公差配合与测量技术第3章技术测量基础

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1、公差配合与测量技术电子教案第3章技术测量基础Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望3.1 技术测量的基本概念1.1.有关测量的基本概念有关测量的基本概念1 1）测测量量：就就是是把把被被测测之之量量与与具具有有计计量量单单位位的的标标准准量量进进行行比比较较，从从而而确确定定被被测测量量是是计计量量单单位位的的倍倍数数或或分分数数的的实实验验过程。过程。2 2）检检验验：是是指指为为确确定定被被测测几几何何量量是是否否在在规规定定的的极极限限范范围围内内，从而判定是否合格，

2、而不一定能得出具体的量值。从而判定是否合格，而不一定能得出具体的量值。3 3）检检定定：于于测测量量器器具具和和标标准准件件存存在在误误差差，需需要要对对它它们们用用高高精精度度的的计计量量器器具具，按按照照国国家家规规定定的的检检定定程程序序定定期期的的进进行检验，并给出校正值行检验，并给出校正值 。4 4）测量四个要素测量四个要素 被测对象被测对象 计量单位计量单位 测量手段测量手段 测量精度测量精度 首页下一节被测对象在几何量测量中，被测对象是指长度、角度、表面粗糙度、形位误差等。返回计量单位用以度量同类量值的标准量。长度的计量单位是米（），机械制造中常用毫米()作为特定单位。角度的计量

3、单位是度（0）、分（）、秒（）。返回测量手段指测量原理、测量方法、测量器具和测量条件的总和。测量条件是指测量时零件和测量器具所处的环境，如温度、湿度、振动和灰尘等。测量时标准温度是200C。计量室的相对湿度应以50%60%为宜，应远离振动，清洁度要高等。 返回测量精度指测量结果与真值一致的程度。返回2.长度单位、基准和尺寸传递 1 1）长度单位和基准）长度单位和基准 在在我我国国法法定定计计量量单单位位中中，长长度度单单位位是是米米( (m)m)，与与国国际际单单位位制制一一致致。机机械械制制造造中中常常用用的的单单位位是是毫米毫米( (mm).mm). 随着科学技术的进步，人类对随着科学技术

4、的进步，人类对“米米”的定的定义也是在一个发展和完善的过程中。义也是在一个发展和完善的过程中。19831983年第年第十七届国际计量大会通过米的新定义为十七届国际计量大会通过米的新定义为“光在光在真空中在真空中在1 1299 792 458299 792 458s s时间间隔内行程的长时间间隔内行程的长度度”。 首页上一页下一页 量值的传递系统 3.量块的基本知识 1 1）量块的组合）量块的组合 2 2）研合性）研合性 3 3）量块附件）量块附件 4 4）成组量块尺寸表）成组量块尺寸表首页上一页下一页 在使用组合量块时，为了减小量块组合的累积误差，应尽量减少使在使用组合量块时，为了减小量块组合

5、的累积误差，应尽量减少使用的块数，一般不超过用的块数，一般不超过4545块。为了迅速选择量块，应根据所需尺块。为了迅速选择量块，应根据所需尺寸的最后一位数字选择量块，每选一块至少减少所需尺寸的一位小寸的最后一位数字选择量块，每选一块至少减少所需尺寸的一位小数。数。 例例：从从8383块块一一套套的的量量块块中中选选取取尺尺寸寸为为38.93538.935mmmm量量块块组组，其其选选取取方方法法为：为： 38.935 38.935 ）1.005 1.005 第一块量块尺寸为第一块量块尺寸为1.0051.005mmmm 37.93 37.93 ）1.43 1.43 第二块量块尺寸为第二块量块尺寸

6、为1.431.43mmmm 36.5 36.5 ）6.5 6.5 第三块量块尺寸为第三块量块尺寸为6.56.5mm mm 3030 第第四四块块量量块块尺尺寸为寸为3030mmmm返回所谓研合性，是指量块的一个测量面与另一量块的测量面或另一经精密加工的类似的平面，通过分子吸力作用而粘合的性能。利用这一特性，把量块研合在一起，便可以组成所需要的各种尺寸。 返回返回返回3.2 计量器具和测量方法的分类 1. 计量器具的分类2.计量器具的基本技术指标3.测量测量方法的分类 首页上一节下一节 1 1）量具）量具 量具通常是指结构比较简单的测量工具，包括单值量具、多值量具通常是指结构比较简单的测量工具，

