极限配合与技术测量(第三章)

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量块长度l是指一个测量面上的任意点到与另一测量面相研合的 辅助体表面的垂直距离。
量块标称长度ln是指标记在量块上的量值,如图3-1中的“40”。
图3-1 量块
量块的研和性——量块的测量面非常平整和光洁,用少许压力推合量块,使它们的测量面紧密接 触,量块就能黏合在一起。量块的这种特性称为研合性。 利用量块的研合性,可以用不同尺寸的量块组合成所需的各种尺寸。
3.2 测量方法与计量器具基础
3.2.1 测量方法的分类
(1)直接测量和间接测量 直接测量指直接从计量器具的读数装置上得到被测量数值或偏差的测量方法。 间接测量指先测出与被测量有一定函数关系的量,然后通过函数关系计算出被测量值的测量方法。 (2)接触测量和非接触测量 接触测量指工件表面与计量器具测头直接接触,并有机械测量力存在的测量方法。 非接触测量指工件表面与计量器具测头不接触的测量方法。 (3)单项测量和综合测量 单项测量指单独地、彼此没有联系地测量零件各项参数的测量方法。 综合测量指同时测量零件几个相关参数的综合效应或综合参数,从而综合判断零件合格
性的测量方法。
(4)主动测量和被动测量 主动测量指在加工过程中对零件进行测量的测量方法。其测量结果可直接用于控制工件的加工过
程,能够主动及时地预防废品的产生。 被动测量指加工完成后对零件进行测量的测量方法。其测量结果只能判断零件是否合格,仅用于
发现并剔除废品。 (5)静态测量和动态测量 静态测量指测量时被测零件表面与计量器具测头相对静止的测量方法。 动态测量指测量时被测零件表面与计量器具测头相对运动的测量方法。 (6)等精度测量和不等精度测量 等精度测量指决定测量精度的全部因素或条件都不变的测量方法。 不等精度测量指在测量过程中,决定测量精度的全部因素或条件可能部分改变或完全改变的
层薄的防锈油。游标卡尺不能放在磁场附近,以免磁化,影响正常使用。
3.3.2 螺旋测微量具
定义——螺旋测微量具又称为千分尺,是利用螺旋副运动原理进行测量和读数的一种量具。 特点——比游标量具的测量精度高,主要用于测量中等精度的零件。 分类——按用途不同,千分尺可分为外径千分尺、内径千分尺和深度千分尺等多种。 下面以外径千分尺为例进行介绍。外径千分尺的结构如图3-4所示。其测量范围是分段设计的, 如0~25 mm、25~50 mm、50~75 mm、75~100 mm等。
游标卡尺的测量精度主要有0.1 mm、0.05 mm和0.02 mm三种。
2.读数方法
用游标卡尺测量时,首先应知道游标卡尺的测量精度和测量范围。游标尺的“0”线是读毫米 的基准。具体读数步骤如下。
读整数:读出尺身上靠近游标“0”线左边最近的刻线数值,该数值即为被测量的整数值。 读小数:找出与尺身刻线相对准的游标刻线,将其顺序号乘以游标卡尺的测量精度所得的积, 即 为被测量的小数值。 求 和:将整数值和小数值相加,所得的数值即为测量结果。
如图3-3a所示的读数为2.30 mm,如图3-3b所示的读数为72.45 mm,如图3-3c所示的读数为0.08 mm。
(a)测量精度为0.10 mm
(b)测量精度为0.05 mm
(c)测量精度为0.02 mm
使用注意事项
① 测量前,应将游标卡尺擦拭干净,检查量爪贴合后尺身与游标的零刻线是否对齐。 ② 测量时,应先拧松紧固螺钉,移动游标不能用力过猛。两量爪与待测物的接触不宜过紧,但也
3.3 测量尺寸的常用计量量具
实际生产中,测量尺寸的计量器具种类很多,下面我们简要介绍游标量具、螺旋测微量具和 机械式量仪等几种常用的计量器具。
3.3.1 游标量具
定义——游标量具是利用游标和尺身相互配合进行测量和读数的量具。 特点——具有结构简单、使用方便、测量范围大等特点,在机械加工中应用极为广泛。 分类——常用的游标量具有游标卡尺、深度游标尺和高度游标尺等,如图3-2所示,它们的 测量面位置不同,但读数原理相同。
(a)游标卡尺 (b)深度游标尺
图3-2 游标量具 (c)高度游标尺
下面以游标卡尺为例介绍。游标卡尺可用来测量长度、厚度、外径、内径、孔深和中心距等。
1.刻线原理
