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1、第3章 测量方法及常用测量仪器及量具测量与检验 测量测量测量测量：就是把被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量的量值的过程。 检验：检验：检验：检验：确定被测的几何量是否在规定的验收极限范围内，判断其是否合格，不求量值。测量方法常用测量仪器及量具2021/3/291测量过程 由测量的定义可知，任何一个测量过程都必须有明确的被测对象和确定的测量单位，还要有与被测对象相适应的测量方法，而且测量结果还要达到所要求的测量精度。 一个完整的测量过程应包括4个要素： （1 1）被测对象）被测对象）被测对象）被测对象 在几何量测量中，指长度、角度、形状、位置、表面粗糙度以及螺纹、齿轮等零件的几
2、何参数。 （2 2）测量单位）测量单位）测量单位）测量单位 用以度量同类量值的标准量。 （3 3）测量方法）测量方法）测量方法）测量方法 测量时所采用的测量原理、测量器具和测量条件的总和。 （4 4）测量精度）测量精度）测量精度）测量精度 测量结果与被测量真值的一致程度。2021/3/292测量方法分类及其特点测量方法分类及其特点测量方法分类及其特点测量方法分类及其特点 按测量值获得方式的不同，测量方法可分为：1. 绝对测量和相对测量绝对测量和相对测量（1）绝对测量绝对测量 在计量器具的示数装置上可表示出被测量的全值被测量的全值。 绝对测量法绝对测量法2021/3/293(2) 相对测量相对测
3、量 在计量器具的示数装置上只表示出被测量相对已知标准量的偏差值偏差值。 相对测量法相对测量法 即测出的值为尺寸实际的偏差。2021/3/2942. 直接测量和间接测量直接测量和间接测量 （1） 直接测量直接测量用计量器具直接测量被测量的整整个数值或相当于标准量的偏差个数值或相当于标准量的偏差。 （2）间接测量间接测量测得的量与被测量有函数关系的其他量，再通过函数关系式求出被测量通过函数关系式求出被测量。如图 所示测 R:通过测量 s、h 间接测量法间接测量法2021/3/2953. 单项测量和综合测量单项测量和综合测量（1）单项测量单项测量对被测件的个别参数分别进行测量。 例如，用工具显微镜对
4、外螺纹(量规)的单一中径、螺距和牙侧角分别进行测量。 （2）综合测量综合测量对被测件某些相关联参数的综合效果进行检验，以判断综合结果是否合格。 例如，用螺纹量规通规检验普通螺纹的单一中径、螺距和牙侧角实际值的综合结果是否合格。2021/3/2964. 静态测量和动态测量静态测量和动态测量（1）静态测量静态测量对被测件在静止状态下进行的测量。 （2）动态测量动态测量对被测件在其运动状态下进行测量。5. 接触测量和非接触测量接触测量和非接触测量（1）接触测量接触测量计量器具的测头与被测件表面相接触的测量。 （2）非接触测量非接触测量计量器具的测头与被测件表面不接触的测量。 2021/3/2976.
5、 等精度测量和不精度测量等精度测量和不精度测量（1）等精度测量等精度测量 在测量过程中，影响测量精度的各因素不改变。 例如，环境、人员、仪器及测量方法等都不变。（2）不等精度测量不等精度测量 在测量过程中，影响测量精度的各因素全部或部分改变。 2021/3/298常用测量仪器及量具（1） 基准量具基准量具 定值基准量具，如量块、角度块等 。 变值基准量具，如线纹刻线尺等。 （2） 通用测量器具通用测量器具 将被测量转换成可直接观测的示值或等效信息的测量工具。 游标类量具如游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺等。 微动螺旋类量具如千分尺千分尺千分尺千分尺等。 机械比较仪如齿轮杠杆比较仪等。 光学量仪
6、如光学计、光学测角仪等。 气动量仪如浮标式气动量仪的。 电动量仪如电动轮廓仪等。 微机化量仪（机电一体化量仪）如微机控制数显测量仪:数显光学计、数显测长仪、三坐标测量机等。2021/3/299（3）量规类量规类如光滑极限量规、螺纹量规、功能量规等。（4）检验夹具检验夹具测量时所需的夹具等辅助设备。2021/3/2910钢直尺钢直尺 钢直尺是最简单的长度量具，它的长度有150，300，500和1000 mm四种规格。图1是常用的150 mm钢直尺。图1 150 mm钢直尺 2021/3/2911钢直尺用于测量零件的长度尺寸(图2)，它的测量结果不太准确。这是由于钢直尺的刻线间距为1mm，而刻线本
