（中职）极限配合与技术测量学习与实训第二章电子课件

1、YCF正版可修改PPT（中职）极限配合与技术测量学习与实训第二章电子课件模块二 形状和位置误差的测量项目一 实验仪器简介项目二实验安排项目三实验报告项目一 实验仪器简介一、自准直仪 自准直仪是一种测量微小角度变化量的精密光学仪器，它适用于测量精密导轨的直线度误差及小角度范围内的精密角度测量。用自准直仪测量被测量要素的直线度误差时。利用自准直仪发出的平行光线模拟理想直线，将被测量直线与理想直线比较，将所得数据用作图法或计算法来求出直线度误差值。其外形如图2-1所示。下一页返回项目一 实验仪器简介 自准直仪的光学系统如图2-2所示，由图可知:由光源8发出的光线照亮了带有一个十字刻线的分划板6(位于

2、物镜10的焦平面上)，并通过立方棱镜9及物镜10形成平行光束投射到反射镜11上。而经反射镜11返回的光线穿过物镜10，投射到立方棱镜9的半反半透膜上，向上反射而会聚在分划板3和分划板4上(两个分划板皆位于物镜10的焦平面上)。固定分划板4上面刻有刻度线，可动分划板3上刻有一条指标线。由于分划板3、分划板4都位于目镜2的焦平面上，所以在目镜视场中可以同时看到指标线、刻度线及十字刻线的影像。上一页下一页返回项目一 实验仪器简介 如果反射镜11的镜面与主光轴垂直，则光线由原路返回，在分划板4上形成十字影像，此时若用指标线对准十字影像，则指标线应指在分划板4的刻线“10”上，且读数鼓轮1的读数正好为“

3、0”，如图2 -3 ( a)所示。当反射镜倾斜并与主光轴成倾斜角时，也就是反射镜镜面与主光轴不垂直，此时，反射光线与主光轴成2a角。因此穿过物镜后，在分划板4上所成十字像偏离厂中间位置。若移动指标线对准该十字像时，则指标线不是指在“10” ,而是偏离了一个2值，如图2 -2及图2 -3 ( b)所示。此偏离量与倾斜角a有一定关系，a的大小可以由分划板4及鼓轮1的读数确定)上一页下一页返回项目一 实验仪器简介 鼓轮上共有100个小格。而鼓轮每回转一周，分划板3上的指标线在视场内移动1个格，所以视场内的1格等于鼓轮上的100个小格。读数时，应将视场内读数与鼓轮上的读数合起来。如图2 -3 ( a)

4、所示，视场内读数为1 000格，鼓轮读数为0，合起来读数应为1 000格。如图2 -3 ( b)所示，视场内读数为800格，鼓轮读数为0格，故合起来读数应为820格。仪器的角分度值为1“，即每小格代表1”，故可容易地读出倾斜角a的角度值。为了能直接读出桥板与平台两接触点相对于主光轴的高度差，的数值(图2 -2，可将格值用线值来表示。此时，线分度值与反射镜座(桥板)的跨距有关，当桥板跨距为100 mm时，则分度值恰好为0. 000 5 mm(即100 mm x tan 1 = 0. 000 5 mm)。上一页下一页返回项目一 实验仪器简介二、合像水平仪 由于合像水平仪的测量具有准确度高、测量范围

5、大、测量效率高、价格便宜、携带方便等优点，因此在检测工作中得到厂广泛的应用。使用时，将合像水平仪放在桥板上，再把桥板放在被测工件上，逐点依次测量。 合像水平仪结构如图2 -4所示。测量时，水准器8中水泡两端经棱镜7反射的两半影像从放大镜6观察。当桥板两端相对于自然水平面无高度差时，水准器8处于水平位置，则水泡在棱镜7两边是对称的，因此从放大镜6看到的两半影像重合，如图2 -5 ( a)所示。如果桥板两端相对于自然水平面有高度差，则水平仪倾斜一个角度，因而水泡不在水准器8的上一页下一页返回项目一 实验仪器简介中央，从放大镜6看到的两半影像是错开的，见图2 -5 ( b。这时转动测微螺杆10把水准

