1、互换性与测量技术互换性与测量技术目录目录 前言前言 第第1 1章章 绪论绪论 第第2 2章章 测量技术基础测量技术基础 第第3 3章章 尺寸公差配合与检测尺寸公差配合与检测 第第4 4章章 形状和位置公差与检测形状和位置公差与检测 第第5 5章章 表面粗糙度与检测表面粗糙度与检测下一页返回目录目录 第第6 6章章 光滑极限量规光滑极限量规 第第7 7章章 滚动轴承的互换性滚动轴承的互换性 第第8 8章章 键与花键的互换性及检测键与花键的互换性及检测 第第9 9章章 普通螺纹的互换性与检测普通螺纹的互换性与检测 第第1010章章 渐开线圆柱齿轮的互换性与检测渐开线圆柱齿轮的互换性与检测上一页返回
2、前言前言互换性与测量技术互换性与测量技术包括几何量公差选用与误差检测两方血的内容，包括几何量公差选用与误差检测两方血的内容，和机械设计与机械制造密切相关，是高等工科院校机械类和机电类各和机械设计与机械制造密切相关，是高等工科院校机械类和机电类各专业的重要技术基础课。专业的重要技术基础课。面对高职高专，遵循面对高职高专，遵循“实用为主、够用为度实用为主、够用为度”的编写原则。内容上注的编写原则。内容上注重针对性及应用性，叙述方法上通俗易懂，深入浅出，采用国家最新重针对性及应用性，叙述方法上通俗易懂，深入浅出，采用国家最新公差标准。内容的阐述和编排符合教学规律，利于教学。公差标准。内容的阐述和编排
3、符合教学规律，利于教学。全书共分十章，由陕西国防工业职业技术学院徐秀娟主编，高葛、吴全书共分十章，由陕西国防工业职业技术学院徐秀娟主编，高葛、吴呼玲副主编，西京学院颜长锋、陕西国防工业职业技术学院孟保战参呼玲副主编，西京学院颜长锋、陕西国防工业职业技术学院孟保战参编。具体编写工作为，高葛编。具体编写工作为，高葛(第一章、第二章、第五章第一章、第二章、第五章)，徐秀娟，徐秀娟(第第三章、第四章、第七章、第八章三章、第四章、第七章、第八章)，颜长锋，颜长锋(第六章第六章)，吴呼玲，吴呼玲(第九章、第九章、第十章第十章)。全书由徐秀娟统稿，陕西国防工业职业技术学院高峥主审。全书由徐秀娟统稿，陕西国防
4、工业职业技术学院高峥主审。配套习题集由徐秀娟、吴呼玲、孟保战编写，高葛主审。配套习题集由徐秀娟、吴呼玲、孟保战编写，高葛主审。下一页返回前言前言在本书编写过程中，得到了陕西国防工业职业技术学院、西京学院等在本书编写过程中，得到了陕西国防工业职业技术学院、西京学院等有关院校的大力支持和帮助，对此我们表示衷心感谢。有关院校的大力支持和帮助，对此我们表示衷心感谢。对书中存在的疏漏和不当之处，敬请广大读者批评指正。对书中存在的疏漏和不当之处，敬请广大读者批评指正。编者编者上一页返回第第1 1章章 绪论绪论 1.1 1.1 互换性与测量技术互换性与测量技术课程的性质和任务课程的性质和任务 1.2 1.2
5、 互换性概述互换性概述 1.3 1.3 标准化与优先数系标准化与优先数系 1.4 1.4 测量技术的发展测量技术的发展1.11.1互换性与测量技术互换性与测量技术课程的性质和课程的性质和任务任务 1.1.1 1.1.1 课程性质课程性质本课程是工科院校机械类及机电类各专业的一门技术基础课，是联系本课程是工科院校机械类及机电类各专业的一门技术基础课，是联系机械设计课程与机械制造课程的纽带，也是从职业基础课向职业技术机械设计课程与机械制造课程的纽带，也是从职业基础课向职业技术课和职业技能课过渡的桥梁。课和职业技能课过渡的桥梁。机械产品的设计包括运动设计、结构设计、强度设计和精度设计四个机械产品的设
6、计包括运动设计、结构设计、强度设计和精度设计四个方面。前三个方面的设计是机械设计过程，主要完成对机器功能、结方面。前三个方面的设计是机械设计过程，主要完成对机器功能、结构、形状、尺寸的设计。精度设计就是将零件的制造误差限制在一定构、形状、尺寸的设计。精度设计就是将零件的制造误差限制在一定的范围之内，以保证零部件从加工到装配成机器，实现功能上的要求的范围之内，以保证零部件从加工到装配成机器，实现功能上的要求以及保证正常的运转。零件加工后是否符合精度要求必须通过检测才以及保证正常的运转。零件加工后是否符合精度要求必须通过检测才能确定。精度设计及检测是本课程研究的主要内容。能确定。精度设计及检测是本
7、课程研究的主要内容。下一页返回1.11.1互换性与测量技术互换性与测量技术课程的性质和课程的性质和任务任务零件精度必须有相应的工艺措施来保证，所以本课程是学习机械制造零件精度必须有相应的工艺措施来保证，所以本课程是学习机械制造技术等课程的基础。技术等课程的基础。1.1.2 1.1.2 课程任务课程任务本课程的学习是为了获得机械工程技术人员应必备的公差配合与检测本课程的学习是为了获得机械工程技术人员应必备的公差配合与检测方法的基础理论和基本技能，掌握尺寸公差与配合、形位公差、粗糙方法的基础理论和基本技能，掌握尺寸公差与配合、形位公差、粗糙度及机械制造常用零、部件的标准及其选用原则和方法，初步建立