游标卡尺的读数部分由尺身和游标组成。尺身上刻有以毫米(mm)为单位的均匀等分连 续刻线。游标可沿尺身滑动,其上(n-1)mm长度范围内均匀等分刻有n条刻线。
图3-4 外径千分尺
1.读数原理
在千分尺的固定套筒上刻有轴向中线,作为微分筒读数的 基准线。在中线两侧,有两排刻线,每排刻线间距为1 mm,上 下两排相互错开0.5 mm。测微螺杆的螺距为0.5 mm,微分筒的 圆锥面上刻有50等分的圆周刻线。当微分筒旋转一周(50格) 时,测微螺杆轴向移动0.5 mm,即当微分筒转1格时,测微螺杆 轴向移动=(mm)。这表示千分尺的测量精度为0.01 mm。
选取量块时,应从所需组合尺寸的最后一位数字开始,每选一块,至少应减去所需尺寸的一位 尾数。例如,从83块一套的量块中选取尺寸为36.745 mm的量块组,选取方法为:
36.745 所需尺寸 - 第一块量块尺寸
-1.24 第二块量块尺寸
即=+++30。
-4.5 30.000
第三块量块尺寸 第四块量块尺寸
极限配合与技术测量
目录
CONTENT
第3章 技术测量基础
3.1 尺寸传递 3.2 测量方法与计量器具基础 3.3 测量尺寸的常用测量量具 3.4 测量角度的常用计量器具 3.5 测量误差基本知识 3.6 光滑工件尺寸的检验及光滑极限量规
本章内 容提要
1 掌握量块的相关知识 熟悉测量方法的分类和计量器具的基本度
2 量指标 3 掌握计量器具的分类和测量尺寸、角度的
常用计量器具 4 了解测量误差分类及其数据处理 5 熟悉光滑工件尺寸的检验及光滑极限量规
测量是指将被测的几何量与具有计量单位的标准量进行比较的实验过程。一个完
整的测量过程应包括测量对象、计量单位、测量方法和测量精度四个要素。 (1)测量对象包括长度、角度、表面质量、几何形状和相互位置等; ( 2)计量单位包括长度单位、角度单位等; ( 3)测量方法是指测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的总和; ( 4)测量精度是指测量结果与真值的符合程度。
(3)量仪:是指能将被测量值转换成可直接观察 的指示值或等效信息的计量器具。按原始信号的 转换原理不同,量仪可分为机械式、光学式、气 动式、电动式和光电式等几种。 (4)计量装置:是指为确定被测几何量值所必需 的计量器具和辅助设备的总体。它能够测量较多 的几何量和较复杂的零件,有助于实现检测自动 化,如齿轮综合精度检查仪等。
3.1.3 量块
定义—量块又称为块规,是一种没有刻度的端面量具。 特点—量块用特殊合金钢(一般为CrWMn钢)制成,具有线膨胀
系数小、不易变形、硬度高、耐磨性好等特点。 用途—量块除可作为长度基准外,还可用来检定和校准计量器具、
调整精密机床、进行精密划线和精密测量等。
1.量块的尺寸与研合性
如图3-1所示,常用的量块为长方体,其上有两个平行量指标
计量器具的基本度量指标主要包括刻线间距、分度值、示值范围、测量范围、灵敏度、测量力 、示值误差、不确定度等。
• 分度值i: 是指计量器具的标尺或刻度盘上每一刻线间距所代表的量值。一般来说,分度值i越 小, 计量器具的测量精度越高。
• 示值范围:是指计量器具所显示或指示的最小值到最大值的范围。 • 测量范围:是指计量器具的误差在规定的极限范围内所能测量的最小值到最大值的范围。 • 灵敏度S: 是指计量器具对被测量变化的反应能力。 • 测量力: 是指计量器具测头与被测工件之间的接触压力。 • 示值误差:是指计量器具显示的数值与被测量真值的代数差。 • 不确定度:是指由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
3.量块的尺寸组合及使用方法
实际中,量块是成套生产的。GB/T 6093—2001规定,我国成套生产的量块有91块、83块、46 块、38块等17种规格,如表3-1所示(详见教材P37) 。
使用量块时,应合理选择若干量块组成所需的尺寸。为减少量块的累积误差,应尽量减少量块 的使用块数,通常不超过4~5块。
1 μrad=10-6 rad,1°=60′,1′=60″。
3.1.2 长度量值传递系统
