課題一 線性尺寸測(cè)量及誤差處理

1、課題一 線性尺寸測(cè)量及數(shù)據(jù)處理1一、加工誤差及公差1.加工誤差的分類 尺寸誤差宏觀幾何形狀誤差相互位置誤差表面粗糙度加 工 誤 差2尺寸、形狀誤差3位置誤差4表面粗糙度表面粗糙度52.加工誤差與公差 問題：加工誤差與公差的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別：誤差在加工過程中產(chǎn)生， 公差由設(shè)計(jì)人員確定聯(lián)系：公差是誤差的最大允許值6舉例7二、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化1. 標(biāo)準(zhǔn) 公差標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)革命中起過非常重要的作用 國(guó)際1902年頒布了全世界第一個(gè)公差與配合標(biāo)準(zhǔn)（極限表） 1924年英國(guó)在全世界頒布了最早的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)B.S 1641924，緊隨其后的是美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)1929年俄羅斯（前蘇聯(lián)）也頒布了“公差與配合”標(biāo)準(zhǔn)1926年

2、成立了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ISA），1940年正式頒布了國(guó)際“公差與配合”標(biāo)準(zhǔn)，1947年將ISA更名為ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）。 8二、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化1. 標(biāo)準(zhǔn) 我國(guó)：1959年我國(guó)正式頒布了第一個(gè)公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB15917459） 1979年以來對(duì)舊的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了兩次修訂：一次是上世紀(jì)八十年代初期，（GB1800180479、GB1182118480、GB103183）；另一次是九十年代中期（GB/T1800.11997GB/T11821996GB/T10311995）9二、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化2. 標(biāo)準(zhǔn)化為了實(shí)現(xiàn)互換性，必須對(duì)公差值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，不能各行其是，標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的重要技

3、術(shù)措施。對(duì)零件的加工誤差及其控制范圍所制訂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)稱“極限與配合”標(biāo)準(zhǔn)，它是實(shí)現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)。 10二、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化3.優(yōu)先數(shù)與優(yōu)先數(shù)系技術(shù)參數(shù)不能隨便使用 數(shù)值使用廣泛 數(shù)值具有擴(kuò)散型優(yōu)先數(shù)與優(yōu)先數(shù)系：對(duì)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)合理分檔、分級(jí)，對(duì)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，協(xié)調(diào)統(tǒng)一一般優(yōu)先選擇R5系列、其次為R10系列、R20系列等等 11三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞 1.基準(zhǔn)的建立 為了保證工業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確度，首先要建立統(tǒng)一、可靠的長(zhǎng)度基準(zhǔn) 。常見的長(zhǎng)度基準(zhǔn)：米（m）、毫米（mm）、微米(m)、納米（nm）國(guó)際單位制機(jī)械制造精密測(cè)量超精密測(cè)量換算關(guān)系為：1m=1000mm 1mm=1000m 1m=1

4、000 nm12三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞 國(guó)際單位基準(zhǔn)“米”也經(jīng)歷了三個(gè)不同的階段 1）以地球子午線通過巴黎的四千萬之一作為基本的長(zhǎng)度單位米 ，國(guó)際米原器。2）采用光波波長(zhǎng)作為長(zhǎng)度單位基準(zhǔn) 3）米等于光在真空中，在1/299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)的行程長(zhǎng)度 13二、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞 2.長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng) 為了保證長(zhǎng)度基準(zhǔn)的量值能準(zhǔn)確地傳遞到工業(yè)生產(chǎn)中去，就必須建立從光波基準(zhǔn)到生產(chǎn)中使用的各種測(cè)量器具和工件的尺寸傳遞系統(tǒng) 14二、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞 3.4 量塊的組合為了組成各種尺寸，量塊是按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)的 。15三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞 3.6 量塊的組合方法及原則 組合原則 1）

5、量塊塊數(shù)盡可能少，一般不超過35塊。2）必須從同一套量塊中選取，決不能在兩套或兩套以上的量塊中混選。3）組合時(shí)，不能將測(cè)量面與非測(cè)量面相研合。4）組合時(shí)，下測(cè)量面一律朝下。 16三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞 28.935 -1.00527.93-1.4326.5 -6.5 20-20 0 例如：要組成28.935mm的尺寸，采用83塊一套的量塊17三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞 28.935 -1.005第一塊量塊尺寸為1.005mm27.93-1.43 第二塊量塊尺寸為1.43mm26.5 -6.5第三塊量塊尺寸為6.5mm 20-20 第四塊量塊尺寸為20mm 0 以上四塊量塊研合后的整體尺寸為28.9

6、35mm 18四、 測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理1、測(cè)量誤差的概述 =X-x -測(cè)量誤差 X-測(cè)量結(jié)果 x-被測(cè)量的真值測(cè)量誤差的分類：1.系統(tǒng)誤差2.隨機(jī)誤差3.粗大誤差192、隨機(jī)誤差2.1 隨機(jī)誤差的分布規(guī)律及其特性 隨機(jī)誤差可用試驗(yàn)方法來確定。實(shí)踐表明，大多數(shù)情況下，隨機(jī)誤差符合正態(tài)分布。為便于理解，現(xiàn)舉例說明。20表3-2 測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表尺寸分組區(qū)間 / mm組號(hào)區(qū)間中心值/ mm每組出現(xiàn)的次數(shù)（頻數(shù)n i）頻率（n i / n）19.99019.99219.99219.99419.99419.99619.99619.99819.99820.00020.00020.00220.00220.00

