試驗(yàn)二用合像水平儀測(cè)量平面度誤差

1、目錄實(shí)驗(yàn)一用投影立式光學(xué)比較儀測(cè)量光滑極限量規(guī)1實(shí)驗(yàn)二用合像水平儀測(cè)量平面度誤差8實(shí)驗(yàn)三用工具顯微鏡測(cè)量孔組的位置度誤差15實(shí)驗(yàn)四工件幾何精度測(cè)量綜合實(shí)驗(yàn)211實(shí)驗(yàn)一用投影立式光學(xué)比較儀測(cè)量光滑極限量規(guī)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解投影立式光學(xué)比較儀的基本原理、結(jié)構(gòu)及操作方法；2掌握用投影立式光學(xué)比較儀測(cè)量外徑的方法及量塊的正確使用方法；3加深對(duì)相對(duì)法測(cè)量的理解。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1用投影立式光學(xué)比較儀測(cè)量軸徑。2將所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、判定合格性。三、儀器介紹及測(cè)量原理1. 投影立式光學(xué)比較儀概述投影立式光學(xué)比較儀是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單精度較高的常用光學(xué)儀器。主要用于線(xiàn)性外尺寸的精密測(cè)量，常用來(lái)檢定5 等、 6 等量

2、塊、光滑極限量規(guī)及測(cè)量相應(yīng)精度的零件。其測(cè)量方法屬于接觸式、相對(duì)測(cè)量法。以量塊作為基準(zhǔn)，按相對(duì)測(cè)量法測(cè)出被測(cè)件相對(duì)于量塊的微小偏差。也可用于測(cè)量范圍在0.1 內(nèi)的絕對(duì)測(cè)量。本實(shí)驗(yàn)所用為 JD3 型投影立式光學(xué)比較儀，圖 1-1 所示是其外形結(jié)構(gòu)，它的基本度量指標(biāo)為：分度值 0.001mm；示值范圍 0.1mm；測(cè)量范圍 0 180mm。它主要由光學(xué)計(jì)管、投影燈、工作臺(tái)等幾部分組成。投影光學(xué)計(jì)管是立式光學(xué)計(jì)的最主要部分，它由殼體及測(cè)量管14 兩部分組成。 殼體內(nèi)裝有隔熱玻璃分劃板、反射棱鏡、投影物鏡、直角棱鏡、反光鏡、投影屏及放大鏡等光學(xué)零件。在殼體的右側(cè)裝有零件微動(dòng)螺釘4，轉(zhuǎn)動(dòng)它可使分劃板得到

3、一個(gè)微小的移動(dòng)，而使投影屏上的刻線(xiàn)迅速地對(duì)準(zhǔn)零位。測(cè)量管 14 插入儀器主體橫臂7 內(nèi)，測(cè)量管內(nèi)裝有準(zhǔn)直物鏡、平面反光鏡及光學(xué)杠桿放大系統(tǒng)的測(cè)量桿，測(cè)帽 13 裝在測(cè)量桿上，測(cè)量桿上、下移動(dòng)時(shí)，使其上端的鋼珠頂起平面反光鏡傾斜一個(gè) 角，其平面反光鏡與測(cè)量桿由兩個(gè)抗拉彈簧牽制，對(duì)被測(cè)件有一定的壓力。測(cè)量桿的上下升降是借助于測(cè)帽提升器9 的杠桿作用而實(shí)現(xiàn)的。測(cè)帽提升器9 上有一個(gè)滾花螺釘，可調(diào)節(jié)其上升的距離，以便將工件方便地推入測(cè)帽下端，并靠?jī)蓚€(gè)抗拉彈簧的壓力使測(cè)帽與被測(cè)件良好地接觸。投影燈 1 安裝在光學(xué)計(jì)管頂端的支柱上，并用固定螺釘固緊，其電源線(xiàn)接在6V 的低壓變壓器上，照明燈的功率是6V15

4、W，投影燈下端裝有濾色片組，也可根據(jù)需要將濾色片組擰下來(lái)獲得白光照明。工作臺(tái)在形狀上有大小和平面與帶筋面之分，在應(yīng)用時(shí)又有固定式與調(diào)整式之分，在測(cè)量前應(yīng)根據(jù)被測(cè)件的表面形狀對(duì)工作臺(tái)進(jìn)行選擇，1使測(cè)量的接觸面最小。對(duì)于可調(diào)整的工作臺(tái)還應(yīng)對(duì)其進(jìn)行較對(duì)，使工作臺(tái)平面與測(cè)帽平面保持平行。1投影燈2螺釘3支柱圖 1-2 投影立式光學(xué)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)圖4零位微動(dòng)螺釘5主柱6橫臂固定螺釘7橫臂8微動(dòng)偏心手輪9測(cè)帽提升器10工作臺(tái)調(diào)整螺釘11工作臺(tái)12變壓器13測(cè)帽14光管15微動(dòng)托圈固定螺釘16光管定位螺釘17微動(dòng)托圈圖 1-1 投影立式光學(xué)計(jì)2. 立式光學(xué)計(jì)的測(cè)量原理投影立式光學(xué)計(jì)的測(cè)量原理如圖1-2 所示。

