北京科技大学互换性测量实验指导书

《互换性与测量性基础》
实验指导书
北京科技大学机械工程学院
二〇〇六年十一月
前言
《互换性与测量性基础》课程是机械类基础课程与专业课程的桥梁作用，是联系设计类课程与制造工艺课程的纽带。

它不仅将标准化领域的有关部分结合在一起，而且涉及机械设计、机械制造、质量控制、生产组织管理等诸多方面，是一门综合性很强的课程。

在《互换性与测量性基础》课程中，实验课是教学的重要组成部分，其目的不仅是使学生进一步掌握和巩固课堂上所学的公差理论、基本的测量技术，以及熟悉常用计量器具的使用方法；而且，希望学生通过实验，理解测量的基本知识、计量器具的基本原理，能够根据先修的基础课程，全面分析被测量，选择合适的测量方法与计量器具，正确进行实验数据处理与误差分析，进一步加强学生综合能力与实践能力的培养。

根据教学大纲，《互换性与测量性基础》课程实验共2学时，包含尺寸测量和形位误差测量两个实验项目，本实验指导书按照上述两项提供相应的两部分内容，每一部分提供多个实验，供学生自由选择，每一部分中选择完成一个实验即可。

由于实验学时有限，为了取得更好的实验效果，在实验前要求学生做好充分的准备工作，认真阅读实验指导书，并复习教材相关内容；实验过程中要求学生独立完成实验；实验后完成实验报告。

实验报告内容包括：
(1)实验目的
(2)实验仪器与设备
(3)测量方法及原理分析
(4)实验过程与原始数据
(5)数据处理与误差分析
(6)实验结果与分析
(7)回答思考题
第一部分尺寸测量
长度检测在机械制造和仪器制造中应用很广，长度尺寸可以分为内尺寸和外尺寸，测量方法可分为极限量规检验和通用量具或仪器测量两大类。

选择计量器具时需要考虑测量准确度要求、被测对象特点、检测效率和检测成本等因素。

实验1-1 立式光学计测量轴径
本实验是一个综合性实验，涉及到本课程多个章节的知识点，主要包括：1)轴径测量方法的选择比较，以及相应计量器具的选择比较；2)光滑圆柱体结合公差与配合的概念，以及查表方法；3)多种量具量仪的测量原理与使用方法，包括光学比较仪、量块、光滑极限量规等；4)实验数据处理方法、测量误差分析以及判断被测工件合格性的原则。

一、实验目的及要求
1．了解比较测量方法与立式光学计的基本原理及应用场合；
2．熟悉立式光学计测量外径的使用方法；
3．练习量块的尺寸组合及研配方法；
4．熟悉尺寸公差及量规公差表格的查阅，绘制公差带分布图；
5．掌握数据处理方法，以及判断被测件合格性的原则。

二、实验设备
1．被测对象：光滑圆柱塞规，或光滑圆柱工件；
2．量具量仪：立式光学计、量块。

三、实验步骤及要求
1．根据被测塞规的基本尺寸研配量块。

2．选择测头。

3．调节仪器零位。

4．测量塞规。

5．查出塞规的尺寸公差和形状公差，并判断塞规的适用性。

四、思考题
1．试举几种圆柱外径的测量方法，并比较其特点。

2．测量光滑圆柱塞规的直径，选用哪一种仪器较为合适？为什么？
3．仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何区别？
4．若仪器工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响？如何调节工作台与测杆轴线的垂直度？
实验1-2 内径百分表测量孔径
本实验是一个综合性实验，涉及到本课程多个章节的知识点，主要包括：1)孔径测量方法的选择比较，以及相应计量器具的选择比较；2)光滑圆柱体结合公差与配合的概念，以及查表方法；3)多种量具量仪的测量原理与使用方法，包括内径百分表、千分尺、光滑极限量规等；4)实验数据处理方法、测量误差分析以及判断被测工件合格性的原则。

一、实验目的及要求
1．了解比较测量方法与内径百分表的基本原理及应用场合；
2．熟悉内径百分表测量内径的使用方法；
3．熟悉千分尺的使用方法；
4．熟悉尺寸公差及量规公差表格的查阅，绘制公差带分布图；
5．掌握数据处理方法，以及判断被测件合格性的原则。

