长度测量基础

长度测量基础第一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第二章测量技术基础如何根据工件尺寸和精度选择测量仪器？各种测量仪器的精度如何？各种测量方法？第二页，共四十四页，编辑于2023年，星期六内容介绍主要内容：1.测量的基本概念及测量四要素.2.量块的精度等级3.测量方法与计量器具的分类.教学目的：通过本章学习，了解测量的基本概念，量块的特点，以及利用量块研合性如何进行测量；知道一些常用的测量方法及计量仪器的分类.重要内容：1.测量四要素.2.量块的精度等级第三页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第四页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2.1测量的基本概念

机器零件经过加工后是否合格，这就需要通过测量才能判定，通过测量。如果符合图样上的技术要求，就为合格，否则不合格.那什么是测量呢？2.1.测量的基本概念测量四要素：测量对象、计量单位、测量方法、测量精度1.测量对象：指长度、角度、表面粗糙度及形位误差等几何量.2.计量单位：采用我国法定计量单位，长度单位“m”、“mm”、“μm”角度测量以“角”、“分”、“秒”为单位3.测量方法：进行测量时采用的计量器具和测量条件的综合.4.测量精度：测量结果与测量真值一致的程度，任何时候都存在测量误差。测量结果并不是真值，而是一个近似值，误差大精度低.第五页，共四十四页，编辑于2023年，星期六检测的一般步骤：确定被检测项目：认真审阅被测件图纸及有关的技术资料，了解被测件的用途，熟悉各项技术要求，明确需要检测的项目。设计检测方案：根据检测项目的性质、具体要求、结构特点、批量大小、检测设备状况、检测环境及检测人员的能力等多种因素，设计一个能满足检测精度要求，且具有低成本、高效率的检测方案。选择检测器具：按照规范要求选择适当的检测器具，并进行必要的误差分析。检测前准备：清理检测环境并检查是否满足检测要求，清洗标准器、被测件及辅助工具，对检测器具进行调整使之处于正常的工作状态。测试数据：安装被测件，按照设计方案测量数据并规范地作好原始记录。数据处理：对检测数据进行计算和处理，获得检测结果。填报检测结果：将检测结果填写在检测报告单及有关的原始记录中，并根据技术要求作出合格性的判定。第六页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-2量块的基本知识和使用方法量块也叫块规，是单值量具.在机械、仪表制造中广泛应用.量块是一种无刻度的标准端面量具.长方六面体，有两个相互平行的工作面和四个非工作面（图2-2）.一般由锰钢制造，要求线膨胀系数小，性质稳定，耐磨，不易变形等.图2-2图2-3第七页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-2量块的基本知识和使用方法第八页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-2量块的基本知识和使用方法第九页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-2量块的基本知识和使用方法第十页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-2量块的基本知识和使用方法第十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-2量块的基本知识和使用方法第十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期六二.量块尺寸（图2-3）1.公称尺寸：两相互平行的测量面之间的距离.2.量块中心长度：量块测量面上中心点的量块长度.L03.量块长度变动量：量块的最大量块长度与最小量块长度之差.三.量块的精度等级1.制造精度：①分为五级：0、1、2、3和k级，其中0级精度最高，3级最低，K为校准级，用来校准0、1、2、3级量块②分级依据：量块长度极限偏差，量块长度变动允许值，测量面的平面度，研合性及表面粗糙度等为依据.各级量块长度的极限偏差和量块长度变动量允许偏差如表2-12-2量块的基本知识和使用方法第十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期六二.量块尺寸（图2-3）2.检定精度：①分为六等：1、2、3、4、5、6.②分等依据：在使用量块时，由于磨损等原因使实际尺寸发生变化，需要定期地检测量块的实际尺寸，再按检测的实际尺寸来使用量块。量块按检测精度分为六等，即1、2、3、4、5、6等。其中1等量块精度最高，6等精度最低。各等量块的精度指标如表2-2所示：2-2量块的基本知识和使用方法第十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期六值得注意的是，由于量块平面平行性和研合件的要求，一定的级只能检定出一定的等。量块按级使用时，应以量块的标称长度作为工作尺寸，该尺寸包含了量块的制造误差。量块按等使用时，应以检定后所给出的量块中心长度的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸排除了量块制造误差的影响，仅包含较小的测量误差。因此，量块按“等”使用比按“级”使用时的测量精度高。例如，标称长度为30mm的0级量块，其长度的极限偏差为±0.20μm，若按“级”使用，不管该量块的实际尺寸如何，均按30mm计，则引起的测量误差就为±0.20μm。但是，若该量块经过检定后，确定为三等，其实际尺寸为30.00012mm，测量的总不确定度为±0.15μm。显然，按“等”使用，即按尺寸为30.00012mm使用的测量极限误差为±0.15μm，比按“级”使用测量精度高。

2-2量块的基本知识和使用方法第十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-2量块的基本知识和使用方法第十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-2量块的基本知识和使用方法第十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期六

为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的数目，一般不超过4块.组合方法；首先消去所需尺寸的最后一位或几位选取量块，依次类推.例如：组合28.785、51.995从83块一套的量块中组合。2-2量块的基本知识和使用方法第二十页，共四十四页，编辑于2023年，星期六量块研合性量块使用的注意事项