5、由白熾燈泡1 發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)聚光鏡2和濾色片 6 ，再通過(guò)隔熱玻璃7 照明分劃板 8 的刻線(xiàn)面，再通過(guò)反射棱鏡9 后射向準(zhǔn)直物鏡 12。由于分劃板8 的刻線(xiàn)面置于準(zhǔn)直物鏡12 的聚焦平面上，所以成像光束通過(guò)準(zhǔn)直物鏡 12 后成為一束平行光入射到平面反光鏡13 上，根據(jù)自準(zhǔn)直原理，分劃板刻線(xiàn)的像被平面反光鏡13 反射后，再經(jīng)準(zhǔn)直物鏡12 被反射棱鏡 9 反射成像在投影物鏡 4 的物平面上，然后通過(guò)投影物鏡4，直角棱鏡3 和反光鏡5 成像在投影屏 10上，通過(guò)讀數(shù)放大鏡 11 觀察投影屏10 上的刻線(xiàn)像。所謂自準(zhǔn)直原理如圖1-3 所示。位于物鏡焦點(diǎn)上的物體（目標(biāo)）C 發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)物鏡折射后成為一束平

6、行于主光軸（一條沒(méi)有經(jīng)過(guò)折射的光線(xiàn)稱(chēng)主光軸）的平行光束。光線(xiàn)前進(jìn)若遇到一塊與主光軸相垂直的平面反射鏡，則仍按原路反射回來(lái)，經(jīng)物鏡后光線(xiàn)仍會(huì)聚在焦點(diǎn)上，并造成目標(biāo)的實(shí)像C與目標(biāo) C 完全重合。若使平面反射鏡對(duì)主光軸偏轉(zhuǎn)一個(gè)微小角度，則平面反射鏡鏡面的法線(xiàn)也轉(zhuǎn)過(guò)角，所以反射光線(xiàn)就轉(zhuǎn)過(guò) 2角。反射光線(xiàn)經(jīng)物鏡后，會(huì)聚于焦平面上的C 點(diǎn)， C點(diǎn)是目標(biāo) C 的像，與 C點(diǎn)的距離為 L ，從圖上可知：L=f tan2 式中： f物鏡的焦距。2圖 1-3自準(zhǔn)直原理偏離目標(biāo) C的距離 L 也愈大， 這樣，可用目平面反射鏡偏轉(zhuǎn)角度 愈大， 則像 C標(biāo)像 C 的位置偏離值來(lái)確定平面反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度，這就是自準(zhǔn)直原理

7、。若在主光軸的軸在線(xiàn)安裝一個(gè)活動(dòng)的測(cè)量桿，測(cè)量桿2 的一端與平面反射鏡1 接觸，同時(shí)平面反射鏡可繞支軸M 擺動(dòng)。如果測(cè)量桿2 發(fā)生移動(dòng)，就推動(dòng)了平面反射鏡1 圍繞支軸 M 擺動(dòng)，測(cè)量桿2 的移動(dòng)量 S 與平面反射鏡1 的擺動(dòng)偏轉(zhuǎn)角 的關(guān)系是正切關(guān)系，由圖可知：S=a tan 式中 a測(cè)量桿至支軸M 的距離，稱(chēng)為臂長(zhǎng)。通過(guò)一塊平面反射鏡把正切杠桿機(jī)構(gòu)與自準(zhǔn)直系統(tǒng)聯(lián)系在一起，這樣，測(cè)量桿1作微量位移 S，推動(dòng)了平面反射鏡2 偏轉(zhuǎn) 角，于是目標(biāo)像 C 移動(dòng)了距離 l 。只要把l 測(cè)量出來(lái)，就可以求出測(cè)量桿1 的移動(dòng)量 S，這就是光學(xué)計(jì)管的工作原理。目標(biāo)像的移動(dòng)量 L 與測(cè)量桿的移動(dòng)量S 的比值叫做光

8、學(xué)計(jì)管的光學(xué)杠桿放大比，用 K 表示，則KLftan2S tan當(dāng) 小，可取 tg2 2， tg ，簡(jiǎn)化而得： K =2f/ a一般光學(xué)計(jì)管的物鏡焦距f=200mm，臂長(zhǎng) a=5mm，代入上式得：K=2 200/5=80 倍因此，光學(xué)計(jì)的光學(xué)杠桿放大比為80 倍，當(dāng)測(cè)量桿移動(dòng)1m時(shí)，目標(biāo)像就移動(dòng)了 80m。為了測(cè)出目標(biāo)像 C的移動(dòng)量，將目標(biāo) C 做成分度尺形式。分度尺的分度值為 0.001mm，因此它的刻度間隔為：0.001 K =0.001 80=0.08mm分度尺共有100 個(gè)刻度，其示值范圍為0.1mm 。分度尺的像通過(guò)一個(gè)目鏡來(lái)觀察，目鏡的放大倍數(shù)為12 倍。這樣，光學(xué)計(jì)管的總放大倍數(shù)

9、為12K =960 倍。也就是說(shuō)當(dāng)測(cè)量桿位移1m時(shí)， 經(jīng)過(guò) 960 倍的放大， 相當(dāng)在明視距離下看到的刻線(xiàn)移動(dòng)了將近1mm。3四、測(cè)量步驟 投影燈的調(diào)整（見(jiàn)圖 1-1）：將電源接在 6 伏低壓變壓器 12 上，使投影燈轉(zhuǎn)向工作臺(tái)面，調(diào)節(jié)燈絲的軸向位置，在工作臺(tái)上放一張白紙，使燈絲像很清楚地投在白紙上，再將燈泡位置固定，然后將投影燈1 轉(zhuǎn)動(dòng)至殼體入射窗的正中央，再將膠木螺釘 2 固緊，然后再調(diào)節(jié)投影燈上端的二只調(diào)節(jié)螺釘，使投影屏上獲得均勻照明。 選擇測(cè)帽： 選擇測(cè)帽的原則是使被測(cè)工件與測(cè)帽的接觸面最小，接近于點(diǎn)或線(xiàn)接觸，以減少測(cè)量誤差。因此，測(cè)平面用球形測(cè)帽，測(cè)圓柱面用刃形測(cè)帽，測(cè)球形工件用平面