8、测度及机械制造常用零、部件的标准及其选用原则和方法，初步建立测量误差的概念、了解一般技术测量的方法，为以后的工作奠定基础。量误差的概念、了解一般技术测量的方法，为以后的工作奠定基础。上一页返回1.2 1.2 互换性概述互换性概述 1.2.1 1.2.1 互换性的含义互换性的含义所谓互换性，是指机械产品中同一规格的一批零件或部件，任取其中所谓互换性，是指机械产品中同一规格的一批零件或部件，任取其中一件，不需作任何挑选、调整或辅助加工一件，不需作任何挑选、调整或辅助加工(如钳工修配如钳工修配)就能进行装配，就能进行装配，并能保证满足机械产品使用性能要求的一种特性并能保证满足机械产品使用性能要求的一
9、种特性例如在日常生活中，灯泡坏了，买一个装上。自行车的某一个零件坏例如在日常生活中，灯泡坏了，买一个装上。自行车的某一个零件坏了或旧了，换一个新的继续使用。在工厂中，装配车间的工人从一批了或旧了，换一个新的继续使用。在工厂中，装配车间的工人从一批同一规格的零件中任取一个装在机器或部件上，就能满足机器的使用同一规格的零件中任取一个装在机器或部件上，就能满足机器的使用功能。这都是互换性的体现。功能。这都是互换性的体现。下一页返回1.2 1.2 互换性概述互换性概述 1.2.2 1.2.2 互换性的作用互换性的作用互换性给产品的设计、制造和使用维修都带来很大的便利。互换性给产品的设计、制造和使用维修
10、都带来很大的便利。在设计方面，由于采用具有互换性的标准件、通用件，可使设计工作在设计方面，由于采用具有互换性的标准件、通用件，可使设计工作简化、设计周期缩短，并便于使用计算机辅助设计。简化、设计周期缩短，并便于使用计算机辅助设计。在制造方面，由于零件具有互换性，所以可以采用分散加工，集中装在制造方面，由于零件具有互换性，所以可以采用分散加工，集中装配。有利于使用现代化的工艺装备，实现自动化生产。装配时，不需配。有利于使用现代化的工艺装备，实现自动化生产。装配时，不需辅助加工和修配，提高了生产效率，减轻了工作强度。辅助加工和修配，提高了生产效率，减轻了工作强度。在使用维修方面，当机器的零件需要更
11、换时，可在最短时间内用备件在使用维修方面，当机器的零件需要更换时，可在最短时间内用备件加以替换，从而提高了机器的利用率和使用寿命。加以替换，从而提高了机器的利用率和使用寿命。上一页 下一页返回1.2 1.2 互换性概述互换性概述 1.2.3 1.2.3 互换性的分类互换性的分类互换性按其互换程度可分为完全互换和不完全互换。互换性按其互换程度可分为完全互换和不完全互换。若零件在装配或更换时，不需选择、调整或辅助加工若零件在装配或更换时，不需选择、调整或辅助加工(修配修配)，则其互，则其互换性为完全互换性。当装配精度要求较高时，完全互换性将使零件制换性为完全互换性。当装配精度要求较高时，完全互换性
12、将使零件制造公差很小，加工困难，成本很高，甚至无法加工。这时，将零件的造公差很小，加工困难，成本很高，甚至无法加工。这时，将零件的制造公差适当放大，使之便于加工，而在零件完工后再用测量器具将制造公差适当放大，使之便于加工，而在零件完工后再用测量器具将零件按实际尺寸的大小分为若干组，使每组零件间实际尺寸的差别减零件按实际尺寸的大小分为若干组，使每组零件间实际尺寸的差别减小，装配时按相应组进行小，装配时按相应组进行(例如，大孔组零件与大轴组零件装配，小例如，大孔组零件与大轴组零件装配，小孔组零件与小轴组零件装配孔组零件与小轴组零件装配)。这样，既可保证装配精度和使用要求，。这样，既可保证装配精度和
13、使用要求，又能解决加工困难，降低成本。此种仅组内零件可以互换，组与组之又能解决加工困难，降低成本。此种仅组内零件可以互换，组与组之间不能互换的特性，称为不完全互换性。间不能互换的特性，称为不完全互换性。上一页 下一页返回1.2 1.2 互换性概述互换性概述一般来说，不完全互换只用于部件或机构的制造厂内部的装配，至于一般来说，不完全互换只用于部件或机构的制造厂内部的装配，至于厂外协作，即使产量很大，往往也要求完全互换。厂外协作，即使产量很大，往往也要求完全互换。1.2.4 1.2.4 实现互换性的条件实现互换性的条件在加工中零件的几何参数不可避免地会产生误差，不可能、也没有必在加工中零件的几何参
