《公差配合与几何精度检测 教学课件 ppt 作者 王宇平 第4章检测理论基础》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公差配合与几何精度检测 教学课件 ppt 作者 王宇平 第4章检测理论基础（66页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二篇 技术测量基础,第1篇讨论的三项基本精度是零件加工 和机器装配中不可缺少的技术要求。但是在实际生产中，零件加工的合格性与否需要通过检测来确定，而合格品率的高低又直接关乎企业效益的高低，因此产品检测技术在产品生产过程中非常重要。,图4-0所示为齿轮泵主动轴的零件图，根据机器对其功能要求由设计给出各项精度要求，如尺寸公差 、位置公差 、对称度公差 、表面粗糙度 等。 但这些项目的合格性与否均需使用不同的器具、运用不同的检测方法进行检测，从而判断零件是否合格或超差多少。这一过程称为几何精度检测，简称几何量检测。,本篇简明、系统地介绍几何量检测的基本理论和基本方法，力求使学生获得检测技术的基本理
2、论和基本技能，即学会运用恰当的测量原理、拟定合理的测量方案、掌握各种测量器具的正确使用方法、正确处理测量所得数据等技能，为步入工作岗位奠定基础。,图4-0 齿轮泵主动轴零件图,第4章 检测理论基础,4.1 测量四要素,4.1.1 几何量检测 测量：是把被测实际量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量量值的操作过程。 检验：是将测量结果与图纸上的技术要求进行对比，从而判断零件是否合格或超差多少的操作过程。 几何量检测：是对被测几何量进行测量和检验的总称。,4.1.2 测量四要素,进行任何测量，首先要明确被测对象和确定计量单位，其次要有与被测对象相适应的测量方法，并且测量结果应达到所要求的
3、测量精度。 在生产中任何一个测量过程都包括测量对象、计量单位、测量方法及测量精度4个基本要素。,（1）测量对象：在技术测量理论中研究的被测对象。 （2）计量单位：测量时所用的计值单位。 （3）测量方法：广义上是指测量时采用的测量原理、测量器具、具体测量方法和测量条件的总和。 （4）测量精度：是指测得值与真值的接近程度。 本章以测量四要素为主线展开讨论。,4.2 测量对象和计量单位,4.1.1 测量对象 测量理论研究的测量对象是指零件的尺寸（包括长度、角度）、形状位置、表面粗糙度等几何量，以及典型零件的误差评定参数等。 对一般零件来讲，测量对象就是零件几何要素的三项基本精度。 对典型零件来说，是
4、指国标规定的误差评定参数，如螺纹的螺距误差、圆锥的锥角误差等。,4.2.2 计量单位（测量单位）,1.长度单位 基本单位是米（m）。为了便于国际间交流，我国的法定长度计量单位采用国际单位。米基准的定义为：1m是指光在真空中，在（1/299 792 458）s时间间隔内所行程的长度。国际计量大会推荐采用稳频激光辐射来复现。 常用单位是毫米（mm）。在机械制造业中，常用的长度测量单位是毫米。 1mm = 1103 m 其他长度单位有微米（1m = 1106 m）和纳米（1nm = 1109 m），均是米的分数单位。,2.长度量值传递系统 由于光波波长作为长度基准不便直接应用于生产，而在实际中需用实
5、物计量器具来进行测量，如刻线量具（线纹尺）、端面量具（量块）等，且不同精度零件所用量具精度不同。也就是说，需要把最高精度的理论长度基准量值，逐级准确地往下传递到生产用测量器具上去，以适应不同精度要求的零件加工。 为保证零、部件生产的互换性，必须确保量值的准确、统一，为此我国建立了如图4-1所示的从长度最高基准到各级计量标准的严密的量值传递系统，分别通过刻线量具（线纹尺）和端面量具（量块）两大平行系统逐级传递，由国家最高计量管理机构国家计量局组织执行。,图4-1 长度基准的量值传递系统,3.角度及角度量值传递系统 角度单位为弧度（rad）和度（ ）。1rad是指在圆周上截取与半径相等的弧长时所对
