4-1 常见形状误差的检测

课题第四章常见几何误差的检测§4-1常见形状误差的检测授课时间授课时数4授课班级教具PPT、多媒体动画、视频等教学目标1．培养学生了解刀口尺、塞尺、量块和正弦规的结构，掌握其使用方法。2．培养学生了解千分表的结构、工作原理、分度值和测量范围，掌握其使用方法。3．培养学生了解活头千斤顶、方箱、V形架和挡铁等测量辅助工具的结构，掌握其使用方法。4．培养学生掌握常见直线度误差、平面度误差和圆度误差的检测方法和步骤。教学重点1．培养学生掌握刀口尺、塞尺、量块和正弦规的使用方法。2．培养学生掌握常见直线度误差、平面度误差和圆度误差的检测方法和步骤。教学难点1．培养学生掌握量块和正弦规的使用方法。2．培养学生掌握圆锥面素线的直线度误差、平面度误差和圆度误差的检测方法。教学建议1.教材地位本节是第四章检测实训的开篇课时，学生已学过几何公差的项目、公差带和标注，也用过游标卡尺和千分尺，但把公差要求变成测量动作、把表盘读数变成误差数值还是第一次。形状误差又是最基本的误差项目，测好这一节，后面的方向误差、位置误差检测就有了共同的操作套路。2.教法建议采用“教师演示一步、学生读数记一步”的节奏，五种检测都按同一个套路推进：看被测项目和公差值—认量具和辅助器具—看测量点布置—按口令读数—按最大值或差值处理数据—与公差值比较判定合格。刀口尺的检测重点放在“靠自重贴合、不许加压、光隙看颜色”三个动作上，表类量具的检测重点放在“测杆压缩0.5～1mm、先读转数盘再读大表盘”上。

教学内容教学活动一、用刀口尺检测平面的直线度误差1．被测工件和检测项目滑块上侧平面在长度方向上的直线度公差值为0.03mm。2．检测器具检测滑块直线度误差的测量器具有刀口尺、塞尺和平板。（1）刀口尺刀口尺是具有一个测量面的刀口形直尺。刀口尺的测量面呈刃口状，圆弧半径不大于0.2mm。刀口尺主要用来测量工件的直线度误差和平面度误差。使用刀口尺时应注意以下事项：1）测量前，应将刀口尺用软布擦拭干净，检查其测量面是否有划痕、碰伤、锈蚀等缺陷，否则不可使用。2）使用时，手应握持隔热护板，以避免手部温度影响测量结果和因汗液侵蚀产生锈蚀。3）使用时，不得碰撞刀口尺。当需要在不同位置测量时，应把刀口尺提起后轻轻放到另一个位置上，不可使刀口尺的测量面在工件表面上滑动，以确保其测量面的完好，否则将影响测量的准确度。4）使用时，应避免接触腐蚀性及磁性物质，以防止测量面的损坏及测量的不准确。5）使用完毕，在刀口尺工作面上涂上防锈油并用防锈纸包好，放回专用盒中。（2）塞尺塞尺是具有标准厚度尺寸的单片或成组的薄片，又称厚薄规。塞尺用于测量两结合面之间的间隙，使用时可将一片或数片重叠在一起插入缝隙内。塞尺的使用方法及注意事项如下：1）使用塞尺前，应检查尺身有无毛刺或者凸凹不平，若有则不要使用。2）使用塞尺时，在满足所需尺寸要求的前提下，片数越少越好。3）塞尺容易弯曲和折断。用塞尺时，用力要适当，方向要合适，塞入间隙时以稍感拖滞为宜。不能用力太大，不可将较厚的塞尺强行塞入较小间隙中，也不能用于测量温度较高或较低的工件。4）检查某一间隙是否大于规定值时，用与规定值相符的塞尺（一片或叠加后的几片）去塞该间隙，如果不能塞入为合格，能塞入则为不合格。5）使用完毕，将塞尺擦拭干净后，及时合到保护板中。清洁塞尺时，要顺着使塞尺受拉的方向擦拭，不可逆擦，以防折断塞尺。3．检测方法用刀口尺检测滑块上表面的直线度误差时，刀口尺的对称平面要与作为基准的前面平行。4．检测步骤（1）手握刀口尺的护板，使刀口尺的对称平面与滑块的前面平行，测量面轻轻地与被测量面接触，依靠刀口尺的自重使其测量面与被测量面贴合，不允许对刀口尺施加其他压力。（2）观察刀口尺与被测量面之间的最大光隙，并根据光隙大小选择测量方法。1）当光隙较小时，可以通过观察透光颜色的方法判断间隙大小。在良好的照明条件下，间隙小于0.5μm时不透光，在0.5～3μm时呈红色光或紫色光，大于3μm时呈白色光。2）当光隙较大时，可用塞尺测量间隙大小。使用塞尺时，采用试测法。