14、数不可避免地会产生误差，不可能、也没有必要制造出完全一样的零件。要实现零件的互换性，必须将零件的几何要制造出完全一样的零件。要实现零件的互换性，必须将零件的几何参数误差限制在一定的范围内。零件几何参数误差允许的变动范围称参数误差限制在一定的范围内。零件几何参数误差允许的变动范围称为公差，它包括尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度等。为公差，它包括尺寸公差、形状公差、位置公差、表面粗糙度等。零件的实际几何参数误差是否在规定的范围内，需要通过技术测量加零件的实际几何参数误差是否在规定的范围内，需要通过技术测量加以判断。因此要实现互换性生产必须合理确定公差并正确进行检测。以判断。因此要实现互换性
15、生产必须合理确定公差并正确进行检测。上一页返回1.3 1.3 标准化与优先数系标准化与优先数系 1.3.1 1.3.1 标准和标准化标准和标准化标准是对一定范围内的重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、标准是对一定范围内的重复性事物和概念所做的统一规定。它以科学、技术和实践经验的综合成果为基础，以获得最佳秩序、促进最佳社会技术和实践经验的综合成果为基础，以获得最佳秩序、促进最佳社会效益为目的，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发效益为目的，经有关方面协商一致，由主管机构批准，以特定形式发布，作为共同遵守的准则和依据。布，作为共同遵守的准则和依据。标准化是指以制定标准和贯彻标准为
16、主要内容的全过程。标准化的重标准化是指以制定标准和贯彻标准为主要内容的全过程。标准化的重要意义是改进产品、过程和服务的适用性，防止贸易壁垒，促进技术要意义是改进产品、过程和服务的适用性，防止贸易壁垒，促进技术合作。贯彻标准是标准化的核心环节标准化是组织生产的重要手段，合作。贯彻标准是标准化的核心环节标准化是组织生产的重要手段，是国家现代化水平的重要标志之一。是国家现代化水平的重要标志之一。通常按标准的专业性质，将标准划分为技术标准、管理标准和工作标通常按标准的专业性质，将标准划分为技术标准、管理标准和工作标准三大类。对标准化领域中需要统一的技术事项所制定的标准称技术准三大类。对标准化领域中需要
17、统一的技术事项所制定的标准称技术标准。标准。下一页返回1.3 1.3 标准化与优先数系标准化与优先数系我国的技术标准有国家标准我国的技术标准有国家标准(GB)(GB)、行业标准、行业标准(如原机械工业部的标准如原机械工业部的标准JB)JB)、地方标准和企业标准等四个级别。、地方标准和企业标准等四个级别。为了在世界范围内促进标准化工作的开展，以利于国际物质交流和互为了在世界范围内促进标准化工作的开展，以利于国际物质交流和互助，并打一大在知识、科学、技术和经济方面的合作。国际标准化组助，并打一大在知识、科学、技术和经济方面的合作。国际标准化组织织(ISO(ISO于于19471947年成立。该组织的
18、主要活动是制订国际标准，协调世界年成立。该组织的主要活动是制订国际标准，协调世界范围内的标准化工作，组织各成员国和技术委员会进行情报交流，以范围内的标准化工作，组织各成员国和技术委员会进行情报交流，以及与其他国际性组织进行合作，共同研究有关标准化问题。各国都尽及与其他国际性组织进行合作，共同研究有关标准化问题。各国都尽可能参照国际标准并结合本国实际情况来制定和修订本国的国家标准。可能参照国际标准并结合本国实际情况来制定和修订本国的国家标准。本课程涉及的几何量公差与检测属于标准化和计量学的范畴，标准化本课程涉及的几何量公差与检测属于标准化和计量学的范畴，标准化是实现互换性的前提。标准在执行过程中
19、不断发展、修订、提高，循是实现互换性的前提。标准在执行过程中不断发展、修订、提高，循环往复。所以在执行标准时，应以最新颁布的标准为准。环往复。所以在执行标准时，应以最新颁布的标准为准。上一页 下一页返回1.3 1.3 标准化与优先数系标准化与优先数系 1.3.2 1.3.2 优先数和优先数系优先数和优先数系在机械设计与制造中，产品的性能、尺寸规格等参数都要通过数值来在机械设计与制造中，产品的性能、尺寸规格等参数都要通过数值来表达，而这些数值又会向与它相关的一系列参数传递。如某一螺栓的表达，而这些数值又会向与它相关的一系列参数传递。如某一螺栓的尺寸会影响与之相配合的螺母的尺寸、制造螺栓的刀具尺寸
20、、检验螺尺寸会影响与之相配合的螺母的尺寸、制造螺栓的刀具尺寸、检验螺栓的量具尺寸等。由此可见，工程技术中的参数数值经过传播，可造栓的量具尺寸等。由此可见，工程技术中的参数数值经过传播，可造成尺寸规格的繁杂，给生产的组织和管理带来困难。成尺寸规格的繁杂，给生产的组织和管理带来困难。优先数系和优先数就是对各种技术参数的数值进行协调和科学统一的优先数系和优先数就是对各种技术参数的数值进行协调和科学统一的数值标准，使产品参数的选择一开始就纳入标准化轨道。数值标准，使产品参数的选择一开始就纳入标准化轨道。上一页 下一页返回1.3 1.3 标准化与优先数系标准化与优先数系优先数系是一种无量纲的分级数值，它
