第3章-測量技術(shù)基礎(chǔ)及光滑工件尺寸測量2

1、測量技術(shù)基礎(chǔ)及光滑尺寸檢測測量技術(shù)基礎(chǔ)及光滑尺寸檢測Kunming University of Science and Technology講授：鄭必舉講授：鄭必舉第第 三三 章章2、學習要求、學習要求 了解長度和角度量值傳遞及量塊的使用了解長度和角度量值傳遞及量塊的使用；了解計量器具的了解計量器具的分析及其主要技術(shù)指標；了解各測量方法的基本特征；掌分析及其主要技術(shù)指標；了解各測量方法的基本特征；掌握測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法；掌握工件驗收極限的確定及計握測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法；掌握工件驗收極限的確定及計算器具的選擇方法；掌握光滑極限量規(guī)公差帶分布特征和光算器具的選擇方法；掌握光滑極限量規(guī)公差帶分

2、布特征和光滑極限量規(guī)工作尺寸的計算方法及光滑極限量規(guī)形式的選擇滑極限量規(guī)工作尺寸的計算方法及光滑極限量規(guī)形式的選擇學習目的及要求學習目的及要求1、學習目的、學習目的了解測量技術(shù)基礎(chǔ)知識；了解測量技術(shù)基礎(chǔ)知識；掌握工件驗收極限確定、通用計量器掌握工件驗收極限確定、通用計量器具的選擇方法及光滑極限量規(guī)的設(shè)計方法具的選擇方法及光滑極限量規(guī)的設(shè)計方法第一節(jié)第一節(jié) 測量的基本概念測量的基本概念測量對象（如各種幾何參數(shù)）測量對象（如各種幾何參數(shù)）計量單位計量單位測量方法（計量器具與測量條件的綜合）測量方法（計量器具與測量條件的綜合）測量精確度或準確度（測量結(jié)果與真值的一致程度）測量精確度或準確度（測量結(jié)果

3、與真值的一致程度）四個要素四個要素第二節(jié)第二節(jié) 長度和角度計量單位與尺寸傳遞長度和角度計量單位與尺寸傳遞在幾何測量中，規(guī)定長度基本單位是米（在幾何測量中，規(guī)定長度基本單位是米（m），同時使用米的），同時使用米的十進倍數(shù)和分數(shù)的單位還有毫米（十進倍數(shù)和分數(shù)的單位還有毫米（mm）、微米（）、微米（m）等。）等。平平面角的角度單位為弧度（面角的角度單位為弧度（rad）及度（）及度（）、分（）、分（ ）、秒（）、秒（ ）一、長度和角度的計量單位一、長度和角度的計量單位我國長度量值通過兩個平行的系統(tǒng)向下傳遞（圖我國長度量值通過兩個平行的系統(tǒng)向下傳遞（圖3-1），其中），其中一個一個是端面量具（量塊）系統(tǒng)

4、，一個是刻線量具（線紋尺）系統(tǒng)。是端面量具（量塊）系統(tǒng)，一個是刻線量具（線紋尺）系統(tǒng)。實實際用作角度量基準的標準器具是標準多面棱體和標準度盤。際用作角度量基準的標準器具是標準多面棱體和標準度盤。機械機械制造中的一般角度標準是角度量塊、測角儀或分度頭等制造中的一般角度標準是角度量塊、測角儀或分度頭等二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)二、尺寸和角度量值傳遞系統(tǒng)三、量塊三、量塊1、量塊的構(gòu)成、量塊的構(gòu)成 是沒有刻度的、形狀為長方形六面體的端面量是沒有刻度的、形狀為長方形六面體的端面量具。具。用特殊合金鋼制成，線脹系數(shù)小、不易變形、硬度高、耐磨用特殊合金鋼制成，線脹系數(shù)小、不易變形、硬度高、耐磨性好、工作表面

