互换性测量公差-试验指导书-25资料

1、互换性与测量技术实验指导书机械工程与自动化学院实验一 用内径百分表或卧式测长仪测量内径一 实验目的1 熟悉测量内经常用的计量器具和方法。2 加深对内径尺寸测量特点的了解。二 实验内容1 用内径百分比测量内径。2 用卧式测长仪测量内径。三 测量原理及计量器具说明内径可用内径千分尺直接测量。 但对深孔或公差的等级较高的孔，则常用内径百分表或卧式测长仪作比较测量1 内径百分表国产的内径百分表，常由获得测头工作行程不同的七种规格组成一套，用以测量10-450MM的内径，特别适用于深孔，其典型结构如图 1 所示。内径百分表是用它的可换测头 3（测量中固定不变） 和活动测头 2跟被测孔壁接触进行测量的。仪

2、器盒内用几个长短不同的可换测头， 使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，活动测头 2 受到一定的 压力，向内推动镶在等臂直角杠杆 1 上的刚球 4，使杠杆 1 绕 6 回转， 并通过长接杠 5 推动百分表测杆而进行读数。在活动测头的两侧，对称的定位板 8。装上测头 2 后，即于定位 板连成一个整体。定位板在弹簧 9 的作用下，对称地压靠在被测头的 孔壁上，以保证测头的轴线处于被测孔的直径截面内。2 卧式测长仪卧式测长仪是以精密刻度尺为基准，利用读数显微镜进行，该仪 器带有多种专用附件，可用于测量外尺寸、内尺寸和内、外螺纹中径。 根据测量需要，既可用于绝对测量，又可用于相对（比较）测量，故 常

3、成为万能测长仪。卧式测长仪的外观如图 2 所示。在测量过程中，镶有一条精密的 毫米刻度尺（图 2 中的 38）的测量轴 38 随着被测尺寸大的大小在测量轴承座内 作相应的滑动。当测头接触被测部分后，测量轴就停止滑动。图 2.34 读数显微镜，读数显微镜（ 34），装于壳体（ 43 ）上。目 镜（ 32）的视度，在测量时可以旋转视度圈（ 33）调整。手轮（ 35） 可以带动移动分划板移动。手轮（ 31）可以使整组目镜在测量轴线方 向作少量移动，测量时可以用其迅速对正零位（或起始值）。（ 48）是锁紧螺钉，在移动（ 31）之前必须先将其松开，对准以后再将其锁紧， 然后再进行测量。视察读数显微镜的绿

4、色视场中，可看到三种不同的刻线，分置在两个不同的窗框中。在中间大的窗框中有两种刻线，从 左端开始标有 0至 10的数字，这是刻度值为 0.1 毫米分划板。 另一是 一根长的刻线并在垂直方向标有数字，这是毫米分划尺。在下面较小 的窗框中，可看到一水平方向可移动的刻线，其上标有 0 至 100 的数 字，这是刻度值为 0.001 毫米的移动分划板。在开始测量之前，首先转动手轮（ 35），使读数显微镜中移动的微 米分划线对准零位，即微米分划板上的“0”线对准小窗框中的标记。 然后转动手轮（ 31）和尾管上的手轮（ 13），使长的毫米刻线对称地位 于“ 0”的双线或其它的任何一双线之中，上述调整完毕后

5、，才可开始 进行测量。 此时读得的数值， 即为测量的起始值。 见图 a、b 经测量后， 显微镜中的毫米刻线以移动到某一位置，假设如图 c 所示位置，在时 从三种刻线即可读出工件测量后的读数值。其读书方法为： 首先从毫米刻线和 0.1 毫米分划线上， 读出毫米值 0.1 毫米的数值，然后顺时针转动手轮（35）在视场内可看到毫米刻线和微米分划线均向左移动至某一位置。此时从口分划板上可读出0.001毫米的数值， 并估计到 0.1 微米如图 d 所示其值为 79.4685 。上述情况 是起始值取一毫米值，则应将最后测得的数值减去起始值，才是被测 工件的实际尺寸。四、测量步骤1 用内径百分表测量内径第

