测量与机械零件测绘

1、,测量与机械零件测绘 辛夫,第一章,技术测量基础,第一节 技术测量概述 一、技术测量的基本任务 在机械制造业中，技术测量是研究空间位置、形状和大小等几何量的测量工作的。测量就是为确定量值进行的一组操作。例如，将被测量值与法定计量单位的标准量值进行比较，从而确定被测量值的一组操作。检验是为确定被测量值是否达到预期要求所进行的测量。 技术测量的基本任务： 1、确定统一的计量单位（国际单位是mm）、测量基准，以及严格的传递系统，以确保“标准单位”能准确地传递到每个使用单位中。 2、正确选用测量器具，拟定合理的测量方法，以便准确,地测出被测量的量值。 3、分析测量误差，正确处理测量数据，提供测量精度。

2、 4、研制新的测量器具（包括自制检测工装，但必须经过计量合格后方可使用）和测量方法（特别是在测量形位公差方面，有时一个形位公差同时有几种测量法），不断满足生产发展对技术测量的新要求。 二、计量单位和计量器具、计量单位 1、计量单位 （1）长度法定计量单位 在机械制造图样中，以mm为计量单位。1m=1000mm; （2）平面角的法定计量单位 平面角的基本单位为rad（弧度） 在机械制造中常用（）作为平面角的计量单位1=,（/180）rad， 1=60,1=60。 2、计量器具 计量器具是计量仪器（量仪）和计量工具的总称。在几何量测量器具术语中，对量具的定义为：以固定形态复现或提供给定量的一个或多

3、个已知量值的器具。对量仪的定义为：将被测量值转换成直接观察或等效信息的计量器具。 一般情况下，量具没有传动放大系统，结构简单。例如量块、多面棱体、平面平晶等；而量仪具有传动放大系统，结构比较复杂。例如各种比较仪、投影仪、测长仪等。 3、计量器具的分类 依据计量法可以将计量器具分为计量基准器具、计量标准器具和工作计量器具。,三、测量器具的选用 合理选用测量器具是保证产品质量、降低生产成本和提高生产效率的重要环节之一。 1、合理选用测量器具的一般原则 （1）测量器具的类型应与生产类型相适应，单件、小批生产应选用通用测量器具；大批量生产应选用测量器具和测量装置（专用工装） （2）测量器具 的使用性能

4、应与被测零件的结构、材质、表面特性相适应 。一般钢件表面较硬，多用接触测量器具（用常规量具三用游标卡尺、千分尺等测量）；刚性差、硬度低的软金属或薄型、微型零件可用非接触测量器具（用投影仪、三坐标测量仪等测量）。 （3）测量器具的度量指标应能满足测量要求。如测量范围应与被测的尺寸相适应、测量误差应与被测尺寸的公差相适应，过大过小都不可取。,2、测量器具的选用方法 （1）根据零件的公差值，查出安全裕度A和测量器具不确定度的允许值u1. 表1-1 安全裕度和计量器具不确定度的允许值 （单位mm）,（2）根据被测零件的尺寸范围，选用不确定度等于或小于u1的测量器具。测量器具的不确定度见表1-2和表1-

5、3 表1-2 千分尺和游标卡尺的不确定度,表1-3 比较仪和指示表的不确定度,（3）确定零件的孔的下验收极限=最大实体尺寸（验收极限 孔的上验收极限=最小实体尺寸（最大极限尺寸）-A=最大实体尺寸+公差-A（A：安全裕度） 最小极限尺寸）+A 轴的上验收极限=最大实体尺寸（最大极限尺寸）-A 轴的下验收极限=最小实体尺寸（最小极限尺寸）+A=最大实体尺寸-公差+A 例题： 已知一套筒零件图样中标注的外圆尺寸为 mm,内孔尺寸为 mm,试选择测量器具和确定验收极限。 解（1）选择测量 mm外圆的测量器具和确定验收极限 1）确定安全裕度A和测量器具不确定度允许值u1. mm外圆的公差值为0.46m

6、m，查表1-1，,046mm在0.3200.580mm公差范围内该公差范围内，该公差范围内的安全裕度A=0.032mm，测量器具的不确定度允许值u1=0.9A=0.029mm. 2)选择测量器具。外圆的尺寸为250mm查表1-2,250mm在200250mm尺寸范围内。在不确定度小于u1的测量器具中，应选择不确定度接近u1值的测量器具，故应选择读数值为0.02mm的游标卡尺。 3）确定验收极限。 上验收极限=最大实体尺寸-A=250-0.032=249.968mm 下验收尺寸=最大实体尺寸-公差+A=250-0.46+0.032=249.572mm （2）选择 mm内孔的测量器具和确定验收极限

