第二讲检测技术基础(一)

1第二讲检测技术基础

（书上没有的知识）长度和角度计量单位基准长度计量单位基准：1.长度单位基准:为了进行长度计量，必须规定一个统一的标准，即长度计量单位基准。

1984年国务院发布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，明确计量单位，规定长度的基本单位为米（m）。机械制造中常用的长度单位为毫米（mm）,1mm=10-3m。精密测量时，多采用微米（μm）为单位，1μm=10-3mm。超精密测量时，则用纳米（nm）为单位，1nm=10-3μm。2.角度单位角度也是机械制造中重要的几何参数之一。我国法定计量单位规定平面角的角度单位为弧度（rad）及度（°）、分（′）、秒（″）。1rad是指在一个圆的圆周上截取弧长与该圆的半径相等时所对应的中心平面角。1°=（π/180）rad。度、分、秒的关系采用60进位制，即1°=60′,1′=60″。42.1检测技术相关知识1.尺寸:用特定单位表示长度值的数字。（1）基本尺寸：设计（2）实际尺寸：实体测量得到，并非真值（3）极限尺寸：尺寸变化的两个极限值（4）作用尺寸：孔（轴）的在配合面的全长上，与实际孔（轴）内（外）接的最大（小）理想轴（孔）尺寸，称为孔（轴）的作用尺寸。2.1.1基本术语5

2．误差（1）尺寸公差。设计给定，允许尺寸的变动量。（2）标准公差。在《公差与配合》国家标准公差数值表中所列的、用以确定公差带大小的任一公差。（3）基本偏差。确定公差带相対零线的位置公差。（4）系统误差。相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和正、负保持不变，或随条件变化而按某种确定的规律变化的误差。测量仪器先天缺陷、读数习惯等固定原因，可以消除。6（5）随机误差（亦称偶然误差）。相同条件下多次测量同一量时，误差变化无明显规律、当测量次数无限增大时误差呈正态分布的误差。原因不明。（6）粗大误差。主要由操作者主观原因造成的，或外界环境突变时导致的误差。剔除（7）示值误差。指测量器具上的示值与被测量真值的代数差。一般来说，示值误差越小，测量器具的精度越高。73．检测相关术语（1）不确定度。由于测量误差的存在而使测量结果不能确定的程度。（2）最大实体状态(简称MMC)和最大实体尺寸

最小实体状态(简称LMC)和最小实体尺寸

实际要素在给定长度上处处位于尺寸极限之内并具有实体最大时的状态称为最大实体状态（MMC）。其中，要素可以是构成零件几何特征的点，线，面。孔或轴在尺寸公差范围内，具有材料量最多时的状态，称为最大实体状态。8（3）修正值。为了消除或减少系统误差，用代数法加到未修正测量结果上的数值。其大小与示值误差的绝对值相等，符号相反。（4）分辨率。指测量器具所能显示的最末一位数所代表的量值。（5）灵敏度。指测量器具对测量变化的响应变化能力。（6）示值范围。指测量器具所能显示（或指示）的被测量最小值到最大值的范围。9（7）测量范围。指测量器具所能测出的最小值到最大值的范围。有些计量器具的测量范围和示值范围是相同的。（8）被测量。被测量的对象，如长度、角度、几何形状和粗糙度等（9）测量。一般指确定被测对象的量值而进行的实验过程。10（10）测量重复性。指在相同的测量条件下，对同一被测“量”进行多次测量时，各测量结果之间的一致性。（11）检验与测量的区别,均属检测范畴。检测包含检验与测量。检验——确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内，并作出合格性判断，而不必得出被测量的具体数值。测量——确定被测对象的量值，将被测量与作为计量单位的标准量进行比较，以确定被测量的具体数值的过程。112.2常用计量器具及选用1．测量器具测量器具是指能直接或间接测出被测对象量值的测量装置，是量具、量规、量仪和计量装置的总称。2.2.1测量器具的基本类型测量器具量具量规量仪计量装置量具（游标卡尺、千分尺）