6、应的圆心角，一个圆周角定义为360， 1= (/180) rad。1= 60，1= 60 因此角度不需要像长度一样建立自然基准。但为了测量方便，依据多面棱体本身角度的封闭性能，利用高精度的自准直仪或测角仪对多面棱体进行测试，可得到较高的测量精度。因此将多面棱体作为角度基准，建立角度传递系统。 多面棱体用特殊合金钢或石英玻璃精细加工而成。有4面、8面、12面、24面、36面及72面等。图4-2所示为八面棱体。 以多面棱体作为角度基准的量值传递系统，如图4-3（a）所示，图4-3（b）所示为生产中常用的角度量块。,图4-3 角度量值传递系统,图4-2 八面棱体,（b） 角度量块,4.3 测量方法,
7、测量方法是指依据恰当的测量原理、运用适当的测量器具、采用合理的具体测量方法，在一定的测量条件下进行的操作过程。 因此测量方法是测量原理、测量器具、具体测量方法和测量条件的综合。如例：在车间条件下用游标卡尺测量轴径的直接测量法，在计量室条件下用量块和立式光学仪测量轴径的比较测量法等。,4.3.1 测量原理（测量原则） 在实际生产中，同一被测量往往可以采用多种方法测量，为保证测得结果的一致性，应遵守以下测量原则。,1.阿贝测长原则 阿贝测长原则是指测量长度时，应使被测长度量与量仪中的标准长度量排列在一条直线上。 当测量器具设计不符合阿贝测长原则时，产生的测量误差就较大。例如，用游标卡尺测量轴径时，
8、作为标准长度量的刻度尺与被测直径不在同一条直线上，引起的较大误差如图4-5所示。,从图中可出，由活动量爪倾斜所产生的误差 ，称为阿贝误差，即违反“阿贝测长原则”而产生的测量误差。 式中：S 测量线与被测线之间的距离（即标准长度量与被测长度量的偏移量）； 活动量爪倾斜角，由于角很小，tan 。 由式中看出，偏移量S越大，则产生误差越大。若设S = 20mm， = 0.0003rad，则 = 6m，此结果不能忽略不计。,图4-5 游标卡尺,千分尺的测微螺杆轴线与被测直径在同一条直线上，符合阿贝测长原则，因此测量精度高于游标卡尺。,图4-6 千分尺,2.基准统一原则 基准统一原则是指测量基准应与加工
9、基准、设计基准统一，即工序测量时应以工艺基准作为测量基准，终检测量时应以设计基准作为测量基准。,3.最短链原则 最短链原则是指在间接测量中，被测量和与其具有函数关系的其他量组成测量链，链中环节越多测量误差越大，因此应尽量减少测量环节。 例如，用“弓高弦长法”间接测量圆弧样板的半径R，经计算环节后所得结果误差较大。而以最少数目的量块组成所需尺寸的量块组，则是最短链原则的实际应用。 所以为减少测量误差，在实际中最好用直接测量法。,4.最短链原则 最小变形原则是指在测量过程中，要求被测零件与测量器具间的相对变形最小。 在实际中被测零件和测量器具都会由于热变形（温度升高）和弹性变形（测量力）而引起相应
10、尺寸的变化，形成测量误差。因此在测量时应采取控制温度变动、选用与被测零件线涨系数相近的测量器具、选择减小测量力的适当测量方法等措施，尽量减小变形量。,4.3.2 测量器具 1测量器具分类 测量器具（也称作计量器具）是用于直接或间接测出零件几何参数量值的量具、测量仪器和测量工具的总称。 通常把没有传动放大系统的测量工具称为量具，如量块、量规、游标卡尺、直角尺等；把具有传动放大系统的测量器具称为量仪，如比较仪、测长仪和投影仪等。 也可按其测量原理、结构特点及用途等分为4类：量具、量规、测量仪器和测量装置。,（1）量具 量具是一种具有固定形态、提供一个或多个已知量值的器具，分为定值量具和变值量具。
11、定值量具：是无刻度的单一量值的量具，如量块、角度量块、角尺、曲线样板等。 量块是生产中广泛使用的一种长度测量工具，为此在内容中作专门介绍。 变值量具：是有刻度的复现一定范围内计量单位的某些倍数和分数的量具，如千分尺、游标卡尺、指示表等，如图4-6、图4-7、图4-8所示。,1小齿轮2，7大齿 轮 3中间齿轮 4弹簧 5测量杆 6指针 8游丝,图4-7 百分表,（2）量规 量规是一种没有刻度的专用测量器具，或称为专用检验量具。 量规只能判断零件是否合格，而不能得出具体尺寸，在成批生产中用来检验零件加工的实际尺寸与形位误差的综合效果是否在规定范围内。,量规有光滑极限量规、位置量规、螺纹量规等。,（
