公差配合与技术测量-教学ppt课件 ---第三章-检测技术基础.ppt

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1、第三章检测技术 基础第三章检测技术基础第一节检测的基本概念一、检测的基本概念 零件几何量需要通过测量或检验，才能判断其合格与否，只有合格的零件才具有互换性。(1)测量(2)检验(3)检测第三章检测技术基础二、长度单位、基准和尺寸传递(一)长度单位和基准 在我国法定计量单位中，长度单位是米(m)。(二)量值的传递系统 在生产实践中，不便于直接利用光波波长进行长度尺寸的测量，通常要经过中间基准将长度基准逐级传递到生产中使用的各种计量器具上，这就是量值的传递系统。第三章检测技术基础图3-1长度量值的传递系统第三章检测技术基础三、量块的基本知识 量块又称块规。(一)量块的材料、形状和尺寸图3-2量块第

2、三章检测技术基础(二)量块的精度等级 按GB/T 60932001的规定，量块按制造精度(即量块长度的极限偏差和长度变动量允许值)分为5级：k级（校准级）和0，1，2，3级（准确度级）。(三)量块的特性和应用 量块的基本特性除上述的稳定性、耐磨性和准确性之外，还有一个重要特性研合性。(四)成套量块的组合尺寸 量块是成套供应的，按一定尺寸组成一盒。第三章检测技术基础表3-1成套量块的组合尺寸第三章检测技术基础表3-1成套量块的组合尺寸第三章检测技术基础第二节计量器具和测量方法的分类一、计量器具的分类 计量器具(或称为测量器具)是指测量仪器和测量工具的总称。(一)量具 量具通常是指结构比较简单的测

3、量工具，包括单值量具、多值量具和标准量具等。第三章检测技术基础(二)量规 量规是一种没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。(三)量仪 量仪即计量仪器，是指能将被测的量值转换成可直接观察的指示值或等效信息的计量器具。第三章检测技术基础(四)计量装置 计量装置是一种专用检验工具，可以迅速地检验更多或更复杂的参数，从而有助于实现自动测量和自动控制，如自动分选机、检验夹具、主动测量装置等。第三章检测技术基础二、计量器具的基本技术指标(1)标尺间距(2)分度值(3)测量范围(4)示值范围(5)灵敏度(6)示值误差(7)测量的重复性误差(8)不确定度第三章检测技术基础图3-3测量器具

4、参数示意图第三章检测技术基础三、测量方法的分类 测量方法可以从不同的角度进行分类。1.按是否直接量出所需的量值，分为直接测量和间接测量(1)直接测量直接测量又可分为绝对测量和相对测量。(2)间接测量第三章检测技术基础2.按零件被测参数的多少，可分为综合测量和单项测量(1)单项测量(2)综合测量3.按被测零件的表面与测量头是否有机械接触，分为接触测量和非接触测量(1)接触测量(2)非接触测量4.按测量技术在机械制造工艺过程中所起的作用，可分为主动测量和被动测量(1)主动测量(2)被动测量第三章检测技术基础第三节常用长度量具的基本结构与原理 机械加工生产中最常用的量具有卡尺、千分尺、百分表和千分表

5、。一、游标类卡尺(一)游标卡尺 卡尺是利用游标读数的量具，其原理是将尺身（主尺）刻度（n-1）格间距，作为游标副尺刻度n格的间距宽度，两者刻度间距相差的数值，即为分度值。第三章检测技术基础图3-4游标卡尺a)示意图b)游标读数原理1尺身2刀口外测量爪3尺框4锁紧螺钉5微动装置6微动螺母7游标读数值8内测量爪第三章检测技术基础图3-5其他卡尺a)带表卡尺1刀口形内测量爪2尺框3指示表4紧固螺钉5尺身6深度尺7微动装置8外测量爪b)电子数显卡尺1内测量面2固紧螺钉3液晶显示器4数据输出端口5深度尺6容尺7、11去尘板8置零按钮9米/英制换算按钮10外测量面12台阶测量面第三章检测技术基础(二)高度

6、游标尺 配有双向电子测头，确保了测量的高效性稳定性，分辨率为0001mm；配有硬质合金划线器；具有测量及划线功能，带有数据保持与输出功能，如图312所示。第三章检测技术基础图3-12高度游标尺a)电子测头b)划线器第三章检测技术基础图3-13深度游标尺a)示意尺b)测量示例(三)深度游标尺第三章检测技术基础二、千分尺 千分尺是应用螺旋副读数原理进行测量的量具，如图314所示。图3-14外径千分尺a)示意图b)外径千分尺读数示例1尺架2测砧3测微螺杆4螺纹轴套5固定套筒6微分筒7调节螺母8接头9垫片10测力装置11锁紧机构12绝热板13锁紧轴第三章检测技术基础(一)外径类千分尺(1)外径千分尺(