首先用目力判断被测间隙的大小，然后选择一片塞尺（或将多片拼合在一起）去塞。如果塞不进去，或者塞进去太松，则更换塞尺或调整塞尺的组合，再次试塞，一直试塞到恰好能塞进去，且移动时稍有拖滞感为止。这时塞尺的厚度即为被测间隙的大小。（3）在五个位置进行测量，记录测量结果。（4）将所有测得的直线度误差的最大值作为该平面的直线度误差。（5）将测得的直线度误差值与图样上给出的公差值进行比较，若测得的误差值不大于公差值，则被测要素的直线度合格，否则不合格。本次测量的直线度误差在图样给出的直线度公差范围之内，滑块上表面的直线度合格。二、用刀口尺检测圆柱面素线的直线度误差1．被测工件和检测项目滑轮轴圆柱面素线的直线度公差值为0.03mm。2．检测器具检测滑轮轴直线度误差的测量器具有刀口尺、塞尺和平板。3．检测方法和步骤用刀口尺检测圆柱面素线的直线度误差的方法，检测时，刀口尺的对称平面要沿圆柱面的径向，刀口尺的测量面与圆柱面的素线重合。因为只是检测直线度的合格性，所以不必测量具体的误差值。本例的直线度误差可以用厚度为0.03mm的塞尺进行检测，如果不能塞入，则为合格；如果能塞进去，且移动时稍有拖滞感，也可判为合格；若塞进去太松，则判为不合格。有争议的判别可以采用其他更精密的测量方法进行检测。将滑轮轴依次旋转45°，在八个方向上进行同样的检测。记录检测结果。4．判断直线度是否合格八次检测的结果皆为合格，所以该滑轮轴的直线度合格。若有一次检测不合格，则该滑轮轴的直线度不合格。三、用百分表和正弦规检测圆锥面素线的直线度误差1．被测工件和检测项目圆锥轴圆锥面素线的直线度公差值为0.02mm。2．测量器具测量圆锥轴直线度误差的测量器具主要有铸铁平板、百分表及磁性表座、量块和正弦规等。（1）量块量块是用耐磨材料制造，横截面为矩形，并具有一对相互平行测量面的实物量具，一般成套配置。常用的成套量块有91块和83块。量块的形状为长方体，有两个相对的测量面，两测量面之间具有精确的尺寸。每个量块都刻有代表其标称长度的数码，标称长度不大于5.5mm的量块，代表其标称长度的数码刻印在测量面上；标称长度大于5.5mm的量块，代表其标称长度的数码刻印在面积较大的一个侧面上。量块的测量面非常平整和光洁，平面度很高，用少许压力推合两块量块，使它们的测量面紧密接触，两块量块就能黏合在一起，通过多块量块的组合就可组合成各种尺寸的量块组，也可以和具有类似表面质量的辅助体表面相研合而用于长度的测量。组合量块时应尽量减少量块的块数，一般不超过四块。选用量块时，应根据所需要的组合尺寸，从最后一位数字开始选择，每选一块量块，应使尺寸数字的位数减少一位，以此类推，直到组合成完整的尺寸。量块是一种精密量具，使用时应注意以下几点：1）使用前，应清除测量工作台、平板工作面上的杂质，并将平板工作面擦拭干净；同时检查平板工作面的光洁程度，不得有划痕、磕碰等缺陷。2）使用前，应清洗量块。先用航空汽油洗净表面上的防锈油，然后用软绸布将其擦拭干净。3）使用时，必须戴手套，不要直接用手去拿量块。应尽量避免近距离面对着量块讲话，以防唾沫溅在量块上而导致其生锈。4）研合量块时应保持动作平稳，以防量块的测量面被另一块量块的棱角刮伤。5）使用时，应尽可能减少量块的摩擦，要轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。6）使用完毕，量块应涂防锈油并用防锈油纸包好，然后放入特制的木盒内，不允许将量块贴合在一起长期存放。（2）正弦规正弦规是指根据正弦函数原理，利用量块的组合尺寸以间接方法进行测量的测量器具，由带有精密工作面的主体和直径相同且轴线互相平行的两个精密支承圆柱组成，四周可以安装挡板。使用时一般只安装互相垂直的两块挡板，作为测量时放置工件的定位板。正弦规工作面的宽度为80mm，两圆柱的中心距有100mm和200mm两种规格。将正弦规放置在平板上，一侧圆柱与平板工作面接触，另一侧圆柱用量块组垫起。由于正弦规的两个圆柱直径相等，两圆柱的轴线与工作面平行，所以两圆柱与量块组所形成的直角三角形的锐角α等于正弦规工作面与平板之间的夹角。