第二章公差与配合课件

1、 教学要求教材分析教学方法教学内容课堂小节布置作业课后小节 第二节 测量器具和测量方法1. 了解测量器具和测量方法的分类2. 掌握游标卡尺、千分尺等测量器具的测量原理、基本构造和读书方法。3. 掌握测量器具的基本度量指标的具体内容并加以区分。重点：各种不同原理测量器具的使用难点：光学量仪中自准直原理和正切机构的理解讲授法一、 测量器具和测量方法的分类1. 测量器具的分类 包括量具和量仪两大类量具：使用时，以固定形式复现给定量的一个或多个已知值的一种测量器具。量仪：被测的量或有关的量转换成指示值或等效信息的一种测量器具。 按照测量器具的结构特点和用途（1） 基准量具和量仪测量中体现标准量按照基准

2、复制出来的代表固定尺寸。如：量块、角度量块、基准米尺等。（2） 极限量规是一种没有刻度的专用检验工具，只能判断零件是否合格，不能得出具体数值。（3） 通用量具和量仪有刻度并能量出具体数值值的器具和量仪。如：游标卡尺、外径千分尺、百分表等、立式光学比较仪、卧式测长仪、万能工具显微镜等。（4） 检测装置为确定被测量值所必须的一台或若干台测量仪器（或量具）连同有关的辅助设备所构成的系统。如国家长度基准复现装置、产品自动分检装置等。2. 测量方法的分类1）按所测得的量（参数）是否为欲测之量分类（1）直接测量 从测量器具的读数装置上得到欲测之量的数值或对标准值的偏差。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直

3、径，用比较仪测量长度尺寸等。（2）间接测量 先测出与欲测之量有一定函数关系的相关量，然后按相应的函数关系式，求得欲测之量的测量结果。例如用“弦高法”测量大尺寸圆柱体的直径，由弦长S与弦高H的测量结果，可求得直径D的实际值，2） 按测量结果的读数值不同分类（1）绝对测量 从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。例如用游标卡尺测量零件轴径值。（2）相对测量 将被测量和与其量值只有微小差别的同一种已知量（一般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。例如比较仪用量块调零后，测量轴的直径，比较仪的示值就是量块与轴径的量值之差。相对测量时，对仪器示值范围的要求比较小，因而能提高仪器的测量

4、精度。若已知量（标准量）与被测量的材质相同时，因偏离标准温度（20）及测量力对测量结果的影响，要比绝对测量法小得多。3） 按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类（1）接触测量 测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的测量。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保证接触的可靠性，测量力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，还可能造成对零件被测表面质量的损坏。（2）非接触测量 测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而不存在机械作用的测量力。属于非接触测量的仪器主要是利用光、气、电、磁等作为感应元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量仪等。

5、4） 按测量在工艺过程中所起作用分类（1）主动测量 在加工过程中进行的测量。其测量结果直接用来控制零件的加工过程，决定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是否需要进行调整，故能及时防止废品的发生，所以又称为积极测量。（2）被动测量 加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品，所以被动测量又称消极测量。5） 按零件上同时被测参数的多少分类（1）单项测量 单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。如分别测量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的检定、工序间的测量，或为了工艺分析、调整机床等目的。（2）综合测量 检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综合判断零件的合格性。例如

6、齿轮运动误差的综合测量、用螺纹量规检验螺纹的作用中径等。综合测量一般用于终结检验，其测量效率高，能有效保证互换性，在大批量生产中应用广泛。6） 按被测工件在测量时所处状态分类（1）静态测量 测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。例如用外径千分尺测量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。（2）动态测量 测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生产过程中被测参数的变化过程。例如用激光比长仪测量精密线纹尺，用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。二、测量器具的基本度量指标1.分度值：刻度尺或刻度盘上最小一格所代表的被测尺寸。2.标尺间距：两个刻度线

7、间的距离。3.测量范围：所能测量尺寸的最大值和最小值。4.标尺范围：测量器具刻度标尺或刻度盘内全部刻度线所代表的范围。 被测量必须在测量范围内5.灵敏度：能使仪器指示装置发生最小变动的被测量值的最小变动量。 S=L/X其中, L-仪表指针的变化量X -被测量的变化量6.测量力:测头与零件表面在测量时相互接触产生的力。将影响测量精度。7.示值误差：仪器指示数值与被测量真值之差。是测量器具本身各种误差的综合反映，包括：构成原理误差、装配调整误差和分度误差。8.回程误差：同一尺寸在进行正反向测量时，测量器具指示值的变化范围。三、常用测量器具的测量原理、基本结构与使用方法1.游标类量具游标卡尺是一种比

8、较精密的量具，在测量中用得最多。通常用来测量精度较高的工件，它可测量工件的外直线尺寸、宽度和高度，有的还可用来测量槽的深度。如果按游标的刻度值来分，游标卡尺又分0.1、0.05、0.02mm三种。（1） 读数原理分度值为0.1mm012010cm将尺身刻度（10-1）格的宽度刻成10格，游标尺的每一最小刻度0.9mm，它与主尺上的最小刻度相差0.1mm012010cm游标尺向右移动0.1mm，游标上的第1刻度与主尺上的某一刻度对齐，其读数为0+1×0.1mm分度值0.02mm 种游标卡尺的副尺刻度是把主尺刻 度49mm的长度，分为50等份，即每格为：mm 。主尺和副尺的刻度每格相差：

