形位误差检测

1、形位误差及其检测 形位误差是被测实际要素对其理想要素的变动量。在形位误差的检测中，以测得要素作为实际要素，根据测得要素来评定形位误差值，判断是否符合形位精度要求，从而作出合格与否的结论。实际要素的体现基准是确定要素间几何关系的依据。在设计和检验中进行位置误差的实际测量时，为确定被测要素的方向和位置，需要用一定的方法将基准体现出来。在满足测量精度的前提下，基准的体现应使测量过程简单、方便和经济。常用的基准体现方法是模拟法。模拟法就是用具有足够精度的事物来模拟基准，如用平板体现基准实际要素；用心轴轴线来体现基准轴线；用互相垂直的三块平板模拟三基面体系等，如图4-26各图所示。 图4-26 基准的模

2、拟体现4.6.2形位误差的检测原则国家标准规定了五种形位误差的检测原则，在检测形位误差时，应根据零件的特点和检测条件，选择最合理的检测方案。 1.与理想要素比较原则 与理想要素比较原则是指测量时将被测实际要素与理想要素相比较在比较过程中取得相应数据，分析处理这些数据来评定被测要素的形位误差。这种检测原则(方法)在形位误差测量中应用最为广泛。运用该原则在实际检测时，通常用模拟法体现“理想要素”。如用几何光束、精密直线导轨、刀口尺及拉紧细钢丝等来模拟理想直线。用平晶、精密平面、水平面、几何光束扫描平面等来模拟理想平面，用精密轴系回转的轨迹来模拟理想圆。在模拟中，理想要素的误差将直接反映到测量值中，

3、因此模拟理想要素的形状应足够精确。如图4-27所示，用刀口尺测量直线度误差，就是以刀口作为理想直线，被测直线与之比较，根据光隙大小来判断直线度误差。图4-27与理想要素比较原则示例2.测量坐标值原则 测量坐标值原则是指利用坐标测量装置（如三坐标测量机、工具显微镜）测得实际要素上各点的坐标值，再经过计算确定形位误差值。如图4-28为测量孔的位置度误差，测得各孔的坐标值（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3）、（x4，y4），计算出相对理论正确尺寸的偏差为：xi=xi- xi；yi=yi- yi各孔的位置度误差为： (i=1,2,3,4) 图4-28测量坐标值原则示例3.测量特征参数原则 测

4、量特征参数原则是指测量被测实际要素上具有代表性的参数(即特征参数)来近似表示形位误差值。例如，以任意方向内最大直线度误差来表示平面度误差；用两点法在一个横截面内的几个方向上测量直径，取最大、最小直径差之半为圆度误差。用特征参数来表示形位误差与按定义确定的形位误差相比是个近似值，但应用该原则往往可简化测量设备和测量过程，也不需要复杂的数据处理。因此在生产现场中，在能满足测量精度，保证产品质量的情况下，测量特征参数原则是用得较多的高效和经济的测量方法。4.测量跳动原则 测量跳动原则是指被测实际要素绕基准轴线回转过程中，沿给定方向测量其对某参考点或线的变动量。变动量是指检测仪表的最大与最小读数之差。

5、该原则是直接根据跳动的定义提出来的。图4-29为采用测量跳动原则进行跳动测量的实例。测量跳动原则，主要用于测量圆跳动和全跳动。但根据该公差项目与其它相关项目的关系，可以兼顾有圆度误差值测量的特点，也可用测量跳动来代替同轴度误差或某些垂直度误差的测量。图4-29 测量跳动原则示例5.理想边界控制原则 理想边界控制原则是在指以按包容要求或最大实体要求处理尺寸公差与形位公差相互关系时，所确定的最大实休边界或最大实体实效边界为理想边界，要求被测要素的实际轮廓不能超出该边界，以判断其合格与否的原则。判断被测实体是否超越理想边界的有效方法是用功能量规检验。图4-30所示为用功能量规检验零件同轴度误差的示例

