机械制造检测技术.pdf
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1、!第十篇机械制造检测技术第一章机械检测量具第一节基本概念测量是把一个被测量值与单位量值进行比较的过程,即:!#式中被测量值#单位量值!测得数值一、常用基本术语#直接测量用量具或量仪直接在被测零件上测出所需要的尺寸。$#间接测量不能用量具量仪直接测出年需要工件的尺寸,还需寻求某种函数关系,然后进行换算。便如图%&中的$值,不能直接测出,需先测得弦长%,弓高&,再求得$!%$&(&)#绝对测量法与相对测量法绝对测量法是由量仪或量具的示值直接表示(读出)被测长度,例如用测长仪测量工件的长度。相对测量法亦称比较法或差示法。仪器示值只表示被测长度与标准长度之间的差值,例如用光学计将被测长度与块规长度进行
2、比较。*%$第一章机械检测量具图!#!#!间接测量示意图$%接触测量与非接触测量测量时,量具或量仪直接接触到被测表面,叫接触测量法。如用千分尺,百分表等测量,不接触测量法是指测量时,量具或量仪不接触被测表面,如投影仪和部分气动量仪 等的测量。&%单项测量与综合测量一些复杂零件如螺纹、齿轮等,将各个参数分别逐项进行测量,叫单项测量,例如齿形、齿向测量等。如果一次能测出几种参数的综合作用时,叫综合测量,例如齿轮单面啮合测量和双面啮合测量等。%静态测量与动态测量一些单个参数的测量,如圆轴直径及长度,它不包括时间热变形的测量,叫静态测量。静态测量大多是单项测量。在测量过程中,随时间或是其他变化因素而变
3、化的测量,叫动态测量。动态测量大多是连续测量和综合性测量。二、测量误差一切测量都不可避免地有一定误差。测量误差大致可分为下列几种。(一)偶然误差偶然误差每次出现的情况虽无规律,但在相同条件下的大量重复测量中,具有下列特性:!)正负误差出现的概率相等;()绝对值小的误差出现的概率比大的误差要多;))绝对值相同的正负误差出现概率相等;$)最大的偶然;误差不会超出一定的极限值。由于上述特性,故由多次测量得出乎均值可以减少偶然误差的影响。在实际工作中,人们经常取多次测量的平均值,作为被测参数的真值,其计算式如下:$(第十篇机械制造检测技术!#$!%$!&$!式中!被测参数平均值;测量次数;!#(!是第
4、一次至第 次所测得各次之值。(二)系统误差系统误差的来源主要有下列几种#)工具误差由于量具或量仪的结构不完善或加工不正确等所引起的误差。如线纹尺刻度不正确等。%)安置误差如在工具显微镜上测量螺纹时,如果螺纹轴线安置得与,移动方向不平行就会引起误差。&)方法误差某些测量方法本身含有误差,如在间接测量中采用近似公式,这种误差是可以计算的,在精密测量中可以算出误差值加以修正。*)人身误差由于测量人员的生理特点引起的误差,如在读数显微镜中双刻线对线的不对称性,这项误差一般可忽略不计。+)测量力误差由于测量力使测量头和被测件变形,而产生误差。但测量力一般被控制在一定范围内,因而这项误差不大,往往可以忽略
5、不计。,)温度误差测量时被测件和标准件或仪器的温度不等于标准温度而引起的误差。第二节长度测量一、一般通用量具量仪的性能和用途(一)普通量具普通量具是指钢尺和卡钳等最一般的量具。它们虽然十分简单,但却非常广泛地应用于机械加工行业。表#-.#.#和表#-.#.%是常用的几种普通量具。/*-%第一章机械检测量具表!#!#!钢尺和钢皮卷尺($)名称规格用途钢尺%!&,%,%&,%!应用于各种要求不高的测量场合钢皮卷尺%!,%(,%,%&%!应用于粗大尺寸的测量,如钢板和型材等,但精度较钢尺卷钢卷尺技术指标标称长度全长示值误差任一分度示值误差每$每)$每$!(&!*+,*!+(*(+*(+&*+&*+(
