第7章 机械零件精度测量基础知识

第7章机械零件精度测量基础知识轴类零件箱体类零件加工的零件合格吗？如何检测呢？第1节公差、配合与粗糙度第2节测量工具和测量仪器第7章机械零件精度测量基础知识第1节极限、配合与粗糙度工件加工时不可能做的绝对准确，总有误差存在，工件的误差可分为：尺寸误差和几何形状误差。1、尺寸误差工件加工后的实际尺寸与理想尺寸之差。2、几何形状误差（1）宏观几何误差（2）微观几何误差（3）相对位置误差3、公差公差是允许工件尺寸、几何形状和相互位置变动的范围，用以限制误差。误差是在加工过程中产生的，而公差是由设计人员给定的。

1.1极限与配合1.1.1极限的基本术语及定义1、尺寸：用特定单位表示长度值的数字。在机械制造中一般以毫米(mm)作为单位。2、公称尺寸：设计给定的尺寸，它的数值一般应按标准长度、标准直径的数值进行圆整。d表示轴径、D表示孔径。3、极限尺寸：允许尺寸变化的最大值或最小值。它们是以公称尺寸为基数来确定的。尺寸的最大值为上极限尺寸用dmax或Dmax表示，尺寸的最小值为下极限尺寸用dmin或Dmin表示。4、偏差：极限尺寸减其公称尺寸所得的代数差。尺寸偏差分为上极限偏差和下极限偏差两种，即：孔的尺寸偏差为ES（上偏差）=Dmax-DEI（下偏差）=Dmin-D轴的尺寸偏差为es（上偏差）=dmax-d

ei(下偏差)=dmin-d5、公差T：允许尺寸的变动量。公差等于最大极限尺寸减去最小极限尺寸之差的绝对值或者是上偏差减去下偏差之差的绝对值，公差不可能是负值，同时也不允许为零。即孔的公差TD=|ES-EI|轴的公差Td=|es-ei|6、零线、公差带和公差带图零线是在公差带图中，确定偏差时的一条基准线。公差带是代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。公差带图可以直观地表示出公差的大小及公差带相对于零线的位置。

7、基本偏差在极限与配合制中，确定公差带相对零线位置的极限偏差称为基本偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。国家标准中分别对孔和轴各规定了28个不同的基本偏差，均用不同的拉丁字母表示，如图7-3所示。8、孔轴的公差带代号由基本偏差代号和标准公差等级代号组成。如H8、f7等。1.1.2有关配合的术语及定义

1、配合：基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系。2、配合类型

1)间隙配合:

孔的公差带总位于轴的公差带之上,始终保持有间隙的孔轴配合。

2）、过盈配合：孔的公差带总位于轴的公差带之下的孔轴配合。

3)、过渡配合孔的公差带和轴的公差带相互交迭的孔轴配合。随着孔、轴实际尺寸变化可以得到间隙或者过盈的配合。3、配合制在制造相互配合的零件时，使其中一种零件作为基准件，它的基本偏差固定，通过改变另一种非基准件的基本偏差来获得各种不同性质的配合制度称为配合制。国家标准规定了基孔制和基轴制两种配合制度。4、配合制的选用国家标准规定的基孔制常用配合共59中，其中优先配合13种；基轴制常用配合共47中，其中优先配合13种。配合的选择通常是先选择配合的类型，然后是配合的松紧，优先选择优先配合，后选择常用配合。用于相对运动、确定相对位置、用于传递载荷的配合使用基孔制。1.1.3极限与配合的标注1.2几何公差

经过加工的零件，除了会产生尺寸误差外，也会产生表面形状和位置误差，如不加以控制，将会影响机器的质量。必须根据实际需要对零件加工提出相应的形状误差和位置误差的允许范围，即要在图纸上标出形位公差。1.2.1几何公差的项目类型和符号1.2.2、几何公差的公差等级和公差值国家标准GB/T1184—1996中对几何公差各项目规定了1～12共12个公差等级，等级数越大，公差值也越大，精度越低，具体公差值可查阅相关资料。1.2.3、零件图上几何公差标注示例

