項目一 機械測量基礎(chǔ)知識

項目一機械測量基礎(chǔ)知識機械測量技術(shù)項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識一、互換性的定義及分類（一）互換性概念

互換性是指對同一規(guī)格的一批零件或部件，從中任意取出一件，不需再經(jīng)任何挑選、調(diào)整或者利用鉗工修配等其他方式進(jìn)行修配，從而可以完成裝配，并且能夠滿足機械產(chǎn)品使用性能要求的一種特性。如圖1-1-1所示：測量技術(shù)主要是研究對零件的幾何量進(jìn)行測量和檢驗的一門技術(shù)。國家標(biāo)準(zhǔn)是實現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)，測量技術(shù)則是實現(xiàn)互換性的保證。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，測量技術(shù)在機械產(chǎn)品設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制和性能試驗中占據(jù)著舉足輕重的地位。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常采用專業(yè)化的協(xié)作生產(chǎn)，即用分散制造、集中裝配的辦法來提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。要實行專業(yè)化生產(chǎn)保證產(chǎn)品具有互換性，必須采用互換性生產(chǎn)原則，而保證產(chǎn)品具有互換性的前提是產(chǎn)品的精度必須控制在公差范圍之內(nèi)。一、互換性的定義及分類（二）互換性的作用

1.設(shè)計方面：可以最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和標(biāo)準(zhǔn)部件，大大簡化了繪圖和計算工作，縮短了設(shè)計周期，并有利于計算機輔助設(shè)計和產(chǎn)品的多樣化。2.制造方面：有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，便于采用先進(jìn)工藝和高效率的專用設(shè)備，有利于計算機輔助制造，及實現(xiàn)加工過程和裝配過程機械化、自動化。3.使用維修方面：減少了機器的使用和維修的時間和費用，提高了機器的使用價值。（三）互換性的分類

互換性按其互換程度和范圍的不同分為完全互換和不完全互換兩種，見表1-1-1

。

項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識種類含義示例完全互換也稱絕對互換性，是指零件在裝配或更換時，不需要輔助加工與修配，也不需要選擇、調(diào)整和修理即可裝配到機器中，并能滿足規(guī)定使用要求的性能。螺釘、螺母、滾動軸承、齒輪等。不完全互換也稱有限互換性，是指當(dāng)有些機器的零件精度要求很高，按完全互換法加工困難，生產(chǎn)成本高，此時可將工件的尺寸公差放大，裝配前，先進(jìn)行測量，然后分組進(jìn)行裝配，以保證使用要求?；钊?、連桿、凸輪軸襯套等。一、互換性的定義及分類（四）互換性的內(nèi)容

1.幾何參數(shù)互換:包括尺寸、形狀、方向、位置、跳動、表面微觀形狀誤差等。2.機械性能互換：如強度、硬度等。3.理化性能互換：如化學(xué)成分、導(dǎo)電性等。二、加工精度與加工誤差（一）加工精度

1.尺寸精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過一定的范圍；2.幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如：圓度、圓柱度、平面度、直線度等；

3.相互位置精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如：平行度、垂直度、同軸度、位置度等。（二）加工誤差

1.尺寸誤差：是指零件加工后的實際尺寸對理想尺寸的偏離程度；2.形狀誤差：是指加工后零件的實際表面形狀對于理想形狀的偏離程度，如圓度、直線度；3.位置誤差：是指加工后零件的表面、軸線或?qū)ΨQ平面之間的相互位置對于理想位置的或偏離程度，如同軸度等；4.表面微觀不平度：是指加工后的零件表面上由較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀誤差。項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識三、標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化（一）標(biāo)準(zhǔn)1.標(biāo)準(zhǔn)的定義

標(biāo)準(zhǔn)是指對需要協(xié)調(diào)統(tǒng)一的重復(fù)性事物（如產(chǎn)品、零部件等）和概念（如術(shù)語、規(guī)則、方法、代號、量值等）所做的統(tǒng)一規(guī)定。2.標(biāo)準(zhǔn)的分類

