互換性與技術(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、互換性與測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)北方工業(yè)大學(xué)機(jī)械實(shí)驗(yàn)室2017年3月實(shí)驗(yàn)一尺寸測(cè)量實(shí)驗(yàn)1-1用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量軸徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饬⑹焦鈱W(xué)計(jì)的測(cè)量原理。熟悉用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量外徑的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量工件的外徑三、測(cè)量器具立式光學(xué)計(jì)塊規(guī)四、測(cè)量器具簡(jiǎn)介立式光學(xué)計(jì)是一種精度較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的常用光學(xué)儀器。常用來(lái)檢定 5等、6等量塊、光滑極限量規(guī)及測(cè)量相應(yīng)精度的零件。（五）測(cè)量步驟：1、按被測(cè)零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。2、將組合好的塊規(guī)組放在工作臺(tái)上，松開(kāi)橫臂緊固螺釘

2、，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺 母，使橫臂連同光管緩慢下降至測(cè)頭，與量塊中心位置極為接近處（約 0. lmm的間隙）將螺釘擰緊。3、松開(kāi)光管緊固螺釘，調(diào)整手柄，使光管緩饅下降至測(cè)頭與塊規(guī)中 心位置接觸，并從目鏡中看到標(biāo)尺象，使零刻線外于指標(biāo)線附近為止。調(diào) 節(jié)目鏡視度環(huán)，使標(biāo)尺像完全清晰（可配合微調(diào)反光鏡）。鎖緊螺釘，調(diào)整 微調(diào)旋鈕，使刻度尺像準(zhǔn)確對(duì)好零位。4、按壓測(cè)帽提升杠桿23次，檢查示值穩(wěn)定性，要求零位變化不超 過(guò)1/10格，如超過(guò)過(guò)多應(yīng)尋找原因，并重新調(diào)零（各緊固螺釘應(yīng)擰緊但 不能過(guò)緊，以免儀器變形）。5、按下測(cè)帽提升杠桿，取下規(guī)塊組，將被測(cè)部件放在工作臺(tái)上（注 意一定要使被測(cè)軸的母線與工作臺(tái)接觸，不得有

3、任何跳動(dòng)或傾斜）。6、按壓測(cè)帽提升杠桿多次，若示值穩(wěn)定，則記下標(biāo)尺讀數(shù)（注意正 負(fù)號(hào)）。此讀數(shù)即為該測(cè)點(diǎn)軸線的實(shí)際差值。圖1-1工件測(cè)量位置7、在軸的三個(gè)橫截面上，相隔90 度的徑向位置上共測(cè)六個(gè)點(diǎn)（如圖1-1）， 并按其的驗(yàn)收極限判斷其合格性。（六）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)量精度的影晌。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

4、并涂上防銹油。7、測(cè)量結(jié)束前，不應(yīng)拆開(kāi)塊規(guī)，以便隨時(shí)校對(duì)零位。（七）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 尺寸都在驗(yàn)收極限范圍內(nèi)，則可判此軸徑合格，即：Es-ANEaNEi+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安全裕度用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量軸徑實(shí)驗(yàn)記錄儀器名稱(chēng)分度值(p m)示值范圍 (mm)測(cè)量范圍 (mm)備注被測(cè)零件名稱(chēng)圖樣上給定的極限尺寸(mm)安全裕度A (p m)最大最 小驗(yàn)收極限尺寸(mm)基本尺寸 (mm)最大最 小結(jié)果測(cè)量示意圖IIImf-1

5、LiCbIIImA測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)際偏差(p m)實(shí)際尺寸(mm)測(cè)量位置I III IIm mI Iii iim m測(cè)量 方向A - A，B - BA - AB - B實(shí)驗(yàn)1-2用內(nèi)徑百分表測(cè)量孔徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜?nèi)徑百分表及內(nèi)徑的測(cè)量方法加深對(duì)內(nèi)尺寸測(cè)量特點(diǎn)的了解二、測(cè)量器具名稱(chēng)內(nèi)徑百分表量塊及其附件3 .外徑千分尺6、測(cè)量器具結(jié)構(gòu)及工作原理介紹內(nèi)徑百分表是用相對(duì)法測(cè)量孔徑的通用量具，適用于測(cè)量一般精度的深孔零件，其氏原理如圖1-2所示。n內(nèi)徑百分表主要由百分表1、接長(zhǎng)桿2、活動(dòng)測(cè)頭3、等臂杠桿4、可換測(cè)量頭5、定測(cè)頭圖1-2內(nèi)徑百分表工作原理及鎖緊裝置等組成。工件的尺寸變化通過(guò)活動(dòng)測(cè)頭3,傳遞

