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1、第2章 技术测量基础2.1 技术测量的基础知识2.1.1 技术测量的基本概念在生产和科学试验中，经常要对一些现象和物体进行检测，以对其进行定量或定性的描述。在机械制造中，技术测量主要研究对零件的几何量（包括长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置误差等）进行测量和检验，以确定机器或仪器的零部件加工后是否符合设计图样上的技术要求。所谓测量是指为确定被测对象的量值而进行的实验过程。即测量是将被测量与测量单位或标准量在数值上进行比较，从而确定两者比值的过程。若以x表示被测量，以E表示测量单位或标准量，以q表示测量值，则有： q = x/E 一个完整的几何量测量过程应包括以下四个要素。被测对象：零件
2、的几何量，包括长度、角度、形状和位置误差、表面粗糙度以及单键和花键、螺纹和齿轮等典型零件的各个几何参数的测量。计量单位：几何量中的长度、角度单位。在我国规定的法定计量单位中，长度的基本单位为米（m），其他常用的长度单位有毫米（mm），微米（m）。平面角的角度单位为弧度（rad）、微弧度（rad）及度（）、分（）秒（）。测量方法：指测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合，一般情况下，多指获得测量结果的方式方法。测量精度：指测量结果与真值的一致程度，即测量结果的可靠程度。在测量技术领域和技术监督工作中，还经常用到检验和检定两个术语。检验是确定被检几何量是否在规定的极限范围内，从而判断其是
3、否合格的实验过程。检验通常用量规、样板等专用定值无刻度量具来判断被检对象的合格性，所以它不能得到被测量的具体数值。检定是指为评定计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的检定规程的全部过程。例如，用量块来检定千分尺的精度指标等。2.1.2 测量基准和尺寸传递系统1 长度尺寸基准和传递系统在我国法定计量单位制中，长度的基本单位是米（m）。1983年第十七届国际计量大会的决议，规定米的定义为：1m是光在真空中，在1/299 792 458 s的时间间隔内的行程长度。国际计量大会推荐用稳频激光辐射来复现它，1985年3月起，我国用碘吸收稳频的0.633m 氦氖激光辐射波长作为国家长度基准，其频率稳定度为
4、110 9,国际上少数国家已将频率稳定度提高到10-14,我国于20世纪90年代初采用单粒子存贮技术，已将辐射频率稳定度提高到10-17 的水平。在实际生产和科学研究中，不可能都直接利用激光辐射的光波长度基准去校对测量器具或进行零件的尺寸测量，通常要经过工作基准线纹尺和量块，将长度基准的量值准确地逐级传递到生产中应用的的计量器具和零件上去，以保证量值的准确一致。长度量值传递系统，如图2.1所示。图2.1 长度量值传递系统2. 角度尺寸基准和传递系统角度计量也属于长度计量范畴，弧度可用长度比值求得，一个圆周角定义为360，因此角度不必再建立一个自然基准。但在实际应用中，为了稳定和测量的需要，仍然
5、必须要建立角度量值基准，以及角度量值的传递系统。以往，常以角度量块作基准，并以它进行角度量值的传递；近年来，随着角度计量要求的不断提高，出现了高精度的测角仪和多面棱体。角度量值传递系统如图2.2所示。图2.2 角度量值传递系统 3. 量块量块是一种无刻度的标准端面量具。其制造材料多为特殊合金钢，形状主要有长方六面体结构，六个平面中有两个互相平行的极为光滑平整的测量面，两测量面之间具有精确的工作尺寸。量块主要用作尺寸传递系统中的中间标准量具，或在相对法测量时作为标准件调整仪器的零位，也可以用它直接测量零件，如图2.3所示。（1）量块的尺寸 量块长度是其一个测量面上任意一点（距边缘0.5mm区域除
6、外）到与另一个测量面相研合的平晶表面的垂直距离。测量面上中心点的量块长度L，为量块的中心长度，如图2.4所示。量块上标出的数字为量块长度的标称值，称为标称长度。尺寸6mm的量块，长度标记刻在测量面上；尺寸6mm的量块，长度标记刻在非测量面上，且该表面的左右侧面为测量面。 图2.3 量块 图2.4 量块长度量块按一定的尺寸系列成套生产，国家量块标准中规定了17种成套的量块系列，表2.1为从标准中摘录的几套量块的尺寸系列。在组合量块尺寸时，为获得较高尺寸精度，应力求以最少的块数组成所需的尺寸。例如，需组成尺寸为38.965mm，若使用83块一套的量块，参考表2.1，可按如下步骤选择量块尺寸。表2.
7、1 成套量块的尺寸套别总块数级别尺寸系列/mm间隔/mm块数28300，0，1，2，（3）0.511.0051.01，1.02，1.491.5，1.6,，1.92.0，2.5，9.510，20，100-0.010.10.51011149516103460，1，211.001，1.002，1.0091.01，1.02，1.091.1，1.2，1.92，3，910，20，100-0.0010.010.1110199981051000，0，10.991，0.992，10.0011061000，0，11，1.001，1.0090.00110注：带（）的等级，根据定货供应 38.965 需要的量块尺寸
8、- 1.005 第一块量块尺寸 37.96- 1.46 第二块量块尺寸 36.5 - 6.5 第三块量块尺寸 30 第四块量块尺寸（2）量块的精度 GB6093-85将量块的制造精度从高到低分为00、0、1、2、3和标准级K共6个级别。量块的分“级”主要是按量块的中心长度的极限偏差、长度变动量（量块长度的最大值与最小值之差）允许值、量块测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等质量指标划分的。各级量块长度的极限偏差和长度变动量允许值见表2.2。量块按检定精度由高到低分为 16 共六等。量块的分“等”主要是根据量块的中心长度的测量极限误差、平面平行性允许偏差和研合性等指标划分的。各等量块的中心长度测
9、量的极限偏差及平面平行性允许偏差见表2.3。表2.2 各级量块的精度指标标称长度mm00级0级K级1级2级3级m100.060.070.100.120.140.200.250.300.050.050.060.060.070.080.090.100.120.140.200.250.300.400.500.600.100.100.100.120.120.140.160.160.200.300.400.500.600.801.001.200.050.050.060.060.070.080.090.100.200.300.400.500.600.801.001.200.160.160.180.180.
10、200.200.250.250.450.300.801.001.201.602.002.400.301.20.300.350.350.40.40.451.00.501.62.02.53.04.03.00.500.500.550.550.600.650.700.75102525505075075100100150150200200250注：量块长度的极限偏差（）；长度变动量允许值。 表2.3 各等量块的精度指标标称长度mm 1等 2等 3等 4等 5等 6等m10102525505075751001001501502002002500.020.020.030.040.040.050.060.07
11、0.050.050.060.060.070.080.090.100.060.070.080.090.100.120.150.180.100.100.100.120.120.140.160.160.110.120.150.180.200.250.300.350.160.160.180.180.200.200.250.250.220.250.300.350.400.500.600.700.300.300.300.350.350.400.400.450.60.60.80.91.01.21.51.80.50.50.550.50.60.650.70.752.12.32.62.93.23.84.45.00.50.50.550.550.60.650.70.75注：测量的总不确定度（）；长度变动量允许值。（3） 量块的使用和检验 量块的使用方法可分为按“级”使用和按“等”使用。量块按“级”使用时，是以量块的标称长度为工作尺寸，即不计量块的制造误差和磨损误差，但它们将被引入到测量结果中，使测量精度受到影响，但因不需加修正值，因此使用方便。量块按“等”使用时，是用量块经检定后所给出的
