第2章--技术测量基础-互换性与技术测量基础.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2章 技术测量基础,2.1 技术测量的基础知识,2.2 测量误差及数据处理,2.3 用普通计量器具检测,1,2.1 技术测量的基础知识,2.1.1 技术测量的基本概念,技术测量主要研究对零件的几何量（包括长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置误差等）进行测量和检验，以确定机器或仪器的零部件加工后是否符合设计图样上的技术要求。,2,几何量的测量,测量是指为确定被测对象的量值而进行的实验过程。几何量测量过程应包括以下四要素：,测量对象,测量单位,测量方法,测量精度,零件的几何量,几何量中的长度角度单位,测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合,测量结果与真值的一致程度,3,检验与检定,检验是确定被检几何量是否在规定的,极限范围内，从而判断其是否合格的实验,过程。检验通常用量规、样板等专用定值,无刻度量具来判断被检对象的合格性，所,以它不能得到被测量的具体数值。,检定是指为评定计量器具的精度指标,是否合乎该计量器具的检定规程的全部过,程。例如，用量块来检定千分尺的精度指,标等。,4,长度量值传递系统,6,线纹量具和端面量具,线纹量具可读出具体测得值。分为1、2、3等线纹尺，1等精度最高。,线纹量具的常用计量器具有,游标尺,、,千分尺,等。,端面量具没有具体测量值，仅能判断零件是否合格。,端面量具的主要量具有,量块,。,7,游标卡尺,8,千分尺,10,角度计量也属于长度计量范畴,弧度可用长度比值求得,一个圆周角定义为360,因此角度不必再建立一个自然基准。角度传递系统如图所示：,2.,角度尺寸基准和传递系统,11,（1）量块的尺寸,测量面上中心点的量块长度L,为量块的中,心长度。量块上标出的数字为量块长度的标称值，称为标称长度。尺寸6mm的量块,长度标,记刻在测量面上；尺寸6mm的量块,长度标记,刻在非测量面上。,13,量块尺寸系列及应用,量块按一定的尺寸系列成套生产，国家量块标准中规定了17种成套的量块系列，表2.1为从标准中摘录的几套量块的尺寸系列。,在组合量块尺寸时，为获得较高尺寸精度，应力求以最少的块数组成所需的尺寸。例如，需组成尺寸为38.965mm，若使用83块一套的量块，参考表2.1，可按如下步骤选择量块尺寸。,38.965 需要的量块尺寸,-1.005,第一块量块尺寸,37.96,-1.46,第二块量块尺寸,36.5,-6.5,第三块量块尺寸,30 第四块量块尺寸,15,（2）量块的精度,GB6093-2001将量块的制造精度从高到低分为0、K(校准级)、1、2、3共5个级别。量块的分“级”主要是按量块长度的极限偏差、长度变动量允许值、量块测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等质量指标划分的。,JJG146-2003将量块按检定精度由高到低分为 15 共五等。量块的分“等”主要是根据量块的长度的测量不确定度、长度变动量允许值、平面平行性允许偏差和研合性等指标划分的。,16,2.1.3 计量器具和测量方法,1 计量器具,(1)计量器具的分类,基准量具,通用计量器具,极限量规类,检验夹具,用来校对或调整计量器具，或作为标准尺寸进行相对测量的量具,能将被测量转换成可直接观测的指示值或等效信息的测量工具,一种没有刻度的专用检验工具,和相应的计量器具配套使用的一种专用的检验工具,18,（2）计量器具的度量指标,分度值,刻度间距,示值范围,测量范围,不确定度,计量器具刻尺或度盘上相邻,两刻线所代表的量值之差,量仪刻度尺或度盘上两,相邻刻线的中心距离,计量器具指示或显示的,最低值到最高值的范围,计量器具所能测量的零件,最低值到最高值的范围,由于测量误差的存在，,对测量值不能肯定的程度,19,2 测量方法及其分类,1）按测得示值方式不同可分为绝对测量和相对测量；,2）按测量结果获得方法分为直接测量和间接测量；,3）按同时测量被测参数的多少可分为单项测量和,综合测量；,4）按被测量在测量过程中所处的状态可分为静态,测量和动态测量；,5）按被测表面与量仪间是否有机械作用的测量力,可分为接触测量与不接触测量；,6）按测量精度的因素或条件是否相对稳定可分为,等精度测量和不等精度测量等等。