6、1 页（1）按被测孔的基本尺寸组合量块。 换上相应的可换测头并拧入仪器的相应螺孔内（2）将选用的量块和专用测块（图4中的1和2）一起放入量块内夹紧（图4）,以便仪器对零位。在大批量生产中，也常按照 与孔径基本尺寸相同的标准环的 实际尺寸对准仪器的零位。（3）将仪器对准零位用手拿着隔热手柄（图1中的7），另一手指的食指和中指轻轻压 按定位板，将活动测头压靠在测块上（或标准环内）使活动测头内缩， 以保证放入可换测头时不与测快（或标准环内壁）摩擦而避免磨损。然后松幵定位板和活动测头，是可换测头与测快接触，就可在垂直和水平两个方向上摆动内径百分表找最小值。反复摆动几次，并相应地旋转表盘，使百分表的零刻

7、度正好对准示值变化的最小值。零位对好 后，用手指轻压定位板使活动测头内缩，当可换测头脱离接触时，缓 缓地将内径百分表从测块（或标准环）内取出。（4）进行测量将内径百分表插入被测孔中， 沿被测孔轴线方向测几个截面， 每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。测量时轻轻摆动内径百分 表（图 5），记下示值变化的最小值。根据被测结果和被测孔的公差要 求，判断被测孔是否合格。2 卧式测长仪测量内径（1）用测钩测定测钩测定内尺寸只能是比较测量，测定 10 毫米以的孔径，也就 是在测量之前，必须先用一个标准来对正。在万能测长仪上的标准是 采用一个孔径尺寸已知道的 0.1 微米的样圈。对 10 至 100

8、毫米，深度小于 15 毫米的内尺寸，可用小测钩牢测 量，而对于 50 至 150 毫米，最大深度至 50 毫米的内尺寸，则可用大 的测钩测量。使用大测沟时， 测钩分别装在测头和尾管上。 而使用小测钩时， 尾 座上应用小测钩顶针轴来代替尾管。 （图六）去掉保护套（ 69），然后 调整四个螺丝（ 68），使小侧钩处于合理位置。测沟装完毕后，将样圈置于垫条之上，应使样圈上的指示线正好 通过测定轴线，并以压板固定。接着按前述方法调解各个方位，使样 圈处于正确位置。然后对正起始值。常常是以样圈上所标志的尺寸来 对正的，也就是说当测钩与处于正确位置的样圈接触时，读数显微镜 中的示值应与样圈上所标志的尺寸相

9、一致。 则测量时就是以 0.0000 为 起始值来进行读数。若以任意值来对准的话，则测量时应为样圈的实 际值与量得值之差数（2）用电眼装置进行测定电眼装置（图五）是用以测定 1至20毫米的内孔用。用电眼装置测定孔径之前，必需先根据绝缘工作台上的水准器， 将绝缘工作台调水平位置。以使支持臂大致垂直测量平面（即测头轴 线大致平行孔轴线）后，再将手柄（89）旋紧。在将测件放到绝缘工作台之前，一定要将试件的放置面以及球型 测头表面均用汽油洗净，以便接触是能发生电的通路。对孔径中心，可用万能工作台 上的微分筒的旋转来达到，当球型 测头初步地放在试件的孔中心之 后，将试件用压板固定。然后升起 万能工作台，

10、使球型测头约在孔高的二分之一处，将万能工作台固定在这一高度上。在用手柄（46）按顺时针拔动下方，这样就可以使用微动手轮（47）（图四）让球型测头做微量的移动使起与试件接触。当球型测头未与试件接触，或者是过力的接触时，指示器中的电 眼光亮部分固定不动。如果电眼发生闪耀现象，贝y说明这时球型测头 与试件的接触情况是最理想的。当在最理想位置接触时，自微分筒上 读出其示值，并记录下来。然后将微分筒很仔细的向相反的方向旋移， 直至电眼又发生闪耀的现象，说明又达到理想接触位置，在读出微分第5页筒上的示值，并将微分筒调整到此数值。至此，试件的中心已经对好， 亦即试件的被测孔中心已经在测量轴线上了。上述工作完

