1、第三章第三章 技术测量基础技术测量基础第一节长度基准和尺寸传递一、计量单位和长度基准二、长度量值传递系统三、量块图3-1量块的外形和名称第一节长度基准和尺寸传递表3-1成套量块尺寸表(GB/T 60932001)(单位：mm)第一节长度基准和尺寸传递图3-2量块附件第二节测量方法的分类及特点1.直接测量方法与间接测量方法2.绝对测量方法与相对测量方法3.接触测量方法与非接触测量方法4.综合测量方法与单项测量方法5.静态测量方法与动态测量方法6.被动测量方法与主动测量方法第三节计量器具的分类及其技术指标一、计量器具的分类1.量具2.量仪3.极限量规4.计量装置第三节计量器具的分类及其技术指标二、
2、计算器具的基本技术指标1.分度值2.示值3.示值范围4.测量范围5.灵敏度6.测量力7.仪器不确定度第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测一、孔、轴尺寸的检测1.车间条件下的检测(1)常用测量器具在车间条件下，常用游标卡尺、千分尺、指示表等普通测量器具检测生产中零件的几何精度。第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测1)游标量具。原理与读数。游标量具是利用游标读数原理制成的一种常用量具。它具有结构简单,使用方便，测量范围广等特点。游标卡尺的测量精度可分为0.1mm、0.05mm、0.02mm几种。图3-3游标卡尺1下测量爪2上测量爪3锁紧螺母4游标尺5尺身第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测 使用方法。首
3、先右手四指握住尺身，拇指推动游标尺上凸起的部分，使游标尺能在尺身上灵活移动。数读方法。实际生产中，分度值为0.02mm的游标卡尺应用较多，如图3-4所示。首先，根据游标零线所处位置读出主尺刻度数值，这个值就是整数部分。再判断游标第几条刻线与主尺刻线对齐，由游标尺对齐刻线直接读出小数部分的读数，把整数部分和小数部分相加，就是测量结果。图3-4a所示的读数为19.40mm，图3-4b所示的读数为16.44mm。第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-4分度值为0.02mm的游标卡尺读数第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-5游标量具a)深度游标卡尺b)高度游标卡尺c)齿厚游标卡尺第四节孔、轴尺寸
4、与锥度、角度的检测2)螺旋测微量具。原理与读数。外径千分尺主要由尺架、量砧、固定套筒、微分筒、测力装置(棘轮)等组成，如图3-6和图3-7所示。图3-6025mm千分尺1尺架2活动量砧锁紧手柄3测力装置4微分筒5固定套筒6活动量砧7固定量砧第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-72550mm千分尺1尺架2活动量砧锁紧手柄3测力装置4微分筒5固定套筒6活动量砧7标准测棒8固定量砧第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测 使用方法。测量前要首先检查微分筒的零线与固定套筒的主刻线是否对齐，如果没有对齐，要进行调整或在测量结果中加以修正。第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测 读数方法。在固定套筒上读出其与微
5、分筒边缘靠近的刻线数值(包括整毫米数和0.5mm部分)，再从微分筒上读出其与固定套筒的主刻线对齐的刻线数值，如果微分筒上没有刻线对齐主刻线，这时可以估读，估读的这一位数字放在千分位，也是有效数字。三者相加，所得即为被测量值。图3-8a所示的读数为0mm，图3-8b所示的读数为5.400mm，图3-8c所示的读数为5.385mm，图3-8d所示的读数为5.885mm，其中图3-8d比图3-8c的读数多0.5mm是因为螺母位置超过了主尺的半格刻线位置。第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-8分度值为0.01mm的千分尺读数第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-9常用螺旋测微量具a)内径千分尺b
6、)深度千分尺c)公法线千分尺d)螺纹千分尺第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测3)百分表。原理与读数。百分表的工作原理是利用齿轮、齿条、杠杆或扭簧等机械传动，将测量杆的微小位移转变为指针的偏转量显示在表盘上，如图3-10所示。目前国产百分表的常用测量范围有03mm、05mm、010mm三种。第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-10百分表1测头2测杆3表盘4大指针5小指针第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-11千分表1测头2测杆3表盘4大指针5小指针6拨叉第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测 杠杆百分表。杠杆百分表是利用杠杆机构把测头的直线位移转变为指针在表盘上的角位移。在表盘的圆周上有均匀
7、的刻度，分度值一般图3-12杠杆百分表1测头2表盘3表架4转向拨叉第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测 内径百分表。内径百分表用于比较法测量孔或键槽等内尺寸。仪器备有一套长短不同的可换测头，可根据被测孔径大小选择更换，其测量范围由可换测量头的长度实现，如图3-13所示。第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测(2)光滑极限量规检验孔轴尺寸的合格性在车间条件下进行成批大量生产时，常用光滑极限量规检验孔轴尺寸的合格性，如图3-14所示。图3-13内径百分表1百分表2锁紧螺母3隔热手柄4主体5定位装置6活动测量头7可换测量头第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-14光滑极限量规第四节孔、轴尺寸与锥度、角度