7、身的宽度就有0.10.2mm，所以测量时读数误差比较大，只能读出毫米数，即它的最小读数值为1mm，比1mm小的数值，只能估计而得。图2 钢直尺的使用方法a)量长度 b)量螺距 c)量宽度 d)量内孔 e)量深度 f)划线 注意：如果用钢直尺直接去测量零件的直径尺寸(轴径或孔径)，则测量精度更差。其原因是：除了钢直尺本身的读数误差比较大以外，还由于钢直尺无法正好放在零件直径的正确位置。 2021/3/2912塞尺塞尺 塞尺又称厚薄规或间隙片。主要用来检验机床特别紧固面和紧固面、活塞与气缸、活塞环槽和活塞环、十字头滑板和导板、进排气阀顶端和摇臂、齿轮啮合间隙等两个结合面之间的间隙大小。 塞尺是由许
8、多层厚薄不一的薄钢片组成（图3）按照塞尺的组别制成一把一把的塞尺，每把塞尺中的每片具有两个平行的测量平面，且都有厚度标记，以供组合使用。 测量时，根据结合面间隙的大小，用一片或数片重迭在一起塞进间隙内。例如用0.03mm的一片能插 入间隙，而0.04mm的一片不能插入间隙，这说明间隙 在0.030.04mm之间，所以塞尺也是一种界限量规。 图3 塞尺 2021/3/2913内卡钳内卡钳内卡钳内卡钳外卡钳外卡钳外卡钳外卡钳游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺千分尺千分尺千分尺千分尺卡尺卡尺卡尺卡尺2021/3/2914游标卡尺游标卡尺游标卡尺游标卡尺 游标卡尺是一种常用的精确测量工具，具有结构简单、
9、使用方便、测量范围大等特点，可以用它来测量零件的外径、内径、长度、宽度、厚度、深度和孔距等，应用范围很广。 带有刀口形的上下量爪和带有深度尺的型式，如图4。 游标卡尺的结构型式游标卡尺的结构型式图4 游标卡尺的结构型式1-尺身；2-上量爪；3-尺框；4-紧固螺钉；5-深度尺；6-游标；7-下量爪 2021/3/2915游标卡尺的组成游标卡尺的组成(1) 具有固定量爪的尺身1。尺身上有类似钢尺一样的主尺刻度6。主尺上的刻线间距为1mm。主尺的长度决定于游标卡尺的测量范围。 (2) 具有活动量爪的尺框3。尺框上有游标8，游标卡尺的游标读数值可制成为0.1、0.05和0.02mm的三种。游标读数值，
10、就是指使用这种游标卡尺测量零件尺寸时，卡尺上能够读出的最小数值。(3) 带有测量深度的深度尺。深度尺固定在尺框的背面，能随着尺框在尺身的导向凹槽中移动。测量深度时，应把尺身尾部的端面靠紧在零件的测量基准平面上 (4) 测量范围等于和大于200mm的游标卡尺，带有随尺框作微动调整的微动装置5。使用时，先用固定螺钉4把微动装置5固定在尺身上，再转动微动螺母7，活动量爪就能随同尺框3作微量的前进或后退。微动装置的作用，是使游标卡尺在测量时用力均匀，便于调整测量压力，减少测量误差。 2021/3/2916游标卡尺的读数原理和读数方法游标卡尺的读数原理和读数方法 游标卡尺的读数机构，是由主尺和游标(6和
11、8)两部分组成。当活动量爪与固定量爪贴合时，游标上的“0”刻线(简称游标零线)对准主尺上的“0”刻线，此时量爪间的距离为“0” 。当尺框向右移动到某一位置时，固定量爪与活动量爪之间的距离，就是零件的测量尺寸。此时零件尺寸的整数部分，可在游标零线左边的主尺刻线上读出来，而比1mm小的小数部分，可借助游标读数机构读出。 图中所示，主尺每小格1mm，当两爪合并时，游标上的50格刚好等于主尺上的49mm，则游标每格间距 = 49mm50 = 0.98mm主尺每格间距与游标每格间距相差 = 1-0.98 = 0.02(mm) 0.02mm即为此种游标卡尺的最小读数值 。一般实用的游标有10、20和50三
12、种，所对应的分度值即精密度分别为：0.1mm、0.05mm和0.02mm。2021/3/2917游标卡尺的读数方法是：（1）游标尺的“0”线是读毫米的基准，主尺上挨近游标“0”线左边最近的那根刻度线的数字就是主尺的毫米值（整数值）；（2）再看游标尺上那哪一根线与主尺上的刻线对齐，将该线的序号乘以分度值，就是主尺的小数值（也可在游标尺上直接读出）；（3）将整数和小数相加，就是所求的数值。 k 代表整数刻度线数值，n 为与主尺刻线对齐的游标上的刻线数，设分度值为 x，则图中所示游标卡尺的读数为 l = k + n * x2021/3/2918游标卡尺的测量精度游标卡尺的测量精度游标卡尺的测量精度游