：量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损伤，影响其粘合性。分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温度与环境温度相同后方可使用。轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防锈脂存于干燥处。2-2量块的基本知识和使用方法第二十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2-3测量器具和测量方法计量器具的分类计量器具按本身的结构特点可分为以下3类：(1)标准量具。是指以固定形式复现量值的测量工具，如量块。（2）极限量规。是一种没有刻度的专用检验工具．用这种工具不能得到被检验工件的具体尺寸，但能确定被检验工件是否合格，如光滑极限量规、螺纹量规等。(3)计量仪器。是指将被测量转换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具。转换原理可分为以下几种：a．固定刻线量具：指具有一定刻线，在一定范围内能直接读出被测量数值的量具，如钢皮尺、三角板、卷尺。b．机械量仪，如百分表、杠杆比较仪、内径百分表等。c．电学量仪，如电感测微仪、电动轮廓仪等。d．光学量仪，如立式光学计、工具显微镜、投影仪、干涉仪等。e.气动量仪，如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪等。第二十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期六测量器具的技术性能指标：刻线间距：测量器具标尺或刻度盘上两相邻刻线中心间的距离。为了适于人眼观察和读数，刻线间距一般为1～2.5mm。

分度值：测量器具的标尺上，相邻两刻线所代表的量值之差。如上图分度值为1μm。分度值是一种测量器具所能直接读出的最小单位量值，它反映了读数精度的高低，从一个侧面说明了该测量器具的测量精度高低。

第二十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期六测量范围：在允许误差限内测量器具所能测量的被测量最小值到最大值的范围。如图2-3所示测量范围0～180mm。

示值范围：计量器具标尺或度盘内全部刻度所代表的最大与最小值的范围。图2—3所示的示值范围为±20μm。示值误差：测量仪器的示值与被测量的真值之差。示值误差是测量仪器本身各种误差的综合反映。因此，仪器示值范围内的不同工作点，示值误差是不相同的。一般可用适当精度的量块或其它计量标准器，来检定测量器具的示值误差。

第二十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期六回程误差：在相同条件下，被测量值不变，测量器具行程方向不同时，两示值之差的绝对值。它是由测量器具中测量系统的间隙、变形和磨擦等原因引起的。测量时，为了减少回程误差的影响，应按一个方向进行测量。

不确定度：由于测量误差的存在而对被测量值的不肯定程度，受随机误差和系统误差的影响，不确定度的存在是必然的，即使已修正的测得值也不一定是被测量的真值，因为系统误差不可能完全消除。第二十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期六常用长度计量仪器一、机械式量仪游标尺、千分尺、百分表等常用计量器具在实际中已熟悉，这里主要介绍杠杆内轮比较仪和扭簧比较仪。1、杠杆内轮比较仪测量时，测杆将向上或向下移动，从而使杠杆短臂R4发生摆动。杠杆的长臂R3是一个扇形齿轮，当扇形齿轮摆动时带动小齿轮转动，从而使与小齿轮连接的指针R1偏转。第二十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第二十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期六同步电机的基本工作原理第二十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第二十九页，共四十四页，编辑于2023年，星期六第三十页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2、扭簧比较仪常用长度计量仪器

仪器的主要元件是横截面为0.01*0.25mm的弹簧片由中间向两端左、右扭曲而成的扭簧片。扭簧片的一端连接在机壳的接柱上，另一端连接在弹性杠杆2的一个支臂上。杠杆2的另一端与测杆1的上端相连，指针4粘在扭簧的中部。测量时，测杆1向上或向下移动，推动杠杆2摆动，当杠杆2摆动时将使扭簧片3拉伸或缩短，引起扭簧片转动，因而使指针4偏转。第三十一页，共四十四页，编辑于2023年，星期六

电动式测量仪种类很多，一般可分为电接触式、电感式、电容式、电涡流式和光电式等。介绍电感式测量仪的一般原理。二、电动式测量仪第三十二页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1、立式光学计第三十三页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1、立式光学计第三十四页，共四十四页，编辑于2023年，星期六1、立式光学计第三十五页，共四十四页，编辑于2023年，星期六2、卧式测长仪

测量前先将测轴2与尾座中的测4接触，从读数显微镜3中读数。装上工件，使工件与测4接触。然后移动测轴2与工件接触，并再次从读数显微镜3读数。两次读数之差即为工作尺寸。第三十六页，共四十四页，编辑于2023年，星期六测量方法的分类1.按所测的量是否就是被测量分类（1）直接测量：被测量的数值直接由测量器具上读出。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测量长度尺寸等。（2）间接测量：被测量的数值与测量结果按一定的函数关系运算后获得。例如在测量圆柱形零件的直径D时，可以先量出其圆周长L，然后通过公式计算零件的直径D。

2.按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类（1）接触测量：仪器的测量头与工件的被测表面直接接触，并有机械作用的测力存在，如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。接触测量对零件表面油污、切削液、灰尘等不敏感。为了保证接触的可靠性，测量力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，还可能造成对零件被测表面质量的损坏。（2）不接触测量：测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，两者之间没有机械的测力存在，主要是利用光、气、电、磁等作为感应元件与被测件表面联系，例如光学投影测量、气动测量。第三十七页，共四十四页，编辑于2023年，星期六测量方法的分类6.按被测工件在测量时所处状态分类（1）静态测量：测量时，被测表面与测量头是相对静止的。例如用千分尺测量零件直径。（2）动态测量：测量时，被测表面与测量头有相对运动，它能反映被测参数的变化过程。例如用电动轮廓仪测量表面粗糙度、用激光丝杠动态检查仪测量丝杠等。7.按测量中测量因素是否变化分类（1）等精度测量：在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件不变。例如，由同一个人，用同一台仪器，在同样的环境中，以同样方法，同样仔细地测量同一个量。在一般情况下，为了简化测量结果的处理，大都采用等精度测量。实际上，绝对的等精度测量是做不到的。（2）不等精度测量：在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件可能完全改变或部分改变。由于不等精度测量的数据处理比较麻烦，因此一般用于重要的科研实验中的等精度测量。第三十八页，共四十四页，编辑于2023年，星期六检测中应遵循的重要