α的对边高度为量块组的高度H，斜边是正弦规两圆柱的中心距L，利用三角形的正弦函数关系，可得正弦规是一种精密量器，具有较高的测量精度。测量时，工作面的倾斜角一般不大于45°。使用时应注意以下几点：1）要轻拿轻放正弦规，不要强烈振动、碰撞正弦规，以防两圆柱松动或损坏正弦规。2）严禁将正弦规放在平板上随意推来推去，以防圆柱磨损，使正弦规失去精度。3）不能用正弦规测量粗糙的工件表面，被测工件的表面不应有毛刺及沾有研磨剂、灰屑等污染物，也不可带磁性。4）正弦规使用完毕要用汽油清洗干净，并涂上防锈油，以防止正弦规生锈，影响测量精度。3．测量方法和步骤（1）估算量块高度，组合量块（2）放置量块、正弦规和工件（3）放置磁性表座和百分表（4）调整圆锥面上侧的素线与平板工作面平行（5）测量（6）计算直线度误差（7）判断直线度是否合格将得到的直线度误差值与图样上给出的公差值进行比较，若误差值不大于公差值，则被测圆锥面的直线度合格，否则不合格。四、用千分表检测平面的平面度误差1．被测工件和检测项目小平板的上、下两平面有平面度要求。下面用千分表检测小平板上、下两平面的平面度误差。2．测量器具测量小平板上、下平面的平面度误差的测量器具主要有铸铁平板、活头千斤顶（三个）、分度值为0.001mm的千分表及磁性表座等。（1）活头千斤顶活头千斤顶是一种支撑物体的可升降工具。活头千斤顶由螺杆、底座和锁紧螺母组成，用扳手旋转螺杆可调节活头千斤顶的高度，锁紧螺母可使螺杆锁紧在底座上。（2）千分表千分表是指分度值为0.001mm或0.002mm的指示表。常用的千分表分度值为0.001mm，测量范围为0～1mm。千分表的结构与百分表基本相同，主要由测杆、测头、大表盘、大指针、转数表盘、转数指针、表体、表圈、挡帽、轴套和表圈锁紧螺钉等组成。千分表的表盘与百分表有所不同。分度值为0.001mm的千分表的大表盘上有200条刻线，大表盘上的数字10、20、……、190分别表示0.010mm、0.020mm、……、0.190mm；转数表盘上有5格，转数表盘上数字0.2、0.4、0.6、0.8、1.0的单位为mm。测杆轴向移动0.2mm，则大指针旋转一圈，转数指针转动一格。在读取千分表的示值时，要先读取转数表盘的示值，再读取大表盘的示值。3．测量方法和步骤（1）放置工件（2）布置测量点（3）建立基准平面（4）测量1）将千分表的测头移动到位于活头千斤顶支承点上侧的某一个测量点位置上，并对千分表进行调零，该点即测量平面度误差的基准点。2）按布点位置逐一测量各点相对于基准点的高度，并将千分表的示值记录。测量点位置高于基准点时，示值为正值；测量点位置低于基准点时，示值为负值。（5）计算平面度误差千分表示值的最大值与最小值的差值即为平面度误差。（6）判断平面度是否合格将得到的平面度误差值与图样上给出的公差值进行比较，若误差值不大于公差值，则被测平面的平面度合格，否则不合格。五、用百分表检测光轴的圆度误差1．被测工件和检测项目光轴的圆柱面的圆度公差值为0.016mm。2．测量器具测量光轴圆度误差的测量器具主要有铸铁平板、方箱、钢球（φ10mm）、V形架、挡铁、百分表及磁性表座。（1）方箱方箱是具有六个工作面的正方体辅助测量器具，主要用于零部件平行度检测、垂直度检测和划线等。（2）V形架V形架又称为V形块，是指工作面为V形槽面，用于圆柱形工件检测或划线的器具，主要用于轴类工件加工或检测时给工件定位。3．测量圆柱面圆度误差的方法测量圆柱面的圆度误差可以用两点测量法和三点测量法。（1）两点测量法两点测量法又称为直径测量法。将被测轴放置在平板上，一侧靠在方箱上。使指示表的测头与圆柱面的最上素线接触，测杆垂直于平板的工作面。测量时，指示表的位置固定，被测轴回转一周，但不得轴向移动。（2）三点测量法三点测量法又称为V形架测量法。将工件放置在V形架上，使指示表的测头与圆柱面的最上素线接触，测杆垂直于平板的工作面。在测量截面上，测头与被测圆柱面的接触点、被测圆与V形架的两个接触点构成三点测量。