量具使用和维护知识

量具使用和维护知识 一航兴华质量检验部 一、量具的计量性能指标 量具的技术指标决定了量具的计量性能，是衡 量量具质量的标准。知道了某一量具的技术指标 ，才能合理、正确地选择和使用量具。 （一）分度值（刻度值或标尺间隔）： 分度值是指计量器具的刻度尺或标盘上 ， 相邻两刻度（即 每一小格刻度）所代表的量值之差。 例如：百分表的分度值为 0.01mm； 游标卡尺的分度值为 0.02mm、 0.05 mm、 0.1mm。 有的计量器具有几个刻度尺，且它们的分度值各不相同时 ，通常以其中最小的分度值代表该计量器具的分度值。 分度值影响着计量器具的示值误差，它和刻度尺分度数 目一起，是某些计量器具划分准确度等级的主要依据。 计量器具的分度值是一项重要指标，它和精度相互适应 .一 般来说 ,分度值越小 ,就表示计量器具的精度越高。 （二 ）分辩力 显示装置能有效辨别的最小的示值差。 最常用的数显卡尺的分辩力为 0.01。 百分表百分表 （三）示值范围（指示范围）： 是量具或量仪显示或指示的起始值到终止值的 范围，即直接读数范围。 例：千分尺的示值范围一般为 25mm；杠杆千分尺 的示值范围为 0.02mm 。 （四）测量范围： 是指在允许的误差限内，计量器具能测量的被测量值的 范围。即这一被测量值的最大值和最小值之差称为测量 范围。 测量范围就是在正常工作条件下，能确保测量仪器规定 准确度的被测量值的范围，在这一规定的测量范围内使 用，其示值误差就应处在允许误差限内。如超出测量范 围使用，则示值误差将超出允许误差限。 例如：杠杆千分尺有 0 25mm。 示值范围与测量范围区别：示值范围主要取决于主刻度尺 的分度范围。测量范围不仅包括示值范围，而且还包括 仪器支架或尾座的调节范围，即测量范围取决于测量器 具的立柱和导轨。如千分尺的测量范围有 0 25mm 、 25 50mm 、 50 75mm、 75 100mm等多种规格，而它的 示值范围均为 25mm （五）示值误差： 示值误差是指器具的指示值与被测量的真值之差。 示值误差是器具准确度的反映。一般来说示值误 差越小，计量器具的精度越高。示值误差的大小 通过对器具的检定来得到的。 示值误差是测量器具本身各种误差的综合反映。它 主要由器具的原理误差、刻度误差、传动机构的 制造误差和调整误差等因素造成。计量器具产品 标准中所规定的示值误差为其极限值。一般要求 示值误差为分度值的 0.5倍左右。 示值误差 =指示值 -被测量真值 杠杆齿轮式测微表杠杆齿轮式测微表 （六）测量误差： 由器具示值误差、测量方法、外界条件以及操作人员的 素质所造成的综合误差。 一般说来，它的主要内容为示值误差。 （七）测量力： 是指量具测量零件时，量具测量端面与零件表面相接触 时产生的机械压力，测量力会使被测零件和量具本身 产生弹性变形，产生明显误差，因此必须控制适当的 测量力。在精密量具上，一般都带有控制测量力大小 的机构，如千分尺上的棘轮装置。 （八）示值稳定性（示值变化、重复性） 指在相同的测量条件下 (同一方法，同一人员、同一器具 ，同一实验室，于很短的时间间隔内），对同一被测 的量值进行多次重复测量时其指示值的变化范围。它 主要由于间隙、摩擦、变形等许多不稳定因素 造成的 。示值稳定性一般允许为分度值的 1/31/5。 二、通用卡尺 （一）、通用卡尺的结构 通用卡尺是用来测量外尺寸和内尺寸、盲孔、阶梯形孔 及凹槽等相关尺寸的量具。我们单位以下面形式的卡 尺居多： 游标式 带表式 数显式 大部分测量范围 0 150mm，分度值为 0.02mm的三用卡 尺。它的结构如图 21 。 测量时，游标随尺框移动，通过游标与尺身上的刻线 对应位置，读得测量值。