7、包括单值量具、多值量具和标准量具等。量具和标准量具等。 2 2）量规）量规 量量规规是是一一种种没没有有刻刻度度的的，用用以以检检验验零零件件尺尺寸寸或或形形状状、相相互互位位置置的的专专用用检检验验工工具具。它它只只能能判判定定零零件件是是否否合合格格，而而不不能能得得出出具具体体尺寸。如光滑极限量规，位置量规等。尺寸。如光滑极限量规，位置量规等。 3 3）量仪量仪 量量仪仪即即计计量量仪仪器器，是是指指能能将将被被测测的的量量值值转转换换成成可可直直接接观观察察的的指指示示值值或或等等效效信信息息的的计计量量具具。按按工工作作原原理理和和结结构构特特征征，量量仪仪可可分分为为机机械械式式、

8、电电动动式式、光光学学式式、气气动动式式，以以及及它它们们的的组组合合形形式式光机电一体的现代量仪。光机电一体的现代量仪。 4 4）计量装置）计量装置 确定被测量值所必需的计量器具和辅助设备的总体。确定被测量值所必需的计量器具和辅助设备的总体。 返回 1 1）刻度间距刻度间距 计量器具刻度标尺或度盘上两相邻刻线中心线计量器具刻度标尺或度盘上两相邻刻线中心线间的距离。间的距离。 2 2）分度值）分度值 计量器具标尺上每刻线间距所代表的被测量的量计量器具标尺上每刻线间距所代表的被测量的量值。值。 3 3）测量范围）测量范围 计量器具所能测量的最大与最小值范围。计量器具所能测量的最大与最小值范围。

9、示值范围示值范围 计量器具标尺或度盘内全部刻度所代表的最大与最计量器具标尺或度盘内全部刻度所代表的最大与最小值的范围。小值的范围。 4 4）灵敏度）灵敏度 对于给定的被测量值，被观测变量的增量对于给定的被测量值，被观测变量的增量LL与相与相应的被测之量的增量应的被测之量的增量xx之比之比 6 6）示值误差）示值误差 测量器具示值减去被测量的真值所得的差值。测量器具示值减去被测量的真值所得的差值。 7 7）测量的重复性误差）测量的重复性误差 在相同的测量条件下，对同一被测量在相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量时，有测得值的分散程度即为重复性误差。进行连续多次测量时，有测得值的分散程度

10、即为重复性误差。 8 8）不不确确定定度度 表表示示由由于于测测量量误误差差的的存存在在而而对对被被测测几几何何量量不不能能肯肯定定的程度。的程度。返回 1)1)按是否直接量出所需的量值，分为按是否直接量出所需的量值，分为直接测量和间接测直接测量和间接测量量。 2)2)按测量时是否与标准器比较可分为按测量时是否与标准器比较可分为绝对测量和相对测绝对测量和相对测量量。 3)3)按零件被测参数的多少，可分为按零件被测参数的多少，可分为单项测量和综合测量单项测量和综合测量。 4)4)按被测零件的表面与测量头是否有机械接触，分为按被测零件的表面与测量头是否有机械接触，分为接接触测量和非接触测量触测量和

11、非接触测量。 5)5)按测量技术在机械制造工艺过程中所起的作用，可分按测量技术在机械制造工艺过程中所起的作用，可分为为主动测量和被动测量主动测量和被动测量。 6)6)按按被被测测工工件件在在测测量量过过程程中中所所处处的的状状态态可可分分为为静静态态测测量量和和动态测量动态测量。返回直接测量 从计量器具的读数装置上直接测得被测参数的量值或相对于标准量的偏差。 间接测量 测量有关量，并通过一定的函数关系，求得被测之量的量值。例如，用正弦尺测量工件角度。返回绝对测量 测量时，被测量的全值可以直接由计量器具的读数装置上获得。例如用测长仪测量轴颈。相对测量 测量时，先用标准器调整计量器具调零位，然后再