二、实验设备
1．被测对象：光滑圆柱环规，或被测工件；
2．量具量仪：内径百分表、千分尺。

三、实验步骤及要求
1．根据被测孔基本尺寸调节千分尺。

2．用千分尺调节仪器零位。

3．测量环规孔径。

4．查出环规的尺寸公差和形状公差，并判断环规的适用性。

四、思考题
1．用内径千分尺与内径百分表测量孔径时，测量方法是否相同？为什么？
2．使用内径百分表测量时为什么必须要摆动？如何读数？
3．用内径百分表测量孔径属于何种测量方法？固定测头磨损对测量结果是否有影响？4．试分析用内径百分表测量孔径时引起测量误差的主要因素有哪些？
第二部分形位误差测量
形位误差是评定产品和零件质量的重要项目。

形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度及面轮廓度六个误差。

位置误差分为定向、定位和跳动三类误差。

限于实验学时数，本部分形位误差测量主要针对形状误差中的直线度进行测量，形状误差的大小使用最小包容区域法的宽度或直径来评定。

实验2-1 自准直仪测量导轨直线度误差
一、实验目的及要求
1．了解自准原理及跨距法测量原理；
2．了解自准直仪的基本原理及使用方法；
3．掌握给定平面内直线度误差值的评定方法，及直线度测量方法；
4．掌握端点法计算、作图数据处理方法，以及最小包容区域法数据处理方法。

二、实验设备
1．被测对象：被测导轨；
2．量具量仪：自准直仪。

三、实验步骤及要求
1．测量被测表面总长，并选定若干距离(节距)均匀的测点(0、1、2、…、n)，根据节距调节桥板中心距。

2．将放置反射镜的桥板移至0-1处(起始测段)，接通自准直仪的电源。

3．调节反射镜时，从自准直仪目镜视场中部能清晰看到反射回来的十字线像。

4．调节目镜视度环，直到十字像清晰为止。

5．转动读数目镜测微鼓轮，使目镜视场中十字像对称套住可动分划板上的指示线，并记录起始测段的读数值a1，然后依次将桥板移至1-2、2-3、…等位置，并分别记下读数值a2、a3、…等。

6．本实验要求用两种方法评定导轨直线度：两端点法和最小包容区域法。

四、思考题
1．两端点连线法和最小包容区域法评定直线度误差各有什么特点？
2．导轨直线度测量时，当两端点连线法和最小包容区域法评定所得结果不一致产生争议时，以哪种评定方法的结果为准？
3．若本实验改用一个指示表测量，那么数据处理有何不同？
4．车床的导轨直线度误差对加工工件的精度有何影响？
实验2-2 水平仪测量导轨直线度误差
一、实验目的及要求
1．了解跨距法测量原理；
2．了解框式水平仪的基本原理及使用方法；
3．掌握给定平面内直线度误差值的评定方法，及直线度测量方法；
4．掌握端点法计算、作图数据处理方法，以及最小包容区域法数据处理方法。

二、实验设备
1．被测对象：被测导轨；
2．量具量仪：框式水平仪。

三、实验步骤及要求
1．测量被测表面总长，并选定若干距离(节距)均匀的测点(0、1、2、…、n)，根据节距调节桥板中心距。

2．依次将桥板移至0-1、1-2、2-3、…等位置，并分别记下读数值a1、a2、a3、…等。

3．依次顺测(从首点到终点)、回测(从终点到首点)各一次，回测时桥板不能调头。

各测点两次读数的平均值作为该点测量数据。

4．本实验要求用两种方法评定导轨直线度：两端点法和最小包容区域法。

四、思考题
1．两端点连线法和最小包容区域法评定直线度误差各有什么特点？
2．导轨直线度测量时，当两端点连线法和最小包容区域法评定所得结果不一致产生争议时，以哪种评定方法的结果为准？
3．若本实验改用一个指示表测量，那么数据处理有何不同？
4．车床的导轨直线度误差对加工工件的精度有何影响？。