机械检测与精密测量技术培训课二

1、.1 机械检测与精密测量技术培训（课程二）机械检测与精密测量技术培训（课程二） 测量技术基础 .2 1概述概述 1.11.1机械加工精度与机械加工精度与加工精度加工精度 机械加工精度机械加工精度 机械加工精度是指零件经过加工后的几何参数 （尺寸、几何要素的形状和相互位置）的实际 值与设计理想值的符合程度，而它们之间的偏 离程度称为加工误差。加工误差越小、加工精 度越高。 加工精度和加工误差是零件加工后几何参数的 两种表示方法。 .3 加工精度加工精度 零件的加工精度包括三个方面： 尺寸精度：限制加工表面与其基准面间尺寸误 差不超过一定的范围。尺寸精度用标准公差等 级表示，分为20级。 形状精度

2、：限制加工表面宏观几何形状误差， 如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。形状精 度用形状公差表示。 位置精度：限制加工表面与基准间的相互位置 误差，如平行度、垂直度、同轴度等。位置精 度用位置公差等级表示。 .4 1.2基准基准 基准：基准是进行检验的基础，只有找准基准 才能得出准确可靠的检验结果。 按照基准的作用，可分为设计基准和工艺基准。 工艺基准又可分为定位基准.检测基准和装配 基准。 .5 工艺基准：工艺基准：在制造工艺过程中采用的基准 称为工艺基准。 装配基准：是产品装配时用来确定零件 或部件在机器中的相对位置所用的基准。 测量基准：是测量时所采用的基准。 定位基准：加工中的定位基准。

3、工序基准：在工序图上用来确定本工序 所加工表面加工后的尺寸、形状、位置 的基准。 .6 2.技术测量基础 2.1测量的定义及常用术语 测量是指以确定被测量对象量值为目的的全部操 作。一个完整的测量过程应包括被测对象、计量 定位、测量方法和测量精度4个方面要素。 测量对象测量对象：主要指几何量、包括长度、角度、表面 粗糙度、几何形状和相互位置等。 计量单位计量单位：机械制造中常用的长度单位为毫米 （mm）在精密测量中长度单位采用微米、在超精 密测量中长度单位采用纳米。 测量方法测量方法：根据被测量对象确定最佳的测量方法。 测量精度测量精度：是指测量结果与真值的一致程度。任何 测量过程总不可避免出

4、现测量误差，误差小则证 明精度高。 .7 量量：现象、物体或物质可定性区别和定量确定的 一种属性。 量值量值：由数值和计量单位的乘积所表示的量的大 小。 数值数值：量值中的数字部分。 真值真值：当某量能被完善地确定并能排除所有测量 上的缺陷时，通过测量所得到的量值。 约定真值：对于给定的目的而言，被认为充分接 近与真值，可以用以替代真值的量值。 算术平均值算术平均值：一个被测量的n个测得值的代数和 除以n而得到的商。 修正值修正值：为消除或减少系统误差，用代数法加到 未修正测量结果上的值。 .8 测试测试：具有试验性的测量。 直接测量法直接测量法：不必测量与被测量有函数关系的其它 量，而能直接

5、得到被测量值的方法。 间接测量法间接测量法：通过测量与被测量有函数关系的其它 量，才能得到被测量值的方法。 替代测量法替代测量法：将选定的且已知其值的同种量替代被 测量，使在指示装置上得到相同效应以确定被测量 值的方法。 计量器具计量器具：可单独地或与辅助设备一起，用以直接 或间接确定被测对象量值的器具或装置。 可靠性可靠性：计量仪器在规定条件下和规定时间内，完成 功能的能力。 .9 测误差量测误差量：测量结果与被测量真值之差。 测量结果测量结果：由测量所得到的被测量值。 未修正结果未修正结果：有系统误差而未作修正的测量结果。 已修正结果已修正结果：考虑到有系统误差存在，而对未修正后所 得到的

6、测量结果。 器具误差器具误差：计量器具本身所具有的误差。 方法误差方法误差：测量方法不完善所具有的误差。 人员误差人员误差：测量人员主观因素和操作技术所引起的误差。 环境误差环境误差：由于实际环境与规定环境条件不一至所引起 的误差。 调整误差调整误差：由于测量前未能将计量器具或被测对象调整 到正确位置或状态所引起的误差。 观测误差观测误差：在测量过程中由于观测者主观判断所引起的 误差。 视视 差差:当指示器与标尺表面不在同一平面时，观测者偏 离正确观察方向进行读数或瞄准时所引起的误差。 .10 .11 .12 2.3测量的基本原则 为了获得正确可靠的测量结果，在测量过程中，要注 意应用并遵守有