12、把被测件放进去测量，由计量仪器的读数装置上读出被测的量相对于标准器的偏差。例如用量块调整比较仪测量轴的直径，被测量值等于计量仪器所示偏差值与标准量值的代数和。返回单项测量 分别测量零件的各个参数。例如分别测量齿轮的齿形、齿距。综合测量 同时测量零件几个相关参数的综合效应或综合参数。例如，齿轮的综合测量。返回接触测量 被测零件表面与测量头有机械接触，并有机械作用的测量力存在。非接触测量 被测零件表面与测量头没有机械接触。如光学投影测量、激光测量、气动测量等。返回主动测量 零件在加工过程中进行的测量。这种测量方法可以直接控制零件的加工过程，能及时防止废品的产生。被动测量 零件加工完毕后所进行的测量

13、。这种测量方法仅能发现和剔除废品。 返回静态测量 在测量过程中，工件的被测表面与计量器具的测量头处于相对静止状态。例如用外径千分尺测量轴径。动态测量 在测量过程中，工件的补测表面与计量器具的测量头处于相对运动状态。例如用圆度仪测量圆度误差。返回3.3 长度测量中常用计量器具和新技术应用1.游标类量具2.测微螺旋副类量具 3.机械量仪 4.4.新技术的应用 首页上一节下一节 游游标标类类量量具具是是利利用用游游标标读读数数原原理理制制成成的的一一种种常常用用量量具具。将将主主尺尺刻刻度度( (一一1)1)格格宽宽度度等等于于游游标标刻刻度度格格的的宽宽度度，使使游游标标一一个个刻刻度度间间距距与

14、与主主尺尺一一个个刻刻度度间间距距相相差差一一个个读读数数值值。游游标标量量具具的的分分度度值值有有0.10.1、0.050.05、0.020.02mmmm三种。三种。 1 1一刀口形内测量爪一刀口形内测量爪 2 2一尺框一尺框 3 3一指示表一指示表 4 4一紧定螺钉一紧定螺钉 5 5一尺身一尺身 6 6一深度尺一深度尺 7 7一微动装置一微动装置 8 8外测量爪外测量爪返回 测微螺旋副类量具是利用螺旋副进行测量的一种机械式读数装测微螺旋副类量具是利用螺旋副进行测量的一种机械式读数装置。这类量具除了外径千分尺外，还有内径千分尺、深度千分置。这类量具除了外径千分尺外，还有内径千分尺、深度千分尺

15、。一般千分尺的读数不太方便，尺。一般千分尺的读数不太方便， 图图a a所示是一种新型千分尺的读数部分，其读数为所示是一种新型千分尺的读数部分，其读数为12.84012.840mmmm，在其固定套筒上能显示在其固定套筒上能显示12841284，小数点后的第三位数，小数点后的第三位数0 0则由固定则由固定套筒上的游标刻度读出。套筒上的游标刻度读出。 返回 百分表 杠杆比较仪 返回 当当切切有有齿齿条条的的测测量量杆杆5 5上上下下移移动动时时，带带动动与与齿齿条条啮啮合合的的小小齿齿轮轮1 1转转动动，此此时时与与小小齿齿轮轮固固定定在在同同一一轴轴上上的的大大齿齿轮轮2 2也也随随着着转转动动。

16、通通过过大大齿齿轮轮2 2即即可可带带动动中中间间齿齿轮轮3 3及及与与中中间间齿齿轮轮固固定定在在同同一一轴轴上上的的指指针针6 6。这这样样通通过过齿齿轮轮传传动动系系统统可可将将测测量量杆杆的的微微小小位位移移经经放放大大并并转转变变为为指指针针的的偏偏转转，并并由由指指针针在在刻刻度度盘盘上上指指示示出出相相应应的的示示值。值。 百百分分表表分分度度值值为为0.010.01mmmm，表表盘盘沿沿圆圆周周刻刻有有100100条条等等分分刻刻线线。因因此，百分表的齿轮传动系统是测量杆移动此，百分表的齿轮传动系统是测量杆移动1 1mmmm，指针回转一圈。指针回转一圈。 百分表的示值范围通常有