6、給等臂轉(zhuǎn)向杠桿4及接長(zhǎng)桿2,然后由分度值為0. 01毫米的百分表指示出來(lái)。為使內(nèi)徑百分表的 測(cè)量軸線通過(guò)被測(cè)孔的圓心，內(nèi)徑百分表一般均設(shè)有定心裝置，以保證測(cè) 量的快捷與準(zhǔn)確。內(nèi)在百分表的分度值為0.01mm，測(cè)量范圍有610mm、1018mm、 1835mm、3550mm、50160mm、100250mm、250450mm 等多 種規(guī)格。根據(jù)不同的被測(cè)孔直徑可選擇相應(yīng)測(cè)量范圍的內(nèi)徑百分表及適當(dāng) 的可換測(cè)量頭，通過(guò)比其精度高的量具調(diào)整零位后進(jìn)行測(cè)量。四、測(cè)量步驟預(yù)調(diào)整：將百分表裝入量桿內(nèi)，預(yù)壓縮1毫米左右（百分表的小指針指在1 的附近）后鎖緊。根據(jù)被測(cè)零件基本尺寸選擇適當(dāng)?shù)目蓳Q測(cè)頭裝入量桿的頭部

7、，用專(zhuān) 用扳手扳緊鎖緊螺母。此時(shí)應(yīng)特別注意可換測(cè)量頭與活動(dòng)測(cè)量頭之間的長(zhǎng)度須大于被測(cè)尺寸0.81毫米左右，以便測(cè)量時(shí)活動(dòng)測(cè)量頭能在基本尺寸 的正、負(fù)一定范圍內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。對(duì)零位：因內(nèi)徑百分表是相對(duì)法測(cè)量的器具，故在使用前必須用其它量具根據(jù) 被測(cè)件的基本尺寸校對(duì)內(nèi)徑百分表的零位。校對(duì)零位的常用方法有以下三 種:用量塊和量塊附件校對(duì)零位 按被測(cè)零件的基本尺寸組合量塊，并裝夾在量塊的附件中，將內(nèi)徑百分表的兩測(cè)頭放在量塊附件兩量腳之間，擺動(dòng)量桿使百分表讀數(shù)最小，此 時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)百分表的滾花環(huán)，將刻度盤(pán)的零刻線轉(zhuǎn)到與百分表的長(zhǎng)指針對(duì)齊。這樣的零位校對(duì)方法能保證校對(duì)零位的準(zhǔn)確度及內(nèi)徑百分表的測(cè)量精 度，但其操作

8、比 較麻煩，且對(duì)量塊的使用環(huán)境要求較高。用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)校對(duì)零位按被測(cè)件的基本尺寸選擇名義尺寸相同的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)，按標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)的實(shí)際尺寸校對(duì)內(nèi)徑百分表的零位。此方法操作簡(jiǎn)便，并能保證校對(duì)零位的準(zhǔn)確度。 因校對(duì)零位需制造專(zhuān)用的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)，固此方法只適 合檢測(cè)生產(chǎn)批量較大的零件。用外徑千分尺校對(duì)零位按被測(cè)零件的基本尺寸選擇適當(dāng)測(cè)量范圍的外 徑千分尺，將外徑千尺對(duì)在被測(cè)基本尺寸外，內(nèi)徑 百分表的兩測(cè)頭放在外徑千分尺兩量柱之間校對(duì)零 位。圖1-3測(cè)量示意圖因受外徑干分尺精度的影響，用其校對(duì)零位的準(zhǔn)則度和穩(wěn)定性均不 高，從而降了內(nèi)徑百分表的測(cè)量精確度。但此方法易于操作和實(shí)現(xiàn)，在生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)精度要求不高的單件或小批量零

9、件的檢測(cè)，仍得到較廣泛時(shí)應(yīng)用。測(cè)量手握內(nèi)徑百分表的隔熱手柄，先將內(nèi)徑百分表的活動(dòng)量頭和定心護(hù) 橋輕輕壓入被測(cè)孔徑中，然后再將固定量頭放人。當(dāng)測(cè)頭達(dá)到指定的測(cè)量 部位時(shí)，將表微微在軸向截面內(nèi)擺動(dòng)（如圖1-3），讀出指示表最小讀數(shù)， 即為該測(cè)量點(diǎn)孔徑的實(shí)際偏差。測(cè)量時(shí)要特別注意該實(shí)際偏差的正、負(fù)符號(hào)：當(dāng)表針按順時(shí)針?lè)较蛭催_(dá)到零點(diǎn)的讀數(shù)是正值，當(dāng)表針按順時(shí)針?lè)较虺^(guò) 零點(diǎn)的讀數(shù)是負(fù)值。按圖1-4所示，在孔軸向的三個(gè)截面及每個(gè) 截面相互垂直的兩個(gè)方向上，共測(cè)六個(gè)點(diǎn)，將數(shù)據(jù) 記入測(cè)量報(bào)告單內(nèi)，按孔的驗(yàn)收極限判解其合格與 否。圖1-4測(cè)量位置五、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

