JJF1097-2003平尺校准规范.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范 J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 平 尺 校 准 规 范 C a l i b r a t i o n S p e c i f i c a t i o n f o r S t r a i g h t E d g e s 2 0 0 3 一 0 3 一 0 5 发布 2 0 0 3一0 9一0 1实施 国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局发布 工万 F 1 口 1 9 叮 - 2 1 协3 广.。.。.。.。、 平尺校准规范 C a l i b r a t i o n S p e c i f i c a t i o n f o r S t r a i g h t E d g e s ， . ， . ， . ， . ， . ， . ， . ， . ， . ， . ， . ， . ， . ，. 几 .扒.叭.户.户.川 J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 代替 J J G 1 1 6 -1 9 8 3 本规范经国 家质量监督检验检疫总局于 2 0 0 3 年 0 3 月0 5 日 批准， 并自 2 0 0 3 年0 9 月O 1 日 起施行。 归口 单 位 :全国几何量工程参量计量技术委员会 主要起草单位 :北京市计量科学研究所 本规范 由归 口单位负责解释 刀 F 1 口 州 叮- 2 0 0 3 本规范主要起草人 : 马桂茹 刘振幅 ( 北京计量科学研究所) ( 北京计量科学研究所) J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 目录 1 范围 ( 1 ) 2 引用文献 ( 1 ) 3 概述 ( 1 ) 4 计量特性 ( 2) 4 . 1 工作面表面粗糙度 ( 2) 4 . 2 平尺侧面对工作面的垂直度 ( 2) 4 . 3 铸铁平尺工作面接触斑点 ( 3) 4 . 4 工 作面直线度 。 ( 3 ) 4 . 5 上工作面与下工作面 ( 或支承面)的平行度 ( 4 ) 5 校准条件 ( 4) 5 . 1 环境条件 ( 4 ) 5 . 2 校准用计量器具 ( 5 ) 6 校准项 目和校准方法 ( 5) 6 . 1 表面粗糙度 ( 5 ) 6 . 2 侧面对工作面的垂直度 ( 5 ) 6 . 3 铸铁平尺工作面接触点面积比率和接触点数 ( 5 ) 6 . 4 工作面的直线度 ( 6 ) 6 . 5 上工作面与下工作面 ( 或支承面)平行度 ( 7) 7 校准结果的 处理 。 ( 7 ) 8 复校时间间隔 ( 7 ) 附录 A 平尺直线度校准结果测量不确定度分析实例 ( 8 ) 附录B 校准证书内容 ( 1 1 ) J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 平 尺校 准规 范 范 围 本规范适用于铸铁、钢制和岩石平尺的校准。 2引用文献 本规范引用下列文献: J J F 1 0 0 1 -1 9 9 8 通用计量术语及定义 J J F 1 0 5 9 -1 9 9 9 测量不确定度评定与表示 J B / T 7 9 7 7 -1 9 9 9 铸铁平尺 J B / T 7 9 7 8 -1 9 9 9 钢平尺和岩石平尺 使用本规范时应注意使用上述文献的现行有效版本。 3 概 述 平尺是工作面为平面、用于测量工件表面直线度和平面度的量具。平尺的准确度等 级分为 0 0 级、0 级、1 级和 2 级。 平尺的结构型式 : 铸铁平尺结构型式见图 1 ; 皿皿蓄 ( a ) I型 ( b ) 1 1型 ( c )桥型 图 1 铸铁平尺结构型式图 钢平尺和岩石平尺的结构型式见图 2 和图 3 o 注 :作 为校准.不判 断合格 与否.如要定其准确度等级 ，必须 满足 相应要求。 