第二章 几何量测量技术基础(A).ppt
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1、第二章 几何量测量技术基础l1 测量与检验的概念测量与检验的概念l2 长度基准与量值传递长度基准与量值传递l3 计量仪器和测量方法分类计量仪器和测量方法分类l4 测量误差测量误差l5 各类测量误差的处理各类测量误差的处理l6 等精度测量列的数据处理等精度测量列的数据处理本章的基本知识点:本章的基本知识点:量值传递系统;量值传递系统;量块基本知识;量块基本知识;测量器具的基本计量参数;测量器具的基本计量参数;测量误差的特点及其分类;测量误差的特点及其分类;测量误差的处理方法;测量误差的处理方法;测量结果的数据处理。测量结果的数据处理。1 测量与检验的概念 几何量几何量测量测量其实质就是将被测几何
2、量与作为计其实质就是将被测几何量与作为计量单位的标准量进行比较,从而确定被测量量单位的标准量进行比较,从而确定被测量的过程。的过程。检验检验是判断零件是否合格而不需要测出具体是判断零件是否合格而不需要测出具体数值。数值。一个完整的测量过程应包括如下四个要素:一个完整的测量过程应包括如下四个要素:被测对象、计量单位、测量方法、测量精度被测对象、计量单位、测量方法、测量精度 1.被测对象:被测对象:本课程主要是几何量,即长度、本课程主要是几何量,即长度、角度、形状、位置、表面粗糙度以及齿轮等角度、形状、位置、表面粗糙度以及齿轮等零件的几何参数;零件的几何参数;2.测量单位:测量单位:我国法定计量单
3、位,长度为米,我国法定计量单位,长度为米,角度为弧度和度、分、秒。角度为弧度和度、分、秒。3.测量方法:测量方法:测量时采用的测量原理、测量器测量时采用的测量原理、测量器具和测量条件的总和。具和测量条件的总和。4.测量精度:测量精度:测量结果与被测真值一致的程度。测量结果与被测真值一致的程度。反义词为反义词为测量误差测量误差。测量误差大,测量精度。测量误差大,测量精度低,测量误差小,测量精度高。低,测量误差小,测量精度高。测量的意义为了满足机械产品的功能要求,在正确合理地完成了可靠性、使用寿命、运动精度等方面的设计以后,还须进行加工和装配过程的制造工艺设计,即确定加工方法、加工设备、工艺参数、
4、生产流程及检测手段。其中,特别重要的环节就是质量保证措施中的精度检测。“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:定性检验和定量测试。定性检验的方法只能得到被检验对象合格与否的结论,而不能得到其具体的量值。因其检验效率高、检验成本低而在大批量生产中得到广泛应用。定量测试的方法是在对被检验对象进行测量后,得到其实际值并判断其是否合格的方法。2 长度基准与量值传递1长度基准与量值传递长度基准与量值传递2角度基准与量值传递角度基准与量值传递3量块量块 一、长度基准与量值传递l在国际单位制及我国法定计量单位中,以在国际单位制及我国法定计量单位中,以米米作
5、为长度基准,作为长度基准,其单位符号为其单位符号为“m”。l在在1983年第十七界国际计量大会上通过的米的定义是:年第十七界国际计量大会上通过的米的定义是:“1米是光在真空中于米是光在真空中于1/299792458秒的时间间隔内所经秒的时间间隔内所经过的距离过的距离”。l我国采用碘吸收稳定的我国采用碘吸收稳定的0.633 氦氖激光辐射作为波长氦氖激光辐射作为波长基准复现米。基准复现米。l量值传递是量值传递是“将国家计量基准所复现的计量值,通过将国家计量基准所复现的计量值,通过检定检定(或其它方法)传递给下一等级的计量标准(器),并(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
6、作计量器具上,以保证被测对象的量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值准确一致的方式”。二、角度基准与量值传递 在计量部门,为了方便,采用多面棱体作在计量部门,为了方便,采用多面棱体作为角度量值的基准。为角度量值的基准。多面棱体标准测角仪角度量块各种角度量具三、量块 量块是精密测量中经常使用的标准器,量块是精密测量中经常使用的标准器,分分长度量块长度量块和和角度量块角度量块。1、长度量块、长度量块 长度量块是长度量块是单值端面量具单值端面量具,形状大多为长方六面体,形状大多为长方六面体,其中一对平行平面为量块的工作表面,两工作表面的其中一对平行平面为量块的工作表面,