8、的检测图3-15常见轴、孔用量规a)光滑孔用塞规b)光滑轴用卡规c)螺纹孔用塞规d)螺纹轴用环规第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测(3)光滑工件尺寸的检验车间条件下，用普通计量器具检验生产中常用精度的尺寸，判断其是否在设计给定的极限尺寸范围之内。图3-16测量误差对测量结果的影响第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-17安全裕度和验收极限第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测表3-2安全裕度A与计算器具的测量不确定度允许值(GB/T 31772009)(单位：m)第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测表3-2安全裕度A与计算器具的测量不确定度允许值(GB/T 31772009)(单位：m)第四节孔、
9、轴尺寸与锥度、角度的检测表3-3游标卡尺、千分尺不确定度数值(单位：mm)第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测表3-4指示表不确定度数值(单位：mm)第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测表3-5比较仪的不确定度数值(单位：mm)第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测(4)计量器具选择实例某轴直径为?35h8(0)，试确定上、下验收极限并选择合适的计量器具。解根据公称尺寸?35和公差等级IT8，如u1按第一档，从表3-2中可以查得第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-18立式光学比较仪1底座2粗调手轮3支臂4立柱5目镜6光学计管7测头8工作台第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测2.计量室条件下孔、轴尺寸
10、的测量(1)立式光学比较仪立式光学比较仪是一种精度较高而结构简单的常用量仪，用量块作为基准，按相对法(比较方法)测量各种工件的外尺寸。图3-19光学计管工作原理a)正切杠杆机构b)水学原理图c)目镜分划板第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测(2)机械比较仪机械比较仪是由杠杆式测微表及底座等组成的。(3)万能测长仪万能测长仪是由精密机械、光学系统和电气部分相结合的长度测量仪器。图3-20机械比较仪1工作台2测头3测微表4立拄5支臂6底座第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-21万能测长仪1测座2工作台3尾管4底座5手柄6一微分筒7手轮第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-22大型工具显微镜1底
11、座2立柱和支臂3目镜4物镜5坐标工作台第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测(4)工具显微镜工具显微镜是一种用影像法作为测量基础的精密光学仪器。(5)其他精密量仪数字显示技术在测量上得到了充分的应用，提高了读数精度与可靠性。图3-23游标万能角度尺1游标尺2主尺3角尺4直尺5夹子第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测二、锥度、角度的检测1.角度的检测(1)直角尺(90角尺)用于垂直画线和检验零件相互垂直的位置。(2)游标万能角度尺游标万能角度尺是按游标原理读数的量仪，其结构如图3-23所示。图3-24游标万能角度尺的组合形式第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测2.锥度的检测(1)圆锥量规套规用于检验外锥
12、体，小端有Z刻线；塞规用于检验内锥体，大端有Z刻线。图3-25圆锥量规检验示意图第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测(2)间接测量正弦规是利用三角学原理间接测量角度及锥度的一种常用量具，如图 所示，利用正弦规测量角度和锥度时，测量精度可达31。第四节孔、轴尺寸与锥度、角度的检测图3-26正弦规a)正弦规b)正弦规使用1平板2被测圆锥塞规3指示表4正弦规5量块第五节测量误差基本知识一、测量误差的基本概念1.绝对误差2.相对误差二、测量误差产生的原因1.计量器具误差2.方法误差3.环境误差4.人员误差三、测量误差的基本类型及处理原则1.随机误差的特性及处理方法2.系统误差的特性与处理方法3.粗大误差
13、的特性及处理方法4.等精度直接测量的数据处理 第五节测量误差基本知识1.随机误差的特性及处理方法(1)随机误差的特性随机误差是指在同一条件下，多次重复测量同一量值时，误差的绝对值大小和符号以不可预定的方式变化的误差。表3-6多次重复测量的统计表(单位：mm)第五节测量误差基本知识图3-27统计直方图和正态分布曲线a)统计直方图b)正态分布曲线第五节测量误差基本知识1)对称性。2)单峰性。3)有界性。4)抵偿性。(2)随机误差的评定指标要确定随机误差的极限范围，需要通过几个特性指标对测量列进行定量的计算处理。1)算术平均值。2)残余误差i。残余误差的代数和等于零，即第五节测量误差基本知识 残余误
14、差的平方和最小，即3)标准偏差与实验标准偏差s。第五节测量误差基本知识4)算术平均值的标准偏差,即(3)随机误差的处理方法随机误差的处理方法是利用测量列计算有关的评定指标，确定出随机误差的极限范围，得出测量结果。第五节测量误差基本知识2.系统误差的特性与处理方法(1)定值系统误差定值系统误差是指测量过程中误差的绝对值大小和符号均保持不变的误差。(2)变值系统误差变值系统误差是指测量过程中误差的绝对值大小和符号是按某一确定的规律变化的误差。3.粗大误差的特性及处理方法第五节测量误差基本知识4.等精度直接测量的数据处理 表3-7数据表第五节测量误差基本知识2)列表计算残余误差，结果见表3-7。3)
15、计算测量列单次测量值的标准偏差，即解：1)计算测量列的算术平均值，即第五节测量误差基本知识5)计算单个测得值中随机误差极限值，即6)计算平均值的极限误差，即7)测量结果。4)计算测量列算术平均值的标准偏差,即第五节测量误差基本知识一、计量器具的检定1.计量器具检定的意义2.检定规程第六节计量器具的维护与保养二、计量器具的维护与保养1)测量前应将测量器具的工作面和被测表面擦拭干净，以免脏物存在而影响测量精确度。2)温度对计量器具影响很大，精密量仪应放在恒温室内，室温维持在20左右，且相对湿度不要超过60。3)不要把计量器具放在磁场附近，以免使计量器具磁化。4)量具不能当作其他工具使用。第六节计量器具的维护与保养5)计量器具在使用过程中，不能与刀具堆放在一起，以免碰伤；也不能随便放在机床 上，以免因机床振动而使计量器具损坏。6)计量器具应经常保持清洁，使用后及时擦拭干净，并涂上缓蚀剂，放在专用的盒子里，存放在干燥的地方。7)计量器具应定期送计量室检定，以免其示值误差超差而影响测量结果。第六节计量器具的维护与保养