7、2)大外径千分尺(3)对外尺寸精确测量的千分尺第三章检测技术基础图3-15带表测砧式千分尺a)示意图b)校对量杆1尺架2百分表3测砧紧固螺钉4测砧5测微螺杆6制动器7套管8微分筒9测力装置带表测砧式千分尺第三章检测技术基础图3-16杠杆千分尺1制动把2调整螺母3尺架4可调测杆5活动测头6指示机构7按钮8公差指示器9调零装置10定位柱11护板杠杆千分尺第三章检测技术基础(4)可测管壁厚、板厚的千分尺及特殊用途的千分尺。1)壁厚千分尺是利用与管壁内表面接触的测砧成点接触而实现的，如图3-17所示。图3-17壁厚千分尺1测砧2测微螺杆3测量面第三章检测技术基础图3-18板厚千分尺1尺架2测砧3测微螺

8、杆4锁紧装置5固定套管6微分筒7测力装置2)板厚千分尺的测量范围为025mm。第三章检测技术基础图3-19尖头千分尺1测砧2测微螺杆3测量面3)尖头千分尺。第三章检测技术基础图3-20奇数沟千分尺1测量面2尺架4)奇数沟千分尺第三章检测技术基础(二)内径类千分尺 其特点是：使用螺旋副原理；具有圆弧测头（爪）；测量前用校对环规校对尺寸。(1)内径千分尺图3-21内径千分尺1测量头2接长杆3心杆4锁紧装置5固定套管6微分筒7测微头第三章检测技术基础图3-22内测千分尺(2550mm)1固定测量爪2测微螺杆3活动测量爪4固定套管5导向套6锁紧装置(2)内测千分尺第三章检测技术基础(3)三爪内径千分尺

9、图3-23三爪内径千分尺a)示意图b)A部详图1测量爪2测量头3套筒4固定套筒5微分筒6测力装置第三章检测技术基础图3-24数显型深度千分尺1基座2锁紧装置3微分筒4测力装置5可换测杆(三)深度千分尺 它由测量杆、基座、测力装置等组成，用于测量工件的孔、槽深度和台阶高度，如图324、图325所示。第三章检测技术基础图3-25深度千分尺1基座2锁紧装置3微分筒4测力装置5可换测杆第三章检测技术基础三、百分表和千分表 按分度值不同，精度为001mm的称百分表；精度为0001mm（或0002mm）的称为千分表，如图326所示。图3-26百分表1小齿轮2、7大齿轮3中间齿轮4弹簧5带齿条的测量杆6指针

10、8游丝9套筒第三章检测技术基础四、内径百分表 内径百分表是用相对法测量孔径、深孔、沟槽等内表面尺寸的量具。(1)内径百分表图3-27内径百分表(定位护桥式)1测量头2可换测头3主体4表架5传动杆6弹簧7量表8杠杆9定位装置10螺母第三章检测技术基础图3-28涨簧式内径百分表1制动器2指示表3锁紧螺母4卡簧5手柄6接杆7顶杆8涨簧测头(2)涨簧式内径百分表 测量范围：34mm；410mm;1020mm。第三章检测技术基础图3-29钢球式内径百分表1制动器2指示表3锁紧装置4手柄5钢球测头6定位钢球7测量钢球(3)钢球式内径百分表第三章检测技术基础五、杠杆百分表图3-30杠杆百分表1齿轮2扭簧3表

11、针4扇形齿轮5杠杆测头6表夹头第三章检测技术基础六、比较仪(1)杠杆齿轮式比较仪分度值为05、1、2、5m图3-31杠杆齿轮式比较仪1指针2分度盘3调零装置4装夹套筒5测杆6测帽第三章检测技术基础图3-32机械扭簧式比较仪1测帽2套筒3微动螺钉4表壳5刻度盘6指针(2)扭簧式比较仪传动原理是利用扭簧元件作为尺寸的转换和放大机构。第三章检测技术基础第四节新技术在长度测量中的应用 一、光栅技术(一)计量光栅(二)光栅的莫尔条纹的产生 如图333a所示，将两块具有相同栅距(W)的光栅的刻线面平行地叠合在一起，中间保持00101mm间隙，并使两光栅刻线之间保持一很小夹角()。图3-33莫尔条纹第三章检

