《材料性能及其加工第15章 测量方法课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料性能及其加工第15章 测量方法课件（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第15章 测量方法,本章知识点 先导案例 第一节 测量方法的分类 第二节 常用量具及仪器 第三节 测量误差及其处理 第四节 形位误差测量方法 知识扩展 先导案例解决 本章小结 思考题,本章知识点,1掌握测量的基本方法和常用量具及仪器的使用。 2掌握测量误差及其处理的方法。 3了解形位误差测量的方法。,返回,先导案例,有一根直径为货车轮胎一样的钢管，无法用常规的工具进行测量钢管直径，请问有什么办法测量？如何做到测量误差尽量小？ 在机械制造中，加工后的零件，其几何参数（尺寸、形位公差及表面粗糙度等）需要测量，以确定它们是否符合技术要求和实现其互换性。 测量是指为确定被测量的量值而进行的实验过程，其
2、实质是将被测几何量L与复现计量单位E的标准量进行比较，从而确定比值q的过程，即LE=q，或L=q E。 一个完整的测量过程应包括以下四个要素。,下一页,返回,先导案例,（1）测量对象，本课程涉及的测量对象是几何量。包括长度、角度、表面粗糙度、形状和位置误差等。 （2）计量单位，在机械制造中常用的单位为mm。 （3）测量方法，是指测量时所采用的测量原理、计量器具以及测量条件的总和。 （4）测量精确度，是指测量结果与真值的一致程度。 测量是互换性生产过程中的重要组成部分，是保证各种公差与配合标准贯彻实施的重要手段，也是实现互换性生产的重要前提之一。为了实现测量的目的，必须使用统一的标准量，采用一定
3、的测量方法和运用适当的测量工具，而且要达到必要的测量精确度，以确保零件的互换性。,上一页,返回,第一节 测量方法的分类,按照不同的出发点，测量方法有各种不同的分类。 1直接测量和间接测量 直接测量是指直接从计量器具获得被测量的量值的测量方法。如用游标卡尺、千分尺或比较仪测量轴径。 间接测量是指测量与被测量有一定函数关系的量，然后通过函数关系算出被测量的测量方法。如测量大尺寸圆柱形零件直径D时，先测出其周长L，然后再按公式D=L/求得零件的直径D。 为减少测量误差，一般都采用直接测量，必要时才采用间接测量。,下一页,返回,第一节 测量方法的分类,2绝对测量和相对测量 绝对测量是指被测量的全值从计
4、量器具的读数装置直接读出。如用测长仪测量零件，尺寸由刻度尺上直接读出。 相对测量是指计量器具的示值仅表示被测量对已知标准量的偏差，而被测量的量值为计量器具的示值与标准量的代数和。如用比较仪测量时，先用量块调整仪器零位，然后测量被测量，所获得的示值就是被测量相对于量块尺寸的偏差。 一般说来，相对测量的测量精度比绝对测量的测量精度高。 3单项测量和综合测量 单项测量是指分别测量工件的各个参数的测量。如分别测量螺纹的中径、螺距和牙型半角。,上一页,下一页,返回,第一节 测量方法的分类,综合测量是指同时测量工件上某些相关的几何量的综合结果，以判断综合结果是否合格。如用螺纹通规检验螺纹的单一中径、螺距和
5、牙型半角实际值的综合结果，即作用中径。 单项测量的效率比综合测量低，但单项测量结果便于工艺分析。 4接触测量和非接触测量 接触测量是指计量器具在测量时，其测头与被测表面直接接触的测量。如用卡尺、千分尺测量工件。 非接触测量是指计量器具的测头与被测表面不接触的测量。如用气动量仪测量孔径和用显微镜测量工件的表面粗糙度。,上一页,下一页,返回,第一节 测量方法的分类,接触测量有测量力，会引起被测表面和计量器具有关部分产生弹性变形，因而影响测量精度，非接触测量则无此影响。 5在线测量和离线测量 在线测量是指在加工过程中对工件的测量。其测量结果用来控制工件的加工过程，决定是否需要继续加工或调整机床，可及
6、时防止废品的产生。 离线测量是指在加工后对工件进行的测量。主要用来发现并剔除废品。 在线测量使检测与加工过程紧密结合，以保证产品质量。因而是检测技术的发展方向。,上一页,下一页,返回,第一节 测量方法的分类,6等精度测量和不等精度测量 等精度测量是指决定测量精度的全部因素或条件都不变的测量。如由同一人员，使用同一台仪器，在同样的条件下，以同样的方法和测量次数，同样仔细地测量同一个量的测量。 不等精度测量是指在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件可能完全改变或部分改变的测量。如上述的测量当改变其中之一或几个甚至全部条件或因素的测量。 一般情况下都采用等精度测量。不等精度测量的数据处理比较麻烦
