互换性和测量技术基础-第三章 测量技术基础

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作为基准件使用的量块或标准件等本身存在的 制造误差和使用过程中磨损产生的误差
测量前未能将计量器具或被测工件调整到正确 位置(或状态)而产生的误差
测量方法不完善,包括计算公式不准确,测量方法 选择不当,零件安装、定位不准确等
在进行接触测量时,由于测量力使得计量器具 和被测工件产生弹性变形而产生的误差
测量时环境条件(温度、湿度、气压、照明、振 动等)不符合标准测量条件
测量误差
阿贝测长原则
测量长度时,应使被测长度量与量仪中的标 准长度量排列在一条直线上。
活动量爪倾斜所产生的误差, 称为阿贝误差,即违反“阿贝测 长原则”而产生的测量误差。

测量误差
计量器具误差

基准件误差
量 误
调整误差


测量方法误差


测量力误差

环境误差
人为误差
包括测量器具的设计制造和使用过程中的误差, 总和反映在示值误差上
• 复杂系统误差——在测量过程中测得值按复杂函数 规律变化,例如上述线性变化与周期性变化的叠加形 成复杂函数变化的系统误差。
测量误差
随机误差
在同一测量条件下,多次重复测量同一量值时, 误差大小和符号以不可预定的方式变化的测量误差.
随机误差通常服从正态分布规律。
具有放大滤波电路,特点是测量精度高,通过计 算机可实现数据处理自动化致使测量效率高
计量器具
◆光电式量仪 利用光学方法放大或准,通过光 电元件再转化为电量进行检测,以实现几何量的 测量的计量器具。
计量器具的基本度量指标
度量指标:选择和使用计量器具、研究和判断测量方 法正确性的依据,是表征计量器具的性能和功能的指标
• 相对测量(也称比较测量):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。
测量方法分类
按测量时测量器具的测头与被测表面是否 接触
• 接触测量:计量器具在测量时,其测头与被测 表面直接接触,如用千分尺测量轴径。
• 非接触测量:在测量过程中计量器具的测头与 被测表面不接触接触,如用光切显微镜测量表面 粗糙度,用气动量仪测量孔径等。
尺寸传递
长度单位
光在真空中(1/299792458)s 的时间内所经过的距离
我国的法定长度计量单位采用国际单位。米 (m)是基本单位。
机械制造业中,常用的长度测量单位为毫米、 微米和纳米均是米的分数单位。
尺寸传递
长度量值传递系统
为了使生产中使用的计量器具和工件的量值 统一,就需要有一个统一的量值传递系统,即将 米的定义长度一级一级地传递到工作计量器具 上,再用其测量工件学式量仪 用光学方原理实现对被测量的转换 和放大的量仪
具有光学放大测微机构,特点是测量精度高、性能 稳定
计量器具
◆气动式量仪 以压缩空气为介质,将被测量转 换为气动系统状态(流量或压力)的变化来实现 对被测量的测量的量仪。
结构简单、测量精度高、操作方便 示值范围较小
计量器具
◆电动式量仪 将被测量通过传感器转变为电 量,然后通过对电量的测量来实现几何量测量的 量具。
互换性和测量技术基础-第三章 测量技术基础
第一节 概述
为了满足机械产品的功能要求,在正 确合理地完成了可靠性、使用寿命、运动 精度等方面的设计以后,还须进行加工和 装配过程的制造工艺设计,即确定加工方 法、加工设备、工艺参数、生产流程及检 测手段。其中,特别重要的环节就是质量 保证措施中的精度检测。
• 综合测量:同时测量工件上几个相关几何量的 综合结果,以综合判断零件是否合格性,如用 螺纹量规检验螺纹的作用中径是否合格。
测量方法分类
按被测工件在测量时所处状态
• 静态测量:测量时被测零件表面与计量器具测 头处于静止状态。
• 动态测量:测量时被测零件表面与计量器具测 头处于相对运动状态,或测量过程是模拟零件在 工作或加工时的运动状态,它能反映生产过程中 被测参数的变化过程。
分度值
在计量器具的标尺或度盘上,相邻两刻 线间所代表的被测量的量值
刻度间距
计量器具的刻度标尺或刻度盘上 相邻两刻线间的距离。 一般为0.75mm~2.5mm。
计量器具的基本度量指标
测量范围 示值范围