12、3）测量仪器 测量仪器是将被测量值转换成可直接观测的指示值的测量器具，简称量仪，有以下种类。 机械量仪：用机械的方法实现原始信号转换的量仪。以杠杆、齿轮、扭簧等机械零件组成的传动系统构成机械测微机构，具有结构简单、性能稳定、使用方便等特点，如指示表、机械式测微比较仪（也称杠杆齿轮比较仪）、测长仪、扭簧比较仪等，如图4-11、图4-12、图4-13所示。,图4-10 机械式测微比较仪,光学量仪： 用光学方法实现原始信号转换的量仪。具有光学放大测微机构，特点是测量精度高、性能稳定等，如光学比较仪、光切显微镜工具显微镜（图4-13）等。,图4-13 工具显微镜,气动量仪： 以压缩气体为介质，通过气动
13、系统或压力的变化来实现原始信号的转换。具有结构简单、测量精度高、操作方便等特点，但示值范围较小，如浮标式气动量仪、薄膜式气动量仪（见图4-15）等。,图4-14 薄膜式气动量仪,电动量仪： 把原始信号转换成电量信号的量仪。具有放大滤波电路，特点是测量精度高，通过计算机可实现数据处理自动化致使测量效率高，如电感式比较仪、电动轮廓仪等。,图5-46 电动轮廓仪测量表面粗糙度,（4）测量装置（也称计量装置） 测量装置是指为确定专门被测量值所必需的测量器具和辅助设备组成的系统。能够测量同一零件上较多的几何量和形状比较复杂的零件，有利于实现检测自动化，如齿轮综合精度检查仪。,2.测量器具的技术指标（也称
14、度量指标） （1）刻度间距与分度值 刻度间距：测量器具的刻度标尺或刻度盘上相邻两刻线间的距离，考虑到人的视觉特点，一般为1mm2.5mm。 分度值（刻度值）：测量器具的刻度尺或度盘上每一刻度间距所代表的量值。一般来说，分度值越小，计量器具的精度越高，如图4-10所示，表盘上的分度值是0.001mm，即1m。 （2）示值范围与测量范围 示值范围：测量器具全部刻度所能显示或指示的最低值到最高值的范围。如图4-10所示的示值范围是20m+20m。 测量范围：测量器具所允许测量尺寸的最小值到最大值的范围，如图4-10所示。,（3）灵敏度（也称为放大比） 灵敏度：是指测量器具对被测量微小变化的反应能力。
15、若被测量变化为 L，测量器具上相应变化为 X，则灵敏度S为 S = X / L 放大比：当 L与 X为同一量类时，灵敏度又称放大比K。对于一般长度测量器具，等于刻度间距c与分度值i之比，即 K = c/i 一般来说，分度值越小，则计量器具的灵敏度就越高，即放大比越高。如图4-10所示的机械测微仪，量仪上变化X为1格（1mm），被测量变化L为0.001，则灵敏度为 S = 1/0.001 = 1000 也即：放大比为1000倍。其放大机构如图4-10（c）所示，放大比K为 = 1000,（4）示值误差、修正值、回程误差 示值误差：测量仪器的示值与被测量真值的代数差。主要由仪器制造误差和仪器调整误
16、差引起。一般来说，示值误差越小，测量器具精度越高。 修正值：是指为消除示值误差，加到测量结果上的代数值。其大小与示值误差绝对值相等，而符号相反。例如，示值误差为0.004mm，则修正值为+0.004mm。 回程误差：是指在相同测量条件下被测量值不变，测量器具行程方向不同时，两示值之差的绝对值。主要由测量器具中零件间的间隙、变形和摩擦等原因引起。,（5）关于测量器具的不确定度 是指由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。这是一个综合指标，包括示值误差、回程误差等。 注意：测量器具不确定度量值用极限误差表示，直接反映测量结果的置信度，反映出量具的精度高低，故作为选择量具的直接依据。如在车间条件下测量尺寸50mm的8级精度零件，应选择不确定度在0.0035mm范围内的