,20,2.2 测量误差及数据处理,2.2.1.测量误差及其产生的原因,1.测量误差,测量误差是测得值与被测量真值之差。若以,x,表示测量结果,Q表示真值，则有,=X-Q,Q=X,21,2.测量误差产生的原因,测量器具误差,基准件误差,测量方法误差,环境条件引起的误差,人为误差,22,游标尺测量误差,如图：游标尺量爪倾斜 角而产生的测量误差,1,：,1,=S.tg =S.,设,S=30mm d=20mm =0.0003,弧度,则,1,=30,0.0003=0.009mm=9,m,24,千分尺测量误差,而千分尺测头倾斜角产生的测量误差,2,2,=d,d=d,(1-cos ),=d,（,1-1+/2,）,=1/2,d,2,2,=1/2200.0003,2,=910,-4,m,25,2.2.2 测量误差分类与处理,测量误差分为,随机误差,系统误差,粗大误差,1.随机误差及其评定,随机误差 在相同测量条件下，多次测量同一量值时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。,26,标准偏差对概率密度的影响,28,随机误差的评定,1.测量列的算术平均值,2.残余误差,3.标准偏差,4.算术平均值的标准偏差,5.测量的极限误差,6.测量列算术平均值的极限误差,7.测量结果,29,两列测量数据的标准偏差,设上例的真值Q=12mm，则,12第一列的测量精度较高。,31,2.系统误差及其消除,系统误差 在相同测量条件下，多次重复测量同一量值，测量误差的大小和符号保持不变或按一定规律变化的误差。,系统误差,定值,系统误差,变值,系统误差,线性,系统误差,周期,系统误差,复杂,系统误差,32,系统误差分类及处理,33,3.粗大误差及其剔除,粗大误差（也称过失误差）超出在规定条件下预期的误差。,粗大误差的产生是由于某些不正常的原因所造成的。发现和剔除粗大误差的方法，通常是用重复测量或者改用另一种测量方法加以核对。对于等精度多次测量值，判断和剔除粗大误差较简便的方法是按3准则。,34,4.测量精度的分类,表示测量结果中随机误差的影响程度。,若随机误差小，则精密度高。,表示测量结果中系统误差的影响程度。,若系统误差小，则正确度高。,(也称精确度)表示测量结果中随机误,差和系统误差综合的影响程度。若随机误差,和系统误差都小，则准确度高,。,精密度,正确度,准确度,35,1.直接测量法,已定系统误差按代数和法合成，即,对于符合正态分布、彼此独立的随机误差和,未定系统误差，按方根法合成，即,2.2.3 测量误差合成,36,2.间接测量法,间接测量是被测的量y与直接测量的量x,1、,x,2,、x,n,有一定的函数关系：,当测量值x,1、,x,2,、x,n,有系统误差 时，则函数y有测量误差,当测量值x,1、,x,2,、x,n,有随机误差 时，则函数也必然存在随机误差,37,间接测量的例子,例：用杠杆千分尺测量如图定位块的尺寸，测得：,x,1,=20mm、x,1,=+40m、,limx,1,=4m、,x,2,=8mm、x,2,=30m、limx,2,=3m，求y的实际值及其测量的极限误差。,38,2.3 用普通测量器具检测,用普通计量器具测量工件应参照国家标准 GB/T 31771997进行。该标准适用于车间用 的计量器具(游标卡尺、千分尺和分度值不小于 0.5m的指示表和比较仪等)，主要用以检 测公称尺寸至500mm,公差等级为IT6IT18的光滑工件尺寸,也适用于对一般公差尺寸的检测。,39,1.尺寸误检的基本概念,由于各种测量误差的存在，有可能将本来处于零件公差带内的合格品判为废品，或将本来处于零件公差带以外的废品误判为合格品，前者称为“误废”,后者称为“误收”。