J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 止 图 2钢平尺结构型式 图 口 图3 岩石平尺结构示意图 4 计 f特性 4 . 1 工作面表面粗糙度 4 . 1 . 1 钢平尺工作面表面粗糙度R , - 0 . 2 0 / r m ， 侧面R , 0 . 8 0 p m o 4 . 1 . 2 岩 石平尺工作面 表面粗糙度 R e - - 0 . 4 0 z m ， 侧面 R , 续 1 . 6 0 L m a 4 . 2 平尺侧面对工作面的垂直度 平尺侧面对工作面垂直度要求见表 1 规定。 表 1平尺侧面对工作面垂 直度 /m m 0 0 012 侧面对工作面垂直度允差I F a m 4 0 08. 01 3 . 0 2 5 5 0 0 9. 01 5 . 03 0 6 3 01 0 . 5 1 8 . 03 5 8 0 01 2 . 52 1 . 0 4 0 1 以扣1 5 . 02 5 . 05 0 1 0 0 1 2 5 01 8 . 03 0 . 06 01 2 0 1 6 ( X 】 2 2 . 03 7 . 07 51 5 0 2 0 0 02 7 . 04 5 . 0 9 01 8 0 2 5 0 03 3 . 05 5 . 01 1 0 2 2 0 3 0 0 03 9 . 0 6 5 . 01 3 02 6 0 4 0 0 08 5 . 0 1 7 03 4 0 5 0 0 01 0 5. 0 2 1 04 2 0 6 3 0 0 2 6 05 2 0 注:平行度的允差值为表3中直线度允差值的 1 . 5倍，垂直度允差值为表 3中直线度允差 值 的 5倍 。 J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 4 . 3 铸铁平尺工作面接触斑点 铸铁平尺工作面接触斑点要求见表 2 规定。 表2 铸铁平尺工作面接触斑点 校 准项 目 准确度等级 0 00I2 ( 2 5 x 2 5 ) m m单位面积 内接触点面积比率 32 0 %杂1 6 %31 0 % ( 2 5 x 2 5 ) m m单位面积 内接 触点数 3 2 5妻2 0 注 : 1 距工作面边缘0 . 0 1 L 最大为 1 O m m )范围内接触点面积比率或接触点数不计，且任意点都 不得高于工作面。( 其中 L为平尺工作面长度) 2 接触点数在任意 ( 2 5 x 2 5 ) m m中接触点数之差应不大于5点，若有争议则以接触点面积比 率为评定依据。 4 . 4 工作面直线度 工作面直线度要求见表 3 规定。 表 3 工作面直线度 校准项 目 准确度等级 0 0012 工作面直线度允差/ 1 em 3 0 01 . 32 . 24.48 . 8 月 0 01 . 62 . 65.0 1 0. 0 5 0 01 . 83 . 06.01 2. 0 6 3 02 . 13. 57 . 01 4 . 0 7 5 02 . 44. 08 . 0 1 6.0 8 0 02 . 54. 28 . 01 6.0 U 洲 X 13 . 05. 01 0. 02 0 . 0 1 2 5 03 . 66. 01 2 . 0 2 4.0 1 5 0 04 . 27. 01 4. 02 8.0 1 6 0 04 . 47. 41 5 . 03 0.0 2 以 O5 . 49. 01 8 . 0 3 6.0 2 5 0 06 . 61 1 . 02 2. 04 4 . 0 4 1 兀 旧1 7 . 03 4. 06 8 . 0 5 0 0 02 1 . 04 2. 08 4 . 0 6 3 0 05 2. 01 0 5. 0 任 意 2 0 0 mm 1 . 11 . 84 . 07. 0 J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 直线度计算公式: 0 0 级:0 . 