5、粗糙度小以及研合性好等特點。性好、工作表面粗糙度小以及研合性好等特點。有兩個測量面和有兩個測量面和四個非測量面。四個非測量面。兩相互平行的測量面之間的距離為量塊的兩相互平行的測量面之間的距離為量塊的工作長工作長度，稱為標稱長度度，稱為標稱長度（量塊上標出的長度）。從量塊一個測量面上任（量塊上標出的長度）。從量塊一個測量面上任意點到與這個量塊另一個測量面相研合面的垂直距離稱為意點到與這個量塊另一個測量面相研合面的垂直距離稱為量塊長度量塊長度Li。從量塊一個測量面中心點到與這個量塊另一個測量面相研合的。從量塊一個測量面中心點到與這個量塊另一個測量面相研合的面的垂直距離稱為量塊的面的垂直距離稱為量塊

6、的中心長度中心長度 L4L3L2L量塊量塊L1平晶平晶2、量塊的尺寸、量塊的尺寸 標稱長度到標稱長度到10mm的量塊，其截面尺寸為的量塊，其截面尺寸為30mm9mm；標稱長度大于；標稱長度大于10到到1000mm的量塊，其截面的量塊，其截面尺寸為尺寸為35mm9mm3、量塊的用途、量塊的用途 量塊在機械制造廠和各級計量部門應(yīng)用較廣，量塊在機械制造廠和各級計量部門應(yīng)用較廣，常常作為尺寸傳遞的長度標準和計量儀器示值誤差的檢定標準，也可作為尺寸傳遞的長度標準和計量儀器示值誤差的檢定標準，也可作為精密機械零件測量、精密機床和夾具調(diào)整時的尺寸基準作為精密機械零件測量、精密機床和夾具調(diào)整時的尺寸基準4、量

7、塊的精度（級）、量塊的精度（級） GB/T6093-2001按制造精度將量塊分為按制造精度將量塊分為6個級別，即個級別，即00、0、1、2、3和和K級級。其中。其中00級精度最高，級精度最高，3級精度級精度最低，最低，K級為校準級。級為校準級。量塊按量塊按“級級”使用時，以量塊的標稱長度使用時，以量塊的標稱長度為工作尺寸為工作尺寸，該尺寸包含了量塊的制造誤差，并將被引入到測量結(jié)，該尺寸包含了量塊的制造誤差，并將被引入到測量結(jié)果中。由于不需要加修正值，故使用較方便果中。由于不需要加修正值，故使用較方便5、量塊的精度（等）、量塊的精度（等） 國家計量局標國家計量局標JJG146-2003量塊檢定規(guī)

8、量塊檢定規(guī)程程按檢定精度將量塊分為六等，即按檢定精度將量塊分為六等，即1、2、3、4、5、6等等，精度依，精度依次降低，即次降低，即1等精度最高，等精度最高，6等精度最低。等精度最低。按按“等等”使用時，不再使用時，不再以標稱長度作為工作尺寸，而以標稱長度作為工作尺寸，而是用量塊經(jīng)檢定后所給出的實測中心是用量塊經(jīng)檢定后所給出的實測中心長度作為工作尺寸長度作為工作尺寸，該尺寸排出了量塊的制造誤差，僅包含檢定時，該尺寸排出了量塊的制造誤差，僅包含檢定時的測量誤差的測量誤差6、量塊的級與等、量塊的級與等 量塊的量塊的“級級”和和“等等”是從成批制造和單個是從成批制造和單個檢定兩種不同的角度出發(fā)，對其

9、精度進行劃分的兩種形式。檢定兩種不同的角度出發(fā)，對其精度進行劃分的兩種形式。 按按“級級”使用時，以標記在量塊上的標稱尺寸作為工作尺寸，該尺寸使用時，以標記在量塊上的標稱尺寸作為工作尺寸，該尺寸包含其制造誤差。包含其制造誤差。 按按“等等”使用時，必須以檢定后的實際尺寸使用時，必須以檢定后的實際尺寸作為工作尺寸，該尺寸不包含制造誤差，但包含了檢定時的測量誤作為工作尺寸，該尺寸不包含制造誤差，但包含了檢定時的測量誤差。差。就同一量塊而言，檢定時的測量誤差要比制造誤差小得多。就同一量塊而言，檢定時的測量誤差要比制造誤差小得多。所以，所以，量塊按量塊按“等等”使用時其精度比按使用時其精度比按“級級”