6、器8倾斜一个角度，使水泡返回到对称于棱镜7两边的位置。这样，两半影像的偏移便消失，而恢复成图2 -5 ( a)所示重合的两半影像。偏移量先从放大镜11由刻度尺读数，它反映测微螺杆10旋转的整圈数;再从微筒9的刻度盘读数(该盘上有等分成100格的圆周刻度)，它是螺杆10旋转不足一圈的细分读数。习惯上规定，水平仪气泡移动方向和水平仪移动方向相同时读数取为“+”，相反时则读数取为“一”。 测微螺杆10转动的格数a、桥板跨距L(mm)之间的关系为与桥板两端相对于自然水平面的高度差h=0. 01 aLm上一页下一页返回项目一 实验仪器简介三、影屏式光学分度头如图2 -6所示是FP130A型影屏式光学分度

7、头的外形结构。 主要技术参数如下: .玻璃刻度盘刻度值:1 .分值分划板刻度值:5 .秒值分划板刻度值:5 .顶尖中心高:130 mm .两顶尖间最大距离:710 mm 图2 -7所示为光学分度头的光学系统。光学分度头的玻璃分度盘，直接安装在分度头主轴上而与传动机构无关。当主轴旋转时，玻璃分度盘将随着一起转动，这样避免犷传动机构的制造误差对测量结果的影响，所以具有相当高的精确度。上一页下一页返回项目一 实验仪器简介 由光源12发出的光线经滤光片11,聚光镜10到反射镜9，照亮主轴上的玻璃分度盘8(分度值为1)。 玻璃刻线影像经过转像棱镜6投射到秒值分划板5上(刻度值为5)，玻璃分度盘上的影像和

8、秒值刻线影像一起又投射到分值分划板3上(刻度值为5，通过目镜可同时看到度值刻线、分值刻线和秒值刻线。 其读数原理为:如图2 -8所示，在目镜视野中，右边细长刻线，刻度值为1,满刻度360;中间短亮隙，刻度值为5,满刻度60 (1);左边分度值5,满刻度300 (5) 测量时，通过螺旋手轮将度值刻线调到邻近的分值刻线亮隙中间，即可读数。图2 -8(a)的示值为354014，图2 -8 ( b)的示值为35485上一页下一页返回项目一 实验仪器简介四、圆度仪 用一个精密回转轴系上一个动点(测量装置的触头)所产生的理想圆与被测轮廓进行比较，就可求得圆度误差值。这种具有精密回转轴系统测量圆度误差的仪器

9、称为圆度仪。上一页下一页返回项目一 实验仪器简介 1.仪器原理 圆度仪基本上有两种形式。一种是转轴式(或称传感器旋转式)圆度仪，如图2-9 (a)所示。主轴垂直地安装在头架上，主轴的下端安装一个可以径向调节的传感器，用同步电机驭动主轴旋转，这样就使安装在主轴下端的传感器测头形成一接近于理想圆的轨迹。被测件安装在中心可做精确调整的微动定心台上，利用电感放大器的对中表可以相对精确地找正主轴中心。测量时传感器测头与被测件截面接触，被测件截面实际轮廓引起的径向尺寸的变化由传感器转化成电信号，通过放大器、滤波器输人到极坐标记录器。把零件被测截面实际轮廓在半径方向上的变化量加以放大，画在记录纸上。用刻有同

10、心圆的透明样板或采用作图法可评定出圆度误差或计算机直接显示测量结果。上一页下一页返回项目一 实验仪器简介对转轴式圆度仪，由于主轴工作时不受被测零件重量的影响，因而比较容易保证较高的主轴回转精度。 另一种是转台式(或称工作台旋转式)圆度仪，如图2 -9 ( b)所示。测量时，被测件安置在工作台上，随工作台一起转动。传感器在支架上固定不动。传感器感受的被测件轮廓的变化经放大器放大，并作相应的信号处理。然后送到记录器记录或计算机显示结果。转台式圆度仪具有能使测头很方便地调整到被测件任一截面进行测量的优点，但受旋转工作台承载能力的限制，只适用于测量小型零件的圆度误差。上一页下一页返回项目一 实验仪器简

