技术测量基本知识概述.ppt

1、第五章技术测量基础知识5.1概述5.2长度基准和长度值传输系统5.3测量仪器和测量方法的分类5.4测量误差的基础知识思考问题和练习5.1概述在机械制造业中，有必要通过测量技术来判断成品零件是否满足设计要求。测量技术主要是测量和检测零件的几何量的技术，包括长度、角度、几何形状、相互位置和表面粗糙度。国家标准是互换性的基础，测量技术是互换性的保证。测量技术像机械制造业的眼睛一样，处处反映产品质量，在生产中起着重要的作用。所谓“测量”是指确定被测物体大小的实验过程。一般来说，它是将测量的量与作为测量单位的标准量进行比较的过程。这个过程必然会产生一个比值，这个比值乘以测量单位就是测量值。测量可以用一个

2、基本公式来表示，即L=q E公式：L测量值；e计量单位；q比率。(5-1)，公式L=q E称为基本测量方程。结果表明，如果测量单位为毫米，与测量单位的比值为50，则测量值，即测量结果应为50毫米。测量单位越小，比值越大。测量单位的选择取决于被测几何量所要求的测量精度。精度要求越高，测量单位应该越小。根据对整个测量过程的分析，一个完整的测量过程包括以下四个方面：(1)被测对象：主要指零件的几何量。(2)计量单位：指国家法定计量单位。长度的基本单位是米，其他常用单位是毫米和微米。(3)测量方法：指测量中使用的测量仪器、测量原理和检测条件的集成。(4)测量精度：指测量结果与真实值的一致性。任何测量都

3、会不可避免地导致测量误差。因此，准确度和误差是两个相对应的概念。高精度意味着测量结果更接近真实值，测量误差更小。相反，精度较低，表明测量结果与真实值相差甚远，测量误差较大。因此，任何测量结果都是代表真实值的近似值。“检查”是比“测量”更广泛的概念。“测量”的概念不能用于金属内部质量和表面裂纹的检验。对于零件几何量的检验，通常只判断被检零件是否在规定的验收范围内，是否合格，而不确定其具体值。5.2长度基准和长度值传输系统5。2.1长度基准为了保证工业生产中长度测量的准确性，首先要建立一个统一可靠的长度基准。国际单位制中长度单位的基准是米，机械制造中常用的长度单位是毫米。精确测量时，通常以微米(m

4、)为单位，超精确测量时，则以纳米(nm)为单位。它们之间的转换关系如下：1米=1000毫米，1毫米=1000米，1米=1000纳米。因此，1983年第17届国际计量会议审议并批准了一米的新定义：“米等于光在真空中以1/299 792 458秒的时间间隔传播的长度。”新的定义有一个根本性的变化，它是基于一个重要的基本物理常数(真空中的光速c=299 792 458米/秒)。c常数是一个没有误差的精确值。当作为仪表的定义时，其精度不受任何条件的限制，其稳定性和再现性是原始定义的100倍以上，实现了质的飞跃。4.2.2长度值传输系统采用光波长度基准，可以达到足够的精度，但不方便直接应用于生产中的值测

5、量。为了保证长度基准值能够准确地传递到工业生产中，有必要建立一个尺寸传递函数目前，量块和线尺在实际工作中仍然是两种固体基准，是光波长度基准和测量实践之间的价值传递媒介。图5-1长度值传输系统，4。2.3量块从图5-1长度值传输系统可以看出，量块是机械制造中最广泛使用的精密长度测量实体标准。它是一种无刻度的平面平行端面量具，是一种高精度单值量具，其长度由两个平行测量面之间的距离决定。通常，量块的形状为矩形长方体和圆柱体(主要用于千分尺校准杆)，通常使用长方体(见图5-2)。量块有两个平行的测量面和四个非测量面，测量面非常光滑平整，非测量面粗糙。两个测量表面之间的距离l是测量块的工作尺寸。量块一般