10、使用要高，并且能在使用要高，并且能在保持量塊原有使用精度的基礎(chǔ)上延長其使用壽命保持量塊原有使用精度的基礎(chǔ)上延長其使用壽命7、量塊的組合、量塊的組合 量塊在使用時，常常用幾個量塊組合使用。為了量塊在使用時，常常用幾個量塊組合使用。為了能用較少的塊數(shù)組合成所需要的尺寸，量塊應(yīng)按一定的尺寸系列成能用較少的塊數(shù)組合成所需要的尺寸，量塊應(yīng)按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)供應(yīng)。套生產(chǎn)供應(yīng)。 國家標準共規(guī)定了國家標準共規(guī)定了17種系列的成套量塊。組合量種系列的成套量塊。組合量塊時，為減少量塊組合的累積誤差，塊時，為減少量塊組合的累積誤差，應(yīng)盡量減少選用量塊的組合塊應(yīng)盡量減少選用量塊的組合塊數(shù)，一般不應(yīng)超過數(shù)，一般不

11、應(yīng)超過4塊。塊。選用量塊時，應(yīng)從所需組合尺寸的最后一選用量塊時，應(yīng)從所需組合尺寸的最后一位數(shù)開始，每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的一位尾數(shù)位數(shù)開始，每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸的一位尾數(shù)1.005201.286.528.785四、角度量塊四、角度量塊角度量值的傳遞媒介。能在兩個具有研合性的平面間形成準確角角度量值的傳遞媒介。能在兩個具有研合性的平面間形成準確角度的量規(guī)。度的量規(guī)。利用角度量塊附件把不同角度的量塊組成需要的角度，利用角度量塊附件把不同角度的量塊組成需要的角度，角度量塊常用于角度量塊常用于檢定角度樣板和萬能角度尺等，也可用于直接測量檢定角度樣板和萬能角度尺等，也可用于直接測量工件的角度工

12、件的角度。 在在1079間有一個測量角的稱為間有一個測量角的稱為型角度量塊；型角度量塊； 在在80100間有間有4個測量角的稱為個測量角的稱為型角度量塊。型角度量塊。角度量塊成角度量塊成套供應(yīng)，分套供應(yīng)，分0級、級、1級、級、2級級3種精度，其測量角種精度，其測量角的允許偏差分別為的允許偏差分別為3、10和和301、標準量具、標準量具 指以固定的形式來復(fù)現(xiàn)量值的測量器具；指以固定的形式來復(fù)現(xiàn)量值的測量器具；可分可分為單值量具（如量塊為單值量具（如量塊 、 角度塊、直角尺等）、多值量具（如各種角度塊、直角尺等）、多值量具（如各種線紋尺等）。線紋尺等）。標準量具常用來校對和調(diào)整其他計量器具或作為標

13、準量具常用來校對和調(diào)整其他計量器具或作為標準量來進行比較測量標準量來進行比較測量2、極限量規(guī)、極限量規(guī) 是一種沒有刻度的專用檢驗工具；是一種沒有刻度的專用檢驗工具；可用來檢驗可用來檢驗光滑工件的尺寸或形位誤差；光滑工件的尺寸或形位誤差；量規(guī)不能測得零件幾何參數(shù)的具量規(guī)不能測得零件幾何參數(shù)的具體數(shù)值大小，只能判斷被檢零件是否合格。體數(shù)值大小，只能判斷被檢零件是否合格。如光滑極限量規(guī)、螺如光滑極限量規(guī)、螺紋量規(guī)等紋量規(guī)等第三節(jié)第三節(jié) 計量器具的分類及其主要技術(shù)指標計量器具的分類及其主要技術(shù)指標一、計量器具的分類一、計量器具的分類3、計量儀器、計量儀器 是指能將被測量轉(zhuǎn)換成可直接觀察的示值或等效是指

