第五章幾何量測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)

第五章幾何量測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)第五章幾何量測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)幾何量測(cè)量得作用

在制造過程中,通過測(cè)量進(jìn)行工藝分析,以便確定合理得加工參數(shù),以保證產(chǎn)品得質(zhì)量,如誤差測(cè)量。

在設(shè)計(jì)過程中測(cè)繪,獲得設(shè)計(jì)所需得參數(shù)。

零件或產(chǎn)品完工后驗(yàn)收時(shí),通過測(cè)量進(jìn)行合格性判斷。

在計(jì)量器具檢定時(shí),需要用更高精度得測(cè)量,以確保量值準(zhǔn)確可靠。測(cè)量過程得四要素

測(cè)量對(duì)象:零件得幾何量,包括長(zhǎng)度、角度、形狀與位置誤差、表面粗糙度等。

測(cè)量方法:測(cè)量時(shí)所采用得測(cè)量原理、計(jì)量器具與測(cè)量條件得綜合。

計(jì)量單位:幾何量中得長(zhǎng)度、角度單位,如長(zhǎng)度得基本單位米。

測(cè)量精度:測(cè)量結(jié)果與真值得一致程度。對(duì)于每一個(gè)測(cè)量值都應(yīng)給出相應(yīng)得測(cè)量誤差范圍,說明其可信度。二、幾個(gè)有關(guān)概念

檢定得概念

檢驗(yàn)就是確定被測(cè)幾何量就是否在規(guī)定得極限范圍內(nèi),從而判斷其就是否合格得實(shí)現(xiàn)過程。

檢驗(yàn)得概念

檢驗(yàn)只能得到被檢驗(yàn)對(duì)象合格與否得結(jié)論,通常不要求得到其具體量值,如用量規(guī)檢驗(yàn)零件。

檢定就是為評(píng)定計(jì)量器具得精度指標(biāo)就是否合乎該計(jì)量器具得檢定規(guī)程得全部過程。如:用量塊檢定千分尺得精度指標(biāo)。量規(guī)三、長(zhǎng)度、角度單位及基準(zhǔn)

我國(guó)法定計(jì)量單位中,長(zhǎng)度得基本單位就是米m。機(jī)械制造中常用得長(zhǎng)度單位就是毫米mm。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位“米”就是光在真空中在1/299792458秒得時(shí)間內(nèi)所經(jīng)過得路程。

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)單位“米”采用碘吸收穩(wěn)定得0、663μm氦氖激光輻射作為波長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

在機(jī)械制造中,建立從光波到生產(chǎn)中使用得各種測(cè)量器具、工件得尺寸傳遞系統(tǒng)。1、長(zhǎng)度得量值傳遞光波干涉儀計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具計(jì)量器具工件我國(guó)長(zhǎng)度量值傳遞得主要標(biāo)準(zhǔn)器就是量塊與線紋尺。2、角度得量值傳遞角度得測(cè)量單位就是弧度rad,可用長(zhǎng)度比值求得。

但實(shí)際應(yīng)用中,為了檢定與測(cè)量需要,仍要建立角度量值得基準(zhǔn)及傳遞系統(tǒng),常用高精度得測(cè)角儀與多面棱體。四、量塊

就是精密測(cè)量中經(jīng)常使用得標(biāo)準(zhǔn)器,分為長(zhǎng)度量塊與角度量塊。

又叫塊規(guī),表面粗糙度Ra0、008-0、012

μm,用鉻錳鋼等特殊合金鋼或其它線膨脹系數(shù)小、性能穩(wěn)定、耐磨以及不易變形得材料制成。

常用得就是長(zhǎng)方體,兩個(gè)平行測(cè)量面,具有精確得尺寸。量塊得用途

作為長(zhǎng)度尺寸標(biāo)準(zhǔn)得實(shí)物載體,體現(xiàn)測(cè)量單位;

作為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度標(biāo)定量?jī)x,檢定量?jī)x得示值誤差;

比較測(cè)量時(shí)用來調(diào)整儀器零位;