21、是十进制等比数列，适用于各优先数系是一种无量纲的分级数值，它是十进制等比数列，适用于各种量值的分级。数系中的每一个数都为优先数。国家标准种量值的分级。数系中的每一个数都为优先数。国家标准GB/T 321-GB/T 321-20052005优先数和优先数系优先数和优先数系规定了规定了5 5个等比数列，它们的公比分别个等比数列，它们的公比分别为为 ，分别用，分别用R5R5、R10R10、R20R20、R40R40、R80R80表表示，其中前示，其中前4 4个为基本系列，个为基本系列，R80R80为补充系列，仅用于分级很细的特殊为补充系列，仅用于分级很细的特殊场合。场合。按公比计算的优先数系的理论值
22、大多为无理数，工程技术上应用时采按公比计算的优先数系的理论值大多为无理数，工程技术上应用时采用圆整后的近似值。用圆整后的近似值。上一页 下一页返回1.3 1.3 标准化与优先数系标准化与优先数系为了满足生产需要，优先数系还有派生系列。派生系列是指从某系列为了满足生产需要，优先数系还有派生系列。派生系列是指从某系列中按一定项差取值可构成的系列，如中按一定项差取值可构成的系列，如R10R10系列中，每系列中，每3 3项取一值得到项取一值得到R10/3R10/3系列，其公比为系列，其公比为R10/3 2R10/3 2，即，即1 1，2 2，4 4，8 8，;1.25;1.25，2.2.5 5，5 5
23、，1010，等。等。优先数系分档科学合理，不仅对数值的协调、简化起着重要的作用，优先数系分档科学合理，不仅对数值的协调、简化起着重要的作用，而且是制定其他标准的依据，在设计中也广泛使用。本课程所涉及的而且是制定其他标准的依据，在设计中也广泛使用。本课程所涉及的有关标准中的数值，都是按照优先数系选定的。如标准公差值是按照有关标准中的数值，都是按照优先数系选定的。如标准公差值是按照R5R5系列确定的，表面粗糙度标准中规定的取样长度分段是采用系列确定的，表面粗糙度标准中规定的取样长度分段是采用R10R10系系列的派生数系列的派生数系R10/5R10/5确定。确定。标准规定的五种优先数系的公比及常用数
24、值见标准规定的五种优先数系的公比及常用数值见表表1-11-1。上一页返回1.4 1.4 测量技术的发展测量技术的发展 1.4.1 1.4.1 几何量检测的重要意义几何量检测的重要意义按照先进的公差标准进行正确的精度设计，对零件的几何量分别给定按照先进的公差标准进行正确的精度设计，对零件的几何量分别给定了合理的公差，还要采取相应的测量和检验措施才能保证零件的功能了合理的公差，还要采取相应的测量和检验措施才能保证零件的功能和互换性。也就是说要按照公差标准和检测技术要求对零部件的几何和互换性。也就是说要按照公差标准和检测技术要求对零部件的几何量进行检测，淘汰不符合公差要求的不合格品，使精度设计要求发
25、挥量进行检测，淘汰不符合公差要求的不合格品，使精度设计要求发挥它的作用。可见，检测工作是不可缺少和非常重要的。没有检测，互它的作用。可见，检测工作是不可缺少和非常重要的。没有检测，互换性生产就得不到保证，公差要求也就变成了空想。实际上，任何一换性生产就得不到保证，公差要求也就变成了空想。实际上，任何一项公差要求都要有相应的检测手段相配合。这就是说，合理确定公差项公差要求都要有相应的检测手段相配合。这就是说，合理确定公差和正确进行检测是保证机械产品质量和实现互换性生产的两个必不可和正确进行检测是保证机械产品质量和实现互换性生产的两个必不可少的条件。少的条件。下一页返回1.4 1.4 测量技术的发
26、展测量技术的发展当然，检测的目的不仅可以判断产品是否合格，更重要的是可以分析当然，检测的目的不仅可以判断产品是否合格，更重要的是可以分析不合格产品产生的原因，以便及时调整加工工艺，减少和预防废品的不合格产品产生的原因，以便及时调整加工工艺，减少和预防废品的产生。产生。1.4.2 1.4.2 测量技术的发展概况测量技术的发展概况在我国的历史上，很早就有关于几何量检测的记载。例如，早在商朝，在我国的历史上，很早就有关于几何量检测的记载。例如，早在商朝，我国就有了象牙制成的尺，秦朝统一了度量衡制度，西汉已有了铜制我国就有了象牙制成的尺，秦朝统一了度量衡制度，西汉已有了铜制卡尺等。但长期的封建统治使得