17、：百分表的示值范围通常有： 0 03 3mmmm、0 05mm5mm和和0 0l0mml0mm三种。三种。 返回 杠杠杆杆比比较较仪仪可可用用来来进进行行比比较较测测量量。其其外外形形和和结结构构如如图图所所示示。比比较较仪仪上上的的测测量量杆杆4 4装装在在弹弹簧簧片片上上( (图图上上未未示示出出) )，保保证证测测量量杆杆移移动动时时既既无无摩摩擦擦阻阻力力，又又无无径径向向间间隙隙，测测量量杆杆的的末末端端是是刀刀口口3 3，用用来来支支承承组组合合的的V V形形刀刀架架2 2，V V形形刀刀架架连连接接指指针针1 1，自自动动定定位位的的上上刀刀口口是是V V形形刀刀架架可可以以绕绕

18、它它摆摆动动的的一一个个支支点点。两两刀刀口口支支点点间间的的距距离离为为杠杠杆杆短短臂臂o o，框框架架指指针针1 1即即杠杠杆杆长长臂臂R R。两两刀刀口口应应彼彼此此平平行行，故故刀刀口口3 3末末端端做做成成圆圆锥锥体体放放在在测测量量杆杆的的银银孔孔中中可可活活动动，于于是是两两刀刀口口的的平平行行度度就就可可自自行行调调整整了了。测测量量力力由由弹弹簧簧6 6控控制制，整整个个内内部构件都装在圆筒部构件都装在圆筒5 5内。内。 杠杆比较仪的分度值为杠杆比较仪的分度值为0.0010.001mmmm . .返回 激光技术激光技术 激光是一种新型的光源，它具有其它光源所无法比拟的优点，激

19、光是一种新型的光源，它具有其它光源所无法比拟的优点，即很好的单色性、方向性、相干性和能量高度集中性。即很好的单色性、方向性、相干性和能量高度集中性。 激光干涉测长仪原理激光干涉测长仪原理 返回3.4 测量误差和数据处理 1.测量误差及其产生的原因2.测量误差的分类 3.3.测量精度首页上一节下一节 1 1）测量误差就是指测量结果与被测量的真值之差。测量误差就是指测量结果与被测量的真值之差。 绝对误绝对误差差 相相对误对误差差 当被当被测测量量值值相等或相近相等或相近时时，绝对误绝对误差的大小可反映差的大小可反映测测量的精确量的精确程度；当被程度；当被测测量量值值相差相差较较大大时时，则则用相用

20、相对误对误差差较为较为合理。在合理。在长长度度测测量中，相量中，相对误对误差差应应用用较较少少. . 2 2）测测量量误误差差产生的原因：产生的原因： 测测量器具的量器具的误误差差 方法方法误误差差 人人员误员误差差 环环境境误误差差 返回 系统误差 随机误差 粗大误差 返回 在在相相同同条条件件下下多多次次重重复复测测量量同同一一量量值值时时，误误差差的的数数值值和和符符号号保保持持不不变变；或或在在条条件件改改变变时时，按按某某一一确确定定规规律律变变化化的的误误差差称称为为系系统误差统误差系统误差定值系统误差变值系统误差返回 在在相相同同条条件件下下，多多次次测测量量同同一一量量值值时时

21、，误误差差的的绝绝对对值值和和符符号号以以不不可可预预定定的的方方式式变变化化着着，但但是是对对测测量量列列整整体体加加以以分分析析和和计计算算，可可以以找找到到全全体体测测得得值值中中所所含含随随机机误误差差的的分分布布范范围围，从从而而确确定定其其极极限限值值。误误差差出出现现的的整整体体是是服服从从统统计计规规律律的的，这这种种类类型型的的误误差差叫随机误差。叫随机误差。 随机误差有如下特性：随机误差有如下特性： (1)(1)对称性对称性 绝对值相等的正、负误差出现的概率相等。绝对值相等的正、负误差出现的概率相等。 (2)(2)单单峰峰性性 绝绝对对值值小小的的随随机机误误差差比比绝绝对

22、对值值大大的的随随机机误误差差出出现现的机会多。的机会多。 (3)(3)有有界界性性 在在一一定定测测量量条条件件下下，随随机机误误差差的的绝绝对对值值不不会会大大于于某一界限值。某一界限值。 (4)(4)抵抵偿偿性性 当当测测量量次次数数无无限限增增多多时时，随随机机误误差差的的算算术术平平均均值值趋向于零趋向于零返回粗大误差 粗大误差的数值较大，它是由测量过程中各种错误造成的，对测量结果有明显的歪曲，如已存在，应予剔除。返回1 1精精密密度度 表表示示测测量量结结果果中中随随机机误误差差大大小小的的程程度度。是是指指在在一一定定的的条条件件下下进进行行多多次次测测量量，所所得得测测量量结结