11、介 2.测头形状的选择 测头形状有针形测头、球形测头、圆柱形测头和斧形测头。对于较小的工件，材料硬度较低，则可用圆柱形测头。若材料硬度较低并要求排除表面粗糙度的影响，则可用斧形测头。 3.圆度仪记录图形放大倍率的选择 圆度仪使用中要注意记录图形放大倍率的选择。 圆度仪的放大倍率是指零件轮廓径向误差的放大比率，即记录笔位移量与测头位移量之比。在选取放大倍率时，通常使记录的轮廓图形占记录纸记录环宽度的1/3一1/2左右为宜。上一页下一页返回项目一 实验仪器简介 圆度仪的记录图形是以被测件的实际轮廓为依据的，是将实际轮廓与理想圆的半径差按高倍数放大，而半径尺寸则是按低倍数放大的，即记录图上半径差与半

12、径尺寸值的放大倍率不同，这样半径差与半径尺寸如按同一倍率放大，则需要极大的一张记录纸来描绘其轮廓图形。 由于上述原因，便会造成记录的轮廓图形在形状特征上与实际轮廓有较大差别。如图2 -10所示，一个五棱形的实际轮廓，会在选用三种不同的放大倍率的情况下，呈现出3个不同形状特征的记录轮廓图。上一页返回项目二实验安排实验一直线度误差的测量 直线度误差的检测方法很多。工件较小时，常以刀口尺、检验平尺作为模拟理想直线，用光隙法或间隙法确定被测实际要素的直线度误差。当工件较大时，则常按国家标准规定的测量坐标值原则进行测量，取得必要的一组数据，经作图法或计算法得到直线度误差。 测量直线度误差常用的仪器有自准

13、直仪、合像水平仪、电感式水平仪和枢式水平仪等。这类仪器的特点是:测定微小角度的变化，换算为线值误差。下面介绍前面两种。下一页返回项目二实验安排一、用自准直仪测量直线度误差实验目的(1)了解自准直仪的工作原理和使用方法。(2)掌握自准直仪测量直线度的方法及数据处理方法。(3)加深对直线度误差含义的理解。上一页下一页返回项目二实验安排 2.实验步骤 自准直仪本体1是固定的，通过移动带有反射镜2的桥板进行测量，如图2 -11所示。 (1)将自准直仪本体和反射镜座均放置在被测平面的一端，接通本体电源后左右微微转动反射镜座，使镜面与仪器光轴垂直，此时从仪器目镜中能看到从镜面反射回来的十字亮带，旋转鼓轮，

14、使活动分划板上的水平刻线与十字亮带的水平亮带中间重合，并读出鼓轮读数(即0-1测点位置上读数a，就是1点相对零点的高度差值)。 (2)将桥板依次移到1-2 , 2-3 , 3-4 , 4-5等各位置，并重复上述1、2之操作，记下各次读数上一页下一页返回项目二实验安排(3)再将桥板按5-4 , 4-3 , 3-2 , 2-1 , 1-0的顺序，依次回测，记下各次读数。若两次读数相差较大，应查明原因后重新测量。(4)进行数据处理并用作图法求直线度误差。上一页下一页返回项目二实验安排3.数据处理方法 如图2 -11所示，桥板的跨距e= 100 mm，平台长L = 500 mm，可将测量的平台分为5段

15、，测得数据如表2 -2所列。 为厂用最小条件法求出直线度误差，可在直角坐标上按累积坐标值的方法画出误差曲线。然后，用两条距离为最小的平行直线包容此误差曲线，则两平行线间沿纵坐标方向的距离即为直线度误差，在此例中直线度误差为34 m 符合最小条件的平行直线的画法是:使曲线上所有点都处于两条平行直线之间，且曲线有两个最低点落在下边直线上，而两点之间必有最高点落在上边直线上(称之为“低一高一低”准则);或者曲线有两个最高点落在上边的直线上，而此两点之间有最低点落在下边的直线上(称之为“高一低一高”准则)。上一页下一页返回项目二实验安排二、用合像水平仪测量直线度误差 1.实验目的 (1)掌握直线度的测