6、*+(*+(*+(*+(*+*+*+*+*+*+-*+-*+-*+-*+-注:!+钢卷尺零点自尺钩内侧算起的第一)$的示值误差为*+&。(+本表摘自./!-,0。表!#!#(卡钳与弹簧卡钳($),1(第十篇机械制造检测技术名称规格用途外卡钳!,!#$,#,#$,%,%$,&,&$,$,与钢尺配合,测量各类轴件的外径或工件厚度内卡钳!,!#$,#,#$,%,%$,&,&$,$,与钢尺配合,测量各类带孔工件的内径或槽宽弹簧外卡钳!,!#$,#,#$,%,%$,&,&$,$,与外卡钳相同。但调节方便,在连续生产中尤为适用弹簧内卡钳!,!#$,#,#$,%,%$,&,&$,$,与内卡钳相同。但调节方便
7、,适用于连续生产加工(二)游标量具!(游标量具的刻线原理、读数和应用游标量具常见的读数值(即分度值)为(!、($及(#)三种。游标量具有的结构主要由主尺(尺身)和副尺(游标尺)所组成。利用主尺和副尺之间刻线间距的差值原理而得出不同的读数值。例如(!)读数值的游标量具在主尺(尺身)上的刻线间隔距离每格为!),副尺(游标尺)上的刻线间隔距离每格为(*)。两者每格距离的差值为(!)(见图!+!+#)($)读数值的游标量具在主尺上的刻线间隔值亦为!),但其副尺上的刻线间隔值为(*$)。(#)读数值的游标量具刻线原理亦相同。游标量具的读数方法,先看主尺上的数值,再看主尺与副尺上最接近的一条刻线,即是所得
8、的读数。例如图!+!+%的读数值应为!(%)。#(常用游标量具游标量具大多用于半精加上测量或要求较高的粗加工的测最。它是机械加工中常见的通用量具。可以测量外圆、内径、长度、深度和高度等尺寸。高度游标卡尺还可以用于平台上划线。它们的读数、测量范围和示值误差见!+!+%。图!+!+#(!)游标分度值原理图!+!+%游标量具的读数方法示意*第一章机械检测量具表!#!#$游标量具读数值、测量范围和示值误差(%)读数值和测量范围游标卡尺(&!(!)#*+)深度游标卡尺(&!(!+#*,)高度游标卡尺(&*!(-#*,)读数值型式测量范围读数值测量范围读数值测量范围.(.+.!,#$/!(+,/!+/
9、(,/$/+,/!.(.+/(/$/+.(.+/(/$/+/!示值误差测量长度游标读数值.(.+.!/!+!+/(!(/$!$/+!+/!测量深度为(%的示值误差0.(0.$0.)0.+0.,0.(0.+0.+0.*0.*0.!0.+0.!0.!+0.!注:!.测量上限等于和大于+%制成两排刻线内外尺寸分别读数的游标卡尺,其内测量示值误差也应不超过上表的规定。(.本表摘自&!(!)#*+,&!(!+#*,、&*!(-#*,。+(第十篇机械制造检测技术!带表卡尺带表卡尺的优点是读数方便,它也有多种用途,例如外径或外尺寸,深度和台阶测量等。其外形如图#$%#%&,它的测量范围和示值误差见表#$%#
10、%&。图#$%#%&带表卡尺表#$%#%&带表卡尺的测量范围、分度值和示值误差()测量范围示值误差测量长度(尺身刻线长度)指示表分度值示值范围测量长度指示表分度值$#,$($)$*#)$*($*!$#$($)#()$*#)$!#)$*($!($*!$测量深度为($时+$(+$!+$&+$(+$)+$)+$,+$)注:本表摘自-./!#0%,/。&电子数字显示游标卡尺(简称“数显游标卡”)数显游标卡是一种新型的游标卡尺。它具有较高的精度,读数清晰方便,测量功能也比较多。我国已经生产数显游标卡尺,其测量范围为$*#)$,读数值为$#。测量精度与重复精度分别达到$!与$#。(三)千分尺千分尺是一种常
11、用的测微量具,大多用于精加工中的测量。千分尺(包括百分尺)的种类较多,用途也较广泛,但用得最多的为外径千分尺,其次为内径千分尺。#外径千分尺#)$(第一章机械检测量具外径千分尺通常称为千分尺。它的结构如图!#!#$,主要只于精密零件的外径或其他外尺寸的测量。千分尺的读数一般为%!&,近年来已发展并趋向于%!&读数的千分尺。千分尺分为不同精度等级,根据不同精度等级可以测量()*(+各种零件外径的公差等级。由于千分尺是精密量具,因此在它的测头接触面处镶有硬质合金,以提高其使用寿命,并在它的尺架两侧装有隔热板,以免人手握住尺架时,将人体温度传导给尺架,而使其微量变形。千分尺的测量范围和示值误差见表!