11、毕后，就可以利用粗动和微动， 使球形测头先后与孔径 两壁相接触，孔径之值即为此先后两次之差值加上球形测头之直径。例如：（已知球形测头的直径为 7.0004 ）次序读数刻度尺的修正数修正后的读数153.2154+ 0.000153.2155222.8617-0.000222.8615孔径=53.2155 - 22.8617 + 7.0004 = 37.3544思考题1. 用内径千分尺与内径百分表测量孔的直径时，各属何种测量方 法？2. 卧式测长仪上有手柄 4 （图2），能使万能工作台作水平转动, 测量哪些形状的工件用它来操作？实验二 用游标深度尺和角尺测量位置度误差一、实验目的1. 了解用游标深

12、度尺和角尺测量位置度误差的方法及位置度误差的 数据处理方法2. 加深对位置度误差的理解、实验内容 用游标深度尺、角尺、量块和检验螺钉等测量内螺纹轴线的位置度误 差。三、测量原理图1所示零件上有一个四螺孔组，给出位置度公差0.2mm该四螺孔组的定位尺寸在水平方向为L1 ± 0.5mm，在垂直方向为L2± 0.5mm>按图 1 的标注，四螺孔组的位置度公差与定位尺寸及四螺孔的尺寸不 发生关系，遵守独立原则。因此，只要各螺孔的实际轴线同时位于位 置度公差带内和尺寸公差带内就算合格。测量分下列两个步骤进行。1 测量各螺孔的位置度误差图 2 为测量示意图。利用角尺、量块和检验螺

13、钉(以下简称螺钉)建立以第1孔的孔心为原点，1、2两孔的孔心连线为x轴测量坐标系 统，并由此确定量块组的尺寸L5和L6。然后，在此基础上，按图2所示用游标深度尺测出 a1、 a2、 a3、 a4 等四个尺寸(尺寸 a1 可用游 标卡尺测量)各孔轴线的坐标值按下列关系式计算：fx1=0fy1=0fx2=(a1-d)-L3fy2=0fx3=(a3-d)+ -L3fy3=(a2-d)-L4fx4= fy4=(a4-d)-L4式中： fxi 第 i 孔实际轴线在 x 方向上的偏差；fyi 第 i 孔实际轴线在 y 方向上的偏差；d 检验所用螺钉的大径二L6-L5根据各孔的偏差坐标值， 就可以利用作图法

14、来求解各孔的位置度误 差是否合格（见后面附例） 。2 测量孔组的定位尺寸按图 3所示建立测量坐标系统，分别测量 1、2 两孔和 1、4 两孔的 孔心至侧面的边心距 L2 与 L1 的实际尺寸，然后按照图样给定的定位 尺寸极限偏差， 评定孔组的定位尺寸是否合格。 将零件旋转 180°重复 上述测量和计算。四、测量步骤1 测量各螺孔的位置度误差（1）将螺钉拧入螺孔中，再将工件平放在平板上 （2）将角尺内侧的一边与 1、2 两孔中的螺钉接触，并反复试选量块组尺寸L5和L6,放入1的y方向上与螺钉接触，同时又能 与角尺内侧的另一面紧贴。这样，测量坐标系统才能建立。 记录量块组的尺寸L5和L6

15、,算出值。（3）用0.02mm读数的游标深度尺按图 2所示分别测出al、a2、a3、 a4 等四个尺寸。（4）算出各孔轴线偏差的坐标值。第 7 页(5) 作图求解各孔轴线的位置度误差，并判断合格与否 2、测量1、2、4三孔轴线的定位尺寸偏差按图3所示建立坐标系统时，如何达到此要求，如何测出各孔轴线 相应的L1和L2的实际尺寸？由学生利用本实验的器具自拟步骤进行 测量，并判断1、2、4三孔轴线的定位尺寸是否合格。将零件反转180°后重复上述测量和计算。例：假设按前述步骤1的顺序，已求出图1所示各孔轴线偏差的坐 标值如下：(mm孔的编号fxfy1002+0.0603+0.04+0.024