23、果果彼彼此此之间符合的程度。精密度可简称之间符合的程度。精密度可简称“精度精度”。 2 2正正确确度度 表表示示测测量量结结果果中中系系统统误误差差大大小小的的程程度度。是所有系统误差的综合。是所有系统误差的综合。 3 3精精确确度度（准准确确度度） 指指测测量量结结果果受受系系统统误误差差与与随随机机误误差差综综合合影影响响的的程程度度，也也就就是是说说，它它表表示示测测量量结结果与真值的一致程度。精确度亦称为准确度。果与真值的一致程度。精确度亦称为准确度。返回3.5 光滑工件尺寸的检验 1.检验范围2.验收原则及方法3.验收极限 4.计量器具的选择 首页上一节使用普通计量器具，是指用游标卡

24、尺、千分尺及车间使用的比较仪等，对公差等级为6-18级，基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸进行检验。本标准也适用于对一般公差尺寸工件的检验。返回 所所用用验验收收方方法法应应只只接接收收位位于于规规定定尺尺寸寸极极限限之之内内的的工工件件。但但由由于于计计量量器器具具和和计计量量系系统统都都存存 在在误误差差，故故不不能能测测得得真真值值。多多数数计计量量器器具具通通常常只只用用于于测测量量尺尺寸寸，而而不不测测量量工工件件存存在在的的形形状状误误差差。对对遵遵循循包包容容要要求求的的尺尺寸寸，应应把把对对尺尺寸寸及及形形状状测测量量的的结结果果综综合合起起来来，以以判判定定工工件件是是否超出

25、最大实体边界。否超出最大实体边界。返回 验收极限可按下列方式之一确定验收极限可按下列方式之一确定 1 1内缩方式内缩方式 验收极限是从规定的最大实体极限验收极限是从规定的最大实体极限( (MML)MML)和和最小实体极限最小实体极限( (LML)LML)分别向工件公差带内移动一个安全裕度分别向工件公差带内移动一个安全裕度( (A)A)来确定来确定 上验收极限：最大极限尺寸上验收极限：最大极限尺寸( (D Dmaxmax，d dmaxmax) )一安全裕度一安全裕度( (A)A) 下验收极限：最小极限尺寸下验收极限：最小极限尺寸( (D Dminmin，d dminmin)+)+安全裕度安全裕度

26、( (A)A) 2 2不内缩方式不内缩方式 规定验收极限等于工件的规定验收极限等于工件的 最大实体极限最大实体极限( (MML)MML)和最小实体极限和最小实体极限( (LML)LML)， 即即A A值等于零。值等于零。 返回 按按照照计计量量器器具具的的测测量量不不确确定定度度允允许许值值选选择择计计量量器器具具。选选择择时时，应应使使所所选选用用的计量器具的测量不确定度数值等于或小于选定的值。的计量器具的测量不确定度数值等于或小于选定的值。 例例例例 试确定试确定30h730h7的验收极限，并选择相应的计量器具。的验收极限，并选择相应的计量器具。 解解解解 查查表表得得30h730h7的的

27、公公差差值值T=0.021mmT=0.021mm，根根据据T T值值，查查表表得得出出安安全全裕裕度度A=0.002mm,A=0.002mm, 计量器具不确定度允许值计量器具不确定度允许值=0.0018=0.0018mm.mm. 按内缩方式确定验收极限按内缩方式确定验收极限 上验收极限：上验收极限：d dmaxmax-A=(300.002)mm=29.998mm-A=(300.002)mm=29.998mm 下验收极限：下验收极限：d dminmin+A=(30-0.021+0.002)mm=29.981mm+A=(30-0.021+0.002)mm=29.981mm 由由表表3737可可知知，在在工工件件尺尺寸寸4040mmmm、分分度度值值为为0.0020.002mmmm的的比比较较仪仪不不确确定定度度0.00180.0018mmmm，等于等于=0.0018=0.0018mmmm，可满足要求。可满足要求。返回