14、能將被測量轉(zhuǎn)換成可直接觀察的示值或等效信息的計量器具；信息的計量器具；按構(gòu)造上的特點和信號轉(zhuǎn)換原理可分為游標按構(gòu)造上的特點和信號轉(zhuǎn)換原理可分為游標式量儀、機械式量儀、電動式量儀、氣動式量儀、光電式量儀等式量儀、機械式量儀、電動式量儀、氣動式量儀、光電式量儀等4、計量裝置、計量裝置 指為確定被測幾何量所必需的計量器具和輔助設(shè)指為確定被測幾何量所必需的計量器具和輔助設(shè)備的總體；備的總體；它能夠測量較多的幾何參量和較復(fù)雜的零件，有助它能夠測量較多的幾何參量和較復(fù)雜的零件，有助于實現(xiàn)檢測自動化或半自動化。如連桿、滾動軸承中零件的測量于實現(xiàn)檢測自動化或半自動化。如連桿、滾動軸承中零件的測量二、計量器具主

15、要技術(shù)指標二、計量器具主要技術(shù)指標計量器具的技術(shù)指標是用來說明計量器具的性能和功用的。計量器具的技術(shù)指標是用來說明計量器具的性能和功用的。它是它是選擇和使用計量器具，研究和判斷測量方法正確性的依據(jù)選擇和使用計量器具，研究和判斷測量方法正確性的依據(jù)1、分度值（刻度值）、分度值（刻度值） 指計量器具的標尺上相鄰兩刻線所代表的指計量器具的標尺上相鄰兩刻線所代表的量值之差，即量值之差，即每個刻線分度所代表的被測尺寸的量值每個刻線分度所代表的被測尺寸的量值。其單位與其單位與標在標尺上的單位一致標在標尺上的單位一致。當某一計量器具上有多種分度值時，通。當某一計量器具上有多種分度值時，通常是以最小分度值代表

16、計量器具的分度值，如百分表的分度值為常是以最小分度值代表計量器具的分度值，如百分表的分度值為0.01mm等等等等2、刻度間距、刻度間距 指標尺上相鄰兩刻線的中間線之間的距離（距離或指標尺上相鄰兩刻線的中間線之間的距離（距離或弧長）弧長）。為了能估讀出。為了能估讀出1/10的分度值，刻度間距一般應(yīng)大于的分度值，刻度間距一般應(yīng)大于0.8 mm 。通常取值范圍為。通常取值范圍為 0.752.5 mm 3、示值范圍和測量范圍、示值范圍和測量范圍 示值范圍指由計量器具所示值范圍指由計量器具所能顯示或指示的最低值到能顯示或指示的最低值到最高值的范圍。最高值的范圍。即能顯示即能顯示的最小到最大值范圍。的最小

17、到最大值范圍。測測量范圍指整個計量器具所量范圍指整個計量器具所能測出的被測量值的范圍能測出的被測量值的范圍4、靈敏度和靈敏限、靈敏度和靈敏限 靈敏度指計量器具對被測量值變化的反應(yīng)能靈敏度指計量器具對被測量值變化的反應(yīng)能力。力。靈敏限（靈敏閾）靈敏限（靈敏閾） 指引起計量儀器示值可察覺變化的被測量指引起計量儀器示值可察覺變化的被測量值的最小變化值。值的最小變化值。靈敏限表示計量儀器對被測量數(shù)值微小變動的靈敏限表示計量儀器對被測量數(shù)值微小變動的敏感程度敏感程度被測量變化值計量器具上相應(yīng)變值/=/=LxS計量器具的分度值計量器具的刻度間距/=/=icK7、回程誤差和不確定度、回程誤差和不確定度 回程