以固定形式复现量值,在一定范围内测量一系列值.量规（塞规、卡规）

没有刻度的专用量具,检验综合误差,判断合格与否.量仪

将被测量几何量值转化成可直接观察的指示值.如测长仪、投影仪和比较仪等。计量装置：是计量器具和辅助设备的总体,可测量多项几何量和复杂零件.可用于在线测量。171.选择依据不能毫无道理地在测量中拔高选用昂贵的或精密的量具量仪，应使用容易操作、价格便宜和精度适当的检具来满足具体生产中检验所要求的精度考虑产品要求（精度和形状）、环境、测量的可行性和经济性。2.2.2测量器具的选择182．绝对测量中的测量器具选用绝对测量是指被测量的全值从计量器具的读数装置直接读出。对于绝对测量来说，要求测量器具的测量范围要大于被测量的量的大小，但不能相差太大。3．比较测量中的测量器具选用 比较测量是指计量器具的示值仅表示被测量对已知标准量的偏差，而被测量的量值为计量器具的示值与标准量的代数和。对于比较测量来说，测量器具的示值范围一定要大于被测件的参数公差值。19比较仪：利用相对法进行测量的长度测量工具，主要由测微仪和比较仪座组成。测量时，先用量块研合组成与被测基本尺寸相等的量块组，再用此量块组使测微仪指针对零，然后换上被测工件，测微仪指针指示的即为被测尺寸的偏差值。201．直接测量和间接测量按所测得几何量是否为欲测的几何量分类:（1）直接测量。直接测量是指直接从计量器具获得被测量的量值的测量方法。用预先标定好的测量仪器，对某一未知量直接进行测量。（2）间接测量。间接测量是指测量与被测量有一定函数关系的量，然后通过函数关系算出被测量的测量方法。对无法直接测出的量或直接测量达不到精度的量，用已测出的有关其他几何量，通过一定关系换算出被测量的尺寸值。（两球球星距离）2.2.3常用测量方法21222．静态测量和动态测量按所测物理量是否随时间快速变化，分为静态测量（加工完成后）和动态测量（在线）。3．接触测量和非接触测量按测量头是否与被测零件的表面直接接触，分为接触测量（受力变形）和非接触测量（光、气、磁敏感元件）。234．绝对测量和相对测量按所测读数是否代表被测量值的绝对数字，分为绝对测量和相对测量。5．单项测量和综合测量按零件被测部位参数的多少，可分为单项测量和综合测量。246．主动测量和被动测量按技术测量在生产加工工艺中所起的作用，可分为主动测量（在线）和被动测量（加工完成）。7．等精度测量和不等精度测量按决定测量结果的全部因素或条件是否改变，分为等精度测量和不等精度测量。具体的一个测量过程，有可能涉及几种测量方法，要具体问题具体分析。

2.3检验误差及检验误差消除方法

在生产和科学试验中，经常遇到各种量的测量。所谓“测量”就是将被测的量与作为单位或标准的量在量值上进行比较，确定获得被测量的量值。2.3.1完整的测量过程应包含:这四个要素测量对象：被测零件的几何要素。计量单位：法定计量单位，米、毫米、微米等测量方法：指在进行测量时所采用的计量器具、原理和测量条件的综合等。测量精度：指测量结果与真值的一致程度。

262.检验方法的选用要求

依据：被测对象的形状、精度、材质和批量等。

3.检验步骤：准备、采集数据、数据处理和报告。2.3.2误差来源及消除措施误差来源1.计量器具误差。2.基准误差。3.方法误差。4.环境误差。5.人为误差。6.测量力引起的变形误差。27

减少误差的方法1.系统误差的消除常采用两种种方法修正法（数值处理）。

反向对准法（器具处理）。2.随机误差的控制和减少措施如下：正确选择和使用计量器具。正确安排环境条件。

控制工件形状误差。

多次测量取算术平均值。28

1.平板按材质分：平板有钢制（韧性好，划线用，4级精度）、铸铁（稳定，机加工常用，6级精度）和石材（受温度影响小，防锈、防磁、绝缘，4级精度）三类。

2.4.2测量用基础工具（检验辅助工具）2.4检测用具的使用常识2.4.1测量器具使用和保护：使用保养、维修和鉴定及使用维护。2930

按用途分：检验、装配等。平板的放置要求：平板应安放平稳，一般用三个支承点调整水平面。大平板增加的支承点须垫平垫稳，但不可破坏水平，平板受力须均匀以减少自重引起的变形。3132