通过内量爪可测零件内径及 槽宽尺寸；用外量爪可测外径、长度、宽度及厚度尺 寸；深度尺可用于测量深度尺寸。 （二）卡尺的 读数 、使用和维护保养及注意 事项 1、 读数原理： 游标卡尺的读数机构是由尺身刻线和游标刻线两部分组成 。尺身与游标的刻线分度 间隔不同，通常 尺身刻线分度 间隔 为 1mm,游标刻线则根据其测量精度不同分为以下几种形式： （ 1）分度值为 0.1毫米，游标分度间隔为 0.9毫米； （ 2）分度值为 0.1毫米，游标分度间隔为 1.9毫米； （ 3）分度值为 0.05毫米，游标分度间隔为 0.95毫米； （ 4）分度值为 0.05毫米，游标分度间隔为 1.95毫米； （ 5）分度值为 0.02毫米，游标分度间隔为 0.98毫米；（见后 图 a） 它的尺身刻线间隔为 1mm，而游标刻线是在尺身 49格刻线间 隔间均分为 50等分，故其刻线间距为 49mm50=0.98mm ，即 尺身与游标刻线每格间相差 1mm-0.98mm=0.02mm。 图图 a 2、读数方法： 第一步： 读出游标零刻线左边主尺上的毫米整数； 第二步： 看游标的第几条刻线与主尺的刻线对齐， 将游标上该 刻线的序号乘上游标分度值（ 0.02或 0.05），即得小数部分。也可 以根据游标上标出的 数字直接读出小数部分； 第三步： 将毫米的整数与小数部分相加，即得被测尺寸读数。 例如图例如图 b所示被测尺寸，由尺身刻线读得所示被测尺寸，由尺身刻线读得 32mm，再沿游标刻线找，再沿游标刻线找 出与尺身刻线对齐位置出与尺身刻线对齐位置 “2”的右侧一格，即表示该被测尺寸为的右侧一格，即表示该被测尺寸为 32.22mm。 3、游标卡尺的使用 量具的使用方法是否正确，直接影响测量精度，所以必 须重视量具的正确使用。为了防止因量具有毛病而发生 差错，使用前必须仔细检查。检查方法和步骤如下： （ 1）用干净棉纱或软布将游标卡尺及其测量面擦干净，然 后拉动游框，游框在主尺上的滑动应灵活、平稳，不应 有时松或卡住现象。 （ 2）检查零位。轻轻推动游框，使两个外测量爪的测量面 合拢，检查两测量面接触情况，如有明显漏光，则应停 止使用。如果没有漏光现象，再检查游标的零刻线和主 尺上的零刻线是否对齐，游标的末端刻线是否与主尺上 的相应刻线对齐。如果零位不对，则应送计量室调整。 （ 3）用紧固螺钉固定游框时，游标卡尺的读数不应发生变 化。 4、注意事项： （ 1） 用游标卡尺测量工件时，用手慢慢推或拉游框，使量 爪与被测零件表面轻轻接触，然后轻轻晃动卡尺或被测零 件，使其接触良好 。 （ 2） 由于游标量具没有测力机构，测力主要由测量者的手 感决定。如用力太大，则会引起游标框倾斜产生测量误差 。 （ 3） 圆弧内量爪的尺寸 b=10毫米。但修理后尺寸可能小于 10mm，其实际尺寸一般刻在量爪的侧面上，或者填写在检 定证书上，测量时应按其实际尺寸使用。 （ 4） 测量时应根据被测零件的形状正确选用量爪。测平端 面和圆柱形外尺寸，用量爪的平面形外测量面；测量沟槽 及凹形弧面，用刀口形外测量面；圆弧形和刀口形内测量 面用于测量内尺寸。 （ 5） 测量大尺寸零件时，要用两手操作卡尺。 （ 6） 用游标卡尺测量深度时，要垂直放置，不要前后左右 倾斜。 （ 7） 不要用卡尺测量正在旋转的工件。 5、维护保养 （ 1）绝对禁止把游标卡尺的两个量爪当作扳手或划线工具 使用。 （ 2）游标卡尺受到操作后，绝对不允许用手锤、锉刀等工 具自行修理，应交专门修理部门修理，经检定合格后才能使 用。 （ 3）不可用砂布或普通磨料（金刚砂）来擦除刻度尺表面 的锈迹和污物。 （ 4）不可在游标卡尺的刻线处打钢印或记号，否则将造成 刻线不准确。必要时允许用电刻法或化学法刻蚀记号。 （ 5）游标卡尺不要放在磁场附近，以免卡尺感受磁性。 （ 6）游标卡尺应平放，避免造成变形。不要将游标卡尺 与其他工具堆放，或在工具箱中随意丢放，使用完毕 时，应放置在专用盒内，防止弄脏生锈。 （一）卡尺的检定 计量法规定：计量检定应严格执行国家规程。 检定依据： JJG30-2002 通用卡尺检定规程 检定的分类：首次检定检定的分类：首次检定 后续检定后续检定 使用中检验使用中检验 1、外观： （ 1）卡尺表面应镀层均匀、标尺标记应清晰，表蒙透明 清洁。不应有锈蚀、碰伤、毛刺、镀层脱落及明显划痕 ，无目力可见的断线或粗细不匀等以及影响外观质量的 其他缺陷。 （ 2）卡尺上必须有制造厂名或商标、 MC标志、分度值 和出厂编号。 （ 3）使用中和修理后的卡尺，允许有不影响使用准确度 的外观缺陷。 2、各部分相互作用： （ 1）尺框沿尺身移动应手感平稳，不应有阻滞或松动现 象。数字显示应清晰、完整，无黑斑和闪跳现象。各按 钮功能稳定、工作可靠。 （ 2）紧固螺钉的作用应可靠。 序 号 检定项目 检定要求 分度值（分 辨力） 检定类别 首次 检定 后续 检定 使用中 检定 1 外观 + + + 2 各部分相互作用 + + + 3 各部分相对位置 + - 4 标尺标记的宽度和宽度差 + - 5 测量面的表面粗糙度 + - 6 测量面的平面度 + + - 7 圆弧内量爪的基本尺寸和平行度 + + - 8 刀口内量爪的基本尺寸和平行度 + + - 9 零值误差 + + + 10 示值变动性 + + - 11 数字显示器的示值稳定性 + + + 1 2 示值误差 0-150（ 0.02mm） + + - 3、零值误差： 游标卡尺量爪两测量面相接触（深度游标卡尺的主标 尺基准面和测量面在同一平面）时，游标上的 “ 零 ” 标 记和 “ 尾 ” 标记与主标尺相应标记应相互重合。其重合 度应符合下表的规定。 4、示值变动性： 带表卡尺不超过分度值的 1/2。数字显示器的卡尺不超 过 0.01mm。 5、数字显示器的示值稳定性： 1h内不超过 0.01mm 使用中的检验 为查明计量器具的检定标记或检定证书是否有效 ,保护 标记是否损坏 ,检定后计量器具是否遭到明显改动 ,以及其 误差是否超过使用中最大允许误差所进行的一种检查。 检验是一种查明计量器具工作状态的检查。 用两把相同规格 0150mm 经检定合格的卡尺去 测同一零件，测量结果相差 0.04mm，问这种现象 是否正常？ 答：这种现象是正常的。 原因：根据游标卡尺检定规程我们知道，卡尺的示 值误差为 0.02mm ，如果第一把卡尺的误差为 +0.02mm，而第二把卡尺的误差为 -0.02mm，两把 卡尺都合格，但测量结果就会相差 0.04mm。所以 这种现象是正常的。 三、千分尺 (螺旋副量具 )的有关知识 （一） 千分尺的结构 千分尺是应用螺旋副传动原理，将回转运动变为 直线运动一种量具。主要用来测量各种外尺寸 。外径千分尺按精度的不同分为 0级和 1级。测 量范围一般有 0 25mm， 25 50mm， 50 75mm ， ， 275 300mm。普通外径千分尺的结构如 图 3-1。 千分尺的读数机构是由固定套筒 1和微分筒 2组 成，如图 3-2所示，在固定刻线上刻有一条纵线 ，在线上、下方分别刻有 25条分度刻线，上排 线的起始位置与下排线的位置错开 0.5mm。两排 刻线实际上就是分度间隔 0.5mm的刻度尺。 (一）读数方法 微分筒的转动圈数是由固定套筒上的纵刻线指示，微 分筒的楞边作为固定套筒上毫米整数的指示线。读数 时，首先根据微分筒楞边指示位置，读出被测尺寸整 数值，然后再根据微分筒周边刻线与固定套筒上的纵 刻线对应位置，读出小数值。 