6 x( 1 +L / 2 5 0 ) t m( 1 0 级:1 x ( 1 + L 1 2 5 0 卜 m ( 2 1 级:2 x ( 1 + L / 2 5 0 卜 m ( 3 2 级:4 x ( 1 + L / 2 5 0 冲 m ( 4 式中:L 平尺工作面长度，m m a 注:距工作面边缘0 . 0 0 1 L( 最大为l o m m )范围内直线度不计，且任意一点都不得高于工作面。 4 . 5 上工作面与下工作面 ( 或支承面)的平行度 上工作面与下工作面 ( 或支承面)的平行度要求见表 4的规定。 表 4上工作面 与下工作面( 或支承面 )的平行度 校准项 目 准确度等级 0 0012 平行度允差/ j- 3 0 02 . 03. 37 . 01 4 . 0 4 0 02. 43. 98 . 01 6 . 0 5 0 02. 74. 59 . 01 8 . 0 6 3 03. 25. 31 1 . 02 2 . 0 7 5 03. 66. 01 2. 0一 2 4 . 0 8 0 03. 8 6. 3 1 2. 02 4 . 0 1 0 0 04. 57 . 5巧 . 03 0 . 0 1 2 5 05. 49 . 01 8. 03 6 . 0 1 5 0 06. 3 1 0 . 5 2 1 . 04 2 . 0 1 6 0 06. 61 1 . 12 3 . 04 5 . 0 2 0 0 08 . 1 1 3 . 5 2 7. 05 4 . 0 2 5 0 09. 91 6 . 53 3. 06 6 . 0 3 0 0 0 1 1 . 7 1 9 . 5 3 9. 07 8 . 0 4 0 0 0 2 5 . 5 5 1 . 01 0 2. 0 5 0 0 03 1 . 56 3 . 01 2 6. 0 6 3 0 07 8 . 01 5 6. 0 5校准条件 5 . 1 环境条件 0 0 级、0 级平尺校准时温度为 ( 2 0士 5 ) C ，温度变化 1 T / h ，温度平衡时间不少 于 8 h 0 4 J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 1 级、2 级平尺校准时温度为 ( 2 0 士8 ) 0 C ，温度变化 2 C / h ，温度平衡时间不少于 8 h. 5 . 2 校准用计量器具 5 . 2 . 1 校准项目和校准用主要计量器具见表 5 0 5 . 2 . 2 其他计量器具 分度值为O . O l m m / m合象水平仪及框式水平仪。 表 5 校准项目和校准用计量器具 序 号 校 准项 日 表面粗糙度 侧面对工作面的垂直度 铸铁平尺工作面接触点 面积 比率和接触点数 校准用主要计量器具 表面粗糙度比较样块或仪器 直角尺 、塞尺或分度值 0 . 0 0 1 m m指示表及表架 显示 剂( 5 0x2 5 ) m m标准板 工作面直线度 对于0 0级平尺:分度值为0 . 0 0 1 m m / m或分度值为0 . 2 ” 的电子 水平仪、自准直仪; 对于 0 级平尺:分度值为 0 . 0 0 5 m m / m或分度值为 1 ” 的电子水 平仪、自准直仪; 对于 1 , 2级平尺:分度值为O . O l m m / m或分度值为 2 “ 的电子 水平仪、自准直仪; 0级刀口尺及2级量块 上工作面 与下工作 面 ( 或 支承面)的平行度 分度值为0 . 0 0 1 m m指示表或 O . O l m m千分尺 6 校 准项 目和校准 方法 首先检查外观，确定没有影响校准结果的因素后再进行校准。 6 . 1 表面粗糙度 用表面粗糙度样块比较，或表面粗糙度检查仪进行校准。 6 . 2 侧面对工作面的垂直度 用直角尺和塞尺在平尺全长三个位置上进行。对于 l 0 0 0 m m以下平尺还可以用打表 法进行校准。 6 . 3 铸铁平尺工作面接触点面积比率和接触点数 将被校平尺工作面上涂上显示剂，在不低于其准确度等级的平板或平尺上研合，使 平尺 工 作 面上 显 示 明显 接 触 点。然后 用 一 个在 ( 5 0 x 2 5 ) m m 范 围 内刻 划有 ( 2 . 5 x 2 . 