第二章 测量基础9.20.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章测量技术基础,第一节 测量的基本概念,测量,：,是将被测量和一个具有测量单位的 标准量进行比较的过程。,一个完整的测量过程应包括：,四要素,：,测量对象、测量单位、测量方法和测,量精度。,1,被测对象：,几何量：长度、角度、表面粗糙度、几何形状和,相互位置等。,2,计量单位：,长度单位：米（,m,）,毫米（,mm,）,微米（,m,）,角度单位：弧度（,rad,）,度（,）分（,）秒（,）,3,测量方法：,测量时所采用的测量原理、计量器具、测量条件,的总和。,4,测量精度：,测量结果与真值的一致程度。与之相对的概念即,测量误差。,二、检验,指确定零件的实际几何参数是否在规定,的公差范围之内，从而判断是否合格。,检验特点,：,不能测得被测量的实际数值，只能确定被测量是否在两极限尺寸之间。,第二节,长度计量单位和基准量值的传递,一、长度单位与计量基准,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”。,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,的时间间隔内行进路程的长度,。,长度的量值传递,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”。,二、量块,量块用铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定、耐磨以及不易变形的其它材料制成。其形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。,1.,量块的构成,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,0.012m,以上，两测量面之间的距离即为量块的工作长度（标称长度）。,标称长度小于,6mm,的量块，其公称值刻印在上测量面上；标称长度大于,6mm,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。,2.,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。,3,、量块精度的划分,（,1,）按中心长度的制造偏差分为,6,级：,00,、,0,、,1,、,2,、,3,、,K,00,级精度最高，,3,级精度最低，,K,级为校准级。,（,2,）按中心长度的检定精度分为六等：,1,，,2,，,3,，,4,，,5,，,6,1,等精度最高，,6,等精度最低,4.,量块的选用,粘合性,：测量层表面有一层极薄的油膜，在切向推合力的作用下，由于分子间吸引力，使两量块研合在一起的特性。,量块是定尺寸量具，一个量块只有一个尺寸。为了满足一定范围的不同要求，量块可以利用其测量面的高精度所具有粘合性，将多个量块研合在一起，组合使用。根据标准,GB/T60932001,规定，我国成套生产的量块共有,17,种套别，每套的块数分别为,91,、,83,、,46,、,12,、,10,、,8,、,6,、,5,等。,尺寸范围（,mm,）,间隔（,mm,）,块数,10,100,10,10,2.0,9.5,0.5,16,1.5,1.9,0.1,5,1.01,1.49,0.01,49,1.005,1,1,1,0.5,1,5.,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,35.74,34.5,第三节 测量器具和测量方法,一、测量器具和测量方法的分类,1,、测量器具的分类：,量具：以固定形式复现一给定量的一个或多 个已知值的一种测量器具。,量仪：将被测的量值转换成可直接观察指示值或等效信息。,按测量器具的用途和特点分：,1,）基准量具和量仪,:,测量中用作基准的量具。,2,）极限量规：没有刻度的专用检验工具。,3,）通用量具和量仪：有刻度并能量出具体数字值的量具和量仪。,4,）检测装置：,量具、量仪和定位元件等构成的组合体，是,一种专用检验工具。,2,、测量方法的分类,1,）按测量值取得方法不同分：,直接测量：直接测量被测参数来获 得被测尺寸。,间接测量：测量与被测尺寸有关的几何参数，经过计算获得被测尺寸。,（,例右图圆弧直径的获得）,2,）按量具量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数值可分为：,绝对测量：,读数值直接表示被测尺寸的大小。,相对测量：,读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。,3,）按有无机械测量力可分为：,接触测量：,测量头与被测零件表面接触，并有机械作用,的测量力存在。,非接触测量：,测量头不与被测零件表面接触。,4,）按测量参数指标多少可分：,单项测量：,对被测零件的每个参数分别单独测量。,综合测量：,测量反映零件有关参数的综合指标。,5,）按测量在加工过程中所起的作用分：,主动测量：,零件在加工过程中进行测量，其结果直接用,来控制零件的加工过程，防止废品的产生。,被动测量：,零件加工后进行的测量。,6,）按工件在测量过程中的状态分：,动态测量：,测量时被测表面与测量头模拟工作状态中,相对运动。,静态测量：,测量相对静止。,二、测量器具的基本度量指标度量指标是合理选择和使用测量器具的主要指标。,1,、分度值：,2,标尺间距：,3,、,测量范围：,4,、示值范围：,5,灵敏度：,6,、测量力：,7,示值误差：,8,、回程误差：,第四节 常用测量器具的基本结构与 使用方法,（一）游标类量具：是利用游标读数原理,制成的一种常用量具，它具有结构简单、,使用方便、测量范围大等特点。