10、根據(jù)被測(cè)孔徑的公 差大小，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 尺寸都在驗(yàn)收極限范圍內(nèi)，則可判此孔徑合格。即：Es-ANEaNEi+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安全裕度用內(nèi)徑千分表測(cè)量孔徑實(shí)驗(yàn)記錄儀器名稱(chēng)分度值(P m)示值范圍(mm)測(cè)量范圍(mm)備注被測(cè)零件名稱(chēng)基本尺寸(mm)圖樣上給定的極限尺寸(mm)最大最小安全裕度A (p m)驗(yàn)收極限尺寸(mm)最大最小結(jié)果測(cè)量示意圖AA測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)際偏差(p m)實(shí)際尺寸(mm)測(cè)量位置I III IIm mI IIIIIm m測(cè)量方向A - AB B實(shí)驗(yàn)二、形位誤差的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼盟絻x

11、測(cè)量直線度誤差的方法及數(shù)據(jù)處理。加深對(duì)直線度誤差含義的理解。掌握直線度誤差的評(píng)定方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用合象水平儀按節(jié)距法測(cè)量導(dǎo)軌在給定平面內(nèi)的直線度誤差，并判斷其合 格性。三、實(shí)驗(yàn)器具：合象水平儀、銑床工作臺(tái)橋板四、測(cè)量原理及器具介紹為了控制機(jī)床、儀器導(dǎo)軌及長(zhǎng)軸的直線度誤差，常在給定平面（垂直 平面或水平平面）內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，常用的測(cè)量器具有框式水平儀、合象水平 儀、電子水平儀和自準(zhǔn)直儀等測(cè)定微小角度變化的精密量?jī)x。由于被測(cè)表面存在直線度誤差，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，若節(jié)距（相鄰兩點(diǎn)的距離）一經(jīng)確定，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

12、，得出 每一變化的傾斜度，經(jīng)過(guò)作圖或計(jì)算，即可求出被測(cè)表面的直線度誤差值。 合象水平儀因具有測(cè)量準(zhǔn)確、效率高、價(jià)格便宜、攜帶方便等特點(diǎn)，在直 線度誤差的檢測(cè)工作中得到廣泛采用。合象水平儀的結(jié)構(gòu)，主要由微動(dòng)螺桿、螺母、底盤(pán)水準(zhǔn)儀、棱鏡、放 大鏡、杠桿以及具有平面和V形工作面和底座等組成。合象水平儀是利用棱鏡將水準(zhǔn)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)提高讀的精度和靈敏度其工 作原理見(jiàn)本指導(dǎo)書(shū)第二篇。合象水平儀置于被測(cè)工件表面上，若被測(cè)兩點(diǎn) 相對(duì)自然水平線不等高時(shí)，將引起兩端的氣泡像不重合，轉(zhuǎn)動(dòng)度盤(pán)使氣泡 像重合，此時(shí)合象水平儀的讀數(shù)值即為該兩點(diǎn)相對(duì)自然水平面

13、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=iLa框式水平儀是一種測(cè)量偏離水平面的微小角度變化量的常用量?jī)x，它 的主要工作部分是水準(zhǔn)器。水準(zhǔn)器是一個(gè)封閉的玻璃管，內(nèi)表面的縱剖面 具有一定的曲率半徑，管內(nèi)裝乙醚或酒精，并留有一定長(zhǎng)度的氣泡。由于 地心引力作用，玻璃管內(nèi)的液面總是保持水平，即氣泡總是在圓弧玻璃管 的最上方。當(dāng)水準(zhǔn)器的下平面處于水平時(shí)，氣泡處于玻璃管外壁刻度的正 中間，若水準(zhǔn)器傾斜一個(gè)角度。，則氣泡就要偏離最高點(diǎn)，移動(dòng)的格數(shù)與 傾斜的角度a成正比。由此，可根據(jù)氣泡偏離中間位置的大小來(lái)確定水準(zhǔn) 器下平面偏離水平的角度?？蚴剿絻x的分度值有0.1mm/m，0.05mm/m，0.0

14、2mm/m 三種。如 果水平儀分度值為0.02mm/m，則氣泡每移動(dòng)一格，表示導(dǎo)軌面在1m長(zhǎng)度 上兩測(cè)量點(diǎn)高度差為0.02mm （或傾斜角為4”）。五、實(shí)驗(yàn)步驟1、量出零件被測(cè)表面總長(zhǎng)，將總長(zhǎng)分為若干等分段（一般為612 段）確定每一段的長(zhǎng)度（跨距）L，并按L調(diào)整可調(diào)橋板兩圓柱的中心距。2、將水平儀放于橋板上，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)量數(shù)據(jù)。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)。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