按照標(biāo)準(zhǔn)的適用領(lǐng)域和有效范圍的不同，可將標(biāo)準(zhǔn)劃分為不同的層次，這種層次關(guān)系，通常稱為標(biāo)準(zhǔn)的級別。見表1-1-2所示。項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識標(biāo)準(zhǔn)代號含義標(biāo)準(zhǔn)代號含義GB強制性國家標(biāo)準(zhǔn)JB強制性機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T推薦性國家標(biāo)準(zhǔn)QB輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/Z國家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件DB地方標(biāo)準(zhǔn)三、標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化（二）標(biāo)準(zhǔn)化1.標(biāo)準(zhǔn)化的定義為適應(yīng)科學(xué)發(fā)展和組織生產(chǎn)的需要，在產(chǎn)品質(zhì)量、品種規(guī)格、零部件通用等方面，規(guī)定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)叫標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化可分國際或全國范圍的標(biāo)準(zhǔn)化及工業(yè)部門的標(biāo)準(zhǔn)化。2.標(biāo)準(zhǔn)化的工作標(biāo)準(zhǔn)化工作包括制定標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)、組織實施標(biāo)準(zhǔn)和對標(biāo)準(zhǔn)的實施進(jìn)行監(jiān)督的全部活動過程。項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識四、誤差與公差要保證零件具有互換性，既要包括幾何參數(shù)（如零件的尺寸、形狀、方向、位置、跳動和表面粗糙度等）的互換性，又要物理、機械性能參數(shù)（如強度、硬度和剛度等）的互換。產(chǎn)品在制造過程中將產(chǎn)生加工誤差，由于機床精度、計量器具精度、操作工人技術(shù)水平及生產(chǎn)環(huán)境等因素，其加工后得到的幾何參數(shù)會不可避免地偏離設(shè)計時的理想要求，而產(chǎn)生誤差，這種誤差稱為零件的幾何量誤差。在零件制造過程中，由于加工或測量等因素的影響，完工后零件的實際尺寸、形狀和表面粗糙度等幾何量與理想狀態(tài)相比總存在一定的誤差。為保證零件的互換性，必須將零件的實際尺寸控制在允許變動的范圍內(nèi)，我們把這個允許零件幾何量變動的范圍稱為公差。一、測量技術(shù)的基本概念（一）測量項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)2了解機械測量基礎(chǔ)知識

測量是以確定被測對象的量值為目的而進(jìn)行的實驗過程。如用米尺測量桌面的寬度，桌面寬度就是被測的幾何量，米尺的刻度體現(xiàn)測量單位的標(biāo)準(zhǔn)量。

測量對象：這里主要指幾何量，包括長度、角度、表面粗糙度以及形位誤差等。

計量單位：指以定量表示同種量的量值而約定采用的標(biāo)準(zhǔn)量。對零件幾何量的測量，必須采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的長度計量單位。在機械制造中，我們常用的單位為毫米（mm），精密測量時，多采用微米（μm）為單位；在角度測量中，以度、分、秒為單位。其中，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機械圖樣上的尺寸，以毫米mm為單位時，不需要標(biāo)注計量單位的代號和名稱，如采用其他單位，則應(yīng)注明相應(yīng)的單位符號。

測量方法：是指在進(jìn)行測量時所采用的測量原理、測量器具和測量條件的綜合。測量精度：是指測量結(jié)果與真值的一致程度。由于任何測量過程總不可避免地會出現(xiàn)測量誤差，誤差大說明測量結(jié)果離真值遠(yuǎn)，精確度低。（二）檢驗

檢驗是判斷被測物理量在規(guī)定范圍內(nèi)是否合格的過程，一般來說就是確定產(chǎn)品是否滿足設(shè)計要求的過程，即判斷產(chǎn)品合格性的過程，通常不一定要求測出具體值。幾何量檢驗即是確定零件的實際幾何參數(shù)是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，以作出合格與否的判斷。因此，檢驗也可理解為不要求知道具體值的測量。二、測量方法

