第02章测量技术基础(2)精.ppt
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1、第02章测量技术基础(2)第1页,本讲稿共68页 第一节第一节 概述概述 一、测量技术的一般概念一、测量技术的一般概念1、什么是技术测量:、什么是技术测量:主要是研究对零件几何要素时的测量与检验的问题。2、测量:、测量:将一个被测的量和一个作为测量单位的标准量进行比较而求出比值,并确定被测的量是测量单位的若干倍和几分之几的实验过程。3、检验:、检验:确定被测的几何量是否在规定的验收极限范围内从而判断其是否合格,而不要求量值。技术测量的基本要求:技术测量的基本要求:保证测量精度、效率要高、成本要低、保证测量精度、效率要高、成本要低、避免废品产生避免废品产生第2页,本讲稿共68页4、检测的意义、检
2、测的意义 “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:定性检验定性检验和和定量测试定量测试。第3页,本讲稿共68页二、测量过程的四要素二、测量过程的四要素n“测量测量”是以确定量值为目的的全部操作。是以确定量值为目的的全部操作。n一个完整的测量过程应包含:四个要素。一个完整的测量过程应包含:四个要素。被测量、被测量、计量单位、计量单位、测量方法(含测量器具)测量方法(含测量器具)测量精度测量精度 第4页,本讲稿共68页1、被测量、被测量 被测量在机械精度的检测中主要是有关几何精度方面的参数量,其基本对象是长度和角度基本对象是长度和角度。但是,
3、长度量和角度量在各种机械零件上的表现形式却是多种多样的,表达被测对象性能的特征参数也可能是相当复杂的。例如,表面粗糙度的各种评定参数,齿轮的各种误差项目,尺寸公差与形位公差之间的独立与相关关系等等第5页,本讲稿共68页2、测量单位、测量单位n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”。n机械工程中常用的长度单位有机械工程中常用的长度单位有“毫米毫米”、“微米微米”和和“纳米纳米”,常用的角度单位是非国际单位制的单位“度”、“分”、“秒”和国际单位制的辅助单位“弧度”。n在测量过程中,测量单位必须以物质形式来
4、体现,能体现计量单位和标准量的物质形式有:光波波长、精密量块、线纹尺、各种圆分度盘等。第6页,本讲稿共68页3、测量方法、测量方法n测量方法是 测量原理测量原理、测量器具测量器具(计量器具)和测测量条件量条件(环境和操作者)的总和。n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。第7页,本讲稿共68页4、测量精度、测量精度n测量结果与真值的一致程度。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。n真值的定义为:当某量能被完善地确定并
5、能排除所有测量上的缺陷时,通过测量所得到的量值。n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。第8页,本讲稿共68页三、检测的一般步骤三、检测的一般步骤n确定被检测项目 认真审阅被测件图纸及有关的技术资料,了解被测件的用途,熟悉各项技术要求,明确需要检测的项目。n设计检测方案 根据检测项目的性质、具体要求、结构特点、批量大小、检测设备状况、检测环境及检测人员的能力等多种因素,设计一个能满足检测精度要求,且具有低成本、高效率的检测预案。n选择检测器具 按照规范要求选择适当的检测器具,设计、制作专用的检测器
6、具和辅助工具,并进行必要的误差分析。第9页,本讲稿共68页n检测前准备 清理检测环境并检查是否满足检测要求,清洗标准器、被测件及辅助工具,对检测器具进行调整使之处于正常的工作状态。n采集数据 安装被测件,按照设计预案采集测量数据并规范地作好原始记录。n数据处理 对检测数据进行计算和处理,获得检测结果。n填报检测结果 将检测结果填写在检测报告单及有关的原始记录中,并根据技术要求作出合格性的判定。第10页,本讲稿共68页第二节第二节 长度基准与尺寸传递长度基准与尺寸传递一、长度基准一、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本单位名
7、称是“米米”,其单位符号为,其单位符号为“m”。“米米”的定义的定义 1889年在法国巴黎召开了第一届国际计量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大会,从国际计量局订制的30根米尺中,选出了作为根米尺中,选出了作为统一国际长度单位量值的一根米尺,把它称之为统一国际长度单位量值的一根米尺,把它称之为“国际国际米原器米原器”。1983年第年第17届国际计量大会又更新了米的定义,规定:届国际计量大会又更新了米的定义,规定:“米米”是在真空中在是在真空中在1/299792458s的时间间隔内行进的时间间隔内行进路程的长度路程的长度。第11页,本讲稿共68页二、长度的量值传递二、长度
8、的量值传递n量量值值传传递递是是“将将国国家家计计量量基基准准所所复复现现的的计计量量值值,通通过过检检定定(或或其其它它方方法法)传传递递给给下下一一等等级级的的计计量量标标准准(器器),并并依依次次逐逐级级传传递递到到工作计量器具上,以保证被测对象的量值准确一致的方式工作计量器具上,以保证被测对象的量值准确一致的方式”。n我我国国长长度度量量值值传传递递系系统统如如图图所所示示,从从最最高高基基准准谱谱线线向向下下传传递递,有有两两个个平平等等的的系系统统,即即端端面面量量具具(量量块块)和和刻刻线线量量具具(线线纹纹尺尺)系统。其中尤以量块传递系统应用最广。系统。其中尤以量块传递系统应用