10、測(cè)帽。測(cè)帽選好后，應(yīng)將其套在光學(xué)計(jì)管下端的測(cè)量桿上，并用螺釘固緊之。 調(diào)整零位： 按被測(cè)工件的基本尺寸組合所需量塊尺寸（一般是從所需尺寸的未位數(shù)開(kāi)始選擇，將選好的量塊用汽油棉花擦去表面防銹油，并用絨布擦凈用少許壓力將兩量塊工作面相互研合)，并將其放在工作臺(tái)上。松開(kāi)橫臂固定螺釘6，旋轉(zhuǎn)橫臂升降螺母進(jìn)行粗調(diào)，使橫臂7 連同光學(xué)計(jì)管緩慢移至測(cè)帽13 與量塊中心位置處接觸，直至投影屏上出現(xiàn)分劃板的刻線(xiàn)像時(shí)（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般粗調(diào)至刻線(xiàn)尺寸為+60 m 附近），將橫臂固定螺釘6 擰緊。松開(kāi)螺釘15，轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)偏心手輪8 進(jìn)行微調(diào)，使刻線(xiàn)零位與指示線(xiàn)相重合后，擰緊螺釘15。此時(shí)，零位會(huì)有所偏移，再通過(guò)零位微動(dòng)螺

11、釘4 調(diào)節(jié)，使之準(zhǔn)確重合對(duì)零。并多次（2 3 次）撥動(dòng)測(cè)帽提升器9，檢查示值穩(wěn)定性，如零位變化超過(guò) l 10 格，重新調(diào)零（各緊固螺釘應(yīng)擰緊但不能過(guò)緊， 以免儀器變形） ，使刻線(xiàn)零位與指示線(xiàn)多次嚴(yán)格重合。圖 1- 4 通規(guī)測(cè)量位置示意圖圖 1- 5 止規(guī)測(cè)量位置示意圖 進(jìn)行測(cè)量：按下測(cè)帽提升器 9，取下量塊組，將被測(cè)工件放在工作臺(tái)上，并在測(cè)帽下面來(lái)回移動(dòng)（注意：一定要使被測(cè)軸的母線(xiàn)與工作臺(tái)接觸，不得有任何跳動(dòng)和傾斜），記下標(biāo)尺讀數(shù)的最大值（即轉(zhuǎn)折點(diǎn)的值） ，即為讀數(shù)值。在圖 1-4 和圖 1-5 所示軸的三個(gè)橫截面上，相隔 90徑向位置的三個(gè)方向上測(cè)取若干個(gè)實(shí)際偏差值，并由此計(jì)算其實(shí)際尺寸。按

12、塞規(guī)的驗(yàn)收極限尺寸判斷其軸徑的合格性。五、注意事項(xiàng)1測(cè)量前應(yīng)先擦凈零件表面及儀器工作臺(tái)。2操作要小心， 不得有任何碰憧， 調(diào)整時(shí)觀察指針位置，不應(yīng)超出標(biāo)尺示值范圍。3使用量塊時(shí)要正確推合，防止劃傷量塊測(cè)量面。4取拿量塊時(shí)最好用竹攝子夾持，避免用手直接接觸量塊以減少手溫對(duì)測(cè)量精4度的影響。5注意保護(hù)量塊工作面，禁止量塊碰撞或掉落地上。6量塊用后，要用航空汽油洗凈，用綢布擦干并涂上防銹油。7測(cè)量結(jié)束前，不應(yīng)拆開(kāi)量塊組，以便隨時(shí)校對(duì)零位。六、測(cè)量數(shù)據(jù)處理及零件合格性的評(píng)定考慮到測(cè)量誤差的存在，為保證不誤收廢品，應(yīng)先根據(jù)被測(cè)軸徑公差的大小，查表得到相應(yīng)的安全裕度A ，然后確定其驗(yàn)收極限。若全部實(shí)際尺寸

13、都在驗(yàn)收極限范圍內(nèi)，則可判此軸徑合格，即：Es-A Ea Ei+A式中： Es零件的上偏差Ei 零件的下偏差Ea局部實(shí)際尺寸A 安全裕度5七、填寫(xiě)測(cè)量報(bào)告單按要求將被測(cè)件的相關(guān)信息、測(cè)量結(jié)果及測(cè)量條件填入測(cè)量報(bào)告單中。測(cè)量報(bào)告單一、 測(cè)量?jī)x器及量具：1、 投影立式光學(xué)比較儀測(cè)量范圍（）示值范圍（）分度值（）示值誤差（）2、 量塊量塊序號(hào)第一塊（）第二塊（）第三塊（）量塊組合尺寸（）通規(guī)用量塊尺寸止規(guī)用量塊尺寸二、被測(cè)工件名稱(chēng)基本尺寸（）上偏差（ um）下偏差（ um）通規(guī)止規(guī)三、測(cè)量結(jié)果及數(shù)據(jù)處理1、測(cè)量結(jié)果用投影立式光學(xué)比較儀測(cè)量用投影立式光學(xué)比較儀測(cè)量實(shí)際偏差（ um）實(shí)際偏差（ um）位