12、#!#$。图!#!#$千分尺!尺架,测砧-锁紧装置.测微头$绝热板)螺钉,$,第十篇机械制造检测技术表!#!#$千分表的测量范围、示值误差和尺架受力变形测量范围(%)示值误差平行度尺架受力(!&)时的变形!%($,($)($*$,*$!$+!($,!($!$,)!$!*$,!*$(*$($,($($-,($(*$,(*$+.*,+($,+($+$+$+*$,+*$)!.-)($,)($)$)$)*$,)*$!+!$,!$!(!(,*!,!)!)*-!-!,!,-.(!-!-.!(注:!/本装摘自 01!(!,#-$。(/千分尺应附有调整零位的工具,测量上限等于和大于$%的千分尺应附有校对样杆。
13、(/内径千分尺主要用于内径或内尺寸的测量,其读数值为/!%。测量范围有:$($,$,,!$等十几种规格,详见 01-!*#-*。它们的示值误差见表!#!#,。表!#!#,内径千分尺的示值误差!测量长度示值误差测量长度示值误差$!($2!($(2(+($2+($2$-2-!($3/,3/-3/!3/!(3/!,3/(2!($!,2!,(2($2($+!$2+!$)2)$3/(*3/+(3/)3/$3/,3/*(注:本表摘自 01-!*-*。内径千分尺还有多种形式;其中有代表性为三爪内径千分尺,如图!#!#,。由于+$(第一章机械检测量具该千分尺为三点自动定心,所以测量比较稳定,其示值读数为!#$
14、。图%!&%&三爪内径千分尺(深度千分尺可以测量被测零件的孔深、台阶或类似型式和尺寸。表%!&%&)为深度千分尺测量范围。表%!&%&)深度千分尺测量范围测量范围!读数值!*%!*%#!%+杠杆千分尺用于精密测量。它不仅能测量精密零件的外尺寸,还可校对一般量具。其测量范围与示值误差见表%!&%&,。表%!&%&,杠杆千分尺的测量范围和示值误差测量范围$表盘分度值(!$)表盘示值误差(!$)总误差(!$)杠杆机构的示值变化(!$)!*-#,-#*#!%.!#.%!.-!(-.%!.-!.(!#注:本表摘自/0,!%,)部分参数,详细数据见该标准表%*表)。+#!-第十篇机械制造检测技术!杠杆卡规
15、杠杆卡规是一种比较量具,先用量块调整到被测工件的名义尺寸,然后与工件实际尺寸进行比较。它的测量范围和示值误差见表#$%#%&。表#$%#%&杠杆卡规的测量范围和示值误差()测量范围分度值示值误差$()!,)!(!$!$(*!,*!(#$)+#$格内+$#土#$格外+$)#$(#)!,#)!(土!$!+#$格内+$)!+#$格外+$!,其他千分尺其他千分尺见表#$%#%#$。但公法线千分尺和螺纹千分尺未,列入,它们分别见本章齿轮测量和螺纹测量各节内。表#$%#%#$其它干分尺名称读数值测量范围用途尖头千分尺$#$(#$用它测量普通千分尺不能测量的小沟槽。如钻头和偶数槽工件沟槽的底径壁厚千分尺$#