9、最广。第12页,本讲稿共68页三、量块三、量块1、量块的基本知识:、量块的基本知识:量块通常做成矩形截面的长方块。量块通常做成矩形截面的长方块。作用:作用:量值传递的媒介;量值传递的媒介;检定、校准量具、量仪;检定、校准量具、量仪;直接测量精密零件。直接测量精密零件。材料:材料:用铬锰钢制成,耐磨,不易变形。用铬锰钢制成,耐磨,不易变形。形状:形状:长方体长方体 三、量块三、量块第13页,本讲稿共68页n量块的构成:长方体的长方体的量块有两个平行的测量面,量块有两个平行的测量面,其余为非测量面。其余为非测量面。n测量面极为光滑、平整,其表面粗糙度Ra值达0.012m以上 n两测量面之间的距离即
10、为两测量面之间的距离即为量块的工作长度(标称长量块的工作长度(标称长度)。度)。n标称长度到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 第14页,本讲稿共68页2、量块的精度、量块的精度(级)(级)按国标GB6093-85,量块按制造精度分5级,0、1、2、3和和K级,其中级,其中0 级精度最高,级精度最高,3级最低,级最低,K级为校准级,级为校准级,主要根据量块长度极限偏差、测量面的主要根据量块长度极限偏差、测量面的 平行度、粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。平行度、粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。量块生
11、产企业大都按量块生产企业大都按“级级”向市场销售量块。向市场销售量块。用量块长度极限偏差用量块长度极限偏差(中心长度与标称长度允许的最大(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;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(用量块长度变动量(量块最大长度与最小长度之差)控制每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。一个量块两测量面间各对应点的长度变动范围。例如:例如:30 0.0008 2级量块级量块第15页,本讲稿共68页n(等)(等)按专业计量部门按照标准对其各项精度指标进按专业计量部门按照标准对其各项精度指标
12、进行检定,确定符合哪一行检定,确定符合哪一“等等”n标准规定了量块按其检定精度分为六等,标准规定了量块按其检定精度分为六等,n 即即1、2、3、4、5、6等,其中等,其中1等精度最高,等精度最高,6等精度等精度最低,最低,n“等等”主要依据主要依据量块中心长度测量的不确定度允许值和平量块中心长度测量的不确定度允许值和平面平行性允许偏差面平行性允许偏差来划分的。来划分的。30 0.0008 2级量块级量块 用不确定度用不确定度 0.0003的测量仪器测量:的测量仪器测量:30.0004属于几等属于几等?第16页,本讲稿共68页n量块的量块的“级级”与与“等等”n量量块块的的“级级”和和“等等”是
13、是从从成成批批制制造造和和单单个个检检定定两两种种不同的角度出发,对其精度进行划分的两种形式。不同的角度出发,对其精度进行划分的两种形式。n按按“级级”使使用用时时,以以标标记记在在量量块块上上的的标标称称尺尺寸寸作作为为工工作作尺尺寸,该尺寸寸,该尺寸包含其制造误差及使用过程中的磨损误差包含其制造误差及使用过程中的磨损误差。n按按“等等”使使用用时时,必必须须以以检检定定后后的的实实际际尺尺寸寸作作为为工工作作尺尺寸寸,该尺寸不包含制造误差,但该尺寸不包含制造误差,但包含了检定时的测量误差包含了检定时的测量误差。n就就同同一一量量块块而而言言,检检定定时时的的测测量量误误差差要要比比制制造造
14、误误差差小小得得多多。所所以以,量量块块按按“等等”使使用用时时其其精精度度比比按按“级级”使使用用要要高高,且且能能在在保保持持量量块块原原有有使用精度的基础上延长其使用寿命。使用精度的基础上延长其使用寿命。第17页,本讲稿共68页应当指出:应当指出:按按“等等”使用量块也有局限性:使用量块也有局限性:1.增加检定费增加检定费 2.由于要以实际检定结果作为工作尺寸,使用上不方由于要以实际检定结果作为工作尺寸,使用上不方便。便。3.受测量面平行度的限制,并不是任何受测量面平行度的限制,并不是任何“级级”的量块的量块都可以检定成任何都可以检定成任何“等等”的量块的量块第18页,本讲稿共68页3、
15、量块的选用、量块的选用n量量块块是是定定尺尺寸寸量量具具,一一个个量量块块只只有有一一个个尺尺寸寸。为为了了满满足足一一定定范范围围的的不不同同要要求求,量量块块可可以以利利用用其其测测量量面面的的高高精精度度所所具具有有粘粘合合性性,将将多多个个量量块块研研合合在在一一起起,组组合合使使用用。根根据据标标准准GB609385规规定定,我我国国成成套套生生产产的的量量块块共共有有17种种套套别别,每每套套的的块块数数分分别别为为91、83、46、12、10、8、6、5、等等。表表3-4所所列列为为83块块组组和和91块块组组一一套套的的量量块的尺寸系列。块的尺寸系列。n粘粘合合性性:测测量量层
16、层表表面面有有一一层层极极薄薄的的油油膜膜,在在切切向向推推合合力力的的作作用用下下,由由于于分子间吸引力,使两量块研合在一起的特性。分子间吸引力,使两量块研合在一起的特性。第19页,本讲稿共68页量块的组合量块的组合n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,第20页,本讲稿共68页n 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:n 36.745 所需尺寸 1.005 第一块量块尺寸n 1.24