16、+0.06+0.1用作图法求解位置度误差1. 先在坐标纸上以孔心为圆心，以0.2mmXM为直径，M为作图时的放大倍数，画出放大M倍的0.2mm的位置度公差圆，并通过圆心组x、y坐标(见图4)。2. 根据表列数据分别做出1、2、3、4四孔的轴线的坐标位置。本列中第4孑L的实际轴线已在公差圆外。遇到本例所示的第9页图样标注情况，不能判断是否合格，应再作包容个孔心的最小外接圆f （如图4中的小圆）。本例中，最小外接圆直径为0.12mm小于0.02m m的公差值。思考题1 本实验的举例中，既然有一个孔的实际轴线已在位置度的公差外，为什么还允许各孔心的最小外接圆f的直径与公差值作比较？2.按图纸要求，应

17、有四个0.2mm的公差圆，为什么仅用一个0.2m m的公差圆来表示？实验三 用双管显微镜测量表面粗糙度一、实验目的1 .了解用双管显微镜测量表面粗糙度的原理和方法。2 .加深对表面粗糙度评定参数不平度平均高度Rz的理解。二、实验内容用双管显微镜测量表面粗糙度的Rz值。三、原理及计算器具说明参看图1,不平度平均高度R z是指在基本长度1内，从平行于轮 廓中线m的任意一条线算起，到被测轮廓的五个最高点（峰）和五 个低点（谷）之间的平均距离，即双管显微镜能测量12.5至0.2的表面粗糙度，用参数R z来评定。 双管显微镜的外形如图2所示。它由底座1、工作台2、观察光管3、投射光管11、支臂7和立柱8

18、等几部分组成。双管显微镜是利用光切原理来测量表面粗糙度的，如图3所示。被测表面为P1、P2阶梯表面，当一平行光束从45°方向投射到阶梯表面上时，就被折成S1和S2两段。从垂直于光束的方向上就可在 显微镜内看到S1和S2两段光带的放大像S1'和S2'。同样， S1和S2之间的距离h也被放大为S1'和S2'之间的距离h 1。通过测量和计算，可求得被测表面的不平度高度h。图4为双管显微镜的光学系统图。 由光源1发出的光，经聚光镜2、 狭缝3、物镜4，以45°方向投射到被测工件表面上。调整仪器使反射光束进入与投射光管垂直的观察光管内，经目镜5成像在目

19、镜分划板上，通过目镜可观察到凸凹不平的光带（图5 b）.光带边缘即工件表面被照亮了的hl的放大轮廓像h1，测量亮带边缘的宽度h1，可求出被测表面的不平度高度h:式中N物镜的放大倍率为了测量和计算方便，测微目镜中十字线的移动方向（图5 a）和被测量光带边缘宽度hl'成 45°斜角（图5 b）,故目镜测微器刻度套筒上的读数值hl， /与不平度高度的关系为:所以,h1''cos2 45hi''hN2N式中12Nc ,。为刻度套筒的分度值或称为换算系数，它与投射角a、目镜测微器的结构和物镜的放大倍数有关。四、测量步骤1 根据被测工件表面粗糙度的要求，按

20、表l选择合适的物镜组, 分别安装在投射光管的下端。表l物镜放总放大视场直径物镜工作距测量范围大倍数倍数(mm)离（mm）表面粗糙度级别Rz(nm)7%60%2.517.33-510-8814%120%1.36.85-73.2 1030%260%0.61.67-81.6 6.360%520%0.30.658-90.8 3.22 .接通电源。3 .擦净被测工件，把它安放在工作台上，并使被测表面的切削 痕迹的方向与光带垂直。当测量圆柱形工件时，应将工件置于V形块 上。4. 粗调节：参看图2,用手托住支臂7松幵锁紧螺钉9,缓慢 旋转支臂调节螺母10,使支臂7上下移动，直到目镜中观察到绿色的 光带和表面