16、$()!测量精密管形或环零件的壁厚三沟千分尺$#()$测量具有三条等距沟槽工件的直径,如铰刀、铣刀、丝锥等五沟千分尺$#!()!测量具有五条等距沟槽工件的直径搪缺机千分尺$!,!(#-$.$(#*$用于一般发动机修正气缸时作校正及测量之用内测百分尺$#!(!$测量工件的内尺寸,比内径千分尺容易找正,测量比较方便(四)百分表和千分表百分表和千分表系指示式量具,大多用于比较测量和形位公差的测量。它们的结构和用途虽各不同,但其工作原理基本一样,都是将微小的位移转变并放大为指针式的转动,能够在表面上直接读出微量变化的数值。#百分表在表类量具中,百分表用途最为广泛,它普遍用于各种机械制造行业。百分表的分
17、读值(读数值)为$#,其测量范围和示值误差见表#$%#%#。表#$%#%#表百分表的测量范围和示值误差()测量范围任意$#误差任意$!误差任意#的误差任意)的误差示值总误差示值变动性回程误差$(/$(!$(#$!$.$#$#)$#-$#,$#.$/$/注:本表摘自 012)#&(.!。!$)第一章机械检测量具!内径百分表内径百分表的结构和测量范围,以及示值误差见表#$%#%#!。表#$%#%#!内径百分表各项参数及示值误差各项参数(&)测量范围(#$#$(#)#)(*+*+(+$+$(#$#$(#$#$(!+$!+$(,+$活动测头工作行程$)#!#示值误差测量范围(&)示值总误差相邻误差定中
18、心误差示值变动性(#)#!+*#)(+$#+*-+$#)*注:#本表摘自./)#!)0。!以活动测头压缩$#&时,作为活动测头工作行程的起点。*杠杆百分表杠杆百分表的功能与百分表相同,但使用更方便,特别是较小孔径和较小空间处,百分表难以测量的地方,更显出其优越性。灵敏度也略高于百分表,但测量范围比较小。它的外形、测量范围、分度值和示值误差见表#$%#%#*。表#$%#%#*杠杆百分表的测量范围和允许误差(&)+$!第十篇机械制造检测技术测量范围示值误差在任意!#毫米范围内在整个测量范围内示值变动性分度值!$!%!&!%!(注:本表接自)*+(!%+。&杠杆千分表杠杆千分表的功能和使用场合与杠杆
19、百分表相同,其外形也相似,但精度比百分表更高。它的分度值为!,-,测量范围为!$!,-,任意!,-范围内误差为!,-,示值总误差为!-,示值变动性为!#-。#千分表千分表比百分表的测量读数更为准确,其分度值为!(-。测量范围有四种,即:!$(,!$,,!$和!$#-。它的各种误差见表(!.(.(&。表(!.(!.(&千分表的误差测量范围(-)示值分段误差任意!#-任意!,-初始(-示值总误差回程误差示值变动性!-!$(!$,!$!$#,!,#!#!&+%/,!,#!#注:(本表摘自)*+!/%+。,表中数值是以温度,!0条件下给定的。表中数值不适用于测量头朝上的检定姿态。(五)测微计和比较仪测
20、微计和比较仪主要用于比较测量法(即相对测量法),或用作其它精密测量装置上的指示器和定位。其主要特点是测量精度高,但测量的示值范围较小。图(!.(.1 及图(!.(.%常见的结构原理示意图。它们的示值范围、技术指标、允许误差见表(!.(.(#$表(!.(.(+。除杠杆式测微计和扭簧比较仪外,不有其他同类形式的量仪。例如杠杆齿轮比较仪、光学扭簧测微计等。其中杠杆齿轮比较仪很受人欢迎。因为它不仅灵敏度高、示值稳定可靠,而且使用的范围也较广泛。杠杆齿轮比较仪的外形和结构如图(!.(./,它的分度值、示值范围和示值误差等见表(!.(.(1。1#!,第一章机械检测量具图!#!#$杠杆式测微计结构示意图图!
