公差配合与技术测量 教学课件 ppt 作者 王萍辉 主编 第三章 测量技术基础

1、1,第一节 测量的基本概念与量值传递 第二节 测量器具和测量方法 第三节 测量误差 本章小结,第三章 测量技术基础,2,第三章 测量技术基础,第一节 测量的基本概念与量值传递 一、测量的基本概念 机械制造过程中的测量是进行质量管理的重要手段， 贯彻质量标准的技术保证。测量技术包括“检验”和“测 量”。 检验是指判断被测的量是否在规定的公差范围内，通常 不一定要求得到被测量的具体数值。 测量就是把被测的量(如长度、角度等)与具有测量单位 的标准量进行比较的过程。 一个完整的测量过程包括测量对象、测量单位、测量方 法和测量精度四个要素。,3,1测量对象 指几何量，即长度、角度、形状和位置误差以 及表面粗糙度等。 2测量单位 长度单位有米(m)、毫米(mm)、微米(m)；角度单位 弧度(rad)、度()、分()、秒()。 3测量方法 指测量时所采用的测量原理、测量器具和测量条件的总 和。根据被测对象的特点来确定所需的计量器具，分析研究 被测参数的特点和它与其他参数的关系，确定最合适的测量 方法。 4测量精度 指测量结果与零件真值的接近程度。,4,二、长度计量单位和基准量值传递 1长度计量单位

2、 为了进行长度测量，必须建立统一可靠的长度单位基准。 目前，世界各国所使用的长度单位有米制和英制两种。 我国颁布的法定计量单位是以国际单位制的基本长度单 位米为基本单位。在机械制造中常用的测量单位有毫米(mm) 和微米(m)。 1983年第十七届国际计量大会审议并批准了“米”的新 定义，即：lm是光在真空中在1299792458s时间间隔内所 行程的长度。,5,2基准量值的传递 在机械制造过程中，不可能直接利用光波波长进行长度 尺寸的测量，为了保证机械制造中长度测量的量值统一，必 须建立从光波长度基准到生产中使用的各种量具、量仪和工 件尺寸的传递系统，量块（端面量具）和线纹尺（刻线量具） 是实现光波长度到测量实际之间的尺寸传递媒介，是机械制 造过程中的实用长度基准，其中以量块传递系统应用最为广 泛。 长度量值传递系统如图3-1所示。,6,图3-1 长度量值传递系统,7,三、角度基准与量值传递 角度是机械制造行业中重要的几何量之一，由于一个圆 周定义为360，因此角度不需要像长度一样建立自然基准。 但在计量部门，为了方便，仍采用多面棱体(棱形块)作为角 度量值的基准。机械制造中的角度标准

3、一般是角度量块、测 角仪或分度头等。 多面棱体有4面、6面、8面、12面、24面、36面以及72 面等。以多面棱体作为角度基准的量值传递系统，如图3-2 及图3-3所示。,8,图3-2多面棱体,9,图3-3角度量值传递系统,10,第二节 测量器具和测量方法 一、测量器具和测量方法的分类 1测量器具的分类 测量器具是测量工具（量具）和测量仪器（量仪）的总 称。 量具：使用时，以固定形式复现量值的测量工具。 量仪：将被测的或有关的量转换成指示值或等效信息的 测量仪器。 按测量器具的结构特点和用途可分为：,11,（1）标准量具 以固定形式复现量值的计量器具称为标 准量具，一般结构比较简单，没有传动放大系统。量具中有 的可以单独使用，有的也可以与其他计量器具配合使用。量 具又可分为单值量具和多值量具两种。单值量具是用来复现 单一量值的量具，又称为标准量具，如量块、直角尺等。多 值量具是用来复现一定范围内的一系列不同量值的量具，又 称为通用量具。通用量具按其结构特点划分为以下几种：固 定刻线类量具，如钢尺、圈尺等；游标类量具，如游标卡尺、 万能角尉等；螺旋测微类量具，如内、外径千分尺和螺纹千 分