21、不平度的影像（图5 b）。然后将螺钉9固紧。要注意纺织 物镜与工件表面相碰，以免损坏物镜组。5 .细调节：缓慢而往复转动调节手轮6,调焦环12和调节螺钉13,使目镜中光带最狭窄，轮廓影像最清晰并位于视场中央。6.松幵螺钉5,转动目镜测微器4,使目镜中十字线的一根线与光带轮廓中心大致平行（此线代替平行于轮廓中线的直线）。然后，将螺钉5固紧。7 .根据被测表面的粗糙度级别，按国家标准GE1031 - 68的标准选取基本长度和测量长度。8. 旋转目镜测微器的刻度套筒，使目镜中十字线中的一根与光 带轮廓一边的峰（或谷）相切，如图5 b实线所示，并从测微器中读 出被测表面的峰（谷）的数值。从此类推，在基

22、本长度范围内分别测 出五个最高点（峰）和五个低点（谷）的数值。然后计算出R z的数值。9. 纵向移动工作台，在测量长度范围内，共测出n个基本长度 上的R z值，取它们的平均值作为被测表面的不平度平均高度。按下式 计算：10. 根据计算结果，判断被测表面粗糙度的适用性。附：目镜测微器分度值c的确定由前述可知，目镜测微器套筒上每一个刻度间距所代表的实际表面 不平度高度的数值（分度值）与物镜放大倍率有关。由于仪器生产过 程中的加工和安装误差，以及仪器在使 用过程中可能产生的误差，会使物镜的 实际倍率与表1所列的公称值之间有某些差异。因此仪器在投入使用时以及经过较长时间的使用之后，或者 在调修重新安装

23、之后，要用玻璃标准刻度尺来确定分度值C,即确定 每一个刻度间距所代表的不平度高度的实际数值。确定方法如下：（1）将玻璃标准刻度尺置于工作台上，调节显微镜的焦距，并移动标准刻度尺，使在目镜视场内能看到清晰的刻度尺刻线。（图6）（2）参看图2,松幵螺钉 5,转动目镜测微器4,使十字线交点 移动方向与刻度尺像平行，然后紧固螺钉5。（3）按表2选定标准刻度尺刻线格数Z,将十字线浇点移至与某条刻线重合（图6中实线位置），读出第一次读数n 1。然后，将十字 线交点移动Z格，（图6中虚线位置），读出第二次度数n2,两次读 数的差为：表2物镜标准倍率N7X10 X30X60X标准刻度尺刻线格数z1005030

24、20（4）计算测微器刻度套筒上一格刻度间距所代表的实际被测值（即分度值）c:式中T标准刻度尺的刻度间距（10m）。把从目镜测微器测得的十点读数的平均值h，/乘上c值，即可求得R z值;第 15 页思考题：1为什么只测量光带一边的最高点（峰）和最低点（谷）？2测量表面粗糙度还有哪些方法？其应用范围如何？3.用双管显微镜测量表面粗糙度为什么要确定分度值c?如何确定？实验四 齿轮周节偏差与周节累计误差的测量一、实验目的1 、熟悉测量齿轮周节偏差与周节累计误差的方法。2 、加深理解周节偏差与周节累计误差的定义。二、实验内容1 、用周节仪或万能测齿仪测量圆柱齿轮周节相对偏差。2 、用列表计算法或作图法求

25、解周节累计误差。三、测量原理及计算器具说明周节偏差厶Fpt是指在分度圆上，实际周节与公称周节之差（用相 对法进行测量时，工程周节是指所有实际周节的平均值） 。周节累计误 差厶Fp是指在分度圆上，任意两个同测齿面之间的实际弧长与公称弧 长之差的最大绝对值。在实际测量中，通常采用某一周节作为基准周节，测量其余周节偏 差。然后，通过数据处理来求解周节偏差Fpt和周节累计误差厶Fp测量应在齿高中部同一圆周进行，这就要求保证测量基准的精度。而齿轮的测量基准可选用齿轮的内孔、齿顶圆和齿根圆。为了使测量基 准和装配基准一致，以内孔定位最好。用齿顶定位时，必须控制齿顶 圆对内孔的轴线的径向跳动。在生产中，根据