13、标卡尺的测量精度 测量零件尺寸时，要按照零件尺寸的精度要求，选用适当的量具。游标卡尺是一种中等精度量具，只适用于中等精度的尺寸测量和检验。用游标卡尺测量锻铸件毛坯或精度要求很高的尺寸，都是不合理的。前者容易损坏量具，后者达不到测量精度要求。 例如，用游标读数值为0.02mm的0125mm的游标卡尺(示值误差为0.02mm)，测量 50mm的轴时，若游标卡尺上的读数为50.00mm，实际直径可能是 50.02mm，也可能是 49.98mm。这不是游标尺的使用方法上有什么问题，而是它本身制造精度所允许产生的误差。 因此，若该轴的直径尺寸是（ ）则轴的制造公差为0.025mm，而游标卡尺本身就有着0
14、.02mm的示值误差 ，选用这样的量具去测量，显然是无法保证轴径的精度要求的。 2021/3/2919游标卡尺的使用方法游标卡尺的使用方法 1. 去除工件上的毛刺并清洁被测表面；2. 打开卡爪以容下工件；3. 夹住工件并锁紧紧固螺钉；4. 转动调整螺母直到刚刚接触到工件表面，在转动调整螺母时，尝试轻轻地横竖移动横梁，以确认卡爪在正确位置上；5. 锁紧在移动卡爪上的紧固螺母；6. 读数；2021/3/2920使用游标卡尺测量零件尺寸时，必须注意下列几点： 1 测量前应把卡尺揩干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准
15、。这个过程称为校对游标卡尺的零位校对游标卡尺的零位。 2 移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。 3 当测量零件的外尺寸时：卡尺两测量面的联线应垂直于被测量表面，不能歪斜。测量时，可以轻轻摇动卡尺，放正垂直位置，否则，量爪若在如图所示的错误位置上，将使测量结果a比实际尺寸b要大；先把卡尺的活动量爪张开，使量爪能自由地卡进工件，把零件贴靠在固定量爪上，然后移动尺框，用轻微的压力使活动量爪接触零件。如卡尺带有微动装置，此时可拧紧微动装置上的固定螺钉，再转动调节螺母，使量爪接触
16、零件并读取尺寸。决不可把卡尺的两个量爪调节到接近甚至小于所测尺寸，把卡尺强制的卡到零件上去。这样做会使量爪变形，或使测量面过早磨损，使卡尺失去应有的精度。 正确 错误 2021/3/2921 测量沟槽时，应当用量爪的平面测量刃进行测量，尽量避免用端部测量刃和刀口形量爪去测量外尺寸。而对于圆弧形沟槽尺寸，则应当用刃口形量爪进行测量，不应当用平面形测量刃进行测量。 测量沟槽宽度时，也要放正游标卡尺的位置，应使卡尺两测量刃的联线垂直于沟槽,不能歪斜.否则，量爪若在如下图所示的错误位置上，也将使测量结果不准确（可能大也可能小）。 正确 错误 错误 正确 2021/3/29224 当测量零件的内尺寸时：
17、要使量爪分开的距离小于所测内尺寸，进入零件内孔后，再慢慢张开并轻轻接触零件内表面，用固定螺钉固定尺框后，轻轻取出卡尺来读数。取出量爪时，用力要均匀，并使卡尺沿着孔的中心线方向滑出，不可歪斜，免使量爪扭伤；变形和受到不必要的磨损，同时会使尺框走动，影响测量精度。 内孔的测量方法内孔的测量方法 卡尺两测量刃应在孔的直径上，不能偏歪。下图为带有刀口形量爪和带有圆柱面形量爪的游标卡尺，在测量内孔时正确的和错误的位置。当量爪在错误位置时，其测量结果，将比实际孔径D要小 。正确 错误 2021/3/2923 5 用下量爪的外测量面测量内尺寸时，在读取测量结果时，一定要把量爪的厚度加上去。即游标卡尺上的读数
18、，加上量爪的厚度，才是被测零件的内尺寸。测量范围在500mm以下的游标卡尺，量爪厚度一般为10mm。但当量爪磨损和修理后，量爪厚度就要小于10mm，读数时这个修正值也要考虑进去。 6 用游标卡尺测量零件时，不允许过分地施加压力，所用压力应使两个量爪刚好接触零件表面。如果测量压力过大，不但会使量爪弯曲或磨损，且量爪在压力作用下产生弹性变形，使测量得的尺寸不准确(外尺寸小于实际尺寸，内尺寸大于实际尺寸)。 7 为了获得正确的测量结果，可以多测量几次。即在零件的同一截面上的不同方向进行测量。对于较长零件，则应当在全长的各个部位进行测量，务使获得一个比较正确的测量结果。 2021/3/2924游标卡尺