计量器具所能测量零件尺寸的最小 值到最大值的范围
计量器具全部刻度所能显示或指示 的最小值到最大值的范围
修正值
为消除示值误差,加到测量结果上的代数值。其 大小与示值误差绝对值相等,而符号相反
回程误差
在相同测量条件下,对同一被测量进行往返两 个方向测量时,计量器具示值的最大变动量。 主要由测量器具中零件间的间隙、变形和摩擦
等原因引起。
计量器具的基本度量指标
重复精度
测量力 灵敏阈
在相同的测量条件下,对同一被测 参数进行多次重复测量时,其结果
◆游标量具 直接移动测头实现几何量测量的量具。 ◆微动螺旋副式量仪 用螺旋方式移动测头来实现
几何量测量的量仪。
计量器具
◆ 机械式量仪 通过机械结构实现对被测量的感 受、传递和放大,以实现对几何量测量的量仪
以杠杆、齿轮、扭簧等机械零件组成的传动系 统构成机械测微机构(如指示表、测长仪等) 结构简单、性能稳定、使用方便
测量方法分类
按测量时所处条件是否变化
• 等精度测量:决定测量精度的全部因素或条件 都不变的测量。 • 不等精度测量: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的测量
第三节 测量误差及数据处理
测量误差
实际测得值与被测量真值的偏移量。用绝对误 差或相对误差表示。
1.绝对误差
量块
量块的分“等”精度(也称按等使用)
量块按检定精度由高到低分为1,2,3,4, 5等,其中1等精度最高,依次降低。
量块
量块按“级”使用时,以标记在量块上的标称尺 寸作为工作尺寸,该尺寸包含了量块实际制造误差;
量块按“等”使用时,则以量块检定后给出的实 测中心长度作为工作尺寸,该尺寸不包含制造误差, 但包含了量块检定时的测量误差。但检定时的测量误 差要不制造误差小得多。
测量
测量
将被测量L与具有计量单位u的标准量在数
值上进行比较,从而确定二者比值q的实验认知
过程,即 q = L/u 因此,被测量值为 L=qu
测量四要素
(1测)量时测零量件和对测象量:器具在所技处的术环测境条量件理,如论温中度、研湿究度、的振被测对象, 包括动和长灰度尘等、。角测度量时、标表准温面度粗为糙20℃度。、一般形计状量室和的位温度置误差。
因此,量块按“等”使用的精度要比按“级”使 用高。
量块
量块的测量表面留有一层极薄的油膜,在切向推 合力的作用下,由于分子之间的吸引力,两量块就能 研合在一起,即具有研合性(粘合性)。
量块是定值量具,一个量块只有一个尺寸。因此 可利用粘合性,将量块组合使用,以满足不同尺寸要 求。
17套量块,每套块数分别为91、83、46、12、 10、8、6、5等。
测量方法分类
按被测量值是否直接能够从测量器具获得
• 直接测量:直接从计量器具上获得被测量量值 的测量方法,如用千分尺测量轴径。
• 间接测量:通过测量与被测量有一定函数关系 的其他量,然后通过函数关系算出被测量的测量 方法。
测量方法分类
按示值是否就是被测量值
• 绝对测量:被测量的全值从计量器具的读数装 置上直接读出,如用千分尺测量轴径实际值(也 属于直接测量)。
绝对误差是指测量值l与其真值L之差,即 = l− L
测量误差
2.相对误差 r 绝对误差与被测量真值L之比。由于在实际
中真值难以获得,而测量值与真值接近,故相对
误差可近似用绝对误差与测量值l之比表示,即
r(l LL )L10 % 0l10 % 0
例:测得两个孔的直径分别为24.45mm和40.93mm, 其绝对误差均为+0.02mm,计算其相对误差。
“级”主要是根据量块长度偏差、量块长度 变 动量允许值、测量面的平面度、量块测量面的表 面粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。
量块
量块长度:量块上测量面的任意一点到 与下测量面相研合的辅助体(如平晶) 表面间的垂直距离。
量块中心长度:量块测量面上中心点的 量块长度。 量块长度的极限偏差:量块中心长度与标称长度之 间允许的最大误差; 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。
测量人员人为的差错 技术原因 责任心原因