6、。图4-30 理想边界控制原则示例 形位误差评定 1.位置误差的评定判断位置误差的大小，常采用定向、定位最小包容区域去包容被测要素，该最小包容区域必须与基准保持给定的几何关系。最小包容区域的形状和各自公差带的形状一致，宽度和直径由被测实际要素本身确定。用最小区域的宽度或直径表示的形位误差值，可以直接与相应的公差值比较，从而判断被测实际要素的合格性。实训 机床导轨直线度误差检测一实训目的1、了解机床导轨直线度检测内容、原理、方法和步骤2、掌握方框水平仪的使用方法3、实训中测试数据的处理及误差曲线的绘制二实训设备车床床身、方框水平仪、桥板三实训原理直线度误差就是实际直线对其理想直线的变动量。直线度

7、误差的评定方法有：1.最小包容区域法；2.最小二乘法；3.两端连线法。其中最小包容区域法的评定结果小于或等于其它两种方法。在下图中，以最小包容区域线LMZ作为评定基线求得直线度误差fMZ的方法，就是最小包容区域法。对给定平面或给定方向的直线度误差fMZ，其计算方法： fMZ=f=dmax-dmin式中dmax、dmin检测中最大、最小偏离值，di在LMZ上方取正值，下方取负值。机床导轨直线度检测方法很多，有平尺检测、水平仪检测、自准仪检测、钢丝和显微镜检测等。本次实训用水平仪检测。 水平仪的刻度值有0.02/10000.05/1000，0.02/1000表示将该水平仪放在1m长的平尺表面上，将

8、平尺一端垫起0.02mm高时，平尺便倾斜一个角，此时水平仪的气泡便向高处正好移动一个刻度值（即移动了一格）。水平仪和平尺的关系见下图水平仪测量升（落）差原理图tg=H/L=0.02/1000=0.00002由于水平仪的长度只有200mm，所以tg=H1/L=H1/200 H1=200× tg=200×0.00002=0.004mm可见水平仪右边的升（落）差H1与所用的水平仪规格有关，此外在实际使用水平仪也不一定是移动一格，例如移动了两格，水平仪还是200mm规格，则升（落）差H1为 tg=0.02×2/1000=H1/200 H1=200×0.02

9、15;2/1000=0.008mm水平仪读数的符号，习惯上规定：气泡移动的方向和水平仪移动方向相同时，读数为正值，反之为负值。四实训步骤1、检测床身前，擦净导轨表面将床身安置在适当的基础上，并基本调平。调平的目的是为了得到床身静态稳定性。 2、以200mm长等分机床导轨成若干段，将水平仪放置在导轨的左（右）端，作为检测工作的起点，记下此时水平仪气泡的位置，然后按导轨分段，首尾相接依次放置水平仪，记下水平仪每一段时气泡的位置，填入实训报告中。3、作出实训报告。 实验数据记录水平仪位置水平仪读数每段升落差累积升落差（mm）（格）Hi（mm）Hi（mm）0-200200-400400-600600-

10、800800-10001000-12001200-14001400-1600实验曲线 实训 形位误差检测一实训目的掌握平行度、垂直度、跳动、同轴度、平面度的测量方法二实训器具大平板、水平仪、V型铁、偏摆仪、百分表（千分表）、磁性表座、厚薄规、被测工件等三测量说明及方法 要合理选用百分表和千分表，若公差值0.01mm,选用百分表测量，若被测工件的形位公差值<0.01mm，则用千分表检测。1、平行度误差测量：平行度误差常用的方法有打表法和水平仪法。这些方法是采用与理想要素比较的检测原则。 2、垂直度误差测量: 常用垂直度测量方法有光隙法（透光法）、打表法、水平仪法、闭合测量法等。本次以光隙法

11、测量垂直度，用光隙法测量简单快捷，也能保证一定的测量精度。3、测量同轴度误差时，可用通用测量器具检测，常用的方法有芯轴打表法、双向打表法、壁厚差法，光轴法、径向圆跳动替代法。本次测量是以径向圆跳动替代法测量。4、跳动误差是被测表面基准轴线回转时，测头与被测面作法向接触的指示表上最大值与最小值的差值。5、测量平面度的具体方法和测直线度的方法基本相同，主要用间隙法、打表法、光轴法和干涉法。本次实训主要以打表法测量平面度误差。四.实训步骤1、平行度误差测量： 测量前，擦净平板2和零件1，然后按图一将被测零件1的基准面放在平板2上,并使被测零件（附图一或附图三）的基准面和平板工作面贴合，（最薄的厚薄规

