测量方法及常用测量仪器和量具

关于测量方法及常用测量仪器和量具测量过程由测量的定义可知，任何一个测量过程都必须有明确的被测对象和确定的测量单位，还要有与被测对象相适应的测量方法，而且测量结果还要达到所要求的测量精度。

一个完整的测量过程应包括4个要素：

（1）被测对象在几何量测量中，指长度、角度、形状、位置、表面粗糙度以及螺纹、齿轮等零件的几何参数。

（2）测量单位用以度量同类量值的标准量。

（3）测量方法测量时所采用的测量原理、测量器具和测量条件的总和。

（4）测量精度测量结果与被测量真值的一致程度。第2页,共30页，2024年2月25日，星期天测量方法分类及其特点

按测量值获得方式的不同，测量方法可分为：1.绝对测量和相对测量（1）绝对测量

在计量器具的示数装置上可表示出被测量的全值。

绝对测量法第3页,共30页，2024年2月25日，星期天(2)相对测量

在计量器具的示数装置上只表示出被测量相对已知标准量的偏差值。

相对测量法

即测出的值为尺寸实际的偏差。第4页,共30页，2024年2月25日，星期天2.直接测量和间接测量

（1）直接测量——用计量器具直接测量被测量的整个数值或相当于标准量的偏差。

（2）间接测量——测得的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。如图所示测

R:通过测量s、h

间接测量法第5页,共30页，2024年2月25日，星期天3.单项测量和综合测量（1）单项测量——对被测件的个别参数分别进行测量。例如，用工具显微镜对外螺纹(量规)的单一中径、螺距和牙侧角分别进行测量。（2）综合测量——对被测件某些相关联参数的综合效果进行检验，以判断综合结果是否合格。

例如，用螺纹量规通规检验普通螺纹的单一中径、螺距和牙侧角实际值的综合结果是否合格。第6页,共30页，2024年2月25日，星期天4.静态测量和动态测量（1）静态测量——对被测件在静止状态下进行的测量。（2）动态测量——对被测件在其运动状态下进行测量。5.接触测量和非接触测量（1）接触测量——计量器具的测头与被测件表面相接触的测量。（2）非接触测量——计量器具的测头与被测件表面不接触的测量。第7页,共30页，2024年2月25日，星期天6.等精度测量和不精度测量（1）等精度测量——在测量过程中，影响测量精度的各因素不改变。

例如，环境、人员、仪器及测量方法等都不变。（2）不等精度测量——在测量过程中，影响测量精度的各因素全部或部分改变。第8页,共30页，2024年2月25日，星期天常用测量仪器及量具（1）基准量具定值基准量具，如量块、角度块等。

变值基准量具，如线纹刻线尺等。（2）通用测量器具

——将被测量转换成可直接观测的示值或等效信息的测量工具。①游标类量具——如游标卡尺等。②微动螺旋类量具——如千分尺等。③机械比较仪——如齿轮杠杆比较仪等。④光学量仪——如光学计、光学测角仪等。⑤气动量仪——如浮标式气动量仪的。⑥电动量仪——如电动轮廓仪等。⑦微机化量仪（机电一体化量仪）——如微机控制数显测量仪:数显光学计、数显测长仪、三坐标测量机等。第9页,共30页，2024年2月25日，星期天（3）量规类如光滑极限量规、螺纹量规、功能量规等。（4）检验夹具测量时所需的夹具等辅助设备。第10页,共30页，2024年2月25日，星期天钢直尺

钢直尺是最简单的长度量具，它的长度有150，300，500和1000mm四种规格。图1是常用的150mm钢直尺。图1150mm钢直尺第11页,共30页，2024年2月25日，星期天钢直尺用于测量零件的长度尺寸(图2)，它的测量结果不太准确。这是由于钢直尺的刻线间距为1mm，而刻线本身的宽度就有0.1～0.2mm，所以测量时读数误差比较大，只能读出毫米数，即它的最小读数值为1mm，比1mm小的数值，只能估计而得。图2钢直尺的使用方法a)量长度b)量螺距c)量宽度d)量内孔e)量深度f)划线注意：如果用钢直尺直接去测量零件的直径尺寸(轴径或孔径)，则测量精度更差。其原因是：除了钢直尺本身的读数误差比较大以外，还由于钢直尺无法正好放在零件直径的正确位置。

第12页,共30页，2024年2月25日，星期天塞尺塞尺又称厚薄规或间隙片。主要用来检验机床特别紧固面和紧固面、活塞与气缸、活塞环槽和活塞环、十字头滑板和导板、进排气阀顶端和摇臂、齿轮啮合间隙等两个结合面之间的间隙大小。