18、誤差指回程誤差指在相同條件下，對同一被測在相同條件下，對同一被測量進行量進行往返兩個方向測量往返兩個方向測量時，時，計量器具示值的最大變動量。也叫計量器具示值的最大變動量。也叫滯后誤差。滯后誤差。不確定度指由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯不確定度指由于測量誤差的存在而對被測量值不能肯定的程度定的程度6、示值誤差和示值變動、示值誤差和示值變動 示值誤差指計量器具上的示值與被測量示值誤差指計量器具上的示值與被測量真值的代數(shù)差。真值的代數(shù)差。示值變動指在測量條件不變的情況下，用計量器示值變動指在測量條件不變的情況下，用計量器具對被測量測量多次（具對被測量測量多次（510次）所得示值中的最大差值次

19、）所得示值中的最大差值5、測量力、測量力 指測量器具的測量表面與被測量工件接觸時所產(chǎn)生的指測量器具的測量表面與被測量工件接觸時所產(chǎn)生的力。力。在接觸式測量中需要適當?shù)臏y量力以保證可靠的接觸。測力在接觸式測量中需要適當?shù)臏y量力以保證可靠的接觸。測力不宜過大，否則將引起測量器具和被測件的變形，并損壞被測件不宜過大，否則將引起測量器具和被測件的變形，并損壞被測件的表面的表面1、按獲得測量結(jié)果的方法，分為直接測量和間接測量、按獲得測量結(jié)果的方法，分為直接測量和間接測量 直接測量直接測量是由計量器具直接測得被測尺寸的數(shù)值，或者測得被測尺寸相對是由計量器具直接測得被測尺寸的數(shù)值，或者測得被測尺寸相對標準尺

20、寸的偏差標準尺寸的偏差。如用游標卡尺直接測得軸徑的大小及用千分表。如用游標卡尺直接測得軸徑的大小及用千分表或比較儀測得偏差值?；虮容^儀測得偏差值。間接測量是測量與被測尺寸有關(guān)的其它幾間接測量是測量與被測尺寸有關(guān)的其它幾何參數(shù)（尺寸、角度），并經(jīng)計算才得到被測尺寸的大小。何參數(shù)（尺寸、角度），并經(jīng)計算才得到被測尺寸的大小。為減為減小測量誤差，一般都采用直接測量，必要時才采用間接測量小測量誤差，一般都采用直接測量，必要時才采用間接測量 第四節(jié)第四節(jié) 測量方法測量方法一、測量方法的分類一、測量方法的分類2、按示值是否為被測量的整個量值，分為絕對測量和相對測量、按示值是否為被測量的整個量值，分為絕對測

21、量和相對測量 測量結(jié)果就是被測量的全部量值的，稱之為絕對測量測量結(jié)果就是被測量的全部量值的，稱之為絕對測量。例如游標。例如游標卡尺測量軸類直徑，可直接得到該直徑的大小?？ǔ邷y量軸類直徑，可直接得到該直徑的大小。相對測量的測量相對測量的測量結(jié)果僅是被測尺寸對標準尺寸的偏差，故又稱比較測量結(jié)果僅是被測尺寸對標準尺寸的偏差，故又稱比較測量3、按測量時被測表面與計量器具的側(cè)頭是否接觸，分為接觸測量、按測量時被測表面與計量器具的側(cè)頭是否接觸，分為接觸測量和非接觸測量和非接觸測量 接觸測量時，計量器具的測頭與被測零件表面接觸測量時，計量器具的測頭與被測零件表面相接觸，并有測量力存在。相接觸，并有測量力存在

22、。非接觸測量的計量器具與被測零件非接觸測量的計量器具與被測零件表面不發(fā)生直接的機械接觸，也不存在測量力，例如用光切法測表面不發(fā)生直接的機械接觸，也不存在測量力，例如用光切法測表面粗糙度。表面粗糙度。接觸測量可保證接觸可靠，但由于存在測力，可接觸測量可保證接觸可靠，但由于存在測力，可使計量器具和被測零件產(chǎn)生變形而產(chǎn)生測量誤差。非接觸測量則使計量器具和被測零件產(chǎn)生變形而產(chǎn)生測量誤差。非接觸測量則可避免測力對測量結(jié)果的影響，但對表面油污切削液等反應(yīng)靈敏可避免測力對測量結(jié)果的影響，但對表面油污切削液等反應(yīng)靈敏4、按工件上同時測量被測量的多少，分為單項測量和綜合測量、按工件上同時測量被測量的多少，分為單