27、科学技术未能进一步发展，旧中国的卡尺等。但长期的封建统治使得科学技术未能进一步发展，旧中国的检测技术和计量器具一直处于落后状态。检测技术和计量器具一直处于落后状态。上一页 下一页返回1.4 1.4 测量技术的发展测量技术的发展新中国成立以来，我国十分重视检测技术的发展，大力建设和加强计新中国成立以来，我国十分重视检测技术的发展，大力建设和加强计量制度。量制度。19591959年年6 6月国务院发布了月国务院发布了关于统一我国计量制度的命令关于统一我国计量制度的命令，确定以确定以“米制米制”为我国的基本计量制度，为我国的基本计量制度，19771977年颁布了年颁布了中华人民共中华人民共和国计量管
28、理条例和国计量管理条例、19851985年颁布了年颁布了中华人民共和国计量法中华人民共和国计量法等。等。经过多年的努力，我国的测量仪器和检测手段日前已达到了世界先进经过多年的努力，我国的测量仪器和检测手段日前已达到了世界先进水平。测量仪器不断朝着精度高、速度快、智能化等方向发展。测量水平。测量仪器不断朝着精度高、速度快、智能化等方向发展。测量技术的发展不仅促进了机械制造业的发展，而且加速了我国现代化建技术的发展不仅促进了机械制造业的发展，而且加速了我国现代化建设的进程。设的进程。上一页返回表表1-11-1优先数系基本系列的公比及常用数优先数系基本系列的公比及常用数值值(R80(R80略略)返回
29、第第2 2章章 测量技术基础测量技术基础 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识 2.2 2.2 计量器具与测量方法计量器具与测量方法 2.3 2.3 测量误差和数据处理测量误差和数据处理 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识 2.1.1 2.1.1 测量的概念测量的概念所谓测量，就是把被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确所谓测量，就是把被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量量值的实验过程。可用公式表示为定被测量量值的实验过程。可用公式表示为 L=qE (2-1)L=qE (2-1)式中式中LL被测值被测值;q q比值比值;E E计量单位。计量单位。上式表明
30、，任何几何量的量值上式表明，任何几何量的量值L L，都可由表征几何量的数值。和该几，都可由表征几何量的数值。和该几何量的计量单位何量的计量单位E E的乘积来表示。例如，用游标卡尺测得某轴直径为的乘积来表示。例如，用游标卡尺测得某轴直径为60.3 mm60.3 mm，这里，这里mmmm为长度计量单位，数值为长度计量单位，数值60.360.3是以是以mmmm为计量单位时，为计量单位时，该几何量的数值。该几何量的数值。下一页返回 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识由测量的概念可知，一个完整的几何量测量过程应包括四个要素由测量的概念可知，一个完整的几何量测量过程应包括四个要素:被被测对象、计
31、量单位、测量方法、测量精度。测对象、计量单位、测量方法、测量精度。被测对象被测对象这里指几何量，包括长度、角度、表血粗糙度、形位误这里指几何量，包括长度、角度、表血粗糙度、形位误差以及螺纹、齿轮等的几何参数。差以及螺纹、齿轮等的几何参数。计量单位计量单位用以度量同类量值的标准量。我国颁布的法定计量单位用以度量同类量值的标准量。我国颁布的法定计量单位中，对几何量来说，长度的基本单位为米中，对几何量来说，长度的基本单位为米(m)(m)、毫米、毫米(mm)(mm)、微米、微米()()，角度的单位为弧度，角度的单位为弧度(rad)(rad)以及度以及度()、分、分()()、秒、秒()()。测量方法测量
32、方法指根据给定的测量原理，在实际测量中运用该测量原理指根据给定的测量原理，在实际测量中运用该测量原理和实际操作，以获得测量数据和测量结果。和实际操作，以获得测量数据和测量结果。测量精度测量精度是指被测量几何量的测量结果与其真值相一致的程度。是指被测量几何量的测量结果与其真值相一致的程度。上一页 下一页返回m 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识 2.1.2 2.1.2 长度单位、基准和量值传递系统长度单位、基准和量值传递系统1.1.长度单位和基准长度单位和基准我国的法定计量单位中，长度计量单位为米我国的法定计量单位中，长度计量单位为米(m)(m)，与国际单位一致。，与国际单位一致。机械