测量误差
根据测量误差的特征,可分为系统误差、随 机误差和粗大误差3类。
测量误差
■ 系统误差
在同一测量条件下,多次重复测量同一量值时, 误差的大小和符号均保持不变,或者按某一规律变化 的测量误差。
常值系统误差:在测量过程中误差的大小和符号 均保持不变。 变值系统误差:在测量过程中误差的大小和符号 按某一确定规律变化。
是控制在20℃(0.5~2)℃,精密计量室的温度控制在
(22为0)℃适宜计(,还0量.应0单5远~位离0.振0:3动)测源℃,。量清计洁时量度室所要的高用相等对的。湿计度值应为单50位%~。60% (3)测量方法:广义上是指测量时采用的测量原 理、计量器具和测量条件的总和。
(4)测量精度(准确度):是指测量结果与真值的 一致程度。
测量方法分类
按测量技术在工艺过程中所起的作用
• 主动测量:在加工过程中对工件进行的测量, 作用是控制加工质量,根据测量结果决定是否继 续加工还是调整工艺系统。 • 被动测量:加工后对工件进行的测量,其作 用是发现并剔除废品。
测量方法分类
按被测量是单项或综合指标
• 单项测量:分别测量零工件的各个参数的测 量,如用工具显微镜分别测量螺纹的大径、小 径、螺距和牙型半角等。
的最大差异。
在接触式测量过程中,计量器具测 头与被测工件之间的接触压力
引起计量器具示值可觉察变化的被 测量值的最小变化值。
计量器具的基本度量指标
允许误差
技术规范、规程等对给定计量器 具所允许的误差的极限值
稳定度
在规定工作条件下,计量器具保持 其计量特性恒定不变的程度
分辨力
计量器具指示装置可以有效辨别所指示的 紧密相邻量值的能力的的定量表示
尺寸>5.5mm的量块,标称长 度刻在上测量面的左侧平面上。
量块
量块精度
根据不同的使用要求,量块做成不同 的精度等级。划分量块精度有两种规定: 按“级”划分和按“等”划分。
测量单位
量块的分“级”精度(也称按级使用)
量块按制造精度分为00,0,1,2,3和K 共 6个级别。其中00级为最高精度等级,3级为最低 级,K级为校准级。
测量误差
• 线性系统误差——在测量过程中随着测量时间或量 程的增减,误差值成比例增、减的误差。如零件材料 随温度高低而出现的热胀冷缩引起的线性系统误差。
• 周期性系统误差——在测量过程中测得值随着测量 时间变化呈周期性变化的误差,例如指示表回转中心 与刻度盘中心存在偏心,指针在一周过程中的转角误 差呈周期性变化。
量块
第二节 计量器具和测量方法
计量器具
用于直接或间接测出零件几何参数量值的量
具、测量仪器和测量工具的总称。
量具
没有传动放大系统的计量器具, 如量块、 游标卡尺等
量仪
具有传动放大系统的计量器具,如 比较仪、测长仪、投影仪等
计量器具
按测量原理、结构特点和用途分类
1)标准计量器具 测量时体现标准量的测量器具
2)通用计量器具 通用性大,可用来测量某一范围内各种尺寸(或其他
几何量),并能获得具体读数值的计量器具 3)专用计量器具
用于专门测量某种或某个特定几何量的计量器具 4)检验夹具
量具、量仪和定位元件等组合的一种专用检验工具
计量器具
通用计量器具按结构分类
◆ 固定刻线量具 具有一定可先,在一定范围内 能直接读出被测量数值的量具。
计量器具的基本度量指标
灵敏度S 放大比K
计量器具反映被测几何量微小变化的 能力。若被测量变化为L,计量器具
上相应变化为x,则灵敏度 S = x /L
当L与x为同一类量时,灵敏度又 称放大比K。对于一般长度测量器 具,等于刻度间距c与分度值i之比, 即K = c/i
计量器具的基本度量指标
示值误差
计量仪器的示值与被测量真值的代数差。由 仪器制造误差和仪器调整误差引起
我国长度传递系统: 分别通过两大平行系统 刻线量具(线纹尺)
端面量具(量块)
量块
标称 量块用特殊合金钢制成,具有线膨涨
长度
系数小、不易变形、硬度高、耐磨性好、 工作表面粗糙度小等特点,尤其具有研合 性好的突出特点,使得在使用量块组合时 能将测量误差降到最小。
量块
尺寸≤5.5mm的量块,标称长 度刻在上测量面上;
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