6、由铬锰钢或其他特殊合金钢制成，线膨胀系数小，性能稳定，不易变形，耐磨性好。量块除了作为尺寸传递的媒介来反映测量单位外，还广泛用于检定和校准量块和量规；用于在相对测量过程中调整仪器的零位；有时，它也可以直接检查零件，同时，它也可以用于机械行业的精密标记和精密调整。1。量块的中心长度量块的长度是指量块测量面上的任意点与辅助体(如扁平晶体)与下测量面的平面之间的垂直距离。虽然量块精度高，但其测量平面不是理想平面，两个测量平面也不是绝对平行的。可以看出，量块的长度不是处处相等的。因此，规定的量块尺寸是指量块测量表面中心点处的量块长度，用符号l表示，即量块的中心长度代表工作尺寸。量块的中心长度是指量块上

7、测量面的中心与量块下测量的辅助体(如扁平晶体)表面之间的距离，如图5-3所示。量块上标注的尺寸是标称中心长度，称为标称尺寸(或标称长度)，如图5-2所示。尺寸小于6毫米的量块，标称尺寸刻在上测量表面；尺寸大于或等于6 mm的量块标称尺寸刻在非测量面上，该面的左右两侧分别为上测量面和下测量面。图5-2量块，图5-3量块的中心长度，2。量块的可磨性每个量块仅代表一个尺寸。由于量块的测量平面非常光滑平整，当表面(约0.02米)有很薄的油膜时，将两个量块推到一起，使它们的测量平面紧密接触。由于分子之间的亲和力，这两个量规可以结合在一起。利用量块的研磨特性，可以将不同尺寸的量块组合成量块组，获得不同的尺

8、寸。3.量块组合为了形成各种尺寸，量块按照一定的尺寸系列成套生产，一套包含一定数量的不同尺寸的量块，并包装在一个特殊的木箱内。国家量块标准规定了17套量块系列，从国家标准GB 609385中抽取的几套量块的尺寸系列见表5-1 (P126)。量块组合方法和原则： (1)选择量块时，无论是根据“等级”还是“相等”进行测量，都应根据量块的公称尺寸进行选择。如果按“等级”测量，则测量结果为按“等级”测量的测量值；在“相等”测量的情况下，量块检定表中列出的每个量块的实际偏差可以加到测量结果中，即“相等”测量的测量值。(2)将量块组合成一定尺寸时，应考虑例如，要形成28.935的尺寸，如果使用一套83个量

9、块，参见表3-1，选择方法如下：研磨后上述四个量块的总尺寸为28.935。第一个量块是1.005，第二个量块是1.43，第三个量块是6.5，第四个量块是20，4。量块精度1)根据国家标准，量块分为6个等级，即根据制造精度分为00、0、1、2、3和K级。其中，00级精度最高，依次递减，3级精度最低，K级为校准等级。各级量块的精度指标见表5-2。根据国家标准对各级量块的要求，量具制造商在制造过程中将量块分为“级”，并在量块上标注制造尺寸。使用时，使用量块上的标称尺寸。这被称为“等级”测量。2)量块的分级根据其检定精度，量块可分为1、2、3、4、5、6等。其中，精度为1等。是最高的，依次递减，精度为

10、6等。是最低的。各等分块的精度指标见表5-3。当新购买的量块已经使用了一个检定周期(通常为一年)后，它将继续按公称尺寸使用，即按“等级”使用，组合精度将会降低(量块会因长期组合使用而磨损)。因此，有必要重新检查量块，测量每个量块的实际尺寸，并根据每个等分块的国家标准将其分为“等分”。用检定后量块的实际尺寸进行测量称为“相等”测量。这样，有两种方法可以使用一组测量块。当按“等级”使用时，它是基于刻在量块上的公称尺寸，其制造误差被忽略；当用作“相等”时，它基于测量块的实际尺寸，但仅忽略验证测量块实际尺寸时的测量误差，但精度较低的测量块可用于更精确的测量。因此，“相等”测量的精度高于“等级”测量的精

11、度。5.3测量方法和测量仪器5。3.1测量仪器的分类测量仪器根据其测量原理、结构特点和用途可分为以下五类：(1)基准量具和量规：在测量中体现标准量的量具和量规。例如：量块、测角块、激光测长仪、参考米尺等。(2)通用量具和量规：它们可用于测量一定范围内的任何尺寸的零件，并且它们具有测量特定尺寸值的刻度。根据结构特点，可分为以下几种类型：固定划线量具，如米尺、钢板尺、卷尺等。游标测量工具，如三用游标卡尺(包括刻度盘游标卡尺、数字游标卡尺等。)，游标深度尺、游标高度尺、齿厚游标卡尺、游标量角器等。螺旋千分尺：如外径千分尺、内径千分尺、螺纹内径千分尺和普通普通千分尺。机械量规：如千分表、内径千分表、千