14、置IIII IIIII III位置I III II通方向止方向規(guī)A A規(guī)A ABBB BA AA AB BB B測(cè)量日期年月日測(cè)量者62、數(shù)據(jù)處理畫(huà)出被測(cè)量規(guī)的公差帶圖寫(xiě)出被測(cè)量規(guī)的實(shí)際尺寸合格性評(píng)定審批四、思考題：1根據(jù)被測(cè)光滑極限量規(guī)的基本尺寸，怎樣選擇量塊和研合成量塊組？2儀器的測(cè)量范圍和示值范圍有何不同？7實(shí)驗(yàn)二用合像水平儀測(cè)量平面度誤差一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解合像水平儀、正弦尺的基本原理、結(jié)構(gòu)及操作方法。2學(xué)會(huì)平面度誤差測(cè)量的方法；3掌握平面度數(shù)據(jù)處理方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)量平板的平面度誤差。2將所測(cè)數(shù)據(jù)處理、判定合格性。三、測(cè)量原理及器具1光學(xué)合像水平儀應(yīng)用于檢驗(yàn)導(dǎo)軌的不平度及設(shè)備安裝的

15、水平性，而且還可以檢驗(yàn)零件較小的角度。圖 2-1合像水平儀結(jié)構(gòu)和測(cè)量原理系統(tǒng)圖合像水平儀的結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示，它由杠桿2、水平器 8、兩個(gè)棱鏡7、測(cè)量系統(tǒng)（讀數(shù)鼓輪9、微動(dòng)螺桿10、刻度板11）、放大鏡6 和殼體 4 以及具有V 形工作面的底座 1 組成。合像水平儀是利用棱鏡將水平器中的氣泡像復(fù)合放大，以提高讀數(shù)時(shí)的對(duì)準(zhǔn)精度，利用杠桿和微動(dòng)螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)提高精度和靈敏度。合像水平儀因具有測(cè)量準(zhǔn)確、效率高、價(jià)格便宜、攜帶方便等特點(diǎn)，在檢測(cè)工作中得到廣泛采用。若合像水平儀基準(zhǔn)平面與自然水平基準(zhǔn)平行，此時(shí)水平器的氣泡位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過(guò)合像棱鏡7 所產(chǎn)生的影像，在放大鏡6 中觀察將出

16、現(xiàn)如圖2-1所示的情況。 但在實(shí)際測(cè)量中，由于被測(cè)表面安放位置不理想和被測(cè)表面本身不平直，致使氣泡錯(cuò)動(dòng)，其視場(chǎng)情況如圖2-1 所示。此時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)鼓輪9 和微動(dòng)螺桿10，使水平器轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，從而使氣泡返回棱鏡組7 的中間位置， 兩影像的錯(cuò)移量消失而8恢復(fù)成一個(gè)光滑的半圓頭氣泡。使用方法： 1）測(cè)量時(shí)將水平儀穩(wěn)置于被測(cè)件表面（兩者均需擦拭干凈），轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)鼓輪，使氣泡影像完全符合，便可進(jìn)行讀數(shù)。讀數(shù)時(shí)毫米值從刻度板讀得，忽米值從刻度盤(pán)讀得，兩部分之和即為讀數(shù)。讀數(shù)的正負(fù)由圓刻度盤(pán)的旋轉(zhuǎn)方向決定。正為被測(cè)工件在旋鈕端高，負(fù)為被測(cè)工件在旋鈕端低。2）水平儀上所標(biāo)志的示值是以1 米為基長(zhǎng)的傾斜值，測(cè)量

17、長(zhǎng)度的實(shí)際傾斜值=刻度示值L 讀數(shù)值（以忽米為單位的讀數(shù)值）， L 為高低兩點(diǎn)間的距離。本實(shí)驗(yàn)光學(xué)合像水平儀技術(shù)資料：工作面：165 48，刻度示值：0.01mm/ m ，示值誤差： 不大于 0.0025 mm / m ，測(cè)量范圍：5至 +5mm/ m ，在全部測(cè)量范圍內(nèi)的誤差：不大于0.02mm / m ，在1至 +1mm / m 測(cè)量范圍內(nèi)的誤差： 不大于0.01mm / m ，工作面不平度：不大于0.003mm / m( ) ，凈重： 1.95kg 。2正弦規(guī)（又稱(chēng)正弦尺）正弦規(guī)如圖 2-2 所示，它是間接測(cè)量法測(cè)量樣板角度、圓錐體以及其它類(lèi)似工具及工件的專(zhuān)用量具，需要和量塊、指示表或水