如图 a所示，其读数整数值为 8mm，然后从固定套筒 纵线下方分度刻线判断其小数值是在 0.5mm之上还是之 下，从图中看出 8mm右侧下方刻线没有示出，表示该 小数值小于 0.5mm，可由微分套筒上直接读出 0.27mm ，故该被测尺寸为 8.27mm。 如图 b所示被测尺寸，在固定套筒 8mm刻度线右侧纵刻 线下方刻线已露出，表示其小数部分数值大于 0.5mm， 故其小数部分除从微分筒分度刻线读得 0.27mm外，还 应加 0.5mm，故该被测实际尺寸为： 8mm+0.5mm+0.27mm=8.77mm （二）千分尺的检定 检定依据： JJG21-95 千分尺检定规程 检定的分类：首次检定检定的分类：首次检定 后续检定后续检定 使用中检验使用中检验 1、外观： （ 1）千分尺及其校对用的量杆不应有碰伤、锈蚀、带磁 或其他缺陷，刻线应清晰、均匀。 （ 2）千分尺应附有调整零位的工具，测量上限大于 25mm的千分尺应附有校对用的量杆。 （ 3）千分尺上应标有分度值、测量范围、制造厂名（或 厂标）及出厂编号。 （ 4）使用中和修理后的千分尺及其校对用的量杆不应有 影响使用准确度的外观缺陷。 2、各部件相互作用： （ 1）微分筒转动和测微螺杆的移动应平稳无卡住现象。 （ 2）可调或可换测砧的调整或装卸应顺畅，作用要可靠，锁 紧装置的作用应切实有效。 （ 3）带有表盘的千分尺，表针移动应灵活、无卡滞现象。 序 号 受检项目 检定要求 检定类别 新制的 使用中 修理后 1 外观 + + + 2 各部件相互作用 + + + 3 测微螺杆的轴向传 动和径向摆动 + + + 4 测砧与测微螺杆工 作的相对偏移 + - + 5 测力 + + + 6 刻线宽度及宽度差 + - + 7 指针与刻线盘的相 对位置 + + + 8 微分筒锥面的端面 棱边至固定套管刻 线面的距离 + - + 9 微分筒锥面的端面 与固定套管毫米刻 线的相对位置 + + + 10 工作面的表面粗糙 度 + - - 11 工作面的平面度 + + + 12 两工作面的平行度 + + + 13 示值误差 + + + 14 校对用的量杆 （三）千分尺使用及注意事项： 1、使用前先将两个测量面擦干净，然后转动棘轮，使这两 个测量面轻轻地接触，并且应没有间隙（漏光），以检查 两测量面间的平行度。然后，再检查零位是否对准（即必 须使微分筒的棱边与固定套筒上 “ 0” 刻线重合，同时要使 微分筒上 “ 0” 线对准固定套管上纵刻线），如果零位不准 必须送交计量室进行检修和调整。 2、千分尺两测量面将与工件接触时，要使用测量测力装置 ，不要转动微分筒 3、为了避免测量一次所得的结果可能不准确，可以在第一 次测量后，松开棘轮，在原地方再重复测量一两次。为了 测量某些工件是否产生椭圆或锥度起见，更需要对不同部 位作反复的测量，以达到精确可靠为止。 4、在读取测量数据的时候，当心读错 0.5mm，也就是在固 定套管上多读半格或少读半格（ 0.5mm）。 5、不可以把千分尺拿在手中任意挥动或摇转，这样会使精 密的测微螺杆受到损伤。 6、不允许用千分尺来测量正在旋转的工件。 7、不能测量带有磁性的工件。 正确合理的选用计量量具对保证零件、产品质量提高 测量效率和降低费用具有重要意义。一般说来，计量器 具的选择主取决于被测工件的精度要求，在保证精度要 求的前提下，也要考虑尺寸大小、结构形状、材料与被 测表面的位置，加工的工艺条件，批量，生产方式和生 产成本，使用的测量器具的精确度和经济性等因素。因 此，选择量具是一个比较复杂的问题，要正确合理地选 用量具，必须根据实际情况进行具体分析。 对批量大的工件，多用专用器具，对单件小批则多用通 用计量器具。 下面以保证测量精度为前提，并考虑经济、操作使用 方便等问题，这里只介绍一种选择量具的方法。 