测量时，指示表的位置固定，被测轴回转一周，但不得轴向移动。（3）测量方法的选择原则在实际圆柱面横截面上提取的圆周都是“棱圆”。两点测量法适合偶数棱圆柱面圆度的测量，三点测量法适合奇数棱圆柱面圆度的测量。在实际测量圆度时，被测工件的棱数往往是未知的，因此采用两点测量法、用V形架90°V形槽的三点测量法和用V形架120°V形槽的三点测量法三种测量方法进行组合测量。4．测量步骤（1）用两点测量法测量光轴的圆度误差（2）用V形架的90°V形槽测量光轴的圆度误差（3）用V形架的120°V形槽测量光轴的圆度误差（4）处理数据取三种测量方法测得差值的最大值，用下式计算圆度误差值：（5）判断光轴圆度是否合格【课前准备】教师：课前把滑块、滑轮轴、圆锥轴、小平板、光轴五件被测工件及平板、V形架、方箱、活头千斤顶、正弦规、量块盒、百分表和千分表及磁性表座按台位摆好，凡需要装夹、垫高、安装心轴和调整表架的工作全部由教师课前完成，并把百分表测杆压缩量调到0.5～1mm、千分表调好零位。学生：教材、练习本、笔，每人一份读数记录表（含测量位置、示值、处理结果、结论四栏），课前摆放在课桌上。一、用刀口尺检测平面的直线度误差活动1：比一比、读一读——刀口尺测滑块①教师手持刀口尺演示：手握隔热护板，使刀口尺的对称平面与滑块前面平行，测量面轻靠被测量面、靠自重贴合、不许加压力，学生原位观察并记住三个动作。②教师演示光隙判断：良好照明下间隙小于0.5μm不透光，0.5～3μm呈红色或紫色光，大于3μm呈白色光；再演示用塞尺试测法，以“恰好塞入、移动时稍有拖滞感”为准，学生跟着教师口令判断PPT上三种光隙的颜色。③教师依次把刀口尺轻放到五个测量位置（每次提起后轻放，不在工件表面滑动），每放一处报“读数”，学生在记录表上依次记下五次光隙或塞尺结果和对应位置。④教师公布五次结果，学生在原位判断并写下结论：取最大误差值与图样公差值比较，不大于公差值则合格，据此写出滑块上表面的直线度结论。二、用刀口尺检测圆柱面素线的直线度误差活动2：转一转、判一判——刀口尺测滑轮轴①教师演示：刀口尺的对称平面沿圆柱面径向放置，测量面与素线重合，用0.03mm塞尺检测，不能塞入为合格，能塞入且移动时稍有拖滞感也判合格，塞入太松则不合格，学生原位看一次完整示范。②滑轮轴已由教师装在台位支架上，教师每转45°报一次方向序号（1～8），学生在记录表上依次填“合格”或“不合格”。③八次记录填完后，学生按“有一次不合格则整体不合格”的规则写出滑轮轴直线度的最终结论，同桌互查结论写法。三、用百分表和正弦规检测圆锥面素线的直线度误差活动3：算一算、记一记——正弦规测圆锥轴①教师用直角三角形简图推导量块组垫高高度H与正弦规中心距L、圆锥素线倾角的关系，把算式固定在黑板一角；随后演示从末位数字开始选量块、块数一般不超过四块的组合过程，边选边报数字。②学生在练习本上按照同一算式算出一组垫高高度H，教师公布结果，学生自改并写出所选量块的尺寸；随后教师出示量块、正弦规的实物并讲清戴手套、防跌落、不推拉三条注意事项。③正弦规、量块、工件和磁性表座已由教师按“放量块—放正弦规和工件—装百分表—调圆锥面上侧素线与平板平行”的步骤摆好，教师沿素线逐点报出百分表示值，学生在记录表上逐点记录。④学生用最大值与最小值之差算出直线度误差，与公差值0.02mm比较后写出合格结论，限时1分钟，同桌互查正负号和单位。四、用千分表检测平面的平面度误差活动4：归零、逐点读——千分表测小平板①教师出示千分表并讲清表盘特点：分度值0.001mm，大表盘200条刻线，数字10、20、……、190分别表示0.010mm、0.020mm、……、0.190mm，转数表盘5格单位为mm，测杆轴向移动0.2mm大指针转一圈、转数指针转一格；并强调读表顺序是“先读转数表盘、再读大表盘”。②教师原位演示活头千斤顶用扳手旋转螺杆调高度、锁紧螺母锁紧的过程；小平板已由教师用三个活头千斤顶支承好，测量点已布置并标出序号，教师只演示一次测头对准支承点上侧测量点并调零的动作，说明该点