第二章 几何量测量基础(wz)分解

三、测量方法
• 测量方法是根据一定的测量原理，在实施测量过 程中对测量原理的运用及其实际操作。 • 广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量 器具（计量器具）和测量条件（环境和操作者） 的综合。 • 在实施测量过程中，应该根据被测对象的特点 （如材料硬度、外形尺寸、生产批量、制造精度、 测量目的等）和被测参数的定义来拟定测量方案、 选择测量器具和规定测量条件，合理地获得可靠 的测量结果。
测量器具的技术性能指标（续）
• 8.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。 • 9.修正值 是指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。 • 10.不确定度 是指由于测量误差的存在而对被测 几何量量值不能肯定的程度。
§3计量器具和测量方法
一、计量器具的分类
• 按用途的不同计量器具可分为以下几类： • 1、量具 是指以固定形式复现量值的计量器具。 • 单值量具 浮现几何量的单个量值的量具。可来校 对和调整其它测量器具或作为标准量与被测量直 接进行比较。如量块、角度量块等。 • 多值量具 复现一定范围内的一系列不同量值的量 具。同样能校对和调整其它测量器具或作为标准 量与被测量直接进行比较。如线纹尺、90°角尺 等。
一、被测对象
• 被测对象在机械精度的检测中主要是有关 几何精度方面的参数量—几何量，包括长 度、角度。表面粗糙度轮廓、形状和位置 误差以及螺纹、齿轮的各个几何参数等。
二、计量单位
• 计量单位（简称单位）是以定量表示同种 量的量值而约定采用的特定量。我国规定 采用以国际单位制（SI）为基础的“法定计 量单位制”。如“米”、“千克”、 “秒”、“安”等为基本单位。 • 机械工程中常用的长度单位有“毫米”、 “微米” 和“纳米” ，常用的角度单位是 “弧度”、“微弧度”、 “度”、 “分”、 “秒” 。
测量器具的技术性能指标（续）
• 3.示值范围 由测量器具所 显示或指示的起始值到终止 值的范围。如机械式比较仪 的示值范围为-0.1～+0.1mm （或±0.1mm），如图所示。 • 4.测量范围 在允许误差限 内，测量器具所能测量的被 测量值的下限值至上限值的 范围。例如，外径千分尺的 测量范围有0～25mm、25～ 50mm等，机械式比较仪的 测量范围为0～180mm，如 图所示。
• (1)机械式量仪是指用机械方法实现原始信号转换的量仪 • (2)光学式量仪是指用光学方法实现原始信号转换的量仪 • (3)电动式式量仪是指用将原始信号转换为电量形式的测量信号
的量仪
• (4)气动式式量仪是指以压缩空气为介质，通过气动系统流量或
压力的变化来实现原始信号转换的量仪
4、计量装置是指为确定被测几何量量值所必需的计量器具和辅助设
三、量块
• 使用波长作为长度基准，虽然可以达到足够的精 确度，但因对复现的条件有很高的要求，不便在 生产中直接用于尺寸的测量。因此，需要将基准 的量值按照定义的规定，复现在实物计量标准器 上。常见的实物计量标准器有量块（块规）和线 纹尺。 • 量块用铬锰钢等特殊合金钢制成，其线膨胀系数 小、性能稳定、耐磨型好且不易变形。其形状有 长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。

量块的选用
量块的组合
• 为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组 合块数，一般不超过4块。选用量块时，应从所需 组合尺寸的最后一位数开始，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36.745mm的量块组，选取方法 为： • 36.745 …………所需尺寸 • － 1.005 …………第一块量块尺寸 • － 1.24 …………第二块量块尺寸 • － 4.5 ………… 第三块量块尺寸 • 30.0 ……… 第四块量块尺寸
量块的用途
• 作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的 长度基准按照一定的规范逐级传递到机械 产品制造环节，实现量值统一。 作为标准 长度标定量仪，检定量仪的示值误差。 相 对测量时以量块为标准，用测量器具比较 量块与被测尺寸的差值。 也可直接用于精 密测量、精密划线和精密机床的调整。
量块的精度等级 （1）量块的分级
备的总体
二、计量器具的基本技术性能指标
合理选择使用的依据
• 量具的标称值 标注在量具上用以标明其特性或指导其使 用的量值。如标在量块上的尺寸，标在刻线尺上的尺寸， 标在角度量块上的角度等。 • 1.刻度间距 测量器具标尺或刻度盘上两相邻刻线中心间 的距离。为便于读数，一般做成刻线间距为1～2.5mm的 等距离刻线。 • 2.分度值 测量器具标尺或刻度盘上每一刻度间距所代表的 量值。如一外径千分尺的微分筒上相邻两刻线所代表的量 值为0.01mm，则该测量器具的分度值为0.01mm。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。
第二章 几何量测量基础
§1概述
检测的意义
• 为了满足机械产品的功能要求，在正确合理地完成可靠性、 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。 • “检测”就是确定产品是否满足设计要求的过程，即判断 产品合格性的过程。检测的方法可以分为两类：定性检验 和定量测试。定性检验的方法只能得到被检验对象合格与 否的结论，而不能得到其具体的量值。因其检验效率高、 检验成本低而在大批量生产中得到广泛应用。定量测试的 方法是在对被检验对象进行测量后，得到其实际值并判断 其是否合格的方法。
四、角度量值传递系统
• 角度的自然基准是客观 存在的，不需要建立， 因为一个整圆所对应的 圆心角是定值（2πrad 或360°）。因此，将 整圆任意等分得到的角 度的实际大小，可以通 过各角度相互比较，利 用圆周角的封闭性求出， 实现对角度基准的复现。 • 为了检定和测量需要， 仍然要建立角度度量的 基准