塞尺是由许多层厚薄不一的薄钢片组成（图3）按照塞尺的组别制成一把一把的塞尺，每把塞尺中的每片具有两个平行的测量平面，且都有厚度标记，以供组合使用。测量时，根据结合面间隙的大小，用一片或数片重迭在一起塞进间隙内。例如用0.03mm的一片能插入间隙，而0.04mm的一片不能插入间隙，这说明间隙在0.03～0.04mm之间，所以塞尺也是一种界限量规。

图3塞尺第13页,共30页，2024年2月25日，星期天内卡钳外卡钳游标卡尺千分尺卡尺第14页,共30页，2024年2月25日，星期天游标卡尺

游标卡尺是一种常用的精确测量工具，具有结构简单、使用方便、测量范围大等特点，可以用它来测量零件的外径、内径、长度、宽度、厚度、深度和孔距等，应用范围很广。带有刀口形的上下量爪和带有深度尺的型式，如图4。

游标卡尺的结构型式图4游标卡尺的结构型式1-尺身；2-上量爪；3-尺框；4-紧固螺钉；5-深度尺；6-游标；7-下量爪第15页,共30页，2024年2月25日，星期天游标卡尺的组成(1)具有固定量爪的尺身1。尺身上有类似钢尺一样的主尺刻度6。主尺上的刻线间距为1mm。主尺的长度决定于游标卡尺的测量范围。

(2)具有活动量爪的尺框3。尺框上有游标8，游标卡尺的游标读数值可制成为0.1、0.05和0.02mm的三种。游标读数值，就是指使用这种游标卡尺测量零件尺寸时，卡尺上能够读出的最小数值。(3)带有测量深度的深度尺。深度尺固定在尺框的背面，能随着尺框在尺身的导向凹槽中移动。测量深度时，应把尺身尾部的端面靠紧在零件的测量基准平面上

(4)测量范围等于和大于200mm的游标卡尺，带有随尺框作微动调整的微动装置5。使用时，先用固定螺钉4把微动装置5固定在尺身上，再转动微动螺母7，活动量爪就能随同尺框3作微量的前进或后退。微动装置的作用，是使游标卡尺在测量时用力均匀，便于调整测量压力，减少测量误差。第16页,共30页，2024年2月25日，星期天游标卡尺的读数原理和读数方法

游标卡尺的读数机构，是由主尺和游标(6和8)两部分组成。当活动量爪与固定量爪贴合时，游标上的“0”刻线(简称游标零线)对准主尺上的“0”刻线，此时量爪间的距离为“0”。当尺框向右移动到某一位置时，固定量爪与活动量爪之间的距离，就是零件的测量尺寸。此时零件尺寸的整数部分，可在游标零线左边的主尺刻线上读出来，而比1mm小的小数部分，可借助游标读数机构读出。图中所示，主尺每小格1mm，当两爪合并时，游标上的50格刚好等于主尺上的49mm，则游标每格间距=49mm÷50=0.98mm主尺每格间距与游标每格间距相差=1-0.98=0.02(mm)0.02mm即为此种游标卡尺的最小读数值。一般实用的游标有10、20和50三种，所对应的分度值即精密度分别为：0.1mm、0.05mm和0.02mm。第17页,共30页，2024年2月25日，星期天游标卡尺的读数方法是：（1）游标尺的“0”线是读毫米的基准，主尺上挨近游标“0”线左边最近的那根刻度线的数字就是主尺的毫米值（整数值）；（2）再看游标尺上那哪一根线与主尺上的刻线对齐，将该线的序号乘以分度值，就是主尺的小数值（也可在游标尺上直接读出）；（3）将整数和小数相加，就是所求的数值。k代表整数刻度线数值，n为与主尺刻线对齐的游标上的刻线数，设分度值为Δx，则图中所示游标卡尺的读数为

l=k+n*Δx第18页,共30页，2024年2月25日，星期天游标卡尺的测量精度

测量零件尺寸时，要按照零件尺寸的精度要求，选用适当的量具。游标卡尺是一种中等精度量具，只适用于中等精度的尺寸测量和检验。用游标卡尺测量锻铸件毛坯或精度要求很高的尺寸，都是不合理的。前者容易损坏量具，后者达不到测量精度要求。例如，用游标读数值为0.02mm的0～125mm的游标卡尺(示值误差为±0.02mm)，测量50mm的轴时，若游标卡尺上的读数为50.00mm，实际直径可能是50.02mm，也可能是49.98mm。这不是游标尺的使用方法上有什么问题，而是它本身制造精度所允许产生的误差。

因此，若该轴的直径尺寸是（）则轴的制造公差为0.025mm，而游标卡尺本身就有着±0.02mm的示值误差，选用这样的量具去测量，显然是无法保证轴径的精度要求的。第19页,共30页，2024年2月25日，星期天游标卡尺的使用方法1.去除工件上的毛刺并清洁被测表面；2.打开卡爪以容下工件；3.夹住工件并锁紧紧固螺钉；4.转动调整螺母直到刚刚接触到工件表面，在转动调整螺母时，尝试轻轻地横竖移动横梁，以确认卡爪在正确位置上；5.锁紧在移动卡爪上的紧固螺母；6.读数；第20页,共30页，2024年2月25日，星期天使用游标卡尺测量零件尺寸时，必须注意下列几点：