4、尺等。对于成套的量块又称为成套量具。,12,（2）量规 量规是指没有刻度的专用计量器具，用于检 验零件要素的实际尺寸及形状、位置的实际情况所形成的综 合结果是否在规定的范围内，从而判断零件被测几何量是否 合格。量规检验不能获得被测几何量的具体数据，如用光滑 极限量规检验光滑圆柱形工件的合格性，不能得到孔和轴的 实际尺寸；用螺纹量规综合检验螺纹的合格性等。 （3）量仪 量仪是能将被测几何量的量值转换成可直接 观察的指示值或等效信息的计量仪器。量仪一般具有传动放 大系统，按原始信号转换原理的不同，量仪又可分为如下四 种。,13,1）机械式量仪 机械式量仪是指用机械方法实现原始 信号转换的量仪。如指示表、杠杆比较仪和扭簧比较仪等。 这种量仪结构简单，性能稳定，使用方便，因而应用广泛。 2）光学式量仪 光学式量仪是指用光学方法实现原始 信号转换的量仪，具有放大比较大的光学放大系统。如万能 测长仪、立式光学计、工具显微镜、干涉仪等。这种量仪精 度高，性能稳定。 3） 电动式量仪 电动式量仪是指将原始信号转换成电 量形式信息的量仪。这种量仪具有放大和运算电路，可将测 量结果用指示表或记录器显示出来

5、。如电感式测微仪、电容 式测微仪、电动轮廓仪、圆度仪等。这种量仪精度高，易于 实现数据自动化处理和显示，还可实现计算机辅助测量和检 测自动化。,14,（4）检测装置 检测装置是指为确定被测几何量值所 必需的计量器具和辅助设备的总体。它能够测量较多的几何 量和较复杂的零件，有助于实现检测自动化或半自动化，一 般用于大批量生产中，以提高检测效率和检测精度。 由于光栅、磁栅、感应同步器以及激光技术、计算机技 术在长度测量中的应用越来越广泛，不仅使测量器具的精度 有了很大的提高，而且能采用脉冲计数、数字显示、自动记 录和打印测量结果等方式，从而有助于实现自动测量和自动 控制。,15,2测量方法的分类 1）按是否直接测量被测参数，可分为直接测量和间接 测量。 直接测量：直接测量被测参数来获得被测尺寸。例如用 卡尺或比较仪测量。 间接测量：测量与被测尺寸有关的几何参数，经过计算 获得被测尺寸。 显然，直接测量比较直观，间接测量比较繁琐。一般当 被测尺寸不易测量或用直接测量达不到精度要求时，就不得 不采用间接测量。间接测量存在基准不重回误差，故只能在 不能或不宜采用直接测量的场合使用。,16,2）按

6、量具量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数 值，可分为绝对测量和相对测量。 绝对测量：读数值直接表示被测尺寸的大小。如用游标 卡尺测量。 相对测量：读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。 如用比较仪测量轴的直径，需先用量块调整好仪器的零位， 然后进行测量，测得值是被测轴的直径相对于量块尺寸的差 值，这就是相对测量。一般说来相对测量的精度比较高些， 但测量较麻烦。,17,3) 按被测表面与量具量仪的测量头是否接触，分为接 触测量和非接触测量。 接触测量：测量头与被测零件表面接触，并有机械作用 的测量力存在。如用千分尺测量零件。 非接触测量：测量头不与被测零件表面相接触，非接触 测量可避免测量力对测量结果的影响。如利用投影法、光波 干涉法测量等。,18,4) 按一次测量参数的多少，分为单项测量和综合测量。 单项测量：对被测零件的每个参数分别单独测量。 综合测量：测量反映零件有关参数的综合指标。如用工 具显微镜测量螺纹时，可分别测出螺纹实际中径、牙型半角 误差和螺距累积误差等。 综合测量一般效率较高，对保证零件的互换性更为可 靠，常用于完工零件的检验。单项测量能分别确定每一参数 的误差，一般

7、用于工艺分析、工序检验及被指定参数的测量。,19,5) 按测量在加工过程中所起的作用，分为主动测量和 被动测量。 主动测量：工件在加工过程中进行测量，其结果直接用 来控制零件的加工过程，从而及时防止废品的产生。 被动测量：工件加工后进行的测量。此种测量只能判断 工件是否合格，仅限于发现并剔除废品。 6) 按被测零件在测量过程中所处的状态，分为静态测 量和动态测量。 静态测量：测量相对静止。如千分尺测量直径。 动态测量：测量时被测表面与测量头模拟工作状态中作 相对运动。 动态测量方法能反映出零件接近使用状态下的情况，是 测量技术的发展方向。,20,二、测量器具的基本度量指标 度量指标是合理选择和使用测量器具的主要指标。 基本度量指标如图3-4所示,图3-4 测量器具的基本度量指标示意图,21,1. 分度值 测量器具刻度尺或刻度盘上最小一格所代表的被测尺寸。 如图3-4所示，表盘上的刻度值是1m。 2. 标尺间距 测量器具刻度标尺或刻度盘上两刻线间的距离，通常都 是等距刻度，一般为12.5mm。 3. 测量范围 测量器具所能测量尺寸的最大值和最小值。如图3-4所 示，仪器测量范围一般为01