有关量块的术语
• 长方体的量块有两个平行的测量面， 其余为非测量面。测量面极为光滑、 平整，其表面粗糙度Ra值达 0.012μm以上，两测量面之间的距离 即为量块的工作长度（标称长度）。 标称长度5.5mm的量块，其公称值刻 印在上测量面上；标称长度大于 5.5mm的量块，其公称长度值刻印在 上测量面左侧较宽的一个非测量面上 • （1）量块的长度 • （2）量块的中心长度 • （3）量块长度的标称值 • （4）量块长度的实测值 • （5）量块的长度变动量 • （6）量块的长度偏差
量块的“级”与“等”
• 量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定 两种不同的角度出发，对其精度进行划分的两种 形式。 • 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作 为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差。 • 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为 工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检 定时的测量误差。 • 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误 差小得多。所以，量块按“等”使用时其精度比 按“级”使用要高，且能在保持量块原有使用精 度的基础上延长其使用寿命。
测量的基本要素
• “几何量测量”是指为确定被测几何量的量值而进 行的实验过程。测量过程实际上就是一个比较过 程，也就是将被测几何量与作为计量单位的标准 量进行比较，确定其比值的过程。若被测量为x， 计量单位为E，则它们的比值为： • q=x/E • 被测几何量的量值为： x = q·E • 一个完整的测量过程应包含被测对象、计量单位、 测量方法（含测量器具）和测量精度四个要素。
测量器具的技术性能指标（续）
• 5.灵敏度 计量器具反映被测几何量微小变化的 能力。如果被测参数的变化量为Δx，引起测量器 具示值变化量为ΔL，则灵敏度 • S=ΔL/Δx 当分子分母为同一类量时，灵敏度又称放大比K。 • 6.分辨力 指计量器具所能显示的最么末一位数 所代表的量值。 • 7.测量重复性 在相同测量条件下，对同一被测 量进行多次测量时，各测量结果之间的一致性。 反映的是测量仪器的工作稳定性。
计量器具的分类（续）
• 2、量规 没有刻度的专用计量器具。常见 的有：检验光滑圆柱孔或轴的光滑极限量 规，判断内螺纹或外螺纹合格性的螺纹量 规，判断复杂形状的表面轮廓合格性的检 验样板，用模拟装配通过性来检验装配精 度的功能量规等等。 • 3、计量仪器 是指能将被测几何量的量值 转换成可直接观测的指示值或等效信息的 计量器具。
• 按JJG146-94《量块检定规程》的规定，量块按制造精度 分6级，即00、0、 K 、1、2、3级，其中00级精度最高， 3级最低，K级为校准级，主要根据量块长度极限偏差、测 量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。 • 量块生产企业大都按“级”向市场销售量块。用量块长度 极限偏差（中心长度与标称长度允许的最大误差）控制一 批相同规格量块的长度变动范围；用量块长度变动量（量 块最大长度与最小长度之差）控制每一个量块两测量面间 各对应点的长度变动范围。用户则按量块的标称尺寸使用 量块。因此，按“级”使用量块必然受到量块长度制造偏 差的影响，将把制造误差带入测量结果。
§2长度、角度量值的传递
一、长度基准
• 在国际单位制及我国法定计量单位中，长度的基本单位名 称是“米”，其单位符号为“m”。 • “米”的定义于18世纪末始于法国，当时规定“米等于经 过巴黎的地球子午线的四千万分之一”。19世纪“米”逐 渐成为国际通用的长度单位。1889年在法国巴黎召开了第 一届国际计量大会，从国际计量局订制的30根米尺中，选 出了作为统一国际长度单位量值的一根米尺，把它称之为 “国际米原器”。 • 1983年第17届国际计量大会又更新了米的定义，规定： “米”是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内所经 过的长度。
二、长度量值传递系统
• 量值传递是“将国家计 量基准所复现的计量值， 通过检定（或其它方法） 传递给下一等级的计量 标准（器），并依次逐 级传递到工作计量器具 上，以保证被测对象的 量值准确一致的方式”。 • 我国长度量值传递系统 如图所示，从最高基准 谱线向下传递，有两个 平等的系统，即端面量 具（量块）和刻线量具 （线纹尺）系统。其中 尤以量块
四、测量精度
• 测量结果与真值的一致程度。不考虑测量 精度而得到的测量结果是没有任何意义的。 真值的定义为：当某量能被完善地确定并 能排除所有测量上的缺陷时，通过测量所 得到的量值。 由于测量会受到许多因素的 影响，其过程总是不完善的，即任何测量 都不可能没有误差。对于每一个测量值都 应给出相应的测量误差范围，说明其可信 度。
（2）量块的分等
• 制造高精度的量块的工艺要求高、成本也高，而 且即使制造成高精度量块，在使用一段时间后， 也会因磨损而引起尺寸减小，使其原有的精度级 别降低。因此，经过维修或使用一段时间后的量 块，要定期送专业部门按照标准对其各项精度指 标进行检定，确定符合哪一“等”，并在检定证 书中给出的标称尺寸的修正值。 • 按JJG146-94《量块检定规程》的规定，量块按 其检定精度分为六等，即1、2、3、4、5、6等， 其中1等精度最高，6等精度最低，“等”主要依 据量块中心长度测量的极限偏差和平面平行性允 许偏差来划分的。
量块使用的注意事情项
• 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。