(2)由表3-9查出工作量規(guī)制造公差T和位置要素Z，見表3-10。(3)畫公差帶圖，如圖3-22所示。(4)量規(guī)工作尺寸計(jì)算(4)量規(guī)的技術(shù)要求量規(guī)測(cè)量面一般用淬硬鋼(合金工具鋼、碳素工具鋼、滲碳鋼)和硬質(zhì)合金等材料制造，通常用淬硬鋼制造的量規(guī)，其測(cè)量面的硬度應(yīng)為5865HRC,以保證其耐磨性。(1)量規(guī)的形狀1)符合量規(guī)設(shè)計(jì)原則(泰勒原則)的量規(guī)形狀。2)實(shí)際生產(chǎn)中量規(guī)的形狀。圖3-20量規(guī)形狀背離泰勒原則對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響(示意圖)a)全形止規(guī)的影響b)不全形通規(guī)的影響圖3-21量規(guī)型式及應(yīng)用