18、平儀等配合使用。它由主體（鋼制長(zhǎng)方體）和兩個(gè)圓柱（固定在其兩端的兩個(gè)相同直徑的鋼圓柱體）等組成，兩端的圓柱中心線(xiàn)之間的距離 L 有 100mm 及 200mm 兩種規(guī)格。按工作臺(tái)面的寬窄分，寬面式與窄面式兩種正弦規(guī)。寬面式正弦規(guī)臺(tái)面上的螺紋孔，用于夾緊工件。圖 2-2正弦規(guī)結(jié)構(gòu)圖圖 2-3測(cè)量錐體圖用正弦規(guī)測(cè)量角度的原理是以利用直角三角形的正弦函數(shù)為基礎(chǔ)，如圖2-3 所示。在直角三角形中，sinh L ，式中 h 為量塊組尺寸，按被測(cè)角度的公稱(chēng)角度算出。根據(jù)測(cè)微儀在兩端示值之差可求得被測(cè)角度的誤差。一般用于測(cè)量小于45 的角度，在測(cè)量小于30 的角度時(shí)，精確度可達(dá)35 。測(cè)量錐體時(shí)，錐度K2t

19、g，導(dǎo)出 sin 24K4K 2 。根據(jù)被測(cè)圓錐的公稱(chēng)錐角2，按下式計(jì)算出量塊組的高度 h： hL sin 2或 h4LK4K 2。測(cè)量時(shí)在錐體母線(xiàn)上選取e、 f 兩點(diǎn)，測(cè)出 e、 f 兩點(diǎn)的高度差H，則錐度誤差2H l式中 l 為 a、 b 兩點(diǎn)之間的距離，此測(cè)量方法為間接測(cè)量法。3. 用于測(cè)量平面度在平面度測(cè)量中，正弦規(guī)被當(dāng)作橋板來(lái)使用的。測(cè)量時(shí)將合像水平儀放在橋板上相對(duì)不動(dòng)，再將橋板置于被測(cè)表面上。9由于被測(cè)表面存在平面度誤差，測(cè)量器具置于不同的被測(cè)部位上時(shí)，其傾斜角將發(fā)生變化，當(dāng)跨距一定時(shí)，這個(gè)微小傾角與被測(cè)兩點(diǎn)的高度差就有明確的函數(shù)關(guān)系，通過(guò)逐個(gè)節(jié)距的測(cè)量，得出每一變化的傾斜度。當(dāng)用

20、合像水平儀測(cè)量時(shí)，若被測(cè)兩點(diǎn)相對(duì)自然水平線(xiàn)不等高時(shí)， 將引起兩端的氣泡像不重合， 轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)鼓輪使氣泡像重合，此時(shí)合像水平儀的讀數(shù)值即為該兩點(diǎn)相對(duì)自然水平面的高度差，刻度盤(pán)讀數(shù)與橋板跨距 L 之間的關(guān)系為： h=i La，其中 i合像水平儀的分度值， a 一被測(cè)件的水平高度差值（格）。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，即可求出被測(cè)表面的平面度誤差值。四、測(cè)量步驟1. 先把被測(cè)平板調(diào)至大致水平，把合像水平儀放在橋板上再置于被測(cè)平板上。按橋板跨距，把被測(cè)平板表面均勻分段，劃分網(wǎng)格測(cè)量點(diǎn)，在被測(cè)表面上均勻取9 點(diǎn)。測(cè)量時(shí)兩圓柱與平板線(xiàn)接觸 （在測(cè)量方向可看作點(diǎn)接觸） ，然后將橋板從首點(diǎn)依次放在各等分點(diǎn)位置上進(jìn)行測(cè)量。到終

21、點(diǎn)后，自終點(diǎn)再進(jìn)行一次回測(cè)，回測(cè)時(shí)橋板不能調(diào)頭，同一測(cè)點(diǎn)兩次讀過(guò)的平均值為該點(diǎn)的測(cè)量資料。如某測(cè)點(diǎn)兩次讀數(shù)相差較大，說(shuō)明測(cè)量情況不正常，應(yīng)查明原因并加以消除后重測(cè)。2測(cè)量時(shí)要注意每次移動(dòng)橋板都要將后支點(diǎn)放在原來(lái)前支點(diǎn)處（橋板首尾銜接） ，測(cè)量過(guò)程中不允許移動(dòng)水平儀與橋板之間的相對(duì)位置。3從合像水平儀讀數(shù)時(shí)，先從合像水平儀的側(cè)面窗口處讀得百位數(shù)，再?gòu)钠渖隙俗x數(shù)鼓輪處讀得十位和個(gè)位數(shù)。4把測(cè)得的值依次填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 求出被測(cè)表面的平面度誤差。五、數(shù)據(jù)處理（一）測(cè)量資料的簡(jiǎn)化與整理1為了作圖的方便，最好將各測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)平均值同減一個(gè)數(shù)而得出相對(duì)差。2根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)差，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)。

22、作圖時(shí)不要漏掉首點(diǎn)（零點(diǎn)），且后一點(diǎn)的坐標(biāo)位置是在前一點(diǎn)坐標(biāo)位置的基礎(chǔ)上累加。例：用合像水平儀依次測(cè)量一平面上的沿某一方向諸點(diǎn)， 儀器的分度值為 0.01mm，選用的橋板節(jié)距 L 200mm ，測(cè)量的記錄數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。解：數(shù)據(jù)處理的步驟如下：先將各點(diǎn)的順測(cè)值與回測(cè)值取平均簡(jiǎn)化測(cè)量資料：值可取任意數(shù)值，但要有利于相對(duì)差數(shù)字的簡(jiǎn)化，本例取274 格。10測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)序號(hào) i012345儀器順測(cè)273278285283270讀數(shù)回測(cè)275280287285272i（格）平均274279286284271相對(duì)差i（格）00+5+12+10-3坐標(biāo)值 yi00+5+17+27+24（二）平面度誤差的評(píng)定方