7、关测量原则。 阿贝原则是要求在测量过程中被测长度与基准长度应 安置在同一直线上的原则。 基准统一原则是要求测量基准要与加工基准和使用基 准统一，即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终 结测量应以设计基准作为测量基准。 .13 最短测量链原则是由测量信号从输入到输出量值通 道的各个环节所构成的测量链，其环节越多测量 误差越大。 最小变形原则是测量器具与被测零件都会因实际 温度偏离标准温度和受力（重力和测量力）而发 生变形，形成测量误差。 封闭原则是在闭合的圆周分度中，全部角度分量 的偏差的总和为零。在检测封闭圆周中各分量的 角度（或弧长）时，根据封闭原则可不需高精度 标准，用相对法进行检测。 .

8、14 2.4计量器具的分类计量器具的分类 是一种具有固定形态、用以复现或提 供一个或多个已知量值的器具。按用途的不同量 具可分为以下几类： 只能体现一个单一量值的量具。可 校对和调整其它测量器具或作为标准量与被测量 直接进行比较。如量块、角度量块等。 可体现一组同类量值的量具。同样 能校对和调整其它测量器具或作为标准量与被测 量直接进行比较。如线纹尺、90角尺等。 .15 有刻度，可测量一定范围内各 种尺寸的零件并得出具体数值。 我国习惯上将结构比较简单的测量仪器称为 通用量具。如游标卡尺、外径千分尺、百分表 等。 量仪：是指能将被测量值转换成可直接观测 的指示值或等效信息的测量器具，由测头(

9、敏感 元件)、变换、放大、传递及指示等部分组成。 按结构可分为：固定刻线量具、卡尺类量仪、 螺旋副类量仪、机械类量仪、光学类量仪、气 动类量仪、电动式量仪、光电式量仪、综合类 量仪。 .16 专门用来检验某种特定参数的量具。 常见的有：检验光滑圆柱孔或轴的光滑极限量规(没 有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的 专用检验工具。它只能判断零件是否合格，而不能 得到具体数值的测量结 果)，判断内螺纹或外螺纹合格性的螺纹量规，判断复 杂形状的表面轮廓合格性的检验样板，用模拟装配 通过性来检验装配精度的功能量规等等。 也是一种量具、量仪和定位元件等组 合的专用检验工具，可迅速方便地检查更多或更复

10、 杂的参数。 .17 常用轴径测量仪器 卡尺、千分尺、指示表千分尺、杠杆千 分尺、杠杆齿轮传动测微仪、扭簧测微 仪、电感测微仪、电容测微仪、立式光 学计、卧式光学计、立式测长仪、万能 测长仪、 工具显微镜：分大型、小型、万能 .18 常用孔径测量仪器 内径百分表 内径测微仪 万能测长仪 一米测长机 万能工具显微镜 孔径测量仪 自准直孔径测量仪 内孔比长仪 小孔显微镜 .19 从测量器具的读数装置上得到欲 测之量的数值或对标准值的偏差。例如用游标 卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测 量长度尺寸等。 先测出与欲测之量有一定函数关 系的相关量，然后按相应的函数关系式，求得 欲测之量的测量结果。

11、 一般来说，直接测量比间接测量（受计算 公式和计算精度影响）的精度高，无法进行直 接测量的场合采用间接测量。 .20 从测量器具上直接得到被 测参数的整个量值的测量。例如用游标卡尺测 量零件轴径值。 将被测量和与其量值只 有微小差别的同一种已知量（一般为测量标准 量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。 例如比较仪用量块调零后，测量轴的直径，比 较仪的示值就是量块与轴径的量值之差。 一般来说，相对测量的精度比绝对测量 的精度高。 .21 测量器具的测头与零件被测表面接触 后有机械作用力的测量。如用外径千分尺、游标卡尺 测量零件等。为了保证接触的可靠性，测量力是必要 的，但它可能使测量器具及被