按零件的公差选择量具 四、计量器具的选择方法四、计量器具的选择方法 这种方法是当已知零件的公差时，根据公差与精度系 数，算出量具的测量方法极限误差，再根据表 3-2选择 量具。 极限 =A （ 3-7） 式中 极限 量具的测量方法极限误差； 被测零件的公差； A 精度系数。 精度系数 A是经验数值，一般取在 1/3 1/10之间。 对于精度较高的零件， A取 1/3；对于精度较低的零件 ， A取 1/10；一般精度的零件取在 1/5左右；特别高精 度的零件可取 1/2。 此种方法比较简单实用，但也比较粗糙。要想选得 准确，就得不断实践，不断总结经验，找出合适的精 度系数值。 举例： （ 1）检验 130+1.7的孔 已知孔的公差 =1.7mm。制件较粗糙，取 A等于 1/10， 极限 =A =1/101.7=0.17mm 。 查表 3，知 0.05mm的游标卡尺 极限 =0.15mm，小于计算 值，而且接近于计算值。选用它测量该制件比较合适。 （ 2）检验 20-0.014的轴 已知公差 =0.014 查表公差等级表 ,知此轴为二级精度。精度较高 ,取 A=1/3, 极限 =A =1/30.014=0.0047mm 。 查表 3，知刻度值为 0.002的杠杆千分尺 极限 =0.004mm，小于计算值，而且接近于计算值， 选用它测量比较合适。 表 3 通用量具的测量方法极限误差表 量具 名称 刻度 值 (mm) 用途 和量具 联合使 用的量 块 被测件的尺寸范围 (mm) 1 10 1050 50 80 80 120 120180 180260 260360 360500 等级 测量方法极限误差 极限 ( m ) 游标 卡尺 0.02 测外尺 寸 直接测 量 40 40 45 45 45 50 60 70 测内尺 寸 50 60 60 65 70 80 90 1级 百分 尺 0.01 测外尺 寸 7 8 9 10 12 15 20 25 1）当被测件的实际偏差为大于 0至 +4um的 废品时，若千分尺的测量误差为 -4um，则 测得的尺寸偏差为 -4um至 0，显然在合格品 公差范围内，应予以接收，这就造成了 “ 误 收 ” 。 2）当被测件的实际偏差为 -4um至 0的合格品 时，若此时千分尺的测量误差为 +4um，则 测得尺寸偏差为 0至 +4um，显然超出合格品 的公差范围，应予拒收，这就造成 “ 误废 ” 。 +4 -4 -9 -13 -17 20 0 2 按 GB/T31771997 计量器具选择方法 例：例： 用示值误差为用示值误差为 0.004mm的外径千分尺验收的外径千分尺验收 20h6 （ 0-0.013）的工件，将有以下四）的工件，将有以下四 种情况：（如图）种情况：（如图） +4 -4 -920 -13 -17 0 3）当被测件的实际偏差为 -13um至 - 17um的废品时，若此时千分尺的测量 误差为 +4um，则测得的尺寸偏差为 - 9um至 -13um，在合格品范围内，予以 接收，造成 “ 误收 ” 。 4）当被测件的实际偏差为 -9um至 - 13um的合格品时，若此时千分尺的测 量误差为 -4um，则测得的尺寸偏差为 -13um至 -17um，这显然超出合格品公 差范围，应予拒收，造成 “ 误废 ” 。 综上分析可知，由于测量器具内在误差的影响，将实 际偏差为 0 +4um和 -13um -17um范围内的不合格品均误 判为合格品，将实际偏差为 -4um 0和 -13um -9um的合 格品误判为废品。 为了保证产品质量（减少误收）；为了避免不应有的 损失（减少误废），制定了我国的第一个检验标准，即 GB3177-82 光滑工件尺寸的检验 。将按照这个检验标 准进行计量器具 的选择。 