1.3表面粗糙度1.3.1表面粗糙度的术语和定义评定表面粗糙度的常用参数为轮廓算术平均偏差Ra。轮廓算术平均偏差Ra是指在取样长度内，被测轮廓上各点至轮廓中线偏距绝对值的算术平均值。Ra参数能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性，图样上标注的参数多为Ra。一般来说，凡是零件上有配合要求或有相对运动的表面，Ra值要小，Ra值越小，表面质量要求越高，加工成本也越高。1.3.2表面粗糙度的符号及其标注1.3.3表面粗糙度的选用表面粗糙度参数值的选用，应该既要满足零件表面的功能要求，又要考虑经济合理性。具体选用时，可参照已有的类似零件图，用类比法确定。在满足零件功能要求前提下，应尽量选用较大的表面粗糙度参数值，以降低加工成本。一般地说，零件的工作表面、配合表面、密封表面、运动速度高和单位压力大的摩擦非工作表面、非配合表面、尺寸精度低的表面参数值应考参数Ra值与加工方法的关系及其应用实例，可供选用时参考。第2节

测量工具和测量仪器2.1测量技术基础2.1.1技术测量的基础知识技术测量主要研究对零件几何参数进行测量和检验的问题。所谓测量，就是把被测的量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量的量值。将测量结果与图纸上的技术要求进行对比，从而判断零件是否合格或者超差多少的过程叫做检验。显然，检验是具有测量(或计量)和验收的双重意义。

2.1.2测量器具的分类2.2钢直尺和卡钳2.2.1钢直尺2.2.2卡钳卡钳是一种简单的间接测量工具,卡钳分为内卡钳和外卡钳两种，内卡钳用来测量内径和凹槽，外卡钳用来测量外径和平面的。它们本身都不能读出测量结果，而是把测量到的尺寸在钢直尺读数；或者在钢直尺上量出尺寸，再去检验零件的尺寸是否合格。2.3游标卡尺与千分尺

2.3.1游标卡尺游标卡尺是一种测量精度较高、使用方便、应用广泛的量具，可直接测量工件的外径，内径、宽度、长度、深度尺寸等，其读数准确度有0.05mm和0.02mm二种。图7-10所示为游标卡尺简图。1、游标卡尺的刻线原理下面以0.02mm（即1/50）游标卡尺为例，说明其刻线原理。如图7-11所示，主尺尺身每一小格为1mm，当主尺和副尺的卡脚合并时，主尺上的零线对准副尺上的零线时，每一小格为1mm，取主尺49mm长度在刻尺上等分为50个格，即：副尺每格长度＝49/50mm=0.98mm.。主、副尺每格之差＝1mm－0.98mm=0.02mm，因此它的测量精度为0.02mm。2、游标卡尺的读数方法游标卡尺的读数可分为三步：

第一步：根据副尺零线以左的主尺上的最近刻度读出整数；第二步：根据副尺零线以右与主尺某一刻线对准刻线数乘以

0.02读出小数；第三步：将上面的整数和小数两部份相加，即得总尺寸。3、游标卡尺的注意事项1）、使用前先擦尽卡脚，然后合拢两卡脚使之贴合，检查主、副尺零线是否对齐。若未对齐，应在测量后根据原始误差修正读数。2）、测量时，方法要正确，读数时要垂直于尺面，否则测量不正确。3）、当卡脚与被测工件接触后，用力不能过大，以免卡脚变形或磨损，降低测量的准确度。4）、不得用卡尺测量毛坯表面。使用完毕后须擦拭干净，放入盒内。2.3.2千分尺千分尺是一种精密量具。生产中常用的千分尺的测量精度为0.01mm。它的精度比游标卡尺高，并且比较灵敏，因此对于加工精度要求较高的零件尺寸，要用千分尺来测量。1、千分尺的刻线原理千分尺的读数机构由固定套筒和活动套筒组成（相当于游标卡尺的主尺和副尺），如图7-13所示为测量范围0-25mm的外径千分尺。弓架左端有固定砧座，右端的固定套筒在轴线方向上刻有一条中线(基准线)，上、下两排刻线互相错开0.5mm，即主尺。活动套筒左端圆周上刻有50等分的刻线，即副尺。因测量螺杆的螺距为0.5mm，活动套筒转动一圈带动螺杆一同沿轴向移动0.5mm。因此，活动套筒每转过1格，螺杆沿轴向移动的距离为：0.5/50mm=0.01mm。当百分尺的螺杆左端面与砧座表面接触时，活动套筒左端的边缘与轴向刻度的零线重合；同时圆周上的零线应与中线对准。2、千分尺的读数方法第一步：读出固定套筒上露出刻线的毫米数和半毫米数；第二步：读出活动套筒上小于0.5mm的小数部份；