33、制造中常用的长度计量单位为毫米机械制造中常用的长度计量单位为毫米(mm),1 mm=10(mm),1 mm=10-3-3m m在精密测量在精密测量中，长度计量单位采用微米中，长度计量单位采用微米(),1 =10(),1 =10-3-3 mm mm在超精密测量中，在超精密测量中，长度计量单位采用纳米长度计量单位采用纳米(nm)(nm)，1 nm=101 nm=10-3-3 。按照按照19831983年第十七届国际计量大会通过的决议，米的定义为年第十七届国际计量大会通过的决议，米的定义为:米是光米是光在真空中在在真空中在1/299 792 458s1/299 792 458s的时间间隔内所传播的距
34、离。用光波的波的时间间隔内所传播的距离。用光波的波长作为长度基准，不便于在生产中直接应用。为了保证量值的准确和长作为长度基准，不便于在生产中直接应用。为了保证量值的准确和统一，必须把长度基准的量值准确地传递到生产中所应用的计量器具统一，必须把长度基准的量值准确地传递到生产中所应用的计量器具和工件上。和工件上。上一页 下一页返回mmm 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识2.2.量值传递系统量值传递系统长度量值由国家基准波长开始，通过两个平行系统长度量值由国家基准波长开始，通过两个平行系统(线纹量具、端面线纹量具、端面量具量具)向下传递，如向下传递，如图图2-12-1所示。因此，量块和线
35、纹尺都是量值传递媒所示。因此，量块和线纹尺都是量值传递媒介，其中尤以量块的应用更为广泛。介，其中尤以量块的应用更为广泛。3.3.量块的基本知识量块的基本知识(1)(1)量块的材料、形状和尺寸。量块量块的材料、形状和尺寸。量块(又称块规又称块规)是没有刻度的平面平是没有刻度的平面平行的端面量具，用铬锰钢等特殊合金钢制成，具有线膨胀系数小、性行的端面量具，用铬锰钢等特殊合金钢制成，具有线膨胀系数小、性质稳定、耐磨性好等特点，是长度量值传递系统中重要的媒介。它除质稳定、耐磨性好等特点，是长度量值传递系统中重要的媒介。它除了作传递长度量值的基准之外，还可以用来调整仪器、调整机床或直了作传递长度量值的基
36、准之外，还可以用来调整仪器、调整机床或直接检测工件。接检测工件。上一页 下一页返回 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识量块的形状是长方体，有两个平行的测量面，其余为非测量面。测量量块的形状是长方体，有两个平行的测量面，其余为非测量面。测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度面极为光滑、平整，其表面粗糙度RaRa值达值达0.012 0.012 以上，两测量面以上，两测量面之间的距离即为量块的工作长度之间的距离即为量块的工作长度(标称长度标称长度)。标称长度。标称长度l ln n5.5 mm5.5 mm的的量块，其公称值刻印在工作面上量块，其公称值刻印在工作面上;标称长度标称长度l ln n
37、5.5 mm5.5 mm的量块，其公的量块，其公称长度值刻印在上测量面左侧较宽的一个非测量面上，如称长度值刻印在上测量面左侧较宽的一个非测量面上，如图图2-2 2-2(a)(a)所示。所示。量块的长度量块的长度l l，是指量块的一个测量面上的任意点到与其相对的另一，是指量块的一个测量面上的任意点到与其相对的另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离，辅体的材料和表面质量测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离，辅体的材料和表面质量应与量块相同，如图应与量块相同，如图2-2(b)2-2(b)所示。所示。量块中心长度量块中心长度l lc c,对应于量块未研合测量面中心点的量块长度，如图对应于量块未研
38、合测量面中心点的量块长度，如图2-2(b)2-2(b)所示。所示。上一页 下一页返回m 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识量块长度变动量量块长度变动量V V，量块相对的两个测量面上任意点中的最大长度，量块相对的两个测量面上任意点中的最大长度l lmaxmax与最小长度与最小长度l lminmin之差。之差。(2)(2)量块的精度等级。根据量块的精度等级。根据GB/T 6093-2001GB/T 6093-2001的规定，量块按其制造精的规定，量块按其制造精度分为度分为5 5级，即级，即0 0，1,2,31,2,3和和K K级，其中级，其中0 0级精度最高，级精度最高，3 3级最低，级