,种类：,游标卡尺、深度游标尺、高度游标尺,高度游标尺,(a),电子测头,(b),划线器,深度游标尺,(a),外形示意图,(b),测量示例,深度游标尺,(a),外形示意图,(b),测量示例,电子数显卡尺,1-,内测量爪,2-,紧固螺钉,3-,液晶显示器,4-,数据输出端口,5-,深度尺,6-,尺身,7,11-,去尘板,8-,置零按钮,9-,米英制换算按钮,10-,外测量爪,12-,台阶测量面,游标卡尺,游标卡尺,游标卡尺,游标卡尺的分度值有：,0.1mm,0.05mm,0.02mm,三种。,主尺,1,上的,49 mm,被游标副尺,7,分为,50,份，则分度值为,.,游标卡尺读数原理,（二）螺旋测微类量具,利用螺旋副运动原理进行测量和读数的装置,按用途分有：,外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺。,结构,读数原理,三、机械量仪,利用机械结构将直线位移经传动放大后，通,过读数装置表示出来的一种测量器具。,常见的种类：,百分表、内径百分表、杠杆百分表、扭簧比较仪,机械比较仪等,1,、百分表的结构,2,、百分表的特点和用途：,特点,:,传动比大，结构简单、使用方便等。,用于,:,机械零件的长度尺寸、形状和位置偏差的绝,对测量和相对测量，也能在某些机床或测量,装置中作定位和指示用。,3,、百分表的量程：,百分表的分度值为,0.01mm,表盘上有,100,条等分刻线。,百分表的齿轮传动系统应使测量杆移动,1mm,，,指针回转一圈。,其测量范围一般有,:,0,3mm,、,0,5mm,、,0,10mm,，,特殊情况下有,:,0,20mm,、,0,100mm,大量程的表。,四、光学量仪,利用光学原理制成的光学测量仪，在长度测,量中应用比较广泛。,立式光学计、万能测长仪等。,光学计工作原理,1,、立式光学计,光学系统,立式光学计,2,、万能测长仪：是一种精密量仪，它是利用光学系统和电气部分相结合的长度测量仪器。,万能测长仪,五、三坐标测量机,1,、主要功能：,2,、分类：,（,1,）按其工作方式分为：点位测量方式和连续扫描测量方式,（,2,）按测量范围可分为大型、中型和小型。,（,3,）按其精度可分为两类：一类是精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于生产精密测量，另一类为生产型。,3,、三坐标测量仪的构成：,（,1,）主体,（,2,）三坐标测量机的测量系统,测头的类型,：,接触式和非接触式。,电气接触式开关测头：,电触开关式单测头及测头座,（,3,）三坐标测量机的计算机系统和软件,通用程序,公差比较程序,轮廓测量程序,自学习零件检测程序的生成程序、统计计算程序、计算机辅助编程程序等,（,4,）三坐标测量机的测量方式,直接测量方式,程序测量方式,自学习测量方式,（,5,）三坐标测量机的应用,（,对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当,其形状难于建立数学模型时程序编制困难，常常可,以借助于测量机。,轻型加工,多种几何量的测量,触头的定义和校验,零件的找正,六、电动量仪,将工件被测尺寸的变动量转换为电量变,化（电感、电容），经过电路的放大、,整流、运算等变换后，用指示表指示。,五、气动量仪,将工件被测尺寸的变化量转换成空气压力或流量的变化，用压力计或流量计显示量值。,第三节 测量误差的基本知识,一、测量误差的概念（,）：,任何测量结果都不可能绝对精确，只能,在某种程度上近似于被测量的真值，它,们之间的差值称为测量误差。,（,1,）绝对误差,（,2,）相对误差,例,3,：测量一个长,100mm,尺寸,误差为,0.01mm;,测量另一个长,1000mm,尺寸,误差也为,0.01mm,求,:,测量误差。（用相对误差表示）,二测量误差的来源：,1,、测量器具误差：设计原理、制造、装配和,使调整不准确而引起误差。,2,、测量方法误差：选择的测量方法和定位方,式完善引起的误差。,3,、环境影响：温度、湿度、振动等。,4,、人为误差：由于人为的原因所引起的测量,误差。,三测量误差的分类,1),随机误差：,在相同条件下，多次重复测量时绝对值和,符号以不可预定的方式变化的误差。,2),系统误差：,在相同条件下，多次重复测量时绝对值和,符号保持不变或按一定规律变化的误差。,3),粗大误差：由于测量者主观上的疏忽或客观条件的剧变所造成的误差。,四、随机误差的特性：,1,、对称性,2,、单峰性,3,、有界性,4,、抵偿性,第四节 测量器具的选择,一、测量器具选择时应考虑的因素：,1,、与被测工件的外形、位置、尺寸的大小相适应。,2,、与被测工件的尺寸公差相适应。,二、普通测量器具的选择：,1,、检验条件的要求,（,1,）工件尺寸是否合格只按一次测量结果来判断。,（,2,）考虑到普通测量器具的特点，一般只用来测量尺寸，不用来测量工件上可能存在的形位误差。,（,3,）对偏离测量的标准条件所引起的误差，以及测量器具和标准器具不显著的系统误差等一般不进行修正。,2,、安全裕度与验收极限：,（,1,）安全裕度：各随机误差应按平方合成所得的总的极限误差计算，其允许值称为安全裕度。,（,2,）验收极限：将工件规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向公差带内移动一个安全裕度。,7.,量块使用注意事项,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。,