第三步：将上面两部份读数相加即为总尺寸。

3、千分尺的注意事项1）、千分尺应保持清洁。使用前应先校准尺寸，检查活动套筒上零线是否与固定套筒上基准线对齐。如果没有对准，必须进行调整。2）、测量时，最好双手操作千分尺，左手握住弓架，用右手旋转活动套筒，当螺杆即将接触工件时，改为旋转棘轮盘，直到棘轮发出"咔咔、咔咔"声为止。3）、从千分尺上读取尺寸，可在工件未取下时进行，读完后，松开千分尺，再取下工件；也可将千分尺用锁紧钮锁紧后，把工件取下后读数。4）、千分尺只适用于测量精确度较高的尺寸，不能测量毛坯面，不能在工件转动时测量。2.4百分表百分表是一种精度较高的比较量具，它只能测出相对数值，不能测出绝对值，主要用于检测工件的形状和位置误差（如圆度、平面度、垂直度、跳动等），也可在机床上于工件的安装找正。百分表的测量准确度为0.01mm。

2.4.1百分表的测量原理百分表度盘上刻有100个等分格，大指针每转动一格，相当于测杆移动0.01mm。当大指针转一圈时，小指针转动一格，相当于测杆移动1mm。用手转动表壳时，度盘也跟着转动，可使大指针对准度盘上的任一刻度。小指针处的刻度范围为百分表的测量范围。2.4.2百分表的读数方法百分表的读数方法，可分为三步：

第一步：读出小指针转过的刻度数（即毫米整数）。第二步：读出大指针转过的刻度数，并乘以0.01（即毫米小数）。

第三步：将上面两部份读数相加即为所测量的数值。

2.4.3百分表的使用注意事项：１、百分表应固定在可靠的表架上，根据测量需要，可选择带平台的表架或万能表架。２、百分表应牢固地装夹在表架夹具上，如与装套筒紧固时，夹紧力不宜过大，以免使装夹套筒变形，卡住测杆，应检查测杆移动是否灵活。夹紧后，不可再转动百分表。３、百分表测杆被测工件表面必须垂直，否则将产生较大的测量误差。４、测量圆柱形工件时，测杆轴线应与圆柱形工件直径方向一致。5、在测量时，应轻轻提起测杆，把工件移至测头下面，缓慢下降测头，使之与工件接触，不准把工件强迫推入至测头，也不准急骤下降测头，以免产生瞬时冲击测力，给测量带来误差。对工件进行调整时，也应按上述操作方法。在测头与工件表面接触时，测杆应有0.3－1mm的压缩量，以保持一定的起始测量力。6、测量杆上不要加油，免得油污进入表内，影响表的传动机和测杆移动的灵活性。2.5塞尺

塞尺又称厚薄尺，如图7－16所示，用于检查两贴合面之间的缝隙大小。它由一组厚度不等薄钢片组成，每块钢片上印有厚度标记，其厚度为0.01～0.3mm。测量时用厚薄尺直接塞进间隙，当一片或数片（叠合）能进两贴合面之间时，一片或数片的厚度（可由每片上和标记读出），即为两贴合面之间隙值。1、极限与配合的概念：在制造过程中，要求零件尺寸限制在一个合理的范围之内，允许尺寸变化的最大值或最小值成为极限；这个允许尺寸变动的范围称为尺寸公差。基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系即配合。2、形状与位置公差：国家标准将形状公差分为六个项