16、量方法及数据处理方法。 (2)掌握合像水平仪的原理及其正确操作方法。 2.实验步骤 下面以测量导轨的直线度误差为例来说明合像水平仪的操作步骤，本实验用合像水平仪的刻度值为0. O1 mm (1)将被测导轨表面及合像水平仪底部擦干净。 (2)被测导轨表面按各段200 mm等分。 (3)如图2-12所示，将合像水平仪2安置在桥板1上，实验用桥板长L = 200 mm，故分度值i=0. O1 mm:1 000 mm x 200 mm=0. 002 mm 上一页下一页返回项目二实验安排 (4)自导轨一端开始，依次将桥板与水平仪安置在导轨各段上测量，记录读数，顺测(从起点到终点)、回测(由终点到起点)各

17、一次。回测时注意桥板不能调头。各测点两次读数的平均值作为该点的测量数值，将所测数据记入实验报告中。必须注意，假如某一测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应仔细查找原因并加以消除后重测。 (5)将测量结果进行数据处理(同前面准直仪测量的数据处理)，并分析评定。 (6)整理现场，完成实验报告。上一页下一页返回项目二实验安排实验二平面度误差的测量 平面度误差的检测方法有很多种。对于平面度要求很高的小平面，如量块、千分尺等较小的测量面，可用干涉法，如用平晶检测平面度误差。如图2-13 ( a)所示，平面平晶与被测实际表面相接触，当干涉条纹呈现相互平行的直的明暗条纹时，如图2-13 ( b)所示，

18、则被测实际表面为理想的儿何平面，当干涉条纹呈现如图2-13 ( c)所示的弯曲形状时，则平面度误差f=a/b*r/2 (r为光波波长)。 对于大平面，特别是刮削平面，生产现场多用涂色法作合格性检验。对于一般平面，则广泛应用打表法、水平仪等方法检测平面度误差。打表法可分为三点法(三角形法)和对上一页下一页返回项目二实验安排角线法。三角形法是以通过被测表面上相距最远且不在一条直线上的三个点建立一个基准平面，各测点对此平面的偏差中最大值与最小值的绝对值之和为平面度误差。实测时，可以在被测表面上找到三个等高点，并且调到零。在被测表面上按布点测量，与三角形基准平面相距最远的最高和最低点间的距离为平面度误

19、差值。对角线法是通过被测表面的一条对角线作另一条对角线的平行平面，该平面即为基准平面。偏离此平面的最大值和最小值的绝对值之和为平面度误差。上一页下一页返回项目二实验安排 1.实验目的 (1)掌握平面度误差的测量方法。 (2)掌握用基面旋转逼近法求平面度误差。 2.实验步骤 如图2 -14所示，将被测零件用可调千斤顶安置在平板上，以标准平板为测量基面，按三点法或四点法调整被测面与平板平行。用指示表沿实际表面逐点或沿儿条直线方向进行测量。用布点测量平面度误差时，均先测得各测点的数据，而后可按要求进行数据处理，求平面度误差，常用的布点方法如图2 -15所示，测量按图中箭头方向依次进行，前两种常用指示

20、表、水平仪等测量，数据处理也较方便。图2-15 ( c)的布点常用于平板检定、用自准直仪测量，经数据处理可较精确地得到其平面度误差值。上一页下一页返回项目二实验安排具体步骤:(1)擦净被测平板，按图2-15 ( c)的布点方式(注意四周离边缘10 mm)，在被测表面上标定测点，并进行编号。 (2)将被测平板如图2-14所示安置在基准平板的三个千斤顶上，三个千斤顶应位于被测小平板上相距最远的三点。 (3)用指示表将靠近三个千斤顶位置的被测表面点调整到等高，此时，即以此三点建立的平面作为测量基面。 (4)用指示表在被测表面的整个表面上移动，在指示表上指示的最大、最小读数的差值J:即为被测表面的平面