39、最低，K K级级为校准级，主要根据量块长度极限偏差、长度变动量允许值来划分的为校准级，主要根据量块长度极限偏差、长度变动量允许值来划分的;量块按其检定精度分为六等，即量块按其检定精度分为六等，即1 1，2 2，3 3，4 4，5 5，6 6等，其中等，其中1 1等精度等精度最高，最高，6 6等精度最低，主要依据量块中心长度测量极限误差和平面平等精度最低，主要依据量块中心长度测量极限误差和平面平行度允许偏差来划分的。行度允许偏差来划分的。上一页 下一页返回 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识(3)(3)量块的量块的“级级”与与“等等”。量块的。量块的“级级”和和“等等”是从成批制造和是
40、从成批制造和单个检定两种不同的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。按单个检定两种不同的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。按“级级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差。按含其制造误差。按“等等”使用时，是以鉴定测得的实际尺寸作为工作使用时，是以鉴定测得的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸排除了量块制造误差的影响，仅包含了鉴定时较小的测尺寸，该尺寸排除了量块制造误差的影响，仅包含了鉴定时较小的测量误差。量误差。就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以，量就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差
41、小得多。所以，量块按块按“等等”使用时其精度比按使用时其精度比按“级级”使用时的测量精度高。使用时的测量精度高。上一页 下一页返回 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识(4)(4)量块的特性和应用。量块除了上述的稳定性、耐磨性和准确性外，量块的特性和应用。量块除了上述的稳定性、耐磨性和准确性外，还有一个重要的特性，即研合性。所谓研合性是指量块的一个测量面还有一个重要的特性，即研合性。所谓研合性是指量块的一个测量面与另一量块测量面或与另一经精加下的类似量块测量面的表面，通过与另一量块测量面或与另一经精加下的类似量块测量面的表面，通过分子力的作用而相互黏合的性能。分子力的作用而相互黏合的性
42、能。量块是定尺寸量具，一个量块只有一个尺寸。为了满足一定范围的不量块是定尺寸量具，一个量块只有一个尺寸。为了满足一定范围的不同要求，量块可以利用其研合性，将多个量块研合在一起，组合使用。同要求，量块可以利用其研合性，将多个量块研合在一起，组合使用。我国生产的成套量块有我国生产的成套量块有9191块、块、8383块、块、4646块、块、3838块等几种规格。块等几种规格。表表2-12-1所列为所列为8383块组成一套的量块尺寸系列。块组成一套的量块尺寸系列。上一页 下一页返回 2.1 2.1 测量的基本知识测量的基本知识为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过为了减少量块的组
43、合误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过4 4块。选用量块时，应从所需组合尺寸的最后一位数开始，每选一块块。选用量块时，应从所需组合尺寸的最后一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。例如，从至少应减去所需尺寸的一位尾数。例如，从8383块一套的量块中选取尺块一套的量块中选取尺寸为寸为36.375 mm36.375 mm的量块组，选取方法为的量块组，选取方法为36.375 36.375 所需尺寸所需尺寸上一页返回2.2 2.2 计量器具与测量方法计量器具与测量方法 2.2.1 2.2.1 计量器具的分类计量器具的分类计量器具计量器具(又称测量器具又称测量器具)是指用于测量的工具和仪
44、器。可分为量具、是指用于测量的工具和仪器。可分为量具、量规、量仪量规、量仪(测量仪器测量仪器)和计量装置等四类。和计量装置等四类。1.1.量具量具量具通常是指结构比较简单、没有放大系统的测量工具，包括单值量量具通常是指结构比较简单、没有放大系统的测量工具，包括单值量具、多值量具和标准量具等。单值量具是用来复现单一量值的量具，具、多值量具和标准量具等。单值量具是用来复现单一量值的量具，例如量块、角度块等，它们通常都是成套使用。多值量具是能够复现例如量块、角度块等，它们通常都是成套使用。多值量具是能够复现一定范围的一系列不同量值的量具，如线纹尺等。标准量具用作计量一定范围的一系列不同量值的量具，如