17、 第二块量块尺寸 4.5 第三块量块尺寸 n 30.0 第四块量块尺寸 第21页,本讲稿共68页量块使用的注意事情项量块使用的注意事情项n量块必须在使用有效期内,否则应及时送专业部门检定。n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。n分清量块的“级”与“等”,注意使用规则。n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。n轻拿、轻放量块,杜绝磕碰、跌落等情况的发生。n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。n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。第22页,本讲稿共68页角度的量值
18、传递n角度基准与长度基准有本质的区别。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(2rad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。n为了检定和测量需要,仍然要建立角度度量的基准。第23页,本讲稿共68页第三节 测量器具和测量方法 一、一、测量器具测量器具 (一)(一)分类:分类:按其测量原理与结构特点可分为量具、测量仪器和测量装置量具、测量仪器和测量装置等三大类。第24页,本讲稿共68页1、量量具具 是是一一种种具具有有固固定定形形态态、用用以以复复现现或或提提供供一一个个或或多多
19、个个已已知知量量值值的的器器具具。按按用用途途的的不同量具可分为以下几类:不同量具可分为以下几类:单单值值量量具具 只只能能体体现现一一个个单单一一量量值值的的量量具具。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。多多值值量量具具 可可体体现现一一组组同同类类量量值值的的量量具具。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。第25页,本讲稿共68页n通通用用量量具具 我我国国习习惯惯上上将将结结构构比比较较简简单单的的测测量量仪仪器器称称为为通通用用量量具具。如游标卡尺、外径千分尺、百分表等。n专用量具专用量具 专门用
20、来检验某种特定参数专门用来检验某种特定参数的量具。的量具。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。第26页,本讲稿共68页2、测量仪器、测量仪器 能将被测量转换成可直接观能将被测量转换成可直接观察的示值或等效信息的测量器具。察的示值或等效信息的测量器具。如立式光学比较仪、卧式测长仪、万能工具显微镜等。3、测量装置、测量装置 为确定被测量值所必须的一为确定被测量值所必须的一台或若干台测量仪器(或量具)连同有关的台或若干台测量仪器(或量具)连同有关的辅助设备所构成的系统。辅
21、助设备所构成的系统。如国家长度基准复现装置、产品自动分检装置等。第27页,本讲稿共68页(二)测量器具的技术性能指标(二)测量器具的技术性能指标刻刻线线间间距距 测测量量器器具具标标尺尺或或刻刻度度盘盘上上两两相相邻邻刻刻线线中中心心间的距离。间的距离。为便于读数,一般做成刻线间距为0.752.5mm的等距离刻线。分分度度值值 测测量量器器具具的的标标尺尺上上,相相邻邻两两刻刻线线所所代代表表的的量量值之差。值之差。如一外径千分尺的微分筒上相邻两刻线所代表的量值 之 差 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
22、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28页,本讲稿共68页第29页,本讲稿共68页示值范围示值范围 由测量器具标尺或度盘上表示的最低值由测量器具标尺或度盘上表示的最低值到最高值的范围。到最高值的范围。如机械式比较仪的示值范围为-0.1+0.1mm(或0.1mm),如图所示。测量范围测量范围 在允许不确定度内,测量器具所能测在允许不确定度内,测量器具所能测量的被测量值的下限值至上限值的范围。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025mm、2550mm等,机械式比较仪的测量范围为0180mm,如图所示。第30页,本讲稿共68页示示值值误误差
23、差 测测量量仪仪器器的的示示值值与与被被测测量量的的真真值值之之差差。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。量具的示值误差量具的示值误差是标称值与(约定)真值之差是标称值与(约定)真值之差测量仪器测量仪器的示值误差的示值误差是示值与被测量的(约是示值与被测量的(约 定)真值之差定)真值之差测量不确定度测量不确定度 指对测量结果与被测量的真值指对测量结果与被测量的真值 不能确定程度不能确定程度 第31页,本讲稿共68页二、测量方法分类二、测量方法分类 1、按按所所测测得得的的量量(参参数数)是是否否为为被被测测之之量量分类分类直直接接测测
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- 02 测量 技术 基础
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