7、 1）确定A和u1， mm孔的公差为0.16mm，查表1-1，,016在0.100,0.18mm公差范围内，所以A=0.10、u1=0.9A=0.009mm。 2）选择量器具。孔的尺寸为150mm，查表1-2,150在100150范围内。在该尺寸范围，分度值为0.01mm内径千分尺的不确定度为0.008mm，小于并最接近于测量器具不确定度的允许值u1，符合要求。故选择千分尺。 3）确定验收极限 上验收极限=最大实体尺寸+公差-A=150+0.16-0.01=150.15 下验收极限=最大实体尺寸+A=150+0.01=150.1,表1-4 常用长度测量方法的极限误差,四、测量方法的类型和测量条

8、件 1、测量方法的类型 根据测量对象的特点、测量器具的特点以及测量目标的不同，可将测量方法分为以下几种类型。 1）根据测量器具示值是否为被测量的完整值或相对标准量的偏差值。可以分为直接测量和间接测量。 （1）直接测量。测量器具示值为被测量的完整值或相对标准量的偏差值。直接测量又可分为决对测量和相对测量。 a、绝对测量。测量器具示值为被测量的完整值。如用游标卡尺测量长度尺寸。 b、相对测量。测量器具示值为标准量的偏差值。如用量块测量长度尺寸。 （2）间接测量。测量器具示值与测量有一定的函数关系，用测量结果和函数关系式计算出被测量的量值。如用正弦规测量角度值。 2）根据测量器具的测量元件与被测零件

9、表面是否接触，可以分为接触测量和非接触测量。,（1）接触测量。测量器具的测量元件与被测零件表面直接接触，并有机械作用的测量力存在。如用游标量具（卡尺）、螺旋测微量具（千分尺）、指示表测量（百分表）测量零件。 （2）非接触测量。测量器具的测量元件与被测零件表面不接触，没有机械作用的测量力存在。如用投影法和光波干涉法测量零件。 3）根据测量在工艺过程中的作用，可以分为主动测量和被动测量。 (1)主动测量。在零件加工过程中进行的测量（在线检测）。测量结果用来控制零件的加工过程，预防废品。 （2）被动测量。零件加工完后进行的测量。测量的目的是发现并剔除废品。 2、测量条件 测量结果不仅受到测量器具和测

10、量方法的影响，还要受到测量条件的影响。如测量环境、测量力、测量基准、操作技能等。 1）测量环境：测量环境包括温度、湿度、气压、震动和尘埃等。测量时的标 准温度为20而且应使被测零件和测量器具本身的温度保持一致。,2）测量力：测量力会引起被测零件表面产生压陷变形，影响测量结果。常用通用量具的测量力及允许变化范围见表1-5。 表1-5 常用通用量具的测量力 （单位：N）,第二节 常用标准测量器具及使用 一、长度标准测量器具 1、量块 1）量块的精度 量块按制造精度分为：0、1、2、3和K级。0级精度最高，3级精度最低，K级为校准级，用于校准0、1、2、3级精度的量块。 2）量块的使用 量块是保证尺

11、寸准确的标准量具，主要用于量仪和量具的检验与校正；量仪或工具的调整；高精度零件尺寸的比较测量等。 二、角度标准测量器具 角度标准测量器具主要有：角度量块、正多面棱体、,多齿分度盘等。 三、形位误差标准测量器具 平板（在这里作为主要介绍）：主要用于检验、划线、焊接的工作面。 平板是用优质铸铁或花岗岩经过刮削或研磨制造而成（在工厂花岗岩平板主要用于精测或计量使用） 平板精度分为000级、00级、0级、1级、2级、3级共六个级别。0级以上用于精测或计量，1、2级用于检测，3级用于划线或焊接。,第三节 机械式通用测量器具及应用 常用的游标量具有游标卡尺、游标 深度尺、高度游标卡尺（高度尺）、游 标万能

12、角度尺等。 1、游标卡尺的测量范围及读数值（精度） 测量范围：0150、0200、 0300、 0500、01000、01500、 02000， 对于我们日常工作中常用的用红色标注,的。 读数值：0.02、0.05、0.1，常用的读数值是 0.02。 2、游标深度尺测量范围和读数值： 测量范围：0200、0300、01000。 读数值：0.02、0.05。常用的读数值是 0.02。 3、游标万能角度尺测量范围和读数值：分型和型。 型测量范围是0320； 型测量范围是0360，读数值分为2、,5。我们常用的是型的，读数值为2。 螺旋测微量具：（内（杠杆千分尺、三爪内径千分尺）、外径千分尺、深度千