我国采用碘吸收稳定的0.633 μs氦氖激光辐射作为波长标准来复现“米”的定义。 我国的长度量值传递系统从国家基准波长开始,通过两个平行系统向下传递:一个是刻线量具 (线纹尺)系统,另一个是端面量具(量块)系统。这两个系统都是长度传递的媒介,直到把基准量 值准确地传递到生产中使用的计量器具和工件上。其中,以量块为媒介的量值传递系统应用较广。
2.读数方法
用千分尺测量时,其读数步骤如下。 读整数:以微分筒圆锥面的端面为基准线,从左边固定套 筒露出来的刻线上,读出被测量的毫米整数或半毫米数。 读小数:以固定套筒上的中线为基准线,读出微分筒上与 基准线对齐的刻线数,将此刻线数乘以0.01 mm就是被测量不 足半毫米的小数部分。当微分筒上没有刻线与基准线恰好重合 时,应该估读到小数点的第三位数,即0.001 mm。 求和:将读出的整数(毫米整数或半毫米数)与小数部分 相加即为测量结果。
不能使被夹的物体可在量爪内挪动。 ③ 测量时,应拿正游标卡尺,避免歪斜,保证尺身与所测尺寸线平行。 ④ 测量深度时,游标卡尺尺身的端部应与工件的表面接触平齐。 ⑤ 读数时,视线应与尺面垂直,避免视线误差的产生。如需固定读数,可用紧固螺钉将游标卡尺
固定在尺身上,防止滑动。 ⑥ 用完后,游标卡尺应平放入盒内。如较长时间不使用,应用汽油将游标卡尺擦洗干净,并涂一
测量方法。
3.2.2 计量器具的分类
计量器具是指能直接或间接测出被测对象量值的技术装置。按结构特点不同,计量器具可分为量具 、量规、量仪和计量装置。 (1)量具:是指以固定形式复现量值的计量器具,包括 单值量具和多值量具两种。其中,单值量具是指用来复 现单一量值的量具,如量块、角度量块、直角尺、平尺 等;多值量具是指能够复现一定范围内一系列不同量值 的量具,如线纹尺、游标卡尺、千分尺等。 (2)量规:是指没有刻度的专用计量器具,主要用于检 验零件实际尺寸和几何误差的综合结果。它只能判断零 件是否合格,而不能得出具体尺寸,如光滑极限量规和 螺纹量规等。
3.1.1 计量单位
3.1 尺寸传递
我国的法定计量单位采用国际单位制。 长度的计量单位为米(m);角度的计量单位为弧度(rad)和度(°)、分(′)、秒(″)。 常用的长度计量单位,一般测量时为毫米(mm),精密测量时为微米(μm),超精密测 量时为纳米(nm),其换算关系为:
1 mm=10-3 m,1 μm=10-3 mm,1 nm=10-3 μm; 常用的角度计量单位有弧度、微弧度(μrad)和度、分、秒,其换算关系为:
如图3-5所示千分尺的读数数值分别为9.85 mm、14.68 mm和14.765 mm。
(a)
(b) 图3-5 千分尺读数示例
(c)
使用注意事项
① 测量前,应清除千分尺两测砧及被测表面上的油污和尘埃,转动千分尺的测力装置,使两测砧 面贴合, 检查是否密合;同时,检查微分筒与固定套筒的零刻线是否对齐。若零位不对齐,应进行校 准。如急需测量,可记下零位不准的偏差值,从测得值中修正。
② 测量时,千分尺测杆的轴线应与被测尺寸的长度方向一致,不能歪斜。 ③ 测量时,当千分尺两测砧将要接触被测件时,只能转动测力装置的滚花外轮。当测力装置发出 “咔咔” 的响声时,表示两测砧已与被测件接触好,此时即可读数。千万不要在两测砧与被测件接触 后再转动微分筒,这样将使测力过大,并使精密螺纹受到磨损。 ④ 读数时,千分尺最好不要离开被测件;读数后,要先松开两测砧,以免拉离时磨损测砧。如读 数前确需取下工件,应先锁紧测微螺杆再取工件,以防尺寸变动。 ⑤ 不得握住微分筒挥动或摇转尺架,这样会使精密测量螺杆受损。 ⑥ 使用后擦净上油,放入专用盒内,并置于干燥处。
2.量块的精度
为了满足不同的使用场合,国家标准对量块的精度规定了若干级和若干等。 量块的制造精度分0、1、2、3、K级。其中,0级精度最高,3级精度最低,K级为校准级 。量块的检定精度分1~5等。其中,1等精度最高,5等精度最低。 量块按“级”使用时,以量块标称长度ln作为工作尺寸。该尺寸包含量块的制造误差。 量块按“等”使用时,以检定后得到的实测中心长度作为工作尺寸。该尺寸不包含制造 误差,只包含检定时的较小测量误差。
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