5 ) m m 的 2 0 0 个小方格的透明标准板置于平尺任意位置上，依次观察每个方格 内包含接触点所占面积比例 ( 以 1 / 1 0 为单位) 。求上述比例之和，除以 2 即为接触点面 积比率。 注:接触点数是在被校平尺任意位置上，在 ( 2 5 x 2 5 ) m m正方形面积范围内的点数。 5 J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 6 . 4 6. 4 工作面的直线度 将被校平尺 ( 桥型平尺除外)用 等 高 块 支 承 在 距 平 尺 两 端 ? L ( : 为 平 尺 长 度 ) ， 处，根据平尺长度选择适当桥板，一般不少于 8 一1 0个位置，跨距在 ( 5 0 . 5 0 0 ) m m, 把电子水平仪 ( 或自准直仪的反射镜)固定在桥板上，将桥板按跨距前后相接从平尺一 端移至另一端，每移动一个跨距从仪器上记取该位置读数 ( 格数) 。根据最小条件评定 准则，通过计算或作图进行数据处理，评定被校平尺工作面直线度。 平尺工作面任意 2 0 0 m m直线度 ，可选择 5 0 m m左右跨距 ，按上述方法进行。 对于工作面宽度超过 6 0 m m的平尺，应增加直线度截面或按平面度要求校准，其平 面度按表 3 直线度要求。 对于工作面长度不超过 5 0 0 m m的平尺，可以用刀口尺和量块 以光隙法校准。在保 证平尺准确度条件下，允许用其它方法校准平尺工作面直线度。 6 . 4 . 2 平尺工作面直线度校准实例 用分度值为O . O l m m / m的电子水平仪校准 1 0 0 0 m m平尺，桥板跨距 L 二l 0 0 m m，仪器 在平尺工作面各点读数和用计算法评定平尺工作面直线度列于表6 0 表 计算法评定平尺工作面直线度 测量 序号 测量位置 / mm 读 数/ 字 a 一 a, / 字 累积读数 / 字 按最小条件 准则数据处理j 字 结果 乙 / 字 00000+4+ 1 . 3+5 . 3 10 1 0 0+500+4+ 1 . 0+ 5 . 0 21 0 0-2 0 0+3一2一 2十2+0. 7+ 2 . 7 32 0 0一3 0 0+4一 1一 3+ 1+0. 3+ 1 . 3 43 0 0-4 0 0+4一 1一4000 54 0 0-5 0 0+6+ 1一 3+ 1一0. 3+0 . 7 65 0 06 0 0+7+2一 1+3一0. 7+ 2 . 3 76 0 07 0 0+8+3+ 2+6一 1 . 0+ 5 . 0 87 0 08 0 0+7+2+4十 8一 1 . 3+6 . 7 98 0 09 0 0+2一3+ 1+5一 1 . 7+3 . 3 1 09 0 0- 1 0 0 0 +2 一3 一 2+2一2. 00 表6中按符合最小条件数据处理结果，平尺工作面直线度为 = 6 . 7 一 ( 一 0 ) = 6 . 7( 字) 平尺直线度计算公式: a )当用电子水平仪或 ( 合象水平仪)校准直线度时为 厂= C , . , ( l cm ) 式中:C 仪器分度值 ，m m / m; ( 5 ) ( 6 ) J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 L 桥板跨距，m m ; 乃 符合最小条件的平尺直线度，格。 表 6中平尺工作面直线度为 “ = C I t A ; =0 . 0 1 x 1 0 0 x 6. 7 = 6 . 7 ( F A m ) b ) 当用自准直仪校准平尺直线度时计算公式为 zi= 0 . 0 0 5 C L A ; ( tL m ) ( 7 ) 式中:C 仪器分度值，( ” ) ; L 桥板跨距，m m; 符合最小条件的平尺直线度， 字。 6 . 5 上工作面与下工作面 ( 或支承面)平行度 将被校平尺以工作面 ( 或支承面)为基面放在检验平板上，用装在表架上千分表在 其工作面测出不少于三处的高度差值，即为平行度。也可用千分尺测量平尺的两工作面 厚度差的方法。( 平板应高于平尺 1 级) 7 校准结果的处理 经过校准的平尺，发给校准证书。