在長度測量中，測量方法是根據(jù)被測對象的特點來選擇和確定的。被測對象的特點主要是指精度要求、幾何形狀、尺寸大小、材料性質(zhì)以及數(shù)量等。常用的測量方法如表1-2-1所示。項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)2了解機械測量基礎(chǔ)知識分類方法測量方法含義說明是否直接測量被測要素直接測量直接從計量器具獲得測量值的測量方法。測量精度只與測量過程有關(guān)，如用游標(biāo)卡尺測量軸的直徑、長度尺寸。間接測量測量與被測量有一定的函數(shù)關(guān)系的量，然后通過關(guān)系的換算得出測量值的方法。測量的精度不僅取決于有關(guān)參數(shù)的測量精度，且與所依據(jù)的函數(shù)關(guān)系有關(guān)。測量器具的讀數(shù)是否直接表示被測量的值絕對測量

被測量的全值從計量器具上直接讀數(shù)。如游標(biāo)卡尺、千分尺等測量尺寸。相對測量先用標(biāo)準(zhǔn)量將量具調(diào)好零位，然后從量具上讀出被測零件對標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值，此偏差值與標(biāo)準(zhǔn)量的代數(shù)和即為被測零件的尺寸。在實際測量過程中，我們也稱之為比較測量法，如用比較儀測量時，先用量塊調(diào)整儀器零位，然后測量被測量要素，所獲得示值就是被測量相對于量塊的尺寸偏差。項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)2了解機械測量基礎(chǔ)知識分類方法測量方法含義說明測量要素的多少單項測量

分別對工件各個參數(shù)進(jìn)行測量。如分別測量螺紋的中徑、螺距和牙型半角。綜合測量

同時測量工件上某些相關(guān)的幾何量的綜合結(jié)果，從而判斷零件的合格性。如用螺紋量規(guī)檢驗螺紋的單一中徑、螺距和牙型半角實際值的綜合結(jié)果被測表面與測量器具是否接觸

接觸測量計量具在測量時，測頭與被測表面直接接觸。如用卡尺檢測外形尺寸、千分尺檢測圓柱體等。

非接觸測量計量具在測量時，測頭與被測表面不直接接觸。如利用影像儀、投影儀等量儀通過光學(xué)原理進(jìn)行檢測。測量加工過程中的作用

離線測量零件加工后進(jìn)行測量。測量結(jié)果僅限于發(fā)現(xiàn)并找出廢品。

在線測量零件加工過程中進(jìn)行測量。測量結(jié)果直接用來控制零件的加工過程，能及時防止廢品的產(chǎn)生。零件被測的運動狀態(tài)

靜態(tài)測量測量時被測面與測量頭相對靜止。如用游標(biāo)卡尺測量外形尺寸。

動態(tài)測量測量時被測面與測量頭有相對運動。如用偏擺儀檢測軸的跳動等。三、測量誤差（一）測量誤差的原因項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)2了解機械測量基礎(chǔ)知識測量誤差含義說明測量儀器測量器具本身存在設(shè)計、制造和使用過程中造成各項的誤差。如刻線尺的制造誤差、量塊制造與檢定誤差、表盤的刻制與裝配誤差等測量人員由于測量人員的視覺、聽覺等感官的鑒別能力有一定的局限性，所以在儀器的安置、使用中都會產(chǎn)生誤差如測量人員的工作態(tài)度、分辨能力、技術(shù)水平、視覺的誤差、估讀的因素和測量時的身體狀況等因素對測量結(jié)果有直接影響。外界環(huán)境外界環(huán)境的變化如溫度、風(fēng)力、大氣折光等因素，這些因素的差異和變化都會直接對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，必然給測量結(jié)果帶來誤差。三、測量誤差（二）測量誤差的種類項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)2了解機械測量基礎(chǔ)知識誤差種類含義粗大誤差粗大誤差也稱錯誤。粗大誤差是由于測量人員使用儀器不正確或疏忽大意系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指在一定測量條件下，多次測量同一量時，誤差的大小和符號均保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。偶然誤差在相同的觀測條件下對某量進(jìn)行一系列觀測，單個誤差的出現(xiàn)沒有一定的規(guī)律性，其數(shù)值的大小和符號都不固定，表現(xiàn)出偶然性，這種誤差稱為偶然誤差，又稱為隨機誤差。四、測量精度測量精度含義精密度表示測量結(jié)果受隨機誤差影響的程度正確度表示測量結(jié)果受系統(tǒng)誤差影響的程度。準(zhǔn)確度表示測量結(jié)果受系統(tǒng)誤差和隨機誤差綜合影響的程度。一、測量器具的分類（一）量具項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)3了解常用量具量具名稱量具實物特點角度量塊