1测量前应把卡尺揩干净，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显的间隙，同时游标和主尺的零位刻线要相互对准。这个过程称为校对游标卡尺的零位。

2移动尺框时，活动要自如，不应有过松或过紧，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，卡尺的读数不应有所改变。在移动尺框时，不要忘记松开固定螺钉，亦不宜过松以免掉了。

3当测量零件的外尺寸时：卡尺两测量面的联线应垂直于被测量表面，不能歪斜。测量时，可以轻轻摇动卡尺，放正垂直位置，否则，量爪若在如图所示的错误位置上，将使测量结果a比实际尺寸b要大；先把卡尺的活动量爪张开，使量爪能自由地卡进工件，把零件贴靠在固定量爪上，然后移动尺框，用轻微的压力使活动量爪接触零件。如卡尺带有微动装置，此时可拧紧微动装置上的固定螺钉，再转动调节螺母，使量爪接触零件并读取尺寸。决不可把卡尺的两个量爪调节到接近甚至小于所测尺寸，把卡尺强制的卡到零件上去。这样做会使量爪变形，或使测量面过早磨损，使卡尺失去应有的精度。正确

错误第21页,共30页，2024年2月25日，星期天

测量沟槽时，应当用量爪的平面测量刃进行测量，尽量避免用端部测量刃和刀口形量爪去测量外尺寸。而对于圆弧形沟槽尺寸，则应当用刃口形量爪进行测量，不应当用平面形测量刃进行测量。测量沟槽宽度时，也要放正游标卡尺的位置，应使卡尺两测量刃的联线垂直于沟槽,不能歪斜.否则，量爪若在如下图所示的错误位置上，也将使测量结果不准确（可能大也可能小）。正确错误错误正确第22页,共30页，2024年2月25日，星期天4

当测量零件的内尺寸时：要使量爪分开的距离小于所测内尺寸，进入零件内孔后，再慢慢张开并轻轻接触零件内表面，用固定螺钉固定尺框后，轻轻取出卡尺来读数。取出量爪时，用力要均匀，并使卡尺沿着孔的中心线方向滑出，不可歪斜，免使量爪扭伤；变形和受到不必要的磨损，同时会使尺框走动，影响测量精度。内孔的测量方法卡尺两测量刃应在孔的直径上，不能偏歪。下图为带有刀口形量爪和带有圆柱面形量爪的游标卡尺，在测量内孔时正确的和错误的位置。当量爪在错误位置时，其测量结果，将比实际孔径D要小。正确

错误

第23页,共30页，2024年2月25日，星期天

5用下量爪的外测量面测量内尺寸时，在读取测量结果时，一定要把量爪的厚度加上去。即游标卡尺上的读数，加上量爪的厚度，才是被测零件的内尺寸。测量范围在500mm以下的游标卡尺，量爪厚度一般为10mm。但当量爪磨损和修理后，量爪厚度就要小于10mm，读数时这个修正值也要考虑进去。

6用游标卡尺测量零件时，不允许过分地施加压力，所用压力应使两个量爪刚好接触零件表面。如果测量压力过大，不但会使量爪弯曲或磨损，且量爪在压力作用下产生弹性变形，使测量得的尺寸不准确(外尺寸小于实际尺寸，内尺寸大于实际尺寸)。。

7为了获得正确的测量结果，可以多测量几次。即在零件的同一截面上的不同方向进行测量。对于较长零件，则应当在全长的各个部位进行测量，务使获得一个比较正确的测量结果。第24页,共30页，2024年2月25日，星期天游标卡尺应用举例

用游标卡尺测量两孔的中心距两种方法：一种是先用游标卡尺分别量出两孔的内径D1和D2，再量出两孔内表面之间的最大距离A，则两孔的中心距：另一种测量方法，也是先分别量出两孔的内径D1和D2，然后用刀口形量爪量出两孔内表面之间的最小距离B，则两孔的中心距：第25页,共30页，2024年2月25日，星期天其他游标卡尺名称数显游标卡尺数显高度尺数显深度尺

测量范围(mm)0～1500～2000～3000～5000～3000～5000～200分辨率(mm)0.01测量精度(mm)(0～200)0.03；(›200～300)0.04；(›300～500)0.05测量移动速度(m/s)1.5测量范围指示表读数值指示表示值误差范围0～1500.0110～2000.021；20～3000.055带表卡尺数字显示游标卡尺第26页,共30页，2024年2月25日，星期天螺旋测微量具

应用螺旋测微原理制成的量具，称为螺旋测微量具。它们的测量精度比游标卡尺高，且测量比较灵活，当加工精度