23、法1、三點(diǎn)法：以三等高點(diǎn)為基準(zhǔn)平面，作平行于基準(zhǔn)平面且過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)兩平行平面，則其平面度誤差為上、下兩平行平面之間的距離，即：最高點(diǎn)讀數(shù)值減去最低讀值。2、對(duì)角線(xiàn)法：先在被測(cè)表面上均勻取 9 點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，再通過(guò)基面轉(zhuǎn)換分別將被測(cè)平面的兩對(duì)角線(xiàn)的等高值，然后作平行于兩對(duì)角線(xiàn)且過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)兩平行平面，則其平面度誤差為上、下兩平行平面之間的距離，即：最高點(diǎn)讀數(shù)值減去最低讀值。例：按網(wǎng)格布點(diǎn)共測(cè)9 點(diǎn)，讀數(shù)值如表。按對(duì)角線(xiàn)法評(píng)定被測(cè)表面的平面度誤差值。0-30a1a20+2+40-14a31021b1b2-20+2823b3880-20460c1c2-4c3表 2-1平面度誤差的測(cè)量資料表 2

24、-2 對(duì)角線(xiàn)平面法以對(duì)角線(xiàn) a1、c3 為轉(zhuǎn)軸， 向左下方旋轉(zhuǎn)， 使 a3 和 c1 兩點(diǎn)等高， 各點(diǎn)增減值見(jiàn)圖表；因兩對(duì)角線(xiàn)分別等高，已符合對(duì)角線(xiàn)平面法。f=+8-(-1)=9對(duì)角線(xiàn)平面法：先做基面旋轉(zhuǎn)，以對(duì)角線(xiàn)為轉(zhuǎn)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得另一對(duì)角線(xiàn)兩點(diǎn)等高值，當(dāng)兩對(duì)角線(xiàn)分別等高值，就符合對(duì)角線(xiàn)平面法。最大值與最小值之差即為平面度的誤差。3、最小區(qū)域法：通過(guò)基面轉(zhuǎn)換，按最小區(qū)域原則求出平面度誤差值。對(duì)三組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以最大的平面度誤差值作為測(cè)量結(jié)果。是否符合最小區(qū)域法的判別方法是：由兩平行平面包容被測(cè)實(shí)際表面時(shí)，至少有三點(diǎn)或四點(diǎn)相接觸，相接觸的高低點(diǎn)分如有下列三種形式之一者，即屬最小區(qū)域。

25、（ 1）三個(gè)相等最高點(diǎn)與一個(gè)最低點(diǎn)（或相反） ：最低（或高）點(diǎn)垂直投影位于三個(gè)相等最高（或低）點(diǎn)組成的三角形之內(nèi)。11（ 2）兩個(gè)相等最高點(diǎn)與兩個(gè)相等最低點(diǎn)： 兩相等最高點(diǎn)垂直投影位于兩相等最低點(diǎn)聯(lián)機(jī)之兩側(cè)。（ 3）兩個(gè)相等最高點(diǎn)與一個(gè)最低點(diǎn)（或相反） ：最低（或高）點(diǎn)垂直投影位于兩相等最高（或低）點(diǎn)聯(lián)機(jī)之上。例：按網(wǎng)格布點(diǎn)共測(cè) 9 點(diǎn)，讀數(shù)值如表。按最小區(qū)域法評(píng)定被測(cè)表面的平面度誤差值。為了便于觀察，先將測(cè)量資料各值均減去10，使最大正值為零；以b1、c2 為旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針做旋轉(zhuǎn)，a3 為最大轉(zhuǎn)動(dòng)量，得+10。各點(diǎn)的增減量按比例；基面旋轉(zhuǎn)后結(jié)果為前兩項(xiàng)相加。從表中可知已出現(xiàn)兩個(gè)等值最高點(diǎn)0，兩

26、個(gè)等值最低點(diǎn)-6.7，該四點(diǎn)已符合最小條件的交叉準(zhǔn)則，故f=6.7-10-13-10-6.7-6.30+3.3+6.7+100-8-90-4.7-2.30+3.3+6.7-2-2-10-5.3-2-6.7-3.30+3.3表 2- 3 最小包容區(qū)域法12六、填寫(xiě)測(cè)量報(bào)告單按步驟完成測(cè)量并將被測(cè)件的相關(guān)信息、測(cè)量結(jié)果及測(cè)量條件填入測(cè)量報(bào)告單中。測(cè)量報(bào)告單一、 測(cè)量?jī)x器及量具：1. 光學(xué)合像水平儀規(guī)格（）讀數(shù)值（ /m）示值誤差（）2. 橋板規(guī)格（）精度等級(jí)二、被測(cè)工件名稱(chēng)精度等級(jí)基本尺寸（）平面度公差 （m）三、測(cè)量結(jié)果及數(shù)據(jù)處理1、測(cè)量結(jié)果測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)序號(hào) i01234順測(cè)讀數(shù)回測(cè)i平均相對(duì)差