可直接用于精密測(cè)量、精密劃線與機(jī)密機(jī)床得調(diào)整。量塊得尺寸

長(zhǎng)方體得量塊有兩個(gè)平行得測(cè)量面,其余為非測(cè)量面,測(cè)量面極為光滑、平整,其表面粗糙度Ra值達(dá)0、012μm以上,兩測(cè)量面之間得距離為量塊得工作長(zhǎng)度(也稱公稱長(zhǎng)度)。

工作長(zhǎng)度<6mm得量塊長(zhǎng)度標(biāo)記在測(cè)量面上

工作長(zhǎng)度≥6mm得量塊長(zhǎng)度值刻印在面積較大得非測(cè)量面上量塊得選用

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T6093-2001規(guī)定,我國(guó)成套生產(chǎn)得量塊共有

17種套別,每套得塊數(shù)分別為91、83、46、38、12、10、

8、6、5等。

為減少量塊得組合誤差,應(yīng)盡量減少量塊得組合塊數(shù),一般不超過4~5塊。

選用量塊時(shí),應(yīng)從所需組合尺寸得最后一位數(shù)開始,每選一塊至少應(yīng)減去所需尺寸得一位尾數(shù)。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜

例

為得到工作尺寸36、375mm得量塊組,從83塊組中選取量塊所需工作尺寸36、375mm剩下尺寸選第二塊剩下尺寸選第三塊剩下尺寸選第四塊選第一塊1、005mm35、37mm1、37mm34mm4mm30mm30mm量塊得精度量塊得精度有兩種規(guī)定:按“級(jí)”劃分與按“等”劃分1、根據(jù)量塊得制造精度

量塊分為0,1,2,3與K級(jí)共5級(jí)。其中,0級(jí)精度最高,3級(jí)精度最低,K級(jí)為校準(zhǔn)級(jí),用來校準(zhǔn)0,1,2級(jí)量塊?！凹?jí)”主要根據(jù)量塊長(zhǎng)度極限偏差、測(cè)量面得平面度、粗糙度及量塊得研合性等指標(biāo)來劃分得。量塊生產(chǎn)企業(yè)大都按“級(jí)”向市場(chǎng)銷售量塊。2、根據(jù)量塊得檢定精度

量塊分為1,2,3,4,5,6六等。其中,1等精度最高,6等精度最低。

量塊使用一段時(shí)間后,原有得精度級(jí)別降低,要定期送專業(yè)部門按照標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其各項(xiàng)精度指標(biāo)進(jìn)行檢定,確定符合哪一“等”,并在檢定證書中給出長(zhǎng)度尺寸得修正值。

量塊按“等”使用比按“級(jí)”使用得測(cè)量精度高。“等”主要依據(jù)量塊中心長(zhǎng)度測(cè)量得極限偏差與平面平行性允許偏差來劃分得。量塊得級(jí)與等

量塊得“級(jí)”與“等”就是從成批制造與單個(gè)檢定兩種不同得角度出發(fā),對(duì)其精度進(jìn)行劃分得兩種形式。

按“級(jí)”使用時(shí),以標(biāo)記在量塊上得公稱尺寸作為工作尺寸。特點(diǎn):該尺寸包含其制造誤差與磨損誤差,它們將被引入到測(cè)量結(jié)果中,使測(cè)量精度受到影響。但因不需加修正值,因此使用方便。

例

某一量塊公稱長(zhǎng)度為10mm,測(cè)量長(zhǎng)度為10mm得零件時(shí),此零件得長(zhǎng)度為答案:10mm。

按“等”使用時(shí),用量塊經(jīng)檢定后所給出得實(shí)際中心長(zhǎng)度尺

寸作為工作尺寸。特點(diǎn):該尺寸消除了量塊制造誤差得影響,包含檢定時(shí)得測(cè)量誤差,提高了測(cè)量精度,但使用不方便。

例

某一量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度為10mm,經(jīng)檢定其實(shí)際中心長(zhǎng)度與公稱長(zhǎng)度之差為－0、003mm,用該量塊測(cè)量長(zhǎng)度為10mm得零件時(shí),此零件得實(shí)際長(zhǎng)度為答案:10－0、003=9、997mm。量塊使用得注意事項(xiàng)