9、 1-0.98=0.02mm（2） 读数方法可分三分步骤；1)根据副尺零线以左的主尺上的最近刻度读出整毫米数；2）根据副尺零线以右与主尺上的刻度对准的刻线数乘上0.02读出小数；3）将上面整数和小数两部分加起来，即为总尺寸。图2 0.02mm游标卡尺的读数方法 如图2所示，副尺0线所对主尺前面的刻度64mm，副尺0 线后的第9条线与主尺的一条刻线对齐。副尺0 线后的第9条线表示： 0.02 X9= 0.18 mm所以被测工件的尺寸为： 64+0.18=64.18 mm2）注意事项 游标卡尺是比较精密的量具，使用时应注意如下事项：1) 使用前，应先擦干净两卡脚测量面，合拢两卡脚，检查副尺0线与主

10、尺0线是否对齐，若未对齐，应根据原始误差修正测量读数。 2) 测量工件时，卡脚测量面必须与工件的表面平行或垂直，不得歪斜。且用力不能过大，以免卡脚变形或磨损，影响测量精度。3) 读数时，视线要垂直于尺面，否则测量值不准确。 4) 测量内径尺寸时，应轻轻摆动，以便找出最大值。5) 游标卡尺用完后，仔细擦净，抹上防护油，平放在合内。以防生锈或弯曲。 2.螺旋测微量具读数时，先以微分筒的端面为准线，读出固定套管下刻度线的分度值（只读出以毫米为单位的整数），再以固定套管上的水平横线作为读数准线，读出可动刻度上的分度值，读数时应估读到最小刻度的十分之一，即0001毫米。如果微分筒的端面与固定刻度的下刻度

11、线之间无上刻度线，测量结果即为下刻度线的数值加可动刻度的值；如微分筒端面与下刻度线之间有一条上刻度线，测量结果应为下刻度线的数值加上05毫米，再加上可动刻度的值，如图242读数为8384毫米，图243读数为7923毫米。3. 机械量仪利用机械结构将直线位移经传动、放大后。通过读书装置表示出来的一种测量器具。（1） 百分表 工作原理图2-14b正转：测量杆5（切有齿条）小齿轮1大齿轮2中间齿轮3及指针6反转：游丝8大齿轮7中间齿轮3及指针6 分度值：0.01mm(表盘圆周刻有100条分度线，测量杠杆移动1mm，指针回转一圈)（2） 内径百分表用相对测量法测量孔径的常用量仪。特别适合测量深孔。工作

12、原理：图2-15活动测量头8杠杆7传动杆4百分表的测量杆指针偏转杠杆7是等臂的，当活动测量头8移动1mm时，传动杆4也能移动1mm，百分表指针回转一圈。（3） 杠杆百分表工作原理：测量杆6-杠杆5扇形齿轮4齿轮1指针3偏转特点：杠杆百分表的体积小，测量杆的方向可以改变，其对于小孔的校正和在机床上校正零件时，由于空间限制，百分表放不进去，杠杆百分表却很方便。（4） 杠杆齿轮比较仪工作原理：将测量杆的直线位移，通过杠杆齿轮传动系统，转变为指针在表盘上的角位移。灵敏度K=(R1*R3)/(R2*R4)分度值0.001mm,标尺范围0.1mm+0.1mm(5)扭簧比较仪利用扭簧作为传动放大机构，将测量

13、杆的直线位移转变为指针的角位移。工作原理：图2-18测量杆4弹性杠杆3灵敏弹簧片2指针1偏转特点：结构简单，内部没有相互摩擦的零件，灵敏度极高，可用作精密测量。4. 光学量仪工作原理：利用光学杠杆放大原理，将微小的位移量转换为光学影象的移动。自准直原理：正切杠杆机构光学计管的工作原理光学杠杆放大比K=l/s=2*f/a一般K=2*200 /580，分度尺的像通过一个目镜来观察，目镜的放大倍数为12，所以整个光学计管的中放大倍数为960倍。即测量杆移动1um,经过960倍放大，刻度线移动了近1mm。5. 三坐标测量机1） 主要功能：a.可实现空间坐标点的测量，测量各种零件的三维轮廓尺寸、位置精度

14、。测量精度可靠，万能性强。b.由于计算机的引入，可实现主动测量和自动测量。2)三坐标测量机分类（1）按照工作方式 点位测量方式：采集零件表面上一系列有意义的点，通过数学处理，求出点组成的特定几何要素的形状和位置。连续扫描测量方式：对曲线、曲面轮廓进行连续测量。多位大中型测量机。（2）按照总体布局结构悬臂式：结构紧凑，装卸方便，但悬臂易于变形，Y轴测量范围受限制。桥式：测量机构刚性好，XYZ轴行程大，一般为大型机。龙门式：龙门架刚度大，结构稳定性好，精度较高。一般为小型机。立柱式：用于测量大型工件。坐标镗式：结构刚性好，测量精度高，但结构复杂，适用于小型工件。（3） 按照测量范围：大型、中型、小

15、型。（4） 按照其精度：一类是精密型（有恒温条件的计量室） 一类是生产型2） 三坐标测量机的组成：（1） 主机机械系统（X、Y、Z三轴或其它）工作台1多为花岗石制造，具有稳定、抗弯曲、抗震动、不易变形的优点。（2）测量系统侧头非接触式：由光学系统构成，如电视扫描头接触式：机械式和电气式。其中电气式相当于一个零位发信开关。标准器（3）数据处理软件系统（测量软件）3） 三坐标测量机的测量方式 直接测量方式根据被测零件的形状调用相应的测量指令，并由键盘打入指令。 程序测量方式将测量一个零件所需的全部操作，按照执行的顺序变成，运行程序，实现自动测量。适用于成批零件的重复测量。 自学习测量方式对第一个零件实行直接测量编制程序，实现程序测量。注重操作的正确性。4） 三坐标测量机的应用 形状复杂的，难于建立数学模型的，要在数控机