误废和误收是尺寸误检的两种形式。,40,2.验收极限与安全裕度(A),验收极限是指检测工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。,上验收极限尺寸=上极限尺寸-A,下验收极限尺寸=下极限尺寸+A,41,验收极限方式的确定,方法 1：验收极限是从图样上标定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向工件公差带内移动一个安全裕度A来确定,如图2.9所示。安全裕度A由工件公差T确定，A的数值一般取工件公差的1/10。,方法 2：验收极限等于图样上标定的最大极限尺寸和最小极限尺寸,即安全裕度A等于零。,42,3.计量器具的选择原则,选择的计量器具应与被测工件的外形,位置、尺寸的大小及被测参数特性相适应，使,所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。,选择计量器具应考虑工件的尺寸公差，使所选计量器具的不确定度值既要保证测量精度要求，又要符合经济性要求。,43,例 题 1,被检验零件尺寸为孔90H9 ,试确定验收极限、选择适当的计量器具。,解 查得：90H9的极限偏差为90,由表2.6中查得：A=8.7m，u,1,=7.8m。,按照方法1的原则确定验收极限，则：,上验收极限=90+0.087-0.0087=90.0783mm,下验收极限=90+0+0.0087=90.0087mm,由表2.8查得分度值为0.01mm的内径千分尺，在,尺寸大于50100mm内,不确定度数u,1,=0.008mm，,因0.008 u,1,=0.0078，故基本可满足使用要求。,E,44,例 题 2,工件尺寸为 ，试选择合适的测量器具并求出上、下验收极限尺寸。,解 因为此工件遵守包容要求，故应按方法1（即内移原则）确定验收极限。,由表7-6查得A=3.3m u1=3m,由表7-8查得i=0.005mm的比较仪的不确定,1,=3m=u,1,，能满足要求。,确定验收极限：,上验收极限=dmax-A=30-0.0033=29.9967mm,下验收极限=dmin+A=29.967+0.0033=29.9703mm,45,例 题 3,上述工件，因受检测条件的限制，今采用i=0.01mm的外径千分尺测量，试确定安全裕度A的值及验收极限。,解 由表7-7查得千分尺不确定度,1,=4m，故,1,u,1,=3m,A=,1,/0.9=0.004/0.90.004mm,确定新的验收极限：,上验收极限=dmax-A=30-0.004=29.996mm,下验收极限=dmin+A=29.967+0.004=29.971mm,46,习 题 2,2.1 测量的实质是什么？一个完整的几何测量过程包括哪几个要素？,2.2 量块按“等”或按“级”使用，哪一种使用情况存在着系统误差？哪一种使用情况仅存在着随机误差？,2.3 什么是测量误差？测量误差有几种表示形式？为什么规定相对误差？,47,习 题 2,2.4 随机误差的评定指标是什么？随机误差能消除吗？应怎样对它进行处理？,2.5 怎样表达单次测量和多次测量重复测量的测量结果？测量列单次测量值和算术平均值的标准偏差有何区别？,2.6 GB/T3177-1997光滑工件尺寸的检验规定了哪两种验收极限方式来验收工件？这两种方式的验收极限各如何确定？,48,习 题 2,2.7 在同一测量条件下，用立式光较仪重复测量某轴的同一部位直径10次，各次测量值按测量顺序分别为（单位为mm）：,20.042 20.043 20.040 20.043 20.042,20.043 20.040 20.042 20.043 20.042,设测量列中不存在定值系统误差，试确定以测量列算术平均值作为测量结果的表达式。,49,习 题 2,2.10 用普通计量器测量下列的孔和轴时，试分别确定它们的安全裕度、验收极限以及应使用的计量器具的名称和标尺分度值。,50e9 60js8,40h7 50H14,50,