23、項測量和綜合測量被測零件所含參數(shù)較多而又要逐個分別測量的稱單項測量被測零件所含參數(shù)較多而又要逐個分別測量的稱單項測量。例。例如用工具顯微鏡測量螺紋的中徑、半角和螺距等參數(shù)。如用工具顯微鏡測量螺紋的中徑、半角和螺距等參數(shù)。綜合測綜合測量時，同時測量零件幾個有關(guān)的參數(shù)，進而評定被測零件的合格量時，同時測量零件幾個有關(guān)的參數(shù)，進而評定被測零件的合格性。性。例如用螺紋量規(guī)通端檢驗被測螺紋的作用中徑。例如用螺紋量規(guī)通端檢驗被測螺紋的作用中徑。從評定零從評定零件合格性要求來看，綜合測量簡單明確、測量迅速、效率高、互件合格性要求來看，綜合測量簡單明確、測量迅速、效率高、互換性能好，適用于大批量生產(chǎn)換性能好，

24、適用于大批量生產(chǎn)5、按測量在加工過程中所起作用，分為主動測量和被動測量、按測量在加工過程中所起作用，分為主動測量和被動測量 被動測量是零件完工后進行的測量。此時測量的目的主要是發(fā)被動測量是零件完工后進行的測量。此時測量的目的主要是發(fā)現(xiàn)和剔除廢品現(xiàn)和剔除廢品。主動測量是在零件加工過程中進行的測量，其主動測量是在零件加工過程中進行的測量，其測量結(jié)果可以反饋，從而控制零件的加工過程；或根據(jù)測量結(jié)果測量結(jié)果可以反饋，從而控制零件的加工過程；或根據(jù)測量結(jié)果決定是繼續(xù)進行加工還是調(diào)整機床。決定是繼續(xù)進行加工還是調(diào)整機床。此法能及時防止廢品的產(chǎn)生此法能及時防止廢品的產(chǎn)生6、按被測工件在測量時所處的狀態(tài)，分為

25、等精度測量和不等精度、按被測工件在測量時所處的狀態(tài)，分為等精度測量和不等精度測量測量 等精度測量跟不等精度測量是針對觀測條件說的，就是等精度測量跟不等精度測量是針對觀測條件說的，就是觀測條件都一樣的情況下，包括儀器，觀測人員，外界條件等都觀測條件都一樣的情況下，包括儀器，觀測人員，外界條件等都相同，這就是等精度觀測；如果不是相同的觀測條件，比如儀器相同，這就是等精度觀測；如果不是相同的觀測條件，比如儀器不不同同，標稱精度就不同，那么儀器誤差肯定也就不一樣，這種觀，標稱精度就不同，那么儀器誤差肯定也就不一樣，這種觀測就是不等精度的測量。測就是不等精度的測量。 不等精度測量時，最佳值用最小二乘不等精度測量時，最佳值用最小二乘法計算；不等精度均方誤差是方差與偏差的和，所以它的均方根法計算；不等精度均方誤差是方差與偏差的和，所以它的均方根誤差就是方差與偏差和的開方誤差就是方差與偏差和的開方1、阿貝原則、阿貝原則 1890年德國人阿貝提出了以下指導性原則，即年德國人阿貝提出了以下指導性原則，即在在長度測量中，應(yīng)將標準長度量（標準線）安放在被測長度量長度測量中，應(yīng)將標準長度量（標準線）安放在被測長度量 (被測被測線線)的延長線上。的延長線上。這就是阿貝原理。這就是阿貝原理。也就是說，若被測物的尺