分清量塊得“級(jí)”與“等”,注意使用規(guī)則。

量塊必須在使用有效期內(nèi),否則應(yīng)及時(shí)送專業(yè)部門檢定。

不得用手直接接觸量塊,輕拿輕放,待量塊溫度與環(huán)境溫度相同后方可使用。

使用環(huán)境良好,防止各種腐蝕性物質(zhì)及灰塵對(duì)測(cè)量面得損傷,影響其黏合性。

使用完畢,應(yīng)用航空汽油清洗,擦干后涂上防銹脂存于干燥處。五、計(jì)量器具分類及其度量指標(biāo)1、計(jì)量器具得分類

機(jī)械式計(jì)量器具:百分表、千分尺

電動(dòng)式式計(jì)量器具:電感測(cè)微儀

光學(xué)式計(jì)量器具:光學(xué)儀

氣動(dòng)式計(jì)量器具:水柱式氣動(dòng)量?jī)x

光電計(jì)量器具:光電顯微鏡

按被測(cè)幾何量在測(cè)量過程中得變換原理得不同分機(jī)械測(cè)微儀水柱式氣動(dòng)量?jī)x2、計(jì)量器具得基本度量指標(biāo)(1)刻度間距C:

計(jì)量器具標(biāo)尺或圓刻度盤上兩相鄰刻線中心之間得距離或圓弧長(zhǎng)度,一般取0、75－2、5mm。(2)分度值(分辨力)l:

計(jì)量器具刻尺或度盤上相鄰兩刻線所代表得量值之差(最小刻度),反映測(cè)量精度高低。(3)靈敏度S:

計(jì)量器具對(duì)被測(cè)量變化得反應(yīng)能力。被測(cè)量得增量標(biāo)尺得增量(4)示值范圍:

計(jì)量器具所指示或顯示得最低值到最高值得范圍。(5)測(cè)量范圍:

在允許誤差限內(nèi),計(jì)量器具所能測(cè)量得被測(cè)量最小值到最大值得范圍。說明:以上兩個(gè)概念得含義不同。有些器具如游標(biāo)卡尺、千分尺其示值范圍與測(cè)量范圍相同;有些器具二者就是不一樣得,如立式光學(xué)比較儀得示值范圍就是±0、1mm,測(cè)量范圍就是0-180mm。(6)示值變動(dòng)性:

在測(cè)量條件不變得情況下,對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí),其讀數(shù)得最大變動(dòng)量。

檢測(cè)系統(tǒng)在正、反行程得輸入輸出曲線不重合得程度,亦稱空程誤差、滯后。0正行程反行程(7)回程誤差:滿量程輸出值

引起回程誤差得主要原因就是量?jī)x傳動(dòng)元件之間存在間隙。(8)測(cè)量力:

測(cè)量過程中,計(jì)量器具與被測(cè)表面之間得接觸力。測(cè)量力太大會(huì)引起彈性變形,太小會(huì)影響接觸得穩(wěn)定性。六、測(cè)量方法得分類1、按測(cè)量結(jié)果獲得方法不同分

直接測(cè)量:被測(cè)量得數(shù)值直接由計(jì)量器具讀出。

間接測(cè)量:先測(cè)出與被測(cè)量相關(guān)得參數(shù),然后經(jīng)過一定得數(shù)學(xué)關(guān)系,求出被測(cè)量得數(shù)值。電子卡尺阿基米德測(cè)量皇冠得比重2、按被測(cè)量就是否與基準(zhǔn)量比較分

絕對(duì)測(cè)量:由計(jì)量器具直接讀出被測(cè)量得數(shù)值。

相對(duì)測(cè)量:先用標(biāo)準(zhǔn)件校準(zhǔn)零位,再由標(biāo)尺讀出被測(cè)幾何量相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)件得偏差,被測(cè)幾何量=偏差+標(biāo)準(zhǔn)件量值。此方法一般比絕對(duì)測(cè)量精度高。3、按測(cè)量時(shí)被測(cè)零件所處得狀態(tài)分

靜態(tài)測(cè)量:測(cè)量時(shí)被測(cè)表面與測(cè)頭之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