平板使用基本要求。平板在使用中，应避免某一局部使用过于频繁而使局部磨损过多，避免划痕和碰伤。使用中被测工件的基准面必须要与平板的工作面贴合。平板应避免热源的影响和酸碱的腐蚀，不宜承受冲击、重压，也不宜在平板上长时间地堆放物品。332．方箱、角铁、V形架平台附件，与平台配合形成精度等级3．垫铁、平台调整螺栓、千斤顶被测部位的调整找平便于测量

343536样板直尺：（划线）。平尺：(机床导轨、工作台精度等精密测量)。刀口尺：(机床导轨、工作台精度等精密测量)。塞尺：（侧间隙大小）2.4.3平直测量工具3738391．直角尺（精密仪器和工件内外角）2．万能角度尺（多值测量）2.4.4角度测量量具40411．游标卡尺2．高度游标卡尺2.4.5游标测微量具4243441．外径千分尺2．深度千分尺3．杠杆千分尺4．内测千分尺2.4.6螺旋测微量具4546471．百分表、千分表2．内径百分表、千分表3．杠杆百分表、千分表（将检测值转变为表的读数）2.4.7指示式测量量具指示式测量量具主要用于校正零件的安装位置，检验零件的形状精度和相互位置精度，以及测量零件的内径等。484950百分表的结构百分表和千分表，都是用来校正零件或夹具的安装位置检验零件的形状精度或相互位置精度的。它们的结构原理没有什么大的不同，就是千分表的读数精度比较高，即千分表的读数值为0.001mm，而百分表的读数值为0.01mm。车间里经常使用的是百分表，因此，本节主要是介绍百分表。百分表和千分表的使用方法：由于千分表的读数精度比百分表高，所以百分表适用于尺寸精度为IT6～IT8级零件的校正和检验；千分表则适用于尺寸精度为IT5～IT7级零件的校正和检验。百分表和千分表按其制造精度，可分为0、1和2级三种，0级精度较高。使用时，应按照零件的形状和精度要求，选用合适的百分表或千分表的精度等级和测量范围。使用百分表和千分表时，必须注意以下几点；1使用前，应检查测量杆活动的灵活性。即轻轻推动测量杆时，测量杆在套筒内的移动要灵活，没有任何轧卡现象，且每次放松后，指针能回复到原来的刻度位置。2使用百分表或千分表时，必须把它固定在可靠的夹持架上(如固定在万能表架或磁性表座上，图5-3所示)，夹持架要安放平稳，免使测量结果不准确或摔坏百分表。用夹持百分表的套筒来固定百分表时，夹紧力不要过大，以免因套筒变形而使测量杆活动不灵活。531．圆柱量规2．圆锥量规3．螺纹规4．螺距规5．半径规（检验合格与否，不能测出具体值）2.4.8量规545556572.5三坐标测量机简介检测技术的发展趋势主要体现在以下几点:（1）利用计算机的数据处理能力来储存、分析、处理测量数据；（2）提高各种传感器工作可靠性，提高非接触测量中的测量精度；（3）测量原理简单，操作方便，可同时获得三维几何体内、外曲面轮廓的数据。2.5.1检测技术的发展58（1）特点：集精密机械、电子、光学、传感、计算机技术等为一体，具有测量范围大、精度高、测量效率高、通用性好等诸多优点。（2）应用：三坐标测量机能高速、安全、精确地获得三维几何体内、外轮廓曲面的数据，对任意形状的物体，只要测头能感受到的地方，就能测出物体相应的空间位置、形状、及各个元素间的空间相互位置关系，并借助计算机完成数据处理（3）精度：三坐标测量机测量精度单轴精度可达到1μm，三维空间精度可达到1～2μm。2.5.2三坐标测量机59（1）原理：将被测物体置于三坐标测量机的工作台上，通过手工及自动程序对物体进行逐点检测，将物体测点的坐标数值经计算处理后的反映被测元素的几何尺寸和空间的相互位置关系。