15、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、從合象水平儀讀數(shù)時(shí)，先從合像水平儀的側(cè)面視窗處讀得百位數(shù)， 再?gòu)钠渖隙俗x數(shù)鼓輪處讀得十位和個(gè)位數(shù)。從框式水平儀讀數(shù)時(shí)，待氣泡穩(wěn)定后，從氣泡邊緣所在刻線讀出氣泡偏離 的格數(shù)。4、把測(cè)得的值依次填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，并用計(jì)算法按最小條件進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理，求出被測(cè)表面的直線度誤差。六、數(shù)據(jù)處理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)。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)座標(biāo)位置的基礎(chǔ)上累加。用直線依次 連接各點(diǎn)，得出誤差折線。3、兩條平行直線包容誤差折線，其中一

16、條直線必須與誤差折線兩個(gè)最 高（或最低）點(diǎn)相切，在兩切點(diǎn)之間有一個(gè)最低（或最高）點(diǎn)與另一條平 行線相切。這兩條平行直線之間的區(qū)域就是最小包容區(qū)域。兩平行線在縱 坐標(biāo)上的截距即為被測(cè)表面的直線度誤差值W（角度格值）。4、差值f （p m）按下式折算成線性值，并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1184-1996確定被測(cè)表面直線度的公差等級(jí)。f =i*L*Aa式中：i一水平儀的分度值L一橋板跨距a 一被測(cè)件的直線度誤差值（格）例：用合象水平儀測(cè)量一長(zhǎng)平面的直線度誤差，儀器的分度值為 0.01mm，選用的橋板節(jié)距L = 200mm，測(cè)量直線度的記錄數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。若被 測(cè)面的直線度公差為5級(jí)，試用作圖法評(píng)定該的直線度誤差是

17、否合格。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)量數(shù)據(jù)：a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a = 274格。測(cè) 量 數(shù) 據(jù)測(cè)點(diǎn)序號(hào)i012345儀器讀數(shù)ai順測(cè)一273278285283270回測(cè)一275280287285272平均一274279286284271相對(duì)差ai00+5+12+10-3坐標(biāo)值yi00+5+7+17+14將相對(duì)差中的各點(diǎn)讀數(shù)格值在直角坐標(biāo)系中逐一累加描點(diǎn)（如下圖）。求最小包容區(qū)：先過(guò)0點(diǎn)和第4點(diǎn)作一直線，再過(guò)第3點(diǎn)作一平 行線。則兩條平行線在縱坐標(biāo)上的載距7格，即為該被測(cè)件的直線度誤差 值（格值）。 求直線度誤差的線值：f=0.

18、01X200X7=14（p m）按GB1184-1996，直線度5級(jí)公差值為25p m。其測(cè)量出的誤差 值小于公差值，所以被測(cè)零件直線度誤差合格。直線度誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)記錄儀器名稱(chēng)分度值 （mm / mm）被測(cè)零件直線度公差（以m）測(cè)點(diǎn)序號(hào)01234第一次相對(duì)讀 數(shù)第二次相對(duì)讀 數(shù)平均相對(duì)讀數(shù)累積值（格）作圖計(jì)算實(shí)驗(yàn)三、表面粗糙度的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庥秒p管顯微鏡測(cè)量表面粗糙度的原理和方法。學(xué)會(huì)使用雙管顯微鏡。加深對(duì)微觀不平度十點(diǎn)高度的Rz理解二、實(shí)驗(yàn)儀器JSG1型雙管顯微鏡，測(cè)量范圍：0.863p m。三、實(shí)驗(yàn)步驟：根據(jù)被測(cè)工件表面粗糙度的要求，選取合適的物鏡組，選擇時(shí)可參考 表1。表1粗糙度（P m）所需物鏡總放大倍數(shù)物鏡組件與工件距離（mm）0.8 1.660 X510X0.041.6 6.330 X260 X0.26.3 2014X120X2.520 637X60 X9.5 把工件安放在工作臺(tái)上，并使被測(cè)量面的切削痕跡與光帶方向垂 直，當(dāng)測(cè)量圓柱工件時(shí)，應(yīng)將工件放在V型工作臺(tái)上。用手托住雙管顯微鏡橫臂，松開(kāi)螺釘，然后緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，使橫臂 上下移動(dòng)，直到目鏡中觀察到綠色光帶和輪廓表面不平的圖象為止，再將 螺釘緊固。細(xì)調(diào)整：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪進(jìn)行細(xì)調(diào)，使圖象清晰，而且位置在視場(chǎng)中 央，同