12、测件发生变形而产生测 量误差，还可能造成对零件被测表面质量的损坏。 测量器具的感应元件与被测零件表 面不直接接触，因而不存在机械作用的测量力。属于 非接触测量的仪器主要是利用光、气、电、磁等作为 感应元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测 厚仪、气动量仪等。用于软质表面或薄壁工件。 红外线测温仪红外线测温仪 .22 在加工过程中进行的测量。 其测量结果直接用来控制零件的加工过程，决 定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是 否需要进行调整，故能及时防止废品的发生， 所以又称为积极测量。 加工完成后进行的测量。其 结果仅用于发现并剔除废品，所以被动测量又 称消极测量。 .23 单独地、彼此没

13、有联系地 测量零件的单项参数。如分别测量齿轮的齿厚、 齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的检定、 工序间的测量，或为了工艺分析、调整机床等 目的。 检测零件几个相关参数的 综合效应或综合参数，从而综合判断零件的合 格性。例如齿轮运动误差的综合测量、用螺纹 量规检验螺纹的作用中径等。综合测量一般用 于终结检验，其测量效率高，能有效保证互换 性，在大批量生产中应用广泛。 .24 测量时被测件表面与测量 器具测头处于静止状态。例如用外径千分尺测 量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。 测量时被测零件表面与测 量器具测头处于相对运动状态，或测量过程是 模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反 映生产过程中被

14、测参数的变化过程，测量效率 高。 例如用激光比长仪测量精密线纹尺，用电动轮廓 仪测量表面粗糙度等。 .25 在测量过程中，决定测量 精度的全部因素或条件不变。例如，由同一个人， 用同一台仪器，在同样的环境中，以同样方法， 同样仔细地测量同一个量。在一般情况下，为了 简化测量结果的处理，大都采用等精度测量。实 际上，绝对的等精度测量是做不到的。 在测量过程中，决定测 量精度的全部因素或条件可能完全改变或部分改 变。由于不等精度测量的数据处理比较麻烦，因 此一般用于重要的科研实验中的高精度测量。 .26 测量误差及数据处理 2.6.1测量误差的基本概念 即测得值减去被测量的真值所得的代数差. 若真

15、值为L，测得值为x，测量误差为 ，则 x一L 绝对误差与被测之量的真值之比，称为 相对误差，常用百分数表示。即相对误差为 L100 当被测之量值相等(或很接近)时，的大小 可反映测量准确度；当被测之量值不相等(尤其是它 们相差悬殊)时， 可反映测量准确度。 .27 2.6.2测量误差的来源及防止 测量误差产生的原因：测量误差产生的原因： 1)测量器具的误差；测量器具的误差； 2)基准件误差；基准件误差； 3)调整误差；调整误差； 4)测量方法误差；测量方法误差； 5)测量力误差测量力误差；测量力引起弹性变形而产生的误 差。 6)环境误差；环境误差； 影响测量误差的主要因素是工件 和量仪的温度差

16、。为了减小这种影响，在测量前应 使工件和量仪进行等温，即将工件和量仪放在同一 温度条件下，经过一定时间使二者的温度与周围环 境的温度保持一致。 7)人为误差人为误差 测量人员的主观因素引起的误差。 .28 测量人员测量人员 .29 2.6.3测量误差的分类 根据测量误差的性质、出现的规律和特点，可分为 三大类，即系统误差、随机误差和粗大误差。 在相同条件下多次测量同一量值时， 误差值保持恒定；或者当条件改变时，其值按某一 确定的规律变化的误差，统称为系统误差。系统误 差按其出现的规律又可分为定值系统误差和变值系 统误差。 在测量时，对每次测的值的影响 都相同。 在测量时，对每次测的值的影响 按

17、一定规律变化。 .30 在相同条件下，以不可预知的方式变化 的测量误差，称为随机误差。在一定测量条件下对 同一值进行大量重复测量时，总体随机误差的产生 满足统计规律，即具有有界性、对称性、抵偿性、 单峰性。因此，可以分析和估算误差值的变动范围， 并通过取平均值的办法来减小其对测量结果的影响。 在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对 值与符号均不确定。（偶然误差） 3 3某种反常原因造成的、歪曲测得值的测 量误差，称为粗大误差。超出规定条件下预计的误 差（过失误差） 。粗大误差的出现具有突然性， 它是由某些偶尔发生的反常因素造成的。这种显著 歪曲测得值的粗大误差应尽量避免，且在一系列测 得