動(dòng)態(tài)測(cè)量:測(cè)量時(shí)被測(cè)表面與測(cè)頭之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。4、按工件被測(cè)表面與計(jì)量器具就是否接觸分

接觸測(cè)量:儀器得測(cè)頭與工件被測(cè)表面直接接觸。

非接觸測(cè)量:儀器得測(cè)頭與工件被測(cè)表面不接觸。

雷達(dá)測(cè)速車載電子警察5、按測(cè)量結(jié)果對(duì)工藝過程起得作用不同分

被動(dòng)測(cè)量:對(duì)完工零件進(jìn)行得測(cè)量,測(cè)量結(jié)果僅限于發(fā)現(xiàn)并剔除不合格品。

主動(dòng)測(cè)量:在零件加工過程中進(jìn)行得測(cè)量,測(cè)量結(jié)果可直接用來控制加工過程,以防止廢品得產(chǎn)生。產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)在線測(cè)量七、有關(guān)得測(cè)量原則1、阿貝測(cè)長(zhǎng)原則

在長(zhǎng)度測(cè)量中,應(yīng)將標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度量(標(biāo)準(zhǔn)線)安放在被測(cè)長(zhǎng)度量(被測(cè)線)得延長(zhǎng)線上。說明:減小導(dǎo)軌得制造與安裝誤差所造成移動(dòng)方向得偏斜對(duì)測(cè)量結(jié)果得影響。

圖中,測(cè)量長(zhǎng)度與基準(zhǔn)長(zhǎng)度并排放置,在測(cè)量比較過程中由于制造誤差得存在,產(chǎn)生移動(dòng)方向得偏差,兩長(zhǎng)度之間出現(xiàn)夾角而產(chǎn)生較大得誤差。2、最短測(cè)量鏈原則

由測(cè)量信號(hào)從輸入到輸出量值通道得各個(gè)環(huán)節(jié)所構(gòu)成得測(cè)量鏈,其環(huán)節(jié)越多測(cè)量誤差越大。因此,應(yīng)盡量減少測(cè)量鏈得組成環(huán)節(jié),以保證測(cè)量精度。

間接測(cè)量比直接測(cè)量組成得環(huán)節(jié)要多、測(cè)量鏈要長(zhǎng)、測(cè)量誤差要大。因此,只有在不可能采用直接測(cè)量,或直接測(cè)量得精度不能保證時(shí),才采用間接測(cè)量。例如:以最少數(shù)目得量塊組成所需尺寸得量塊組。3、圓周封閉原則

在圓周分度器件(如刻度盤、圓柱齒輪等)得測(cè)量中,利用在同一圓周上所有夾角之與等于360°,即所有夾角誤差之與等于零得封閉特性,在沒有更高精度得圓分度基準(zhǔn)器件得情況下,采用“自檢法”得到高精度測(cè)量得目得。例如:圓柱齒輪齒距誤差得測(cè)量。齒距得公稱值對(duì)應(yīng)于用齒數(shù)等分360°所得得圓心角,測(cè)得整個(gè)齒輪得全部實(shí)際齒距,其平均值即為其公稱值,則每一個(gè)實(shí)際齒距與它得差值即就是各個(gè)齒得齒距偏差。八、測(cè)量誤差基本概念1、測(cè)量誤差

指實(shí)際測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之差,即(測(cè)量)誤差=測(cè)量結(jié)果－真值(1)真值:被測(cè)量得客觀真實(shí)值,就是理想得概念,常用“約定真值”代替。實(shí)際值:利用高一等級(jí)精度得計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器所復(fù)現(xiàn)得量值。約定真值:被測(cè)量得實(shí)際值、已修正過得算術(shù)平均值。(2)測(cè)量結(jié)果:由測(cè)量所得得被測(cè)量值。誤差

絕對(duì)誤差相對(duì)誤差粗大誤差系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差表示形式性質(zhì)特點(diǎn)(1)絕對(duì)誤差2、誤差得表示方法△＝測(cè)量值X－被測(cè)量真值Q說明:絕對(duì)誤差可為＋,－;測(cè)量真值可用多次測(cè)量得算術(shù)平均值代替。(2)相對(duì)誤差說明:相對(duì)