12、分表、杠杆齿轮比较仪、扭簧量规等。光学仪器：如工具显微镜、光学比较仪等。气压计：它将零件尺寸的变化转化为气体流量(或压力等)的变化。)，然后测量这一变化以获得零件的测量尺寸。如浮标式、压力式和流量计式气动测量工具。电度表：是将零件尺寸的变化转化为电流(或电感、电容等)的变化。)通过一个装置，然后测量这一变化，以获得被测零件的尺寸。例如电接触式、感应式和电容式测力计。(3)量具：是一种无刻度的专用量具。它只能用于检查零件是否合格，但不能测量待测零件的具体尺寸。如塞规、卡规、环规、螺纹塞规和螺纹环规。(4)检测装置：它是测量工具和其他定位元件的组合，用于提高测量或检测的效率，提高测量精度，便于测量

13、的实现图5-4测量仪器的基本测量指标，(1)刻度间距C:也称刻度间距，简称刻度，是指刻度上相邻两个划线的中心线之间的实际距离(或圆周弧长)。为了便于目视评估，划线的间距一般在12.5毫米(2)的范围内。指标值一：也称为刻度值和精度值，缩写为精度，是指测量仪器刻度上用刻度间隔表示的测量值。(3)指示范围：指测量仪器刻度上所有刻度区间所代表的测量值。(4)量程：测量仪器指示范围的上限和下限之差。(5)测量范围：测量仪器可测量的最大和最小尺寸范围。测量仪器一般安装在仪表底座上，包括刻度的指示范围，以及安装在仪表底座上的仪表悬臂可上下移动的最大和最小尺寸范围。(6)灵敏度：可导致仪表指示值变化的测量尺

14、寸的最小变化。灵敏度表示仪表对测量值微小变化引起的反应的灵敏度。(7)指示误差：量具或量具上的读数与测量尺寸的实际值之间的差值。(8)放大率k:也称为传动比，它是指仪表指针的线性位移(或角位移)与该位移原因(即测量尺寸的变化)的比率。该比值等于刻度间隔与分频值的比值，即K=C/i.(9)修正值：指为消除和减少系统误差，用代数方法加到测量结果上的值。其大小等于示值误差的绝对值，但其符号相反。通过将相应的校正值添加到测量结果中，可以提高测量精度。(10)不确定度：指在规定条件下测量时，由于测量误差的存在，所测几何值不确定的程度。测量方法的分类在测量中，测量方法是根据被测对象的特性来选择和确定的，主

15、要是指被测对象的尺寸、精度要求、形状特性、材料特性和数量。它可分为以下几类：(1)根据获得测量结果的方法不同，测量方法可分为直接测量和间接测量。直接测量：测量时，被测几何量的大小可以直接从测量仪器中读取。例如，通过用千分尺和卡尺测量轴的直径，可以直接从千分尺和卡尺上读取轴的直径。间接测量：当被测几何量不能直接测量时，首先测量与被测几何量相关的其他几何量，然后通过一定的数学关系计算得到被测几何量的尺寸值。例如，如下图所示，当测量具有圆形截面的不良圆弧的几何量所在的圆的直径D时(或测量较大的圆柱直径D时)，因为不可能直接测量，所以可以先测量不良圆弧的弦长b和相应的弦高h，然后通过公式D=h b2/4h计算出直径D。圆直径的间接测量通常采用直接测量，以减少测量误差，而且相对简单直观。然而，虽然间接测量很麻烦，但当测量的几何量难以测量或直接测量不能满足精度要求时，必须采用间接测量。(2)根据测量结果读数的不同，即读数是否直接代表测量尺寸，测量方法可分为绝对测量和相对测量。绝对测量(全值测量):测量仪器的读数直接表示被测尺寸。例如，用千分尺测量零件尺寸时，可以直接读出测量尺寸的值。相对测量(差分或比较