7、两工作表面的间距即长度量块的工作尺寸。间距即长度量块的工作尺寸。量块是用特殊合金钢制成的,两个量块的测量面或量块是用特殊合金钢制成的,两个量块的测量面或一个量块的测量面与平晶表面之间具有一个量块的测量面与平晶表面之间具有研合性研合性(量块量块表面十分光洁和工整,用力推合两量块使它们的测量表面十分光洁和工整,用力推合两量块使它们的测量表面紧密接触时,二者能粘合到一起表面紧密接触时,二者能粘合到一起)。)。图23 量块工作表面与平晶研合n长度量块尺寸方面的术语长度量块尺寸方面的术语标称长度标称长度l 量块上标出的长度量块上标出的长度(刻印在量块上的尺(刻印在量块上的尺寸)寸)实际长度实际长度 量块
8、长度的实际测得值,分中心长度量块长度的实际测得值,分中心长度L和任意点长度和任意点长度Li。量块的长度变动量量块的长度变动量 任意点长度任意点长度 Li的最大差:的最大差:Lv=Limax-Limin ,量块长度变动量允许值量块长度变动量允许值 Tv量块的长度偏差量块的长度偏差 实际值与标称长度的差,其允许实际值与标称长度的差,其允许值为极限偏差值为极限偏差D 三、量块n长度量块的分级长度量块的分级 按按制造精度制造精度分分5级,级,0,1,2,3,K级,级,K级级为校准级。为校准级。“级级”主要是根据长度极限偏差主要是根据长度极限偏差D和长度变和长度变动量的允许值动量的允许值Tv划分。划分。
9、工作尺寸为工作尺寸为标称长度标称长度,含制造误差,不加修,含制造误差,不加修正值。正值。三、量块(续)n长度量块的分等长度量块的分等 按按检定精度检定精度分为分为16等,等,1等精度最高,等精度最高,6等最低。等最低。工作尺寸为量块检定书列出的工作尺寸为量块检定书列出的实测中心长度实测中心长度,排除了,排除了量块的制造误差,只含检定时的较小的测量误差。量块的制造误差,只含检定时的较小的测量误差。几点说明:几点说明:按按“等等”使用比按使用比按“级级”使用的测量精度高。使用的测量精度高。量值按长度量值传递系统进行,即低一等量块检定量值按长度量值传递系统进行,即低一等量块检定用高一等量块作标准。用
10、高一等量块作标准。量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同的角度出发,对其精度进行划分的两种形式。按“级”使用时,以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸,该尺寸包含其制造误差。按“等”使用时,必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸,该尺寸不包含制造误差,但包含了检定时的测量误差。就同一量块而言,检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以,量块按“等”使用时其精度比按“级”使用要高,且能在保持量块原有使用精度的基础上延长其使用寿命。三、量块(续)n长度量块的尺寸组合长度量块的尺寸组合 按实际需要,用多个按实际需要,用多个尺寸不同的量块研合组成所需要的长尺寸不同的量块研合组成所需要的长度标准量。
11、度标准量。为了减少量块的组合误差,应尽量减少量块的组合块数,为了减少量块的组合误差,应尽量减少量块的组合块数,一般不超过一般不超过4块。块。选用量块时,采用选用量块时,采用消尾法消尾法,即每选一块至少应减去所需尺,即每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。寸的一位尾数。量块是成套制成,每套数量不同(量块是成套制成,每套数量不同(8383块、块、4646块、块、9191块)。块)。量块的尺寸组合采用消尾法:量块的尺寸组合采用消尾法:46.725=1.46.725=1.005005+1.+1.2222+4.+4.5 5+40+40n量块的作用量块的作用作为作为尺寸传递的长度标准尺寸传递的长度标准,将
