第二章技术测量基础

第2章测量技术基础内容：技术测量的基础知识测量误差及数据处理(自学)用普通计量器具测量目的：使同学们掌握测量的基本知识，常用测量器具的测量原理和操作使用，掌握测量数据的处理方法。2.1

测量技术的基本知识测量的基本概念要实现零、部件的互换性，除了合理地规定公差以外，还必须正确地进行加工和检测，只有检测合格的零件，才能满足产品的使用要求，保证其互换性能。技术测量：指用一定的仪器和方法对几何量进行的测量和检验。检验：只能确定被测量是否合格，而不能得出

被测量的具体数值。测量：指为确定被测对象的量值而进行的一系列实验过程。

将被测量与测量单位或标准量在数值上进行比较，从而确定两者比值的过程。Eq

=

x测量值被测量测量单位或标准量检定：为评定计量器具的精度指标是否合乎该计量器具的检定规程的全部过程。测量四要素测量对象：零件的几何量。如：轴孔直径、坐标尺寸、槽宽、螺距、齿厚、表面粗糙度以及各种形位误差有关参数及误差的测量。测量单位：几何量中的单位。我国采用国际单位制长度的主单位是m，机械制造中常用的单位是mm，技术测量中常用的单位是µm。1m=1000mm=10000µm角度单位常用：弧度、度、分、秒。测量方法：测量时所采用的测量器具与测量方法的总和。一般多指获得测量结果的方式。测量精度：测量结果与被测量的真值的一致程度。2.1.2

测量基准和尺寸传递系统长度单位1889年，第一次国际计量大会决定：以地球子午线的四千万分之一为一米。进行量值尺寸传递。1m=子午线的1/400000001983年第十七届国际计量大会上，由于激光技术的发展，又通过了米的新定义：米定义的复现主要采用稳频激光，我国已正式使用波长为0.633µm氦氖激光辐射作为我国的波长标准。2.量值传递系统在实际生产和科学

研究中，不可能都

直接利用激光辐射

的光波长度基准去

校对测量器具或进

行零件的尺寸测量，要经过工作基淮——线纹尺和量块，将长度基准的量值准确地逐级传递到生产中应用上去，以保证量值的准确一致。3.量块⑴量块的材料、形状和尺寸

材料:铬锰钢线膨胀系数小、性质稳定、耐

磨性好、硬度高、工作表面粗

糙度值小以及研合性好等特点。形状和尺寸:正六面体，2个相互平行的测量面和4个非测量面。量块上标出标称长度（工作尺寸）。小于6mm的量块，其公称值刻印在上测量面上；大于6mm的量块，刻印在上测量面左侧较宽的一个非测量面上。量块长度：一个测量面上任意一点（距边缘

0.8mm区域除外）到与另一个测量面相研合的平晶表面的垂直距离。中心长度：测量面上中心点的量块长度L⑵量块的精度“级”：量块制造精度分为0、k、1、2、3共5级，生产现场按“级”使用。其中0级精度最高。按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸,该尺寸包含其制造误差和磨损误差。“等”：将量块分为1～5共5等,各级计量部门按

“等”使用。其中1等精度最高。按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。⑶量块的应用根据GB6093-85的规定，我国生产的成套量块有91、83、46、38块等为一套的多种规格。如83块为一套的尺寸系列为：0.5、1、1.005mm各一块；1.01、1.02、1.03……1.49间隔0.01mm的有

49块；1.5、1.6、1.7……1.9间隔0.1mm的有5块；2.0、2.5、3.0……9.5间隔0.5mm的有16块；10、20、30……100间隔10mm的有10块。量块按一定的尺寸系列成套生产

国标中规定了17种成套的量块系列表2-1

成套量块的组合尺寸组成量块组时组合方法和原则是：先从尺寸最后一位数选起，每选一块量块，要使尺寸

的位数至少减少一位，并且力求使量块数目尽可能少，通常总块数不应超过四块。例如：从83块为一套的量块中选取几块组成尺寸78.825mm。78.825………………需要的量块尺寸-1.005

………………第一块量块尺寸77.82

-1.32…………………第二块量块尺寸76.5-6.5…第三块量块尺寸70

…

第四块量块尺寸请从83块一套的量块中选取量块，组成89.765mm的尺寸解：2.1.3计量器具和测量方法1.

计量器具的分类用于直接或间接测出被测对象量值的量具、计量仪器和测量装置的统称。分类：⑴量具：以固定形式复现量值。如：量块、砝码等。⑵专用计量器具：专门用来测量某个或某种特定参数。如：量规等。⑶通用计量器具：能将被测量转换成可直接观测的示值或信息。如：各种刻线尺、游标尺、千分尺及机械、光学、电动、气动量仪。量块塞规游标卡尺用于一般机械加工中的测量，可测量内、外尺寸、深度及台阶等。深度游标卡尺用于测量深度，台阶等。高度游标卡尺广泛用于机械加工中的高度测量、划线等。万能角度尺适用于机械加工中的内、外角度测量，可测0°~320°外角及40°~130°内角。外径千分尺广泛应用于外尺寸的精密测量。2.计量器具的主要参数（度量指标）。⑴分度值（i）：刻度尺或度盘上最小一格所代表的量值。⑵刻度间距(c)：相邻两刻线间的实际距离。⑶示值范围(b)：量仪所能显示或指示的起始值到终止值的范围⑷测量范围(B)：量仪所能测量尺寸的最大值到最小值的范围。⑸仪器不确定度(µ1)：由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。机械比较仪3.测量方法的分类按测量结果获得方法分为：直接测量和间接测量； 直接测量用计量器具直接测量被测量的整个数值或相对于 标淮量的偏差。间接测量测量与被测量有函数关系的其他量，再通过函数关系式求出被测量。按示值方式分为：绝对测量和相对测量；绝对测量在计量器具的读数装置上可表示出被测量的全值。相对测量在计量器具的读数装置上只表示出被测量相对已知标准量的偏差值。按同时测量参数多少分为：单项测量和综合测量单项测量对被测件的个别参数分别进行测量。综合测量同时检测工件上的几个有关参数，综合地判断工件是否合格。2.3