8、80mm。 4. 标尺范围 测量器具刻度标尺或刻度盘内全部刻度所代表的范围。 如图3-4所示，标尺范围为15m。 测量范围和标尺范围的含义是不同的。例如，某比较仪 的标尺范围为0.1mm，而其测量范围为0180mm。有的测 量器具的测量范围等于其标尺范围，如某些千分尺、卡尺等。 显然，选择测量器具时，被测量值必须在其测量范围之内。,22,5. 灵敏度 灵敏度是指能使仪器指示装置发生最小变动的被测量值 的最小变动量。对于给定的被测量值，测量器具的灵敏度用 被观察变量的增量与其相应的被测的量的增量之商来表示。 6. 测量力 测量头与被测零件表面在测量时相接触的力。测量力将 引起测量器具和被测零件的弹性变形，影响测量精度。 7. 示值误差 仪器指示数值与被测量真值之差。示值误差是测量器具 本身各种误差的综合反映，其中有测量器具的构成原理误差、 装配调整误差和分度误差等。 8. 回程误差 对同一尺寸进行正反向测量时，测量器具指示数值的变 化范围。,23,第三节 测量误差 一、测量误差的基本概念及产生原因 1. 测量误差的基本概念 对于任何一次测量过程，不管我们测量的如何仔细，采 用的计量器具如

9、何精密，测量方法如何可靠，总不可避免出 现测量误差。所以，任何测得值都不可能绝对精确，只是在 某种程度上近似它的真值，它们之间的差别就是测量误差。 由于存在测量误差，测得的实际尺寸不可能是真值。即使对 同一零件同一表面上的同一部位，进行多次测量，所得的测 量结果也是变动的。这些就是测量误差的表现形式。,24,测量误差常采用以下两种指标评定： （1) 绝对误差 绝对误差是测量结果 与被测量的真值( )之差，即 因测量结果可能大于或小于真值， 可能为正值或负值， 故上式可写为 上式反映了测量结果偏离真值的程度。当 越小，测量 结果 越接近真值 ，其测量的精度越高。反之，测量的 精确度越低。用绝对误差的大小可以评定同一尺寸的不同测 量结果的精确度，但当被测尺寸不同时， 就不能评定测量 结果的精确度，而要采用相对误差来评定。,（3-1）,（3-2）,25,（2）相对误差 测量的绝对误差（ ）与被测量真值（ ） 之比，即 (3-3) 由于被测的真值（ ）不可知，故实践中常以被测几何 量的测得值( )代替其真值（ ），即 (3-4) 测量误差虽然不可避免，但却可以控制。因为各种测 量误差都有其产生的原因和影响测量结果的规律。为了提高 测量精确度，必须减小测量误差。要减小测量误差，则应了 解测量误差产生的原因。,26,2测量误差产生的原因 （1）器具误差 测量器具本身的误差是由测量器具的设 计、制造、装配和使用调整的不准确而引起的。这些误差综 合表现在示值误差和示值的稳定性上。 （2）方法误差 指选择的测量方法和定位方式不完善所 引起的误差。如采用近似的测量方法或间接测量法等造成的 误差。 （3）环境影响 由于环境因素与要求的标准状态不一 致所引起的测量误差。测量过程中环境条件影响的因素有温 度、湿度、振动、灰尘等，其中温度影响最大。 （4）人为误差 由于人为的原因所引起的测量误差。例 如，测量人员眼睛的最小分辨能力和调节能力；测量技术的 熟练程度、测量习惯以及疏忽等某些因素所引起的测量误 差，其中测量技术的熟练程度对误差的影响最大。,27,二、测量误差的分类 按照误差的特点与性质，测量误差可分为： 1. 系统误差 在相同条件下

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