7、420.00420.00620.00620.00820.00820.01020.01020.012123456789101119.99119.99319.99519.99719.99920.00120.00320.00520.00720.00920.0112410243745392312310.010.020.050.120.1850.2250.1950.1150.060.0150.00521yO正態(tài)分布曲線教材圖3-9頻率直方圖和正態(tài)分布曲線19.99120.0070.2250.120.01x = 20.0 ni/n實(shí)際分布曲線22從理論上講，正態(tài)分布中心位置的均值代表被測(cè)量的真值Q，標(biāo)準(zhǔn)偏

8、差代表測(cè)得值的集中與分散程度。不同的對(duì)應(yīng)不同形狀的正態(tài)分布曲線，越小，ymax值越大，曲線越陡，隨機(jī)誤差越集中，即測(cè)得值分布越集中，測(cè)量精密度越高；越大，ymax值越小，曲線越平坦，隨機(jī)誤差越分散，即測(cè)得值分布越分散，測(cè)量精密度越低。圖3-10所示為123S （3-22） 剔除具有粗大誤差的測(cè)量值后，應(yīng)根據(jù)剩下的測(cè)量值重新計(jì)算S，然后再根據(jù)3準(zhǔn)則去判斷剩下的測(cè)量值中是否還存在粗大誤差。每次只能剔除一個(gè)，直到剔除完為止。在測(cè)量次數(shù)較少(小于10次）的情況下，最好不用3準(zhǔn)則，而用其他準(zhǔn)則。29五、常用量具的使用1、游標(biāo)卡尺結(jié)構(gòu)：游標(biāo)量具在結(jié)構(gòu)上的共同特征是都有主尺、游標(biāo)尺以及測(cè)量基準(zhǔn)面，另外還有便

9、于使用而設(shè)的微動(dòng)機(jī)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)等。主尺上有毫米刻度，游標(biāo)尺上的分度值有0.1、0.05、0.02mm三種。 30讀數(shù)原理：游標(biāo)讀數(shù)（或稱為游標(biāo)細(xì)分）原理是利用主尺刻線間距與游標(biāo)刻線間距的間距差實(shí)現(xiàn)的。常用的主尺刻度間距a=1mm。若使主尺刻度（n-1）格的寬度等于游標(biāo)刻度n格的寬度，則游標(biāo)的刻度間距b=(n-1)/n*a。若主尺刻度間距為1毫米，游標(biāo)刻度間距為0.9毫米，當(dāng)游標(biāo)尺零刻線與主尺零刻線對(duì)準(zhǔn)時(shí)，除游標(biāo)的最后一根刻線（第10根刻線）與主尺上第9根刻線重合外，其余刻線均不重合。若將游標(biāo)向右移動(dòng)0.1mm，則游標(biāo)的第一根刻線與主尺的第一根刻線重合；游標(biāo)向右移動(dòng)0.2mm時(shí)，則游標(biāo)的第二根刻

10、線與主尺的第二根刻線重合。依此類推。這就是說，游標(biāo)在1mm內(nèi)（1個(gè)主尺刻度間距），向右移動(dòng)距離可由游標(biāo)刻線與主尺刻線重合時(shí)游標(biāo)刻線的序號(hào)來決定。312.千分尺結(jié)構(gòu)：主要由尺架、微分筒、固定套筒、測(cè)量力裝置、測(cè)量面、鎖緊機(jī)構(gòu)等組成。其結(jié)構(gòu)特征是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合阿貝原則。以絲桿螺距作為測(cè)量的基準(zhǔn)量，絲桿和絲母的配合應(yīng)該精密，配合間隙應(yīng)能調(diào)整。固定套筒和微分筒作為示數(shù)裝置，用刻度線進(jìn)行讀數(shù)。有保證一定測(cè)力的棘輪棘爪機(jī)構(gòu)。32讀數(shù)原理：千分尺的讀數(shù)原理是：通過螺旋傳動(dòng)，將被測(cè)尺寸轉(zhuǎn)換成絲桿的軸向位移和微分筒的圓周位移，并以微分筒上的刻度對(duì)圓周位移進(jìn)行計(jì)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)螺距的放大細(xì)分。當(dāng)測(cè)量絲桿連同微分筒轉(zhuǎn)過角時(shí)，絲桿沿軸向位移量為L(zhǎng)。因此千分尺的傳動(dòng)方程式為 L=p*/2式中 p絲桿螺距；微分筒轉(zhuǎn)角。一般p=0.5mm,而微分套筒的圓周刻度數(shù)為50等分，故每一等分所對(duì)應(yīng)的分度值為0.01mm。讀數(shù)的整數(shù)部分由固定套筒上的刻度給出，其分度值為1mm；讀數(shù)的小數(shù)部分由微分筒上