形状和位置误差测量

形状和位置误差测量

黄文暄高级工程师马尔精密量仪（苏州）有限公司一、概述----特征项目各种零件经过加工后，零件的几何要素不可避免的会存在误差，包括尺寸、形状和位置误差。为提高零件的加工精度和互换性，对所要加工的零件不但要标注出尺寸公差，还要标注出形位公差，以满足各种零件的不同功能要求。下表中列出了我国现行的国家标准GB/T1182-1996《形状和位置公差、通则、定义、符合和图样表示法》中规定的14个公差特征项目。一、概述----测量的要求和任务正确判断零件是否符合精度要求，即区别其合格与否。根据测得的误差值，分析产生误差的原因，进而采取改进工艺的措施，以提高产品的制造精度。测量中要涉及到的问题有：对被测要素进行测量或控制，取得评定形位误差的有关参数或直接判断其合格与否。评定形位误差时，会涉及到数据处理。要达到检测精度要求，需要研究测量误差。一、概述----被测要素的体现以测得要素代替实际要素以模拟方法体现中心要素测量中要求测量基准与被测要素之间有正确的相对位置关系，是否会带来测量误差。图a所示，由于被测要素相对于基准未能保持正确的方向，指示计反映的读数差，就大于被测要素的直线度误差。如图b所示，由于工件安置歪斜，某一横截面内的圆度误差将是被夸大了的误差。为了尽量减少这种相互位置不正确造成的测量误差，在测量前应对相互位置作适当的调整，以满足一定的准确度要求，而理想的相互位置关系应是测量基准与设计基准一致。采用模拟基准则是使二者取得一致的最简便的方法。测量基准与被测被测要素的位置关系一、概述----基准测量一、概述----检测原则检测原则一—与理想要素比较的原则检测原则二—测量坐标值原则检测原则三—测量特征参数原则检测原则四—测量跳动原则检测原则五—控制实效边界原则二、形状误差测量----形状公差种类与形状误差评定（一）形状公差种类及要素：1理想要素与实际要素2轮廓要素和中心要素3基准要素和关联要素、单一要素（二）形状误差评定种类：直线度，平面度，圆度，圆柱度，线轮廓度，面轮廓度两平行线包容被测要素二、形状误差测量----形状公差种类与形状误差评定形状误差的评定方法有以下几种：1.最小包容区域法。最小包容区域法是指被测实际要素对其理想要素的最大变动量的最小值，并以此作为评定形状误差的依据。按最小条件评定的形状误差值，可以最小包容区域的宽度或直径来表示，最小包容区域指包容被测实际要素且具有最小宽度或直径的区域。按最小条件原则评定形状误差，最为理想，因为评定的结果是唯一的，符合国家标准规定的形状误差定义，概念统一，且误差值最小。2.最小二乘法3评定直线度的两端连线法4评定平面度误差的对角线法直线度误差的评定。在给定的平面内，由两平行直线包容实际直线时，或高-低-高或低-高-低相间接触形式之一。如右图所示：高低极点图二、形状误差测量----形状公差种类与形状误差评定平面度误差的评定三角形准则：三个高极点与一个低极点（或相反），其中一个低极点（或高极点）位于三个高极点（或低极点）构成的三角形之内或位于三角形的一条边线上。直线准则：成直线排列的两个高极点与一个低极点（或相反）交叉原则：成相互交叉形式的两个高极点与两个低极点。符合三角形准则的平面度误差评定符合交叉准则的平面度误差评定符合直线准则的平面度误差评定二、形状误差测量----直线度误差的测量（一）测量方法1跨距法2打表法3光隙法4干涉法5张丝法用自准直仪实现跨距法测量用打表法测直线度误差光隙法判断直线度二、形状误差测量----平面度误差的测量（一）测量方法1平晶干涉法2打表法3光束平面法4节距法干涉法测平面度打表法测平面度准直法测量平面度二、形状误差测量----圆度和圆柱度误差的测量（一）圆度误差的评定圆度误差的评定方法有多种，GB7235-1987《评定圆度误差的方法-半径变化量测量》标准中规定了四种圆心所作的圆为理想基准圆，来评定被测零件圆轮廓的圆度误差。这四种圆的同心是：最小区域圆圆心最小二乘方圆圆心最小外接圆圆心最大内切圆圆心1.最小区域圆法最小区域圆法评定圆度误差最小二乘圆法评定圆度误差二、形状误差测量----圆度和圆柱度误差的测量（一）圆度误差的测量1.圆度仪测量法2.坐标测量法圆度仪测量法坐标测量法二、形状误差测量----圆度和圆柱度误差的测量（一）圆度误差的测量3.两点和三点测量法两点测量圆度误差三点测量原理三、位置误差测量----位置误差的种类与评定（一）位置误差的种类位置误差可分为定向误差、定位误差和跳动误差。定向误差又包括平行度误差、垂直度误差、倾斜度误差；定位误差包括位置度误差、同轴度误差、对称度误差；跳动误差包括圆跳动和全跳动两种误差。