用普通计量器具检测用普通计量器具测量工件应按照GB/T3177-1997。适用于车间用的计量器具，用于检测公称尺寸至500mm，公差等级IT6-IT18的光滑工件尺寸及一般公差尺寸的检测。本节重点内容：1、安全裕度2、验收极限的确定3、计量器具的选择1、尺寸误检的基本概念由于各种测量误差的存在，若按零件上、下极限尺寸验收，当零件实际尺寸处于上、下极限尺寸附近时，有可能产生误检。尺寸误检的两种形式误废将本来处于零件公差带内的合格品判为废品。误收将本来处于零件公差带以外的废品判为合格品。2.验收极限与安全裕度1）国家标准规定的验收原则所用验收方法应只接受位于规定的极限尺寸之内的工件2）验收极限的定义验收极限是指检测工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限3）安全裕度A

margin

of

safety安全裕度A由工件公差T确定，其数值一般取工件公差的1/10,可查表2.6（p68）上极限尺寸A生产公差A下极限尺寸4）验收极限的确定方法工件公差上验收极限下验收极限方法1：从图样上标定的上极限尺寸和下极限尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定方法2：验收极限等于图样上标定的上极限尺寸和下极限尺寸，即A＝0确定验收极限方法的选择原则对要求符合包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，其验收极限按方法1确定对工艺能力指数Cp≥1时，其验收极限可以按方法2确定，

但采用包容要求时，在最大实体尺寸一侧仍应按内缩方法确定验收极限对偏态分布的尺寸，尺寸偏向的一边应按方法1确定对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限按方法2确定4）验收极限的确定方法方法1：从图样上标定的上极限尺寸和下极限尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定方法2：验收极限等于图样上标定的上极限尺寸和下极限尺寸，即A＝0验收极限的确定确定验收极限的方式验收极限应用方法1内缩方式将工件的验收极限从工件的极限尺寸向工件的公差带内缩一个安全裕度A上验收极限尺寸＝上极限尺寸－A

下验收极限尺寸＝下极限尺寸＋A主要用于采用

包容要求的尺寸和公差等级较高的尺寸方法2不内缩方式安全裕度A＝0上验收极限尺寸＝上极限尺寸下验收极限尺寸＝下极限尺寸主要用于

非配合尺寸和一般公差尺寸包容要求是要求高还是要求低？？符号为

ECp>1采用包容要求时的验收极限Dmax(L)ADmin(M)上验收极限下验收极限孔公差带DM上验收极限下验收极限轴公差带dmax(M)Admin(L)dM单边内缩：最大实体一侧内缩偏态分布时的验收极限下验收极限上验收极限Admindmax轴公差带上验收极限下验收极限ADminDmax孔公差带3、计量器具的选择原则选择的计量器具应与被测工件的 外形位置

、

尺寸的大小

及 被测参数特性

相适应，使所选计量器具的测量范围能满足工件的要求选择计量器具应

考虑工件的尺寸公差

，使所选计量器具的不确定度值既要保证测量精度要求，又要符合经济性要求国家标准规定：按照计量器具的测量不确定度允许值u

1

选择计量器具（

u

1

值见 表2.6p68

），优先选用I档。计量器具选择注意事项选用计量器具时，应使所选计量器具的不确定度u

1’≤u

1（表2.6所列）。各

种

普

通

计

量

器

具

的

不

确

定

度

u

1

’，可

查

表2.7,2.8,2.9(

p69)。计量器具的选择表2.6

安全裕度（A）与测量不确定度允许值（u1）注：u1分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ档，一般情况下应优先选用Ⅰ档，其次选用Ⅱ档、Ⅲ档。表2.8千分尺和游标卡尺的不确定度尺寸范围计量器具类型分度值0.01外径千分尺分度值0.01内径千分尺分度值

0.02游标卡尺分度值

0.05游标卡尺大于至不确定度u1＇(mm)050100501001500.0040.0050.0060.0080.020.051502002502002503000.0070.0080.0090.0130.100解：1.查得Φ65e9的极限偏差为Φ65（-0.060，-0.134）2.查得安全裕度：A=7.4μm，测量不确定度允许值：

u1=6.7

μm。3.尺寸遵循包容要求，应按照方法1的原则确定验收极限上验收极限=Φ65-0.060-0.0074=Φ64.9326

mm下验收极限=Φ65-0.134+0.0074=Φ64.8934

mm4.由表查得分度值为0.01mm的外径千分尺，在尺寸大于50～100mm内，不确定度数u1’=0.005mm，因0.005＜u1=0.0067，故可满足使用要求。例1：被检验零件尺寸为轴Φ65e9

E

，试确定验收极限、选择适当的计量器具。(Cp<=1)解：1.查得Φ130H10的极限偏差为Φ130H10（+0.16，0），2.查得安全裕度A

=16μm

，查得计量器具不确定度允许值u1=15μm因Cp=1.2＞1，其验收极限可以按方法2确定，即一边

A=0，但因该零件尺寸遵循包容要求，因此,其最大实体极限一边的验收极