21、度误差(此值因三个千斤顶位置的不同，变化较大)。下面用基面旋转逼近法求其误差。上一页下一页返回项目二实验安排 (5)用指示表在被测表面上沿所布的测点移动，得到各测点的读数值，按最小条件的评定准则，用基面旋转逼近法得平面度的误差f2 (6)对f1、f2的值进行分析、比较，完成实验报告。 (7)整理现场。 3.平面度误差的评定方法 (1)按最小条件评定如图2 -16所示，由两平行平面包容被测实际表面时，被测实际表面至少有四点分别与该两平行平面接触，并且满足下列条件之一。此时这两个包容平面之间的区域称为最小包容区域。最小包容区域即为符合最小条件的平面度误差值。上一页下一页返回项目二实验安排 三角形准

22、则至少有三点与一平面接触。钉一点与另一平面接触，且该点的投影能落在上述三点连成的三角形之内，如图2-16 ( a)所示。 交叉准则至少各有两点与两平行平面接触，且分别由相应两点连成的两条直线在空间呈交叉状态，如图2-16 ( b)所示。 (2)按对角线平面法评定用通过实际被测表面的一条对角线且用平行于另一条对角线的平面作为评定基准，以各测点对此评定基准的偏离值中的最大偏离值与最小偏离值之差作为平面误差值。测点在对角线平面上方时，偏离值为正值。测点在对角线下方时，偏离值为负值。上一页下一页返回项目二实验安排(3)按三远点平面法评定用实际被测表面上相距最远的三个点建立的平面作为评定基准，以各测点对

23、此评定基准的偏离值中的最大偏离值与最小偏离值之差作为平面度误差值。测点在三远点平面上方时，偏离值为正式值。测点在二远点平面下方时，偏离值为负值。 4.数据处理 如图2 -17所示，为被测表面上布有的9个测点，上面所列数据为由指示表测得的读数值。现按最小条件评定原则解图2 -17所列数据。上一页下一页返回项目二实验安排 初步判别实际表面属凸形表面，下包容面通过三个极值点a3 , b1 , c2 (10、一30、一40)，上包容面通过b2 (80)，此点投影于a3 , h 1 , c2所组成的三角之中，符合三角形准则。现用基面旋转逼近法求平面度误差。基面旋转逼近法是将测得的原始数据进行基面旋转，即

24、调整被测实际表面相对评定基面的位置。若实际表面呈凸(或凹)形，将三个最高(或最低)点旋转成等值点;若实际表面呈波浪形，则将两个最高点旋转成等值点，再将两最低点旋转成等值点，其余各点亦随之改变。如图2-18 ( a)所示，表面呈凸形，其数据处理步骤如下。上一页下一页返回项目二实验安排 1)选择旋转轴0-0，如图2-18 (b)，先使b1 , c2两点等值，其单位旋转量a为=a(k-r)/m=-10 式中:K为最大值旋转后的允许值;R为最大值;m,为最大值点距旋转轴的栅格间隔，故m=1 (2)将旋转量分别加到各原始数值上得图2-18 ( c)所示数据。 (3)使a3与b1、c2等值，故选b1、c2

25、为旋转轴，a3与旋转轴的间隔m =3，所以，单位旋转量为a=-10上一页下一页返回项目二实验安排 (4)同上所述，将旋转量与图2-18的数值相加得图2-18 ( d)。如图2-18 ( e)所示，由三个最低等值点a3 , b1 , c2组成下包容面，过最高点b2，且与下包容面平行的两包容面之间距离f = 60一(一40 ) =100 m 即平面度误差为100 m上一页下一页返回项目二实验安排实验三圆度误差的测量 两点法常用千分尺、比较仪等测量，以被测圆某一截面上各直径间最大差值之半作为此截面的圆度误差。如图2 -19所示，它在直径上对置的一个固定测量支撑和一个可在测量方向上移动的测头之间进行测