7、，只运用于重要的科研实验中的高精度测量。,上一页,返回,第二节 常用量具及仪器,一、计量器具的分类 计量器具可按用途、结构和工作原理分类。 1按用途分类 （1）标准计量器具。是指测量时体现标准量的测量器具。通常用来校对和调整其他计量器具，或作为标准量与被测几何量进行比较。如线纹尺、量块、多面棱体等。 （2）通用计量器具。指通用性大、可用来测量某一范围内各种尺寸（或其他几何量），并能获得具体读数值的计量器具。如千分尺、千分表、测长仪等。 （3）专用计量器具。是指用于专门测量某种或某个特定几何量的计量器具。如量规、圆度仪、基节仪等。,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,2按结构和工作原理分类 （
8、1）机械式计量器具。是指通过机械结构实现对被测量的感受、传递和放大的计量器具。如机械式比较仪、百分表和扭簧比较仪等。 （2）光学式计量器具。是指用光学方法实现对被测量的转换和放大的计量器具。如光学比较仪、投影仪、自准直仪和工具显微镜等。 （3）气动式计量器具。是指靠压缩空气通过气动系统时的状态（流量或压力）变化来实现对被测量的转换的计量器具。如水柱式和浮标式气动量仪等。 （4）电动式计量器具。是指将被测量通过传感器转变为电量，再经变换而获得读数的计量器具。如电动轮廓仪和电感测微仪等。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,（5）光电式计量器具。指利用光学方法放大或瞄准，通过光电元件再转
9、换为电量进行检测，以实现几何量的测量的计量器具。如光电显微镜、光电测长仪等。 二、常用量具 1量块 量块是没有刻度的、截面为矩形的平面平行的端面量具。量块用特殊合金钢制成，具有线膨胀系数小、不易变形、硬度高、耐磨性好、工作面粗糙度值小以及研合性好等特点。 如图15-1（a）所示，量块上有两个平行的测量面，其表面光滑平整，两个测量面间具有精确的尺寸，另外还有四,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,个非测量面。从量块一个测量面上任意一点（距边缘0.5mm区域除外）到与此量块另一个测量面相研合的面的垂直距离称为量块长度Li，从量块一个测量面上中心点到与此量块另一个测量面相研合的面的垂直距离
10、称为量块的中心长度L。量块上标出的尺寸称为量块的标称长度。 为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块应按一定的尺寸系列成套生产供应。国家标准共规定了17种系列的成套量块。表15-1列出了其中两套量块的尺寸系列。 根据不同的使用要求，量块做成不同的精度等级。划分量块精度有两种规定：按“级”划分和按“等”划分。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,国标GB/T 60931985按制造精度将量块分为00，0，1，2，（3）级，共五级，精度依次降低。量块按“级”使用时，是以量块的标称长度为工作尺寸的，该尺寸包含了量块的制造误差，它们将被引入到测量结果中，但因不需要加修正值，故使用较方便。
11、国家计量局标准JJG1001981量块检定规程按检定精度将量块分为16等，精度依次降低。量块按“等”使用时，不再以标称长度作为工作尺寸，而是用量块经检定后所给出的实测中心长度作为工作尺寸，该尺寸排除了量块的制造误差，仅包含检定时较小的测量误差。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,量块在使用时，常常用几个量块组合成所需要的尺寸，如图15-1（b）所示。组合量块时，为减少量块组合的累积误差，应力求使用最少的块数获得所需要的尺寸，一般不超过4 块。可以从消去尺寸的最末位数开始，逐一选取。例如，使用83块一套的量块组，从中选取量块组成33.625mm。查表15-1，可按如下步骤选择量块尺寸
12、。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,量块除了作为长度基准的传递媒介以外，也可以用来检定、校对和调整计量器具，还可以用于测量工件、精密划线和精密调整机床。 2游标尺 游标尺按其用途可分为游标卡尺、游标深度尺和游标高度尺，如图15-2所示。游标的读数原理如图15-3所示。主尺刻度间距r=1mm，游标刻度间距r=0.9mm，两者之差i=rr=0.1mm。当主尺与游标的零线对齐时，两者的第一条刻线相距i，第二条刻线相距2i，。将游标向右移动i后则两者的第一条线相重合，移动2i后两者的第二条线相合；。因此，测量时判别主尺与游标刻线最接近重合的是第几条线（N），即可读出毫米的小数部分（N0.