校准证书内容见附录 B o 8复校时间 间隔 根据平尺使用情况和稳定性，复校时间间隔由用户 自 行决定，建议不超过 1 年。 J J F 1 0 9 7 - 2 0 0 3 附录 A 平尺直线度校准结果测皿不确定度分析实例 A . 1 测量方法 平尺工作面直线度，用电子水平仪以节距法测量，按符合最小条件原则评定直线 度 。 A . 2 数学模型 被校准平尺各点符合最小条件原则 ，直线度可按下式计算 : F=L C ;zl F=L C ; 式中:L 桥板跨距，m m ; p k E。 一 k 二 星全。 P一B i 二 + 1 p一K 二 k + 1 ( A. 1 ) ( A. 2 ) C ; 电子水平仪分度值， m m / m ; 。 、 符合最小条件原则的直线度读数，字; P ,9 两高点 ( 或两低点)的序号; k 两高点 ( 或两低点)包含的序号 ; a ; 仪器在第 i 点的 读数， 字。 设:C=L C , a 全k+l a “名 F o =p -k P 一 9 蕊 二召+1 k 二9 P 一 9 则F=C F , 一 ( F ) = ( 筹) 一 F a ， ( A. 3 ) A . 3 方差和灵敏系数 考虑到每尺寸段单次测量不确定度“ Z ( a ) 均相同， a 2 ( a l 2 ( F . ) 二U , ( a , ) 即 U 2 ( a) = u ( a ) p-k P 一 9 = =u ( a , ( 、 一 。 ) + ( kk g l, (P - g 1 ， 一 ， 二 ( P 二 k ) ( k - g ) u 2 ( a )( A. 4 ) P 一 g 当g = o , P = 。 、k 二 n / 2 时“ 2 ( F . ) 最大: u m e. ( F a ) = 号 u 2 ( a ) 一 ( ; 。 卜 梦 “ (2 u 。 ) u 2 ( a ) =u ; ( a ) + U ( a )2+ u 2 ( a ) + u 2 ( a )U 4 ( A. 5 ) 式中: u , ( a ) 电子 水平仪示值误差影响的不确定度分量，字; 8 J J F 1 0 5 叮一 刀均3 “ 2 ( a ) 量化误差估算的不确定度分量， 字; a 3 ( a ) 测量重复性估算的不确定度分量， 字; A . 4 a 4 ( - ) 定位误差估算的不确定度分量， 字。 标准不确定度一览表 ( 见下表) 标准不确定度分量 a ( x) 不确定度来源 标准不确定度值 a ( x ; ) 自由度 a , ( a ) 电子水平仪 示值误差 2 /0 二1 . 1 5 字 5 0 a x ( a )量化误 差 1 / ( 2 万) = 0 . 2 9 字 的 a , ( a )测量重复性 0 . 5 确 二 0 . 3 6字 9 a 9 ( a )定位 误差 2 / 0- 二1 . 巧字 5 0 a 2 ( a ) = 2 . 8 5 8 7 字 a ( a ) 二1 . 7 字 II ( a ) + u 岌 ( 。 ) =1 . 1 5 2 + 0 . 2 9 2 + 0 . 3 6 2 +1 . 1 5 2 = 2 . 8 5 8 7( 字) 2 u( a ) = 1 . 7 字 A . 7 有效自 由 度 A . 7 . 1 电子水平仪示值误差分量。 ， ( 。 ) 。 ， ( 。 ) 有较高的置信概率， 估计相对不确定度为 1 0 %， 则自由 度 ， = 5 0 0 A . 7 . 2 量化误差影响的分量。 2 ( a ) 量化误差影响的分量“ 2 ( a ) 作为已知 量， 则 v 2 - a o A . 7 . 3 测量重复性“ 3 ( a ) 自由 度 ， s = n - 1 = 1 0 - 1 = 9 A . 7 . 4 定位误差影响的分量。 4 ( a ) u 4 ( a ) 有较高的 置信概率， 估计其相对不确定度为1 0 %，则， 4 二 5 0 u ( a ) 的有效 自由度为 v e ff = 1 . 7 矿 / ( 1 . 1 5 4 / 5 0 + 0 . 3 矿 / 9 + 1 . 1 5 0 / 5 0 )= 1 1 3 A . 8 扩 展不