（二）位置度误差的评定1.平行度误差的评定。（1）面对基准平面的平行度误差（2）线对基准平面的平行度误差（3）面对基准直线的平行度误差三、位置误差测量----位置误差的种类与评定（二）位置误差的评定2.垂直度误差的评定。线面要素之间垂直度关系也可分为面对面、线对面、面对线和线对线4种基本情况。线对面垂直度误差三、位置误差测量----位置误差的种类与评定（二）位置误差的评定3.倾斜度误差的评定。倾斜度误差是指被测实际要素相对于基准成一理想正确角度α的理想要素的变动量。4.同轴度误差的评定。对于同轴度来说，当基准线已经确定，而被测实际轴线已经测出后，则定位最小区域是指以基准轴线为轴线来包容被测实际轴线时，具有最小直径φf的圆柱面，见下图。该圆柱面的直径即为同轴度的误差值。此值等于被测实际轴线对基准轴线的最大变动量的两倍。同轴度误差的评定三、位置误差测量----位置误差的种类与评定（二）位置误差的评定5.对称度误差的评定。对称度误差评定也分为面对面、线对面、面对线、线对线四种类型。1.面对面的对称度误差2.面对线的对称度误差面对基准轴线对称度误差面对基准轴线误差三、位置误差测量----位置误差的种类与评定（二）位置误差的评定6.位置度误差的评定。位置度误差可分为单一要素的位置度误差（包括点、线或面相对于其基准的位置度误差）或组成要素（常见的为矩形分布孔组或圆形分布孔组）内各孔之间的位置度误差及孔组相对于其基准的位置度误差等。由于位置度误差是一种定位误差，孔组与基准之间在的定位有以下三种方式：用理论正确尺寸定位用尺寸公差定位用复合位置度定位（1）单一要素的位置度误差评定。单一要素的位置度误差就是以O的中心，OO‘为半径的最小区域圆的直径φf，即：单一要素的位置度误差三、位置误差测量----位置误差的种类与评定（二）位置误差的评定（2）成组要素的位置度误差及其评定用理论正确尺寸标注三、位置误差测量----平行度误差的测量（一）面与面之间的平行度测量1.打表法2.水平仪法直接打表法测量(a)接测件（b)测量示意水平仪测量平行度三、位置误差测量----垂直度误差的测量垂直度误差常采用的方法有光隙法、打表法、准直测量法和闭合测量法。1.光隙法2.打表法3.准直测量法4.闭合法三、位置误差测量----同轴度误差的测量测量同轴度误差时，首先要确定被测得实际轴线位置，然后与基准轴线（理想轴线）的位置比较，从而求得同轴度误差值。这种符合定义的测量方法麻烦，经常不能实现，因此一般采用测量特征参数的原则。当被测要素按最大实体原则要求时，可用位置量规进行检测。1.心轴打表法2.双向打表法3.壁厚法4.准直望远镜瞄靶法三、位置误差测量----对称度误差的测量对称度误差是指被测实际中心要素对其理想要素的变动量，理想要素的位置由基准和理论正确尺寸确定。1.差值法2.翻转打表法3.V面打表法4.量规法三、位置误差测量----位置度误差的测量位置度误差是指包容被测实际要素，由基准要素和理论正确尺寸确定的定位最小包容区域的直径或宽度，常用的测量方法有打表测量、坐标测量和综合量规检验。1.点的位置度误差的测量2.线位置度误差的测量3.面的位置度误差的测量三、位置误差测量----跳动误差的测量（一）跳动的分类1.圆跳动（1）径向圆跳动（2）径向圆跳动（3）斜向圆跳动三、位置误差测量----跳动误差的测量（一）跳动的分类（1）径向全跳动2.全跳动（2）端面全跳动三、位置误差测量----跳动误差的测量（一）跳动的测量方法1.顶尖法2.V型架法3.套筒法三、位置误差测量----跳动误差的测量测量跳动时应该注意以下几个问题：（1）顶尖的定位精度明显优于V形块和套筒的定位精度，而且对质量不大的被测件，只要顶尖和顶尖孔二者之一的圆度误差较小，就可保证较高的回转精度，因此，在测量跳动时，应尽可能用顶尖定位。（2）使用套筒和V型块定位时，要注意确保轴向定位的可靠性，特别是测量端面圆跳动和全跳动，轴向的变动将全部反映到测量结果中去。（3）很多跳动测量是在车间生产条件下进行的，要避免振动和尘土赃物的影响。测量前，应对顶尖和顶尖孔、V型块或套筒的工作面、被测工件的支持轴颈等部位清洗干净。（4）测量全跳动，保证指示表架沿与被测件回转轴线平行（测径向全跳动）或垂直（测端面全跳动）方向移动的导轨，除应具备应有的精度外，还要运动灵活，指示表架移动时，不得有滞阻或摇摆现象。决不能用导轨精度不够或不知精度情况的测量装置来测全跳动。三、位置误差测量----跳动误差的测量跳动与其他一些形位误差项目