13、分尺）。 指示表测量器具：一般分为：百分表、千分表、杠杆百分表和千分表、内径百分表和千分表。 复习思考题 1、何谓测量？何谓检验？（第3页） 2、技术测量的基本任务是什么？（第3页） 3、合理选用测量器具的一般原则。（第6页）,4、量块的精度等级由几种？（第16页） 5、平板的精度是怎样划分的？（第17页）,第二章 机械零件测绘基础知识,第一节、测绘的步骤及方法 一、了解和分析测绘的零件 1）了解该零件的名称和作用。 2）鉴定零件的材质和热处理状态。 3）对零件进行结构分析（特别是在测绘破旧、磨损和带有缺陷的零件非常重要）。 4）对零件的工艺进行分析（同一零件可以采用不同的加工方法，它影响基准

14、的选择、尺寸的标注和技术条件的要求，是后续工作的基础。,5）拟定零件的表达方案（通过上述分析，对零件有了较深刻的认识之后，首先确定主视图，然后确定其他视图及其表达方法）。 二、绘制零件草图 绘制零件草图常在车间或现场进行，一般都用徒手绘制，其步骤如下： 1）定出各个视图位置。在各视图位置上画出个视图的主要基准线、对称中心线、轴线等。 2）以目测比例详细地画出零件的内、外轮廓图。 3）选择尺寸基准。按正确、完整、尽可能合理、清晰的标注尺寸的要求，画出尺寸界线、尺寸,线和箭头。仔细校对后，将图样按线性要求描深，并画出剖面线。 4）测量尺寸，确定表面粗糙度值和技术要求并记入图中。 三、绘制零件正式图

15、样 零件草图是在现场测绘的，由于测绘时间比较仓促，有些表达方案不一定最合理、准确。因此，在绘制零件正式图前，需要对零件草图再进行重新考虑和整理。有些内容需要设计、计算或选用执行有关,标准，如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、材料及热处理等。经过复查、补充、修改后，方可绘制正式图样。其具体步骤如下： 1、审查、校核零件草图 1）表达方案是否完整、清晰和简明。 2）结构形状是否合理、是否存在缺陷。 3）尺寸标注是否齐全、合理和清晰。 4）技术要求是否满足零件的性能要求且比较经济。,2、绘制零件正式图样的步骤 （1）选择比例，根据零件的复杂程度而定，尽量采用1:1。 （2）选择图样幅面，留出标注尺寸和

16、技术要求的位置。 （3）绘制底稿 1）定出各视图的基准线， 2）画出图形。 3）标注尺寸。 4）标注技术要求。 5）填写标题栏。,6）校核。 7）描深。 8）审定。 四、零件测绘的注意事项 1、零件上的缺陷（如砂眼、气孔、刀痕等，以及使用所造成的磨损不要画出）。 2、零件上因造成、装配需要的工艺结构（如制造圆角、倒角凸台退刀槽等必须画出。 3、有配合关系的尺寸，先测出它的基本尺寸，其配合性质及相应的公差值应经过分,析计算后，再查阅有关标准确定。 4、没有配合关系的尺寸或不重要的尺寸，允许将测量所得的尺寸适当圆整，并应按照标准圆整成整数值。 5、对螺纹、齿轮、涡轮、螺杆等标准化结构的尺寸，应把测

17、量的结果与标准值比较、核对，一般应采用标准的结构尺寸，以便于制造。,第二节、测绘中的尺寸圆整 1、基准制的选择 （1）优先选用基孔制，从满足配合性质上讲，基孔制与基轴制完全等效，但从工艺性和经济性等方面比较，基孔制优于基轴制。 （2）应选择基轴制的情况 1)用冷拔圆钢、型材不加工或极少加工就已达到零件使用精度要求时，用基轴制在技术上合理、经济上合算。,2）基准制的选择受标准件要求制约时，应服从标准件既定的基准值。例如，与滚动轴承外圆外径配合的孔应选用基轴制。 3）机械结构或工艺上必须采用基轴制时。 4）一轴多孔配合时。 5）特大件与特小件可考虑用基轴制。 2、公差等级的选择,选择的基本原则是在

18、满足使用要求的前 提下，尽量选取低的公差等级。选择时 可从以下几个方面综合考虑： 1）根据零件的作用、配合表面粗糙程度 和零件所配设备的精度来选择，使之与 其相匹配。 2）根据各公差等级的应用范围和各种加 工方法所能达到的公差等级来选择。,公差等级的应用范围见下表,公差等级的应用及举例,各种加工方法的加工精度,第三节 被测零件技术要求的确定 一、形位公差的确定 零件的形状和位置误差直接影响装配性 能和精度，还会影响产品的使用寿命。 保证形状和位置精度是零件加工的关键 技术，必须给予高度重视。在零件测绘 时，对有配合要求和影响配合质量的表 面都应提出形状和位置精度要求。,1、形位公差项目的确定