21、#!#%扭簧比较仪结构示意图!扭簧&扭簧固定支架测量杆表!#!#!(测微计分度值、示值范围和示值误差())分度值*!*(*&*!示值范围+*+*!(+*,+*示值误差+*&(+*&+*!+*(示值变化!-分度!分度%(&第十篇机械制造检测技术表!#!#!$扭簧比较仪的示值误差和范围分度值(%)示值误差任意&分度内任意$分度内任意!分度内分度内示值稳定性分度(!)(!)(!*()(&()(!*)()(&)(+(*)(*)(+)(*)(!,&(!)(+)($()(-)(!(*)()(&(!)(&)(*)(!)(!,+注:本表摘自./+0*-+。图!#!#1杠杆齿轮比较仪二、量规和量块量规,大多用于
22、成批或大批生产的场合。量块大多用作基准量具。1*第一章机械检测量具表!#!#!$杠杆齿轮比较仪的分度值、示值范围和误差示值范围(%)分度值(%)示值误差&分度内&分度外示值总误差示值变动性回程误差分度(!%)&(!)&(*)&()&(*)&()&(!&(+&(!)()(!(*()&()&!(&!(!(*(,!(*(,()注:!(本表摘自-.+*,+。*(表中数值是以温度*/条件下给定的。(检定时,杠杆齿轮比较仪的测量杆应处在垂直向下的姿态。(一)光滑量规又名光滑极限量规,它不能测出被测零件的实际具体尺寸,只能确定被测零件实际尺寸,是否在规定的极限尺寸范围内,其原理见图!#!#!。图!#!#!量
23、规原理图0)塞规1)卡规由图!#!#!可知,用塞规或卡规检验工件,必须同时用“通”和“止”各检验一次,才能判定被加工工件(孔或轴)是否合格,即被加工工件的公差是否在规定的极限尺寸范围内。例如在孔加工过程中,倘若塞规“止”端通过,表示被加工的孔径已超出规定的最大极限尺寸;如无其他挽救办法,工件报废,倘若塞规“通”端通不过,表示被加工的孔径+*第十篇机械制造检测技术还不到规定的最小极限尺寸,须要继续加工。只有塞规的“通”端通过,“止”端通不过,被加工的孔径才是合格品。同样用卡规检验轴径,也必须“止”则止,“通”则通,被加工的轴径才算合格。光滑极限量规的型式和其适用的基本尺寸范围见表!#!#!$,它
24、们的结构和尺寸详见%&()$。光滑量规的代号及用途见表!#!#!*。表!#!#!$光滑极限量规的型式和适用的尺寸光滑极限量规的型式适用的基本尺寸范围(+)孔用极限针式塞规!,量规锥柄圆柱塞规!,-三牙销紧式圆柱塞规./,!)三牙销紧式非全形塞规.$,!$非全形塞规.!$,)球端杆规.!),-轴用极限圆柱环规!,!量规双头组合卡规!,(单头双极限组合卡规!,(双头卡规.(,!单头双极限卡规!,)注:本表摘自%&()$。表!#!#!*光滑量规的代号及用途被检零件量规种类代号形状用途合格的标志轴工作量规验收量规校对量规通卡规检查轴是否过大通过止卡规检查轴是否过小不过验#通卡规验收时检查轴是否过大通过
25、验#止卡规验收时检查轴是否过小不过校#通塞规校对“验#过”是否过小通过校#验塞规从已磨损的过端量规中选“验#过”不过校#损塞规校对“过”和“验#过”的磨损不过校#止塞规校对“止”和“验#止”是否过小通过孔工作量规验收量规通塞规检查孔是否过小通过止塞规检查孔是否过大不过验#通塞规验收时检查孔是否过小通过验#止塞规验收时检查孔是否过大不过注:参看图!#!#!,表中通的代号为 0,止的代号为 1。(二)量块量块又名块规,通常作成矩形长方块。它除了作为长度基准进行尺寸传递外,主要!)第一章机械检测量具用来检定量具和量仪、调整精密机床,以及精密加工中的检测之用。我国量块成套组合的套数按照!#$%&(规定
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