45、线纹尺等。标准量具用作计量标准，提供量值传递用的量具，如量块、基准米尺等。标准，提供量值传递用的量具，如量块、基准米尺等。下一页返回2.2 2.2 计量器具与测量方法计量器具与测量方法2.2.量规量规量规是一种没有刻度的，用以检验零件尺寸、形状、相互位置的专用量规是一种没有刻度的，用以检验零件尺寸、形状、相互位置的专用检验工具，它只能判断零件是否合格，而不能测得被测零件的具体尺检验工具，它只能判断零件是否合格，而不能测得被测零件的具体尺寸，如光滑极限量规、螺纹量规等。寸，如光滑极限量规、螺纹量规等。3.3.量仪量仪量仪即计量仪器，通常是指具有传动放大系统的、能将被测量的量值量仪即计量仪器，通常
46、是指具有传动放大系统的、能将被测量的量值转换成可直接观察的指示值或等效信息的计量器具。按工作原理和结转换成可直接观察的指示值或等效信息的计量器具。按工作原理和结构特征，量仪可分为机械式、电动式、光学式、气动式，以及它们的构特征，量仪可分为机械式、电动式、光学式、气动式，以及它们的组合形式组合形式光机电一体的现代量仪。光机电一体的现代量仪。上一页 下一页返回2.2 2.2 计量器具与测量方法计量器具与测量方法4.4.计量装置计量装置计量装置是一种专用检验工具，可以迅速地检验更多或更复杂的参数，计量装置是一种专用检验工具，可以迅速地检验更多或更复杂的参数，从而有助于实现自动测量和自动控制。如自动分
47、选机、检验夹具、主从而有助于实现自动测量和自动控制。如自动分选机、检验夹具、主动测量装置等。动测量装置等。上一页 下一页返回2.2 2.2 计量器具与测量方法计量器具与测量方法 2.2.2 2.2.2 计量器具的度量指标计量器具的度量指标1.1.刻线间距刻线间距刻线间距是指计量器具标尺或分度盘上相邻两刻线之间的距离。如刻线间距是指计量器具标尺或分度盘上相邻两刻线之间的距离。如图图2-32-3所示，为了适合人眼观察，一般刻线间距为所示，为了适合人眼观察，一般刻线间距为1 12.5 mm2.5 mm。2.2.分度值分度值分度值是指计量器具标尺或分度盘上每一刻线间距所代表的量值。标分度值是指计量器具
48、标尺或分度盘上每一刻线间距所代表的量值。标尺分度值越小，表示计量器具的测量精度越高。一般长度计量器具的尺分度值越小，表示计量器具的测量精度越高。一般长度计量器具的分度值有分度值有0.1 mm,0.01 mm,0.001 mm0.1 mm,0.01 mm,0.001 mm，0.0005mm0.0005mm等几种。如图等几种。如图2-32-3所所示，表盘上的分度值为示，表盘上的分度值为1 1 。上一页 下一页返回m2.2 2.2 计量器具与测量方法计量器具与测量方法3.3.测量范围测量范围测量范围是指计量器具所能测量的最小值到最大值的范围。如图测量范围是指计量器具所能测量的最小值到最大值的范围。如
49、图2-32-3所示，测量范围为所示，测量范围为0 0180 mm180 mm。4.4.示值范围示值范围示值范围是指计量器具所能显示或指示的最小值到最大值的范围。如示值范围是指计量器具所能显示或指示的最小值到最大值的范围。如图图2-32-3所示，示值范围为所示，示值范围为20 20 。5.5.灵敏度灵敏度灵敏度是指对于给定的被测量，被观测变量的增量灵敏度是指对于给定的被测量，被观测变量的增量L L与相应的被测与相应的被测量的增量量的增量x x之比，即之比，即 S=S=L/L/x (2-2)x (2-2)上一页 下一页返回m2.2 2.2 计量器具与测量方法计量器具与测量方法当分子、分母为同类量的
50、情况下，灵敏度也称为当分子、分母为同类量的情况下，灵敏度也称为“放大比放大比”或或“放大放大倍数倍数”。6.6.示值误差示值误差示值误差是指计量器具上的示值与被测量真值之差。一般来说，示值示值误差是指计量器具上的示值与被测量真值之差。一般来说，示值误差越小，计量器具精度越高。误差越小，计量器具精度越高。7.7.测量重复性误差测量重复性误差测量重复性误差是指在相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多测量重复性误差是指在相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次等精度测量时，所有测得值的分散程度即为重复性误差。它是计量次等精度测量时，所有测得值的分散程度即为重复性误差。它是计量器具本身各种误差的综