27、i坐標(biāo)值 yi測(cè)點(diǎn)序號(hào) i56789順測(cè)讀數(shù)回測(cè)i平均相對(duì)差i坐標(biāo)值 yi測(cè)量日期年月日測(cè)量者132、數(shù)據(jù)處理畫(huà)出被測(cè)平板的 9 點(diǎn)數(shù)值網(wǎng)格圖表寫(xiě)出被測(cè)平板的平面度誤差合格性評(píng)定審批四、思考題：1分析在順測(cè)完成之后，再進(jìn)行回測(cè)時(shí)如果橋板調(diào)頭，會(huì)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)造成什么影響？2測(cè)量過(guò)程中為什么不允許移動(dòng)水平儀與橋板之間的相對(duì)位置？14實(shí)驗(yàn)三用工具顯微鏡測(cè)量孔組的位置度誤差一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解工具顯微鏡的工作原理、結(jié)構(gòu)和熟悉使用操作方法；2掌握孔組的位置度測(cè)量及數(shù)據(jù)的處理方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 用工具顯微鏡測(cè)量孔組的位置度誤差；2. 將所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、判定合格性。三、儀器介紹及測(cè)量原理圖 3-1 為 I

28、M 型測(cè)量顯微鏡的外形圖，它主要由底座、立柱、物鏡、目鏡、XY 坐標(biāo)工作滑臺(tái)、測(cè)微手輪、角度盤(pán)、反射照明器、透射照明器和電源等部分組成。適用于長(zhǎng)度和角度的精密測(cè)量。同時(shí)由于配備多種附件，使其應(yīng)用范圍得到充分的擴(kuò)大。儀器可用影像法、軸切法或接觸法按直角坐標(biāo)或極坐標(biāo)對(duì)機(jī)械工具和零件的長(zhǎng)度、角度和形狀進(jìn)行測(cè)量，主要的測(cè)量對(duì)象有：刀具、量具、模具、樣板、螺紋和齒輪類(lèi)工件等。1 目鏡； 2視度調(diào)節(jié)圈； 3 目鏡座； 4光學(xué)鏡管； 5 反射照明燈； 6物鏡； 7XY 工作臺(tái)； 8 角度盤(pán)； 9 壓緊螺釘； 10游標(biāo)； 11 鎖緊螺釘； 12調(diào)焦手輪；圖 3-1IM 型測(cè)量顯微鏡的外形圖15儀器的光學(xué)系統(tǒng)如

29、圖3-2 所示。由主光源8 發(fā)出的光經(jīng)綠色聚光鏡7 和玻璃工作臺(tái) 6，將被測(cè)工件的輪廓經(jīng)物鏡 5、反射棱鏡 4 投射到目鏡 1 的焦平面上， 從目鏡中觀察到放大的工件輪廓影像，另外，也可用反射光源，照亮被測(cè)工件。1目鏡； 2分劃板； 3透鏡組；圖 3-3米字分劃板4反射棱鏡； 5物鏡組； 6工作臺(tái)玻璃；7綠色聚光鏡；8光源圖 3-2測(cè)量顯微鏡光學(xué)系統(tǒng)圖主要技術(shù)參數(shù)：測(cè)量范圍： X 坐標(biāo)（縱向）： 25 毫米Y 坐標(biāo)（橫向）： 25 毫米測(cè)微鼓分度值：0.002 毫米角度盤(pán)分度值：1 度游標(biāo)分度值：6 分目鏡：放大倍率15，視場(chǎng)13物鏡：放大倍率2，工作距離67mm測(cè)量精度：在X 向或 Y 向，

30、每 5mm 的測(cè)量精度不低于0.005mm測(cè)量原理：萬(wàn)能工作顯微鏡主要是應(yīng)用直角或極坐標(biāo)原理，通過(guò)主顯微鏡瞄準(zhǔn)定位和讀數(shù)系統(tǒng)讀取坐標(biāo)值而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種光學(xué)儀器。根據(jù)被測(cè)件的形狀、大小及被測(cè)部位的不同，一般有以下幾種方法：影像法：中央顯微鏡將被測(cè)件的影像放大后，成像在“米”字分劃板上，利用“米”字分劃板對(duì)被測(cè)點(diǎn)進(jìn)行瞄準(zhǔn)，由讀數(shù)系統(tǒng)讀取其坐標(biāo)值，相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)值之差即為所需尺寸的實(shí)際值。軸切法：為克服影像法測(cè)量大直徑外尺寸出現(xiàn)衍射現(xiàn)象而造成較大的測(cè)量誤差，16利用儀器所配附件測(cè)量刀上的刻線(xiàn)，來(lái)替代被測(cè)表面輪廓進(jìn)行瞄準(zhǔn)，從而完成測(cè)量。接觸法：用光學(xué)定位器直接接觸被測(cè)表面來(lái)進(jìn)行瞄準(zhǔn)、定位并完成測(cè)量。適用

31、于影像成像質(zhì)量較差或根本無(wú)法成像的零件的測(cè)量，如：有一定厚度的平板件、深孔零件、臺(tái)階孔、臺(tái)階槽等。四、測(cè)量方法及步驟（一）測(cè)量方法：1. 選擇照明方式：在控制面板上設(shè)有照明器選擇旋鈕1）透明照明適用于工件輪廓的測(cè)量和觀察；2）反射照明用來(lái)觀察和檢測(cè)工件，通過(guò)調(diào)節(jié)照明器的角度和方位，達(dá)到最佳照明效果；3）同時(shí)測(cè)量和觀察工件的輪廓及表面，則并用前兩種照明方式。2. 對(duì)測(cè)量表面進(jìn)行調(diào)焦：先調(diào)目鏡視度，使能清晰看到分劃板的刻線(xiàn)如圖3-3 所示，然后通過(guò)調(diào)焦手輪上下移動(dòng)顯微系統(tǒng)，使工件的被測(cè)表面由物鏡清晰成像在分劃面上。移動(dòng)時(shí)，要特別小心，不得過(guò)量，否則將損壞儀器。3. 工件定位：以 XY 工作臺(tái)的移動(dòng)