19、1）首先要从保证零件设计性能和使用要 求确定形位公差项目。 2）从各个典型零件的多种加工方法出现 的误差种类确定形位公差项目。 3）查阅机械零件设计手册或资料中有关 零件或结构要求的形位公差项目来确定。,4）参考同类型产品图样确定形位公差项目。 2、形位公差数值的选用 1）根据零件的功能要求，考虑加工的经济性 和零件的结构、刚性等情况，按各种形位公 差值表的数系确定表面的公差数，并考虑下 列情况： 同一表面上的形位公差值应小于位置 公差值，如两平面的平面度公差值应小 于两平面的平行度公差值。 圆柱形零件的形状公差值（轴线的直,线度除外）。一般情况下应小于其尺寸 公差值 平行度公差值应小于相应的

20、距离公差 值。 2）考虑到加工的难易程度和除主参数外 其他参数的影响，在满足零件功能的前 提下，下列情况可适当降低1！2级形位 公差等级。,细长比较大的轴和孔。 距离较大的轴和孔。 宽度较大（一般大于1/2长度）的零件 表面。 3）有些零件制定了专用的公差标准（不 能误用一般标准）如齿轮、涡轮蜗杆、 花键等，可查阅机械零件设计手册或有 关资料，选用标准规定的形位公差项目,及公差数值。 4）未注形位公差表面的形位公差数值应 符合GB/T11841996标准规定。 二、表面粗糙度的确定 表面粗糙度是零件表面的微观几何形状 误差。它影响零件的耐磨性、配合性、 接触刚度及耐腐蚀性。因此，正确确定 零件

21、表面粗糙度也是测绘过程中的一项,重要内容。 1、表面粗糙度的确定 表面粗糙度的评定参数有Ra、Ry、 Rz。实际使用时可选用一个参数，也可 同时选用二个（一般我们只选用一个Ra ）。参数Ra能客观地反映表面微观几何 形状特征，因此得到广泛应用，国家标 准也推荐优先选用Ra。,2、确定表面粗糙度的方法 确定表面粗糙度的方法很多，测绘 中常用的方法有比较法、仪器测量法及 类比法。比较法合仪器测量法适用于确 定无磨损或磨损极小的零件表面粗糙度 ；磨损严重的零件表面只能用类比法来 确定，对于零件的内部表面，可采用印 模法测量后再确定。,（1）比较法：比较法是将被测表面与已 知高度特征参数值的粗糙度样板

22、相比较 ，通过人的视觉和触觉，再借助放大镜 来判断被测表面的粗糙度。比较时所用 的粗糙度样板的材料和加工工艺尽可能 与被测表面相同，这样可减少误差，提 高判断的准确性。这种方法比较简便， 并适合在现场使用，但需要操作者有一,定的经验。 （2）仪器测量法：仪器测量法是利用表 面粗糙测量仪器确定被测表面粗糙度数 值的，常用的测量仪器有以下几种： 1）光切显微镜（双管显微镜）：利用光 干涉原理测量表面粗糙度。 2）电动轮廓仪：是一种接触式测量表面 粗糙度的仪器。它的最大优点是能直接,读出被测表面的轮廓算数平均偏差，能 够测量平面、轴、孔和圆弧等各种形状 的表面粗糙度。 （3）类比法：类比法是根据被测

23、表面的 粗糙度情况以及作用、加工方法、运到 状态等特征，查阅经验统计数据来确定 表面粗糙度数值的方法。,表面粗糙度的表面特征、加工方法及应用举例 （单位：m）,1）同一零件上，工作表面的粗糙度值应 小于非工作表面的粗糙度值。 2）摩擦表面的粗糙度值应小于非摩擦表 面的粗糙度值，滚动摩擦表面的粗糙度 值应小于滑动摩擦表面的粗糙度值。 3）运动速度高、单位面积压力大的表面 （液压机构）以及受交变应力作用的重 要零件上的圆角、沟槽的表面粗糙度值,均应小些。 4）配合性质要求越稳定，配合表面的粗 糙度值应越小；配合性质相同时，小尺 寸结合面的粗糙度值应小于大尺寸结合 面的粗糙度值；同一公差等级的轴的粗 糙度值应小于孔的粗糙度值。 5）表面粗糙度值应与尺寸公差、形状公 差相协调。一般情况下，尺寸公差、形,状公差小的表面，其粗糙度值也小。 6）防腐性、密封性要求高，外表美观的 表面其粗糙度值应小些。 三、材料及热处理的确定 1、材料的鉴定方法 （1）化学分析法： 通过取样，利用化学分析的手段，对零 件材料的成份及含量进行定量分析。测,测绘中，常用刀片在零件非主要表面上 刮下少许金属削（取样），然后送实验 室