26、量，因此两点法也称直径测量法。此法适于测量具有偶数棱边形状误差的外圆或内圆。 三点法测量是指在两个固定测量支撑和一个可在测量方向移动的测头之间所进行的测量，如图2 -20所示。 三点法测量用于已知为奇数棱的圆度误差测量，与两点法组合，可用于测量不知具体棱数的轮廓。上一页下一页返回项目二实验安排一、采用光学分度头测量圆度误差方法 1.实验目的 (1)了解光学分度头的结构并熟悉其使用方法。 (2)熟悉圆度误差值的评定方法。 2.实验步骤 (1)将被测工件装在光学分度头的两顶尖间，指示表引向工件，将指示表的测头靠在被测工件上，前后移动指示表，使其测头与工件径向最高点相接触。 (2)将分度头主轴上的外

27、活动度盘转到0，再将指示表调零。上一页下一页返回项目二实验安排(3)转动手轮，注视活动度盘，使分度头每转过30 (即30 , 60 ,，360 )，就从指示表上读取相应点的数值。测完一周，共记下12次读数。 (4)按下述的数据处理方法求该工件截面轮廓的圆度误差，并作出合格性判断。测量若干截面轮廓的圆度误差，取其中最大值作为该圆柱面的圆度误差，若此圆度误差小于或等于圆度公差，则此项指标合格。 (5)填写实验报告，实验报告见附录。 上一页下一页返回项目二实验安排3.数据处理方法 圆度误差的评定方法目前有四种，如图2-21所示。 (1)最小包容区域法它是包容实际轮廓且半径差为最小的两个同心圆间的区域

28、。两同心圆与被测要素内外相间，至少四点接触(交叉准则)。圆度误差为两同心圆半径之差。见图2-21 (a)。如果轮廓误差曲线已被描绘出来，通常可应用透明的同心圆模板试凑包容轮廓误差曲线。上一页下一页返回项目二实验安排 (2)最小外接圆法它是以包容实际轮廓且半径为最小的外接圆作为评定基准。以实际轮廓上各点至该圆圆心的最大半径差作为圆度误差。适用于检测外圆柱面，见图2-21 (b) (3)最大内切圆法它是以内切于实际轮廓且半径为最大的内切圆作为评定基准。以实际轮廓上各点至该圆圆心的最大半径差作为圆度误差。适用于检测内圆柱面，见图2-21 (c) (4)最小二乘圆法它是以被测实际轮廓的最小二乘圆作为理

29、想圆，其最小二乘圆圆心至轮廓的最大距离与最小距离之差即为圆度误差，见图2-21 (d)上一页下一页返回项目二实验安排 本实验可采用最小包容区域法: 将所测各读数都减去读数中的最小值，使相对读数全为正值;按适当比例放大后，用红笔将各数值依次标记在极坐标纸上，如图2 -22所示。 将透明的同心圆模板覆盖在极坐标图上，并在图上移动，使某两个同心圆包容所标记的各个点，而且此两圆之间距离为最小。此时，至少有四个点顺序交替地落在此两圆的圆周上(内一外一内一外)，如图中a, c两点同在内接圆2上，h, d两点同在外接圆5上，其余各点均被包容在此两圆之间，则此两圆为最小区域圆，圆心在O点。两圆之间距离为3格，

30、假设每格标定值代表2 m，则圆度误差为6 m上一页下一页返回项目二实验安排 用圆规以O点为中心，画出两个包容各实测点的最小区域圆，量出此两圆的半径差，除以图形的放大倍数，也可确定圆度误差。 若将指示表改换为电感测头并连接到计算机上，圆度误差值可直接由计算机显示或打印出来上一页下一页返回项目二实验安排二、采用圆度仪检测圆度误差。1.实验目的(1)了解圆度仪的结构及其使用方法。(2)复习圆度误差值的评定方法。2.实验步骤参考圆度仪仪器介绍和上文一中的步骤。3.数据处理方法参照上文一中的方法。上一页下一页返回项目二实验安排实验四位置误差的测量1.实验目的(1)通过实验加深理解各项位置公差的实际含义。(2)掌握用通用计量器具和检测工具测量位置误差的方法。2.实验步骤以检测轴类零件的同轴度误差为例来说明其检测步骤。如图2-23 (a)所示为被测要素的同轴度公差标注。如图2 -23 (b)所示为测量示意。测量步骤如下:(1)将被测零件基准轮廓