精密形位误差的测试与数据处理实验报告(2015年最新)

实验一 正弦尺测莫氏锥度

一、实验目的

熟悉正弦尺测量锥体塞规的原理及操作方法。

二、实验内容

正弦尺测莫氏锥度。

三、实验仪器及器材

正弦尺、莫氏锥度、千分表（表架）、量块。

四、测量原理

图2-1 测量示意图

根据锥体量规的标号，可从手册中查出相应的锥度αtg K 2=，则αsin 可以求出。为了使锥体塞规装到正弦尺上后，其母线平行于基面——平板，故在正弦尺下（锥体小头的圆柱下）要垫起高度h 。可由下式计算：

α2sin ⨯=L h

式中L 为正弦尺二圆柱轴心线间距离。

实际上工件的锥度K 可通过查表查出，从αtg K 2=中导出2

442sin K K

+=α，则量块组高度h 按下式直接计算。

2

44K

LK

h +=

仪器说明：

L=100mm(200mm) B-宽面式(窄面式)

五、实验步骤

1． 根据被测锥度塞规的公称锥角2α及正弦尺柱中心距L ，由 h=Lsin 2α计算量块组

的尺寸，并组合好量块，在正弦尺下（锥体小头的圆柱下）要垫起高度h 。本实验选用4号塞规，查表得2α=2°58’ 31’’=2.9753°，则h=Lsin 2α=100*sin2.9753°=5.19 mm ，选用4+1.19的量块组合。

2． 将圆锥塞规稳放在正弦尺的工作面上（应使圆锥塞规轴线垂直于正弦尺的圆柱轴

线），选取a 、b 两测量点，这里a 、b 两点的固定距离用一个宽度l =10 mm 的量块保证。

3． 用带架千分表测出a 、b 两点高度差H ∆。在被测圆锥塞规素线上距离l 的a 、b 两

点进行测量和读数，将指示表在第一参考点处前后推移，记下最大读数。测量的指示表的测头应先压缩1～2 mm 。重复15次，取平均值。 4． 按l

H

K ∆=

∆算出锥体误差，再根据查表所得K ∆来判断适用性。 六、实验记录

在试验过成中记录的数据如表2-1所示。

表2-1 莫式锥度测量数据表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 a 点

0.904 0.896 0.897 0.905 0.906 0.903 0.904 0.902 0.906 0.903 b 点

0.934 0.936 0.941 0.943 0.944 0.938 0.941 0.941 0.943 0.940 序号

11 12 13 14 15 a 点

0.904 0.903 0.899 0.901 0.900 b 点

0.938

0.944

0.936

0.937

0.936

七、数据处理及实验分析

1.在a 点处千分表测得的15组数求平均值：

0.00430.0040.0030.0050.00620.00330.0020.0010.001

0.9000.9022()

15

mm ⨯+-+-++⨯+⨯++-++

=（）（）（）

在b 点处千分表测得的十组数求平均值：

0.0340.03630.04130.04320.04420.03820.0400.037

0.9000.9395()

15

mm +⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+++

=

2. a 、b 两点高差为：0.93950.90220.0373()mm -=。 所以椎体误差为

()30.0373

2 3.731010

H K l -∆∆=∆=

==⨯α（弧度） 实验二 用合像水平仪测量1500⨯500平板的平面度

一、实验目的

1. 了解合像水平仪的结构和工作原理。

2. 加深对平面度定义的理解。

3. 掌握用水平仪测量平板平面度方法及测量数据处理。

4. 掌握平面度的判定标准及数据处理方法。

二、实验内容

用合像水平仪测量平板平面度误差。

三、实验仪器及器材

合像水平仪，标准平面平板、桥板。 四、测量原理

1. 合像水平仪的使用原理

1－底板；2－杠杆；3－支承；4－壳体；5－支承架；6－放大镜；

7－棱镜；8－水准器；9－微分筒；10－测微螺杆；11－放大镜；12－刻线尺

图1-1 合像水平仪

合像水平仪是一种精密测角仪器,用自然水平面为测量基准。合像水平仪的结构见图1-1，它的水准器8是一个密封的玻璃管，管内注入精镏乙醚，并留有一定量的空气，以形成气泡，管的内壁在长度方向具有一定的曲率半径。气泡在管中停住时,气泡的位置必然垂直于重力方向。就是说，当水平仪倾斜时，气泡本身并不倾斜，而始终保持水平位置。利用这个原理，将水平仪放在桥板上使用，便能测出实际被测直线上相距一个桥板跨距的两点间高度差，如图1-2所示。

I－桥板；Ⅱ－水平仪；Ⅲ－实际被测直线；L－桥板跨距；0,1,2,…,n－测点序号

图1-2用水平仪测量直线度误差时的示意图

在水准器玻璃管管长的中部，从气泡的边缘开始向两端对称地按弧度值(mm/m)刻有若干条等距刻线。水平仪的分度值i用[角]秒和mm/m表示。合像水平仪的分度值为2"，该角度相当于在1m长度上，对边高0.01mm的角度，这时分度值也用0.01mm/m 或0.01/1000表示。

测量时，合像水平仪水准器8中的气泡两端经棱镜7反射的两半像从放大镜6观察。当桥板两端相对于自然水平面无高度差时，水准器8处于水平位置。则气泡在水准器8

的中央，位于棱镜7两边的对称位置上，因此从放大镜6看到的两半像相合(如图1—3(a)所示)。如果桥板两端相对于自然水平面有高度差,则水平仪倾斜一个角度α,因此，气泡不在水准器8的中央，从放大镜6看到的两半像是错开的(如图1—3(b)所示),产生偏移量△。

(a)相合 (b)错开

图1-3 气泡的两半像

为了确定气泡偏移量A的数值，转动测微螺杆10使水准器8倾斜一个角度α，以使气泡返回到棱镜7两边的对称位置上。从放大镜中观察到气泡的两半像恢复成图1-3(a)所示相合的两半像。偏移量A先从放大镜11由刻线尺12读数，它反映测微螺杆10转动的整圈数；再从测微螺杆手轮9(微分筒)的分度盘读数(该盘每格为刻线尺一格的百分之一)；它是螺杆10转动不足一圈的细分读数。读数取值的正负由测微螺杆手轮9指明。

2. 平面度误差的评定方法

平面度公差用以限制平面的形状误差。其公差带是距离为公差值的两平行平面之间的区域。并规定，理想形状的位置应符合最小条件，常见的平面度测量方法有用指示表测量、用光学平晶测量平面度、用水平仪测量平面度及用自准仪和反射镜测量平面度误差。

用各种不同的方法测得的平面度测值，应进行数据处理，然后按一定的评定准则处理结果。平面度误差的评定方法有：

1. 最小包容区域法，由两平行平面包容实际被测要素时，实现至少四点或三点接触。且具有下列形式之一者，即为最小包容区域，其平面度误差值最小。最小包容区域的判别方法有下列三种形式，分别如图1-4(a)、1-4(b)、1-4(c)所示