18、值中按一定的判别准则予以剔除。 .31 .32 .33 机械制图中常用标注及新旧标准代换 .34 一.图线的型式与应用 1.新增了粗虚线相 应的有细虚线、 细双点画线、粗 虚线用于允许表 面处理的表示线。 2.过渡线由粗实线改为 细实线表示 .35 3.改变了剖切的线宽 原有:为1-1.5b 新 为粗实线 4.明确规定了模样 分型线用粗实线 .36 5.粗点画线的应用范围 1）限定局部热处理的范围 3）限定不涂镀（涂）范围 2）限定形位公差的被测要素 和基准要求范围 .37 6.断裂处边界线的线型选用 波浪线 双折线 细双点划线 细双点划线必须成对地使用,不得单线使用.即只能用作中断处的 边界

19、线. .38 7.细双点划线的应用. 1)相邻辅助零件的轮廓线. 2)可动零件的极限位置轮廓线. 3)成行前的轮廓线. 4)剖切面前的轮廓线. 5)轨迹线. 6)毛坯图中制成品的轮廓线. 7)特定区域线. 8)工艺用机构的轮廓线. 9)中断线. .39 二.若干符合孔的画法. 若干直径相同且成律分布的孔,可以仅画出一个或几个,其余只需用细点划线 或”+”(+字线加黑色)表示中心位置. 注意:1)当不便用细点画线表示孔的中心位置时,可用实线. 2)当孔距较疏时可用不加点的+字线表示孔位,且省略直线+字线的细点画 线. 3)当孔位交叉分布时,可仅在孔位的交点处加黑点,以便与无孔的交点区别. 4)当

20、等径孔德数量较多时,只要能够确切地说明孔德位置数量和分布规律, 表示孔位的细点画线和”+”字线不必一一画出. 5)上述画法同样适用于若干等径沉孔的结构. .40 6)模糊画法: 在不致引起误解时,图形中的过渡西线, 相贯线可以简化: .41 三、尺寸的简化注法 1）图样中的尺寸、公差相同时，可在同样空 白处作总的说明。 如“全部倒角C2”“其余圆角R4等。 2）尺寸相同的重复要求，可仅在一个元素上 注出其尺寸和数量 如“环槽标记717；（过去为717） 4R5” 3）启用了单边箭头 .42 4）在指引线上标注尺寸 .43 5）在公用的一条尺寸线上，可以只画一个箭头，也可画 多个箭头，依次指向同

21、一个方向，且可以用于圆弧或圆， 依次注写的尺寸数字务必与箭头指向一致。 6）在倾斜结构需在其投影上标注真实尺寸时，应在尺寸 下加画粗实线的短画。 .44 7). 两个形状相同零件的 尺寸不同的零件可用一 张图纸表示，此时应将 另一件的名称和不同尺 寸列入括号中。 在不引起误解时，零件图中的倒角可省略不 画，其尺寸标注如：C2 .C3; 孔的旁注法: 8 )倒角的注法 .45 四 未标注公差的标注 1) 未注公差又称一般公差，过去叫“自由公差” 因不妥切，废止 GB/T18042000规定的一般公差主要适用于 金属切削加工后线性和角度尺寸，也用于一般 的冲压加工的尺寸。非金属材料和其它工艺方 法

22、的加工的尺寸可参照采用 （注意：用括号的参考尺寸和矩形框格内的理 论正确尺寸不能用一般公差套用（）是不影响 使用 性能作为参考理论值 .46 2 一般公差等级分为四级 精密级f 中级m 粗糙级c 最粗糙级v （注意：极限偏差均采用相对于零线（基本尺 寸）对称分布的方式） 3 一般公差的技术要求中统一标注（或企业文 件中） 4 比一般公差小或者大的尺寸都应在基本尺寸 之后标注公差：如：50+-0.02 50+-2 5 除另有规定外 当完工的零件其实际尺寸超出 一般公差但为到达损害其功能的程度的时候通 常不判废拒收；采用一般公差的尺寸在车间正 常加工，精度能保证的条件下 ，一般可不检验 （视情况把握）。 .47 五形位公差的未注公差 1）形位公差只有标注出或者未标注出公差之 分，无是否有公差要求之别 2)新标准将未标注公差分为H K L三