12、测技术基础(三)莫尔条纹的特性(1)对光栅栅距的放大作用(2)对光栅刻线误差的平均效应(3)莫尔条纹运动与光栅副运动的对应性 利用莫尔条纹这些特性，制成线位移传感器或角位移测量光栅盘的仪器，如三坐标测量机和数字式光学分度头等测量系统。第三章检测技术基础二、激光技术 激光是一种新型的光源，它具有其他光源所无法比拟的优点，即很好的单色性、方向性、相干性和能量高度集中性。图3-34激光干涉测长仪原理第三章检测技术基础三、三坐标测量机(一)三坐标测量机的应用1)三坐标测量机与“加工中心”相配合，具有“测量中心”之功能。2)三坐标测量机及其配置的实物编程软件系统以实物与模型的测量，得到的加工面几何形状的

13、各种参数而生成加工程序，完成实物编程；3)多台测量机联机使用，组成柔性测量中心，可实现生产过程的自动检测，提高生产效率。第三章检测技术基础(二)三坐标测量机的主要技术特性1)三坐标测量机按检测精度分为精密万能测量机和生产型测量机。2)按操作方式不同可分为手动、机动和自动测量机三种；3)三坐标测量机通常配置有测量软件系统、输出打印机、绘图仪等外围设备，增强了计算机的数据处理和自动控制等功能。(三)测量原理 因所选用的坐标轴在空间方向可自由移动，所以测量头在测量空间可达任意处测点。第三章检测技术基础图3-35三坐标测量机1底座2工作台3立柱4、5、6导轨7测头8驱动开关9键盘10计算机11打印机1

14、2绘图仪13脚开关第三章检测技术基础第五节测量误差和数据处理一、测量误差及其产生的原因测量误差是指测量结果与被测量的真值之差(1)计量器具的误差(2)基准件误差(3)测量方法误差(4)安装定位误差(5)环境条件所引起的测量误差(6)其他因素第三章检测技术基础二、测量误差的分类 测量误差按其性质可分为三类，即系统误差、随机误差和粗大误差。(一)系统误差 在相同条件下多次重复测量同一量值时，误差的数值和符号保持不变；或在条件改变时，按某一确定规律变化的误差称为系统误差。第三章检测技术基础(二)随机误差(偶然误差)在相同条件下，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着，但误差出现

15、的整体是服从统计规律的，这种类型的误差叫随机误差。第三章检测技术基础1.随机误差的性质及其分布规律(1)对称性(2)单峰性(3)有界性(4)抵偿性图3-36正态分布曲线和标准偏差对随机误差分布特性的影响a)正态分布曲线b)标准偏差对随机误差分布特性的影响第三章检测技术基础图3-370i范围内的概率第三章检测技术基础表3-2z和2(z)的一些对应值第三章检测技术基础(三)粗大误差 粗大误差的数值较大，它是由测量过程中各种错误造成的，对测量结果有明显的歪曲，如已存在，应予剔除。第三章检测技术基础三、测量精度测量精度是指测得值与真值的接近程度。(1)精密度(2)正确度(3)精确度图3-38射弹散布精

16、度第三章检测技术基础四、直接测量列的数据处理1.算术平均值2.测量列中任意测得值的标准偏差3.测量列算术平均值的标准偏差第三章检测技术基础第六节光滑工件尺寸的检验(GB/T 31771997)一、检验范围 使用普通计量器具，是指用游标卡尺、千分尺及车间使用的比较仪等，对公差等级为618级，基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸进行检验。二、验收原则及方法 所用验收方法应只接收位于规定尺寸极限之内的工件。第三章检测技术基础三、验收极限验收极限是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。(一)验收极限方式的确定 验收极限可按下列方式之一确定：1.内缩方式验收极限是从规定的最大实体极限(MML)和最小实体极

17、限(LML)分别向工件公差带内移动一个安全裕度(A)来确定，如图3-39所示。第三章检测技术基础图3-39验收极限与工件公差带关系图第三章检测技术基础2.不内缩方式规定验收极限等于工件的最大实体极限(MML)和最小实体极限(LML)，即A值等于零。(二)验收极限方式的选择 1)对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，其验收极限要选内缩方式。2)对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限则选不内缩方式。第三章检测技术基础四、计量器具的选择 按照计量器具的测量不确定度允许值(u1)选择计量器具。表3-4安全裕度A及计量器具不确定度的允许值u1(单位:mm)第三章检测技术基础表3-5千分尺和游标卡尺的不确定度(单位:mm)第三章检测技术基础表3-6比较仪的不确定度(单位:mm)第三章检测技术基础表3-7指示表的不确定度(单位:mm)