12、不能塞入两面之间）。这样，平板的工作面既是被测零件的模拟基准，又是测量基准，两者重合。 图一 图二 将百分表装入磁性表座3，把百分表测量头放在被测平面上，预压百分表0.3-0.5mm。并将指示表指针调至零。 移动表座3，沿被测平面多个方向移动，此时，被测平面对基准的不平行度由百分表（千分表）直接读出，同时记录所有读数。 将所有读数中的最大值和最小值之差即为平行度误差。 作出实训报告。2、垂直度误差测量： 按图二所示，将被测件（附图一）的基准平面和检验角尺放在检验平板上，并用塞尺（厚薄规）检查是否接触良好。 移动检验角尺，对着被测表面轻轻接触，观察光隙部位的光隙大小，用厚薄规检查最大光隙值。也可

13、以估计出最大光隙值。 作出实训报告。 3、同轴度误差测量： 根据附图二（或三）中的同轴度要求，用3#莫氏塞规，插入被测件的锥孔中（或直接将基准放在V型铁上），利用两端中心孔将其装在偏摆仪上，擦净顶尖和中心孔，锁紧偏摆仪的紧定螺钉。此时被测件不能轴向窜动但能转动自如。 将百分表或杠杆百分表装在磁性表座上，把指示表的测量头轻轻放在零件的被测面上，并压表0.2-0.4mm，然后将指示表指针调到零。 转动被测件，同轴度误差从指示表中反映出，记录指针摆动的范围。 将指示表放在不同的被测位置，重复步骤，记录所有的读数。读数中的最大值 (忽略了被测要素的圆度误差)即同轴度误差。 作出实训报告。注：测量时，测

14、量头要和回转轴线垂直4、跳动误差测量： 根据附图四，将被测件安装在偏摆仪上。安装完后，被测件不能轴向窜动，但能转动自如。 将装有百分表或杠杆百分表的表座移到被测件65+0.021 +0.002尺寸的表面(两处)，将指示表预压0.20.3mm,然后将指示表的指针调到零,轻轻转动被测件,从指示表中读出数据并记录,数据中最大值和最小值之差即为跳动误差。 将被测件从偏摆仪上取下,以上述测量的部位为基准,放在V型铁上（见图三）,重复2)步骤。 作出实训报告5、平面度误差测量： 如图四所示，将被测件放在检验平板上，用对角线法，调节被测平面下的螺母，将被测件平面两对角线的对角点分别调平（即指示表示值相同）；

15、也可以用三远点法，即选择平面上三个较远的点，调平这三点，即三点指示表读数相同。 然后在被测面按图五的布点形式进行测量，测量平板时，四周的布点应离平板边缘10mm，并记录数据。 数据处理：a：方法有两大步骤，首先按不同的测量方法，将测得数据图三 图四换算成各点相对检验平板的高度值；然后根据最小条件准则确定评定基准平面，计算出平面度误差值。 0 P 2P nP Q P+Q 2P+Q nP+Q 2Q P+2Q 2P+2Q nP+2Q. . . . . . . . . . . . .nQ P+nQ 2P+nQ nP+nQ 图六b. 测量所得数据是相对测量基准而言的，为了评定平面度的误差值，还需要进行坐

16、标变换，将测得值转换为评定方法相应得评定基准得坐标值。其平面坐标值可按图六所示规律变换，不影响实际被测平面真实情况。c. 根据判断准则列方程，求出P、Q值。 举例说明：图七为一平面相对检验平板的坐标值按上述方法评定平面度误差0 +4 +6 -5 +20 -9 -10 -3 +8 图七解1：三点法任取三点+4，-9，-10按图六的规律列出三点等值方程：+4+P=-9+2P+Q-10+2Q=+4+P由上式解出P= +4，Q= +9，按图六规律和P、Q值转换被测平面的坐标值，得到如图七所示0 +4+P +6+2P-5+Q +20+P+Q -9+2P+Q -10+2Q -3+P+2Q +8+2P+2Q 0 +8 +14+4 +33 +8+8 +19 +34 图八所以，平面度误差=（+34）-0=34m解2：对角线法 按图六规律列出两等值对角点的等值方程： 0=+8+2P+2Q +