26、所用量具的结构来确定 测量基准。用相对法测量周节相对偏差的仪器有改造后的周节仪和万能测齿1、周节仪测量图1为手持 式周节仪的外 形图，它以齿顶 圆作为测量基 准，指示表的分 度 值 为0.001mm 测量范围为模数 3 15mm周节仪有4、5和8三个定位脚，用以支撑仪器。测量时，调整定 位脚的相对位置，使测量头 2和3在分度圆附近与齿面接触。固定测 量头2按被测齿轮模数来调整位置， 活动测量头3则与指示表7相连。测量前，将两个定位脚4、5前端的定位爪紧靠齿轮端面，并使它们与 齿顶圆接触，再用螺钉6固紧。然后将辅助定位脚 8也与齿顶圆接触， 同样用螺钉紧固。已被测齿轮的任意周节作为基准周节。调整

27、指示表7第 17 页的零位，并且把指示表的指针压缩 12 圈。然后，逐齿测量其他周节， 读数表的读数即为这些周节与基本周节之差， 将测得的读数记入表中。2、用万能测齿仪测量 万能测齿仪是应用比较广泛的齿轮测量仪器， 除测量圆柱齿轮的周 节、基节、齿圈径向跳动和齿厚外，还可以测量圆锥齿轮和涡轮。其 测量基准是齿轮的内孔。图 2 为万能测齿仪的外形图。仪器的弧形支架 7 可以绕基座 1 的 垂直轴心线旋转，安装被测齿轮心轴的顶尖装在弧形架上，支架 2 可 以在水平面内做纵向和横向移动，工作台装在支架 2 上，工作台上装 有能够做径向移动的滑板 4，借锁紧装置 3可将滑板 4 固定在任意位置 上，当

28、松开锁紧装置 3，靠弹簧的作用， 滑板 4 能匀速地移到测量位置。 这样就能逐齿测量。测量装置 5 上有指示表 6，其分度值为 00.001mm。 用这种仪器测量齿轮的周节时，其测量力是靠装在齿轮心轴上的重锤 来保证（图 3）。测量前， 将齿轮安装在两顶尖之间， 调整测量装置 5，使球形测 量爪位于齿轮分度圆附近，并与相邻两个同侧齿面接触。选定任意周 节作为基准周节，将指示表 6 调零。然后逐齿测量出其余周节对基准 周节之差。四、测量步骤1 用手持式周节仪测量的步骤（参看图 1）第 18 页第 23 页（1）调整测量爪的位置将固定测量爪2按被测齿轮模数调整到模数标尺的相应刻线上， 然后用螺钉9

29、固紧。（2）调整定位脚的相对位置调整定位脚4和5的位置，使测量爪2和3在齿轮分度圆附近与 两相邻同侧齿面接触，并使两接触点分别与两齿顶距离接近相等。然 后用螺钉6固紧。最后调整辅助定位脚 8,并用螺钉固紧。（3）调节指示表零位以任一周节作为基准周节（注上标记），将指示表7对准零位，然 后将仪器测量爪稍微移幵轮齿，再重新使它们接触，以检查指示标示 值的稳定性。这样重复三次，待指示标稳定后，再调节指示表7对准零位。（4）逐齿测量各周节的相对偏差，并将测量结果记入表中（5）处理测量数据丹3轴节累积误差可以用计算法和作图法求解。下面以实例说明用计算法处理测量数据为计算方便，可以列成表格形式（表1）将测

30、得的轴及相对偏差（ fpt ），记入表中的第二行。根据测得的 fpt相对，逐齿累积，计算出相对周节累积误差（fpt ）,记入第三行1计算基准周节对公称周节的偏差，因为第一个周节是任意选定的，假设它对公称周节的偏差为 k，每测一齿都引入了该偏差 k，k 的值为各个周节相对偏差的平均值，按下式计算：式中Z 齿轮的齿数按齿轮序号计算k的累加值nk，记入表中第四行。有第三行减去 第四行，求得各齿的绝对轴节累积误差（Fp绝对），记入第五行Fp绝对按下式计算：第五行中的最大值与最小值之差，即为被测齿轮的累积误差 Fp，即 Fp= + 3（一 8.5 ）= 11.5 （口 m从机标JB179 81查出周节累积公差Fp，判断被测齿轮的适用性表1一二三四五