量具是指用來測量或檢驗零件尺寸的器具，結(jié)構(gòu)比較簡單。通過對被測要素的直接接觸測量，可以直接指示出長度的單位或界限。操作比較簡單，測量比較方便螺旋測微器游標(biāo)卡尺一、測量器具的分類（二）量規(guī)項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)3了解常用量具量具名稱量具實物特點光滑極限量規(guī)量規(guī)是沒有刻度的專用測量器具，是一種檢驗工具。在成批或大量生產(chǎn)中，為了提高檢測效率，主要是用來檢驗零件尺寸和幾何誤差的綜合結(jié)果，從而判斷工件的被測幾何量是否符合加工的技術(shù)要求和功能性要求。螺紋環(huán)規(guī)一、測量器具的分類（三）量儀項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)3了解常用量具量具名稱量具實物特點影像儀量儀是用來測量零件或檢定量具的儀器，與量具相比，具有靈敏度高、精度高、測量力小等優(yōu)點，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。它是利用機械、光學(xué)、氣動、電動等原理，將長度單位放大或細(xì)分的器具。投影儀電子水平儀一、測量器具的分類（四）測量裝置項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)3了解常用量具量具名稱量具實物特點V型架測量裝置是指為確定被測量所必需的測量器具和輔助設(shè)備的總體。它是量具、量儀和其他定位元件等的組合體，是一種專用的檢驗工具，用來提高測量或檢驗效率和測量精度，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。測量工作臺千分尺底座二、量具的技術(shù)性能指標(biāo)項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)3了解常用量具指標(biāo)名稱量具實物特點刻度間距刻度間距是指測量器具刻度標(biāo)尺或圓刻度盤上兩相鄰刻線中心之間的距離或圓弧長度。刻度間距太小，會影響估讀值的精度；若太大，則會增大讀數(shù)裝置的輪廓尺寸。分度值測量器具的標(biāo)尺上，相鄰兩刻線（最小單位量值）所代表的量值之差。如圖1-3-6所示，一外徑千分尺的微分筒上相鄰兩刻線所代表的量值之差為0.01mm，則該測量器具的分度值為0.01mm測量范圍測量范圍是指測量器具的誤差處于規(guī)定的極限內(nèi)，測量器具所能測量的被測量最小值到最大值的范圍。例如，外徑千分尺的測量范圍有0～25mm、25～50mm等，機械式比較儀的測量范圍為0～180mm。測量力在接觸式測量過程中，測量器具測頭與被測量面間的接觸壓力。測量力太大會引起彈性變形，測量力太小會影響接觸的穩(wěn)定性。示值誤差測量儀器的示值與被測量的真值之差。示值誤差是測量儀器本身各種誤差的綜合反映。因此，儀器示值范圍內(nèi)的不同工作點，示值誤差是不相同的。二、量具的技術(shù)性能指標(biāo)項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)3了解常用量具三、量具的選用原則項目一、機械測量基礎(chǔ)知識任務(wù)3了解常用量具1.按被測零件的尺寸大小和要求確定量具的規(guī)格，包