19、应用举例游标卡尺应用举例游标卡尺应用举例游标卡尺应用举例 用游标卡尺测量两孔的中心距 两种方法：一种是先用游标卡尺分别量出两孔的内径D1和D2，再量出两孔内表面之间的最大距离A，则两孔的中心距 ：另一种测量方法，也是先分别量出两孔的内径D1和D2，然后用刀口形量爪量出两孔内表面之间的最小距离B，则两孔的中心距： 2021/3/2925其他游标卡尺其他游标卡尺其他游标卡尺其他游标卡尺 名称名称数显游数显游标卡尺标卡尺数显高数显高度尺度尺数显深数显深度度尺尺 测量范围测量范围(mm)(mm)0 01501500 02002000 03003000 05005000 03003000 0500500
20、0 0200200分辨率分辨率(mm)(mm)0.010.01测量精度测量精度(mm)(mm)(0(0200)0.03200)0.03；( (200200300)0.04300)0.04；( (300300500)0.05500)0.05测量移动测量移动速度速度(m/s)(m/s)1.51.5测量范围测量范围指示表读指示表读数值数值指示表示值指示表示值误差范围误差范围0 01501500.010.011 10 02002000.020.021 1；2 20 03003000.050.055 5带表卡尺带表卡尺 数字显示游标卡尺数字显示游标卡尺 2021/3/2926螺旋测微量具螺旋测微量具螺旋
21、测微量具螺旋测微量具 应用螺旋测微原理制成的量具，称为螺旋测微量具。它们的测量精度比游标卡尺高，且测量比较灵活，当加工精度要求较高时多被应用。 机械加工车间常用的有：外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺以及螺纹千分尺和公法线千分尺等，分别用于测量或检验零件的外径、内径、深度、厚度以及螺纹的中径和齿轮的公法线长度等。 2021/3/2927工作原理和读数方法工作原理和读数方法工作原理和读数方法工作原理和读数方法 工作原理工作原理 利用精密螺纹副原理测长的手携式通用长度测量工具。精密螺杆在螺母中每转动一圈，即沿轴线移动一个螺距，因此可用螺杆转动的角度来表示移动的距离。测量时。转动的整圈数从固定套管上
22、的刻度读出，小数部分从微分筒圆周上的50个等分刻度读出。精密螺杆的螺距常采用0.5mm，转动微分筒上的一个刻度，相当于精密螺杆移动0.01mm，这就是千分尺的分度值。读数方法读数方法 可分为三步： 1）读出固定套筒上露出的刻线尺寸，一定要注意不能遗漏应读出的0.5mm的刻线值。 2）读出微分筒上的尺寸，要看清微分筒圆周上哪一格与固定套筒的中线基准对齐，将格数乘0.01mm即得微分筒上的尺寸 3）将上面两个数相加，即为百分尺上测得尺寸。 2021/3/2928图（a），在固定套筒上读出的尺寸为8mm，微分筒上读出的尺寸为：27（格）0.01mm =0.27mm，上两数相加即得被测零件的尺寸为8.
23、27mm图（b），在固定套筒上读出的尺寸为8.5mm，在微分筒上读出的尺寸为：27（格）0.01mm =0.27mm，上两数相加即得被测零件的尺寸为8.77mm。 2021/3/2929千分尺的使用方法千分尺的使用方法千分尺的使用方法千分尺的使用方法 必须注意下列几点：（1）使用前，应把千分尺的两个测砧面揩干净，转动测力装置，使两测砧面接触，接触面上应没有间隙和漏光现象，同时微分筒和固定套简要对准零位 。（2）转动测力装置时，微分筒应能自由灵活地沿着固定套筒活动，没有任何轧卡和不灵活的现象。（3）测量前，应把零件的被测量表面揩干净，以免有脏物存在时影响测量精度。绝对不允许测量带有研磨剂的表面，以免损伤测量面的精度。也不能用于测量表面粗糙的零件，这样易使测砧面过早磨损。 （4）为了获得正确的测量结果，可在同一位置上再测量一次。尤其是测量圆柱形零件时，应在同一圆周的不同方向测量几次，检查零件外圆的圆度误差，再在全长的各个部位测量几次，检查零件外圆的圆柱度误差等。（5）对于超常温的工件，不要进行测量，以免产生读数误差。2021/3/2930