13、1mm）。高精度游标尺，可取i=0.02mm。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,目前，有一种数显卡尺代替了游标尺应用于生产。它利用电测方法测出位移量，由液晶显示读数，使用比较方便。 3千分尺 常用千分尺有外径千分尺、内径千分尺和深度千分尺，如图15-4所示。千分尺的工作原理是应用测微螺旋副将微小直线位移变为较大的角位移。一般，螺距p=0.5mm，转筒上刻有50个刻度，即每转一格表示轴向位移为0.01mm。 4百分表 百分表的主要用途是测量形位误差或用比较法测量外尺寸。其工作原理是采用齿轮传动或杠杆齿轮传动机构，将测杆的线位移变为指针的回转运动，如图15-5所示。,上一页,下一页,
14、返回,第二节 常用量具及仪器,三、精密量具 1立式光学比较仪 立式光学比较仪是一种用相对法进行测量的精度较高、结构简单的常用光学量仪。 立式光学比较仪采用了光学杠杆放大原理。如图15-6所示，玻璃标尺位于物镜的焦平面上，C为标尺的原点。当光源发出的光照亮标尺时，标尺相当于一个发光体，其光束经物镜 产生一束平行光。光线前进遇到与主光轴垂直的平面反射镜，则仍按原路反射回来，经物镜后，光线会聚在焦点C上，C与C重合，标尺的影像仍在原处。当测杆有微量位移S时，使平面反射镜对主光轴偏转角，于是，由反射镜反射,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,的光线与入射光线之间偏转2角，标尺上C点的影像移到
15、C点。只要把位移L测量出来，就可求出测量杆的位移量S值。从图上可知，L=f tan2，f是物镜的焦距，而S=a tan，因很小，故放大比为 式中，a测量杆到平面反射镜支点M的距离，称为臂长。 一般物镜焦距f=200 mm，臂长a=5 mm。代入上式得,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,因此，光学杠杆放大比为80倍，标尺的像通过放大倍数为12的目镜来观察，这样总的放大倍数为1280=960倍。也就是说，当测杆位移1m时，经过960倍的放大，相当于在目镜内看到刻线移动了0.96mm。 立式光学比较仪的分度值为0.001mm，示值范围为0.1mm测量范围；高度0180mm，直径01 50
16、mm。 2电感测微仪 电感测微仪是一种常用的电动量仪。它是利用磁路中气隙的改变，引起电感量相应改变的一种量仪。如图15-7所示为数字式电感测微仪工作原理图。测量前，用量块调整仪,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,器的零位，即调节测量杆3与工作台5的相对位置，使测量杆3上端的磁芯处于两只差动线圈1的中间位置，数字显示为零。测量时，若被测尺寸相对于量块尺寸有偏差，测量杆3带动磁芯2在差动线圈l内上下移动，引起差动线圈电感量的变化，通过测量电路，将电感量的变化转换为电压（或电流）信号，并经放大和整流，由数字电压表显示，即显示被测尺寸相对于量块的偏差。数字显示可读出0.1m的量值。 3电容式比较仪 这是一种非接触式测量仪器，其工作原理如图15-8所示。测杆的端部是一个电容极板，与被测表面（金属）之间距离x组成一个电容器，其电容值C与x成反比，仪器内部的电路将 C值的变化量转换为电量，并折合成x的读数，通过表头显示出来。,上一页,下一页,返回,第二节 常用量具及仪器,4浮标式气动量仪 浮标式气动量仪是一种常用的气动量仪，其基本工作原理如图15-9所示。清洁、干燥的压缩空