五、螺纹量规有关知识 一、基本牙型 普通螺纹牙型是指通过螺纹轴线剖面上的螺纹轮廓形状，基本牙型如 图： 二、几何要素 大径、小径、螺距与导程、中径、牙型角和牙型半角 1、 中径：是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上 沟槽和凸起宽度相等的地方，此假想圆柱称为中径柱。 2、单一中径：是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通 过牙型上沟槽宽度等于基本螺距（指螺距的基本尺寸）一 半的地方。 单一中径是按三针法定义的。当用最佳三针测量时，三针 与两牙侧接触点之间的距离等于螺距基本尺寸的一半，此 时测得的为螺纹的单一中径。 3、作用中径：在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的 一个假想螺纹的中径。这个假想螺纹具有基本牙型的螺距 、半角及牙型高度，并且在牙顶处和牙底处留有间隙以保 证不与螺纹的大、小径发生干涉。 这里由中径、单一中径和作用中径的定义可知，中径强调的是牙 型上沟槽和凸起的宽度相等，而不管它们是否等于基本螺距的一 半；而单一中径强调的是沟槽宽度应等于基本螺距的一半，而不 管凸起的宽度是否等于基本螺距的一半；作用中径是螺纹配合中 真正起作用的作用，尽管它不能用器具直接测得，但它客观存在 。作用中径包括中径本身和螺距、牙型半角的中径当量，也包括 螺纹的几何形状误差如锥度、圆度等。当螺纹无误差时，中径、 单一中径和作用中径三者是重合的，若螺距无误差，其他参数有 误差，则中径和单一中径重合，和作用中径不重合，若存在螺距 误差，则三个中径互不相同，如图 6-3示。 三、螺纹检测的方法 1、综合检验法和单项测量法 （ 1）综合检验法 即采用螺纹量规检验螺纹的合格性 。在成批、大量生产中，普通螺纹均采用综合检验法 。这种方法只能评定零件的合格性，而不能量出各实 际参数的大小。 螺纹量规分通规和止规。检验外螺纹采用螺纹环规 ，检验内螺纹采用螺纹塞规。 （ 2）单项测量法 常用的三针测量法。三针法是用来 测量外螺纹单一中径的一种方法。 按用途的不同，螺纹量规可分成工作量规、验收量规 和校对量规三种。其传递图如下 2、螺纹工作量规 工作量规是制造工件螺纹时所用的量规。检测内螺纹 有通端螺纹塞规和止端螺纹塞规，检测外螺纹的有通 端螺纹环规和止端螺纹环规。 螺纹通端工作塞规和环规的代号为 T，通规用以检测螺 纹的作用中径，控制螺纹中径和底径的最大实体轮廓 ，因此有完整的牙型和标准的旋合长度，使用时应全 部通过。 螺纹止端工作塞规和环规的代号为 Z，止规用以检测 螺纹的实际中径，控制螺纹中径的最小实体尺寸。为 了减少螺距和牙型角误差对测量的影响，止规做成截 短牙型且只有 1-2扣，使用中止规不应通过工件。 3、螺纹验收量规 验收量规是用户代表或工厂检验人员检查螺纹工件尺 寸是否合格所使用的量规。包括通端验收塞规、通端 验收环规。 验收量规是从局部磨损但具有精确的牙型半角和螺距 的通端螺纹工作量规中挑选出来的，其工作尺寸仍在 量规的磨损公差带范围内。这就是说工厂检验人员所 用的量规应是生产工人使用一段时间后虽有磨损但尚 未超出磨损极限的量规，这样只要生产工人的通规通 过的工件，检验人员的通规是肯定也能通过的。有些 工厂检验人员用新的量规而生产工人用旧的已磨损的 量规，这就必然产生生产工人的通规通过，而检查人 员的通规不过的矛盾。 六、测量设备的管理 1、测量设备 进行测量所需的测量器具、测量标准、标准物质 、辅助设备及其技术资料的总称。 测量设备应具备满足预期使用要求的计量特性（ 如准确度、稳定性、测量范围和分辨力等）