32、方向調(diào)整好十字線(xiàn)的方位后，工件測(cè)量方向應(yīng)與工作臺(tái)的移動(dòng)方向一致；長(zhǎng)度測(cè)量：轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭，使十字線(xiàn)的一邊與工件上的測(cè)量點(diǎn)重合，在測(cè)微鼓輪上讀取第一個(gè)數(shù)值，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭移動(dòng)工作臺(tái)，使十字線(xiàn)的同一邊與另一測(cè)量點(diǎn)重合，讀取第二個(gè)數(shù)值，兩個(gè)讀數(shù)值之差即表示兩測(cè)量點(diǎn)之間的距離。角度測(cè)量：方法之一是轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微頭，移動(dòng)工作臺(tái)，使工件的尖棱與十字線(xiàn)中心重合；轉(zhuǎn)動(dòng)角度盤(pán)，使分劃板十字線(xiàn)的一邊與工件的棱邊重合，讀取第一個(gè)數(shù)值；旋轉(zhuǎn)角度盤(pán)，使十字線(xiàn)的同一邊與工件另一棱邊重合，角度盤(pán)的兩次讀數(shù)之差，即為工件的角度值。方法之二是旋轉(zhuǎn)角度盤(pán)和移動(dòng)工作臺(tái)，十字線(xiàn)的同一邊先后對(duì)準(zhǔn)工件的兩棱邊，從角度盤(pán)讀取數(shù)值。（二）測(cè)量步驟：1.將

33、被測(cè)零件清洗干凈后置于工作臺(tái)，并按基準(zhǔn)A、B 調(diào)整即用目鏡中米字線(xiàn)的中心線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)測(cè)量基準(zhǔn)，使零件與測(cè)量裝置的坐標(biāo)方向一致，然后測(cè)出坐標(biāo)原點(diǎn)x0 和 y0的數(shù)值；2. 利用目鏡的米字刻線(xiàn)，用壓線(xiàn)法分別測(cè)出各孔孔邊的坐標(biāo)值，移動(dòng)工作臺(tái)再將米字中線(xiàn)相切于一個(gè)孔邊，記下坐標(biāo)值 X 1, 再移動(dòng)工作臺(tái)將米字中線(xiàn)相切于同一孔的另一孔邊，記下坐標(biāo)值 X 2 ,Y 方向方法類(lèi)同。將測(cè)量值記錄到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中；3. 計(jì)算各孔的中心坐標(biāo)值；x1x2x0xi2y1y2y0yi24. 計(jì)算各孔中心位置相對(duì)于理論正確位置的偏差；xixix17yiyiy式中 x、 y 為孔的理論正確尺寸。5. 分別計(jì)算各孔的位置度誤差 fif

34、i 222xiyi6. 判斷被測(cè)零件位置度的合格性fi maxt式中t 為位置度公差。圖 3-3 試件被測(cè)對(duì)象形位公差要求五、注意事項(xiàng)1. 工件放在工作臺(tái)玻璃板上要輕拿輕放；2. 調(diào)焦移動(dòng)顯微系統(tǒng)時(shí)，一定要格外小心緩慢調(diào)節(jié)，防止移動(dòng)超出范圍而損壞儀器；3. 不許用手觸及目鏡和物鏡鏡片；4. 測(cè)微頭（測(cè)量手輪）有極限位置，當(dāng)旋到轉(zhuǎn)不動(dòng)位置時(shí)，不可強(qiáng)行用力轉(zhuǎn)動(dòng)。18六、填寫(xiě)測(cè)量報(bào)告單按要求將被測(cè)件的相關(guān)信息、測(cè)量結(jié)果及測(cè)量條件填入測(cè)量報(bào)告單中。測(cè)量報(bào)告單一、測(cè)量?jī)x器儀器名稱(chēng)測(cè)量范圍 mm橫向分度值縱向二、被測(cè)工件名稱(chēng)位置度公差mm被測(cè)工件技術(shù)要求圖三、測(cè)量結(jié)果原點(diǎn)讀數(shù)X0=Y0=孔的序號(hào)測(cè)量值 m

35、mX1X2Y1Y21234測(cè)量日期年月日測(cè)量者19四、數(shù)據(jù)處理結(jié)果mmX 向Y 向位置度孔號(hào)測(cè)得值 X理論值偏差 fx測(cè)得值理論值偏差 fyXYY誤差 f1234合格性結(jié)論及理由審批五、思考題：1理論正確尺寸是什么？在圖樣上如何表示？它起什么作用？2試述被測(cè)要素的公差帶形狀和大小，以及與基準(zhǔn)的關(guān)系。20實(shí)驗(yàn)四工件幾何精度測(cè)量綜合實(shí)驗(yàn)由于形位公差的項(xiàng)目多達(dá)十四個(gè)，加上零件結(jié)構(gòu)形式多種多樣，所以測(cè)量形位誤差的儀器較多，方法靈活?；谶@種情況，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T1958 2004產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范（ GPS）形狀和位置公差檢測(cè)規(guī)定確定了形位誤差的五條檢測(cè)原則。檢測(cè)形位誤差時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的特點(diǎn)和檢測(cè)條件，按照這些原則