12、国家的长度基准按,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。现量值统一。计量仪器示值误差的计量仪器示值误差的检定标准检定标准,检定量仪的示值,检定量仪的示值误差。误差。比较测量时以量块为基准比较测量时以量块为基准,用测量器具比较量块,用测量器具比较量块与被测尺寸的差值。与被测尺寸的差值。也可直接用于精密测量、精密机床和夹具调整时也可直接用于精密测量、精密机床和夹具调整时的的尺寸基准尺寸基准。三、量块(续)2、角度量块、角度量块u三角形量块:一个工作角三角形量块:一个工作角(1079)作作为测量标准量;为测量标准量;u四边形
13、量块:四个工作角四边形量块:四个工作角(80 100)作为标准量。作为标准量。3 计量仪器和测量方法分类1计量仪器的分类计量仪器的分类2计量器具的基本技术性能指标计量器具的基本技术性能指标3测量方法的分类测量方法的分类一、计量仪器的分类1.量具类量具类2.量规类量规类3.计量仪器计量仪器(量仪量仪)4.计量装置计量装置一、计量仪器的分类1、量具类量具类 通用的有刻度的或无刻度的一系列单值和通用的有刻度的或无刻度的一系列单值和多值量块和量具。多值量块和量具。单值量具:如长度量块、单值量具:如长度量块、90角尺;角尺;多值量具:如线纹尺、游标卡尺、千分尺;多值量具:如线纹尺、游标卡尺、千分尺;游标
14、卡尺游标卡尺一、计量仪器的分类2、量规类量规类 没有刻度且专用的计量器具,可检验零件没有刻度且专用的计量器具,可检验零件要素实际尺寸和形位误差的综合结果。要素实际尺寸和形位误差的综合结果。特点:得不到工件的具体实际尺寸和形位特点:得不到工件的具体实际尺寸和形位误差值,只能判断工件是否合格。误差值,只能判断工件是否合格。例如:光滑极限量规检验孔轴。例如:光滑极限量规检验孔轴。塞规卡规3、计量仪器计量仪器 将被测几何量的将被测几何量的量值转换量值转换成可成可直接观测的示值或等效信息的一直接观测的示值或等效信息的一类计量器具。按原始信号转换原类计量器具。按原始信号转换原理分为:理分为:(1)机械量仪
15、机械量仪 机械方法实现原始信号转换,机械方法实现原始信号转换,有机械测微机构。如:机械式测有机械测微机构。如:机械式测微比较仪(测微仪和比较仪座组微比较仪(测微仪和比较仪座组成)。成)。机械式比较仪一、计量仪器的分类(2)光学量仪光学量仪 用光学方法实用光学方法实现原始信号的转现原始信号的转换,有光学放大换,有光学放大机构。机构。特点:精度高、特点:精度高、性能稳定。性能稳定。例如:光学例如:光学比较仪、工具显比较仪、工具显微镜等。微镜等。一、计量仪器的分类(3)电动量仪电动量仪 原始信号转换为电原始信号转换为电量信号,具有放大、量信号,具有放大、滤波电路。滤波电路。特点:精度高,测特点:精度
16、高,测量信号经量信号经A/D转换后,转换后,易于与计算机接口,易于与计算机接口,实现测量和数据处理实现测量和数据处理的自动化。的自动化。如电感比较仪、圆度如电感比较仪、圆度仪等。仪等。电感比较仪一、计量仪器的分类(4)气动量仪气动量仪 以压缩空气为介质,通过气动系统以压缩空气为介质,通过气动系统流量或流量或压力压力变化实现原始信号转换。变化实现原始信号转换。特点:结构简单、测量精度和效率都高,特点:结构简单、测量精度和效率都高,但示值范围小。但示值范围小。如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。4、计量装置计量装置 为确定被测几何量量为确定被测几何量量值所必需的计量
17、器具和值所必需的计量器具和辅助设备的总体。辅助设备的总体。特点:测同一工件上特点:测同一工件上较多的几何量和形状比较多的几何量和形状比较复杂的工件。较复杂的工件。如:齿形齿向测量仪、如:齿形齿向测量仪、齿轮综合精度检查仪。齿轮综合精度检查仪。二、计量器具的基本技术性能指标1.刻度间距刻度间距 计量器具的标尺或分度盘上相邻两刻计量器具的标尺或分度盘上相邻两刻线中心之间的距离或圆弧长度。(线中心之间的距离或圆弧长度。(12.5mm)2.分度值分度值 计量器具的标尺或分度盘上每一刻度间计量器具的标尺或分度盘上每一刻度间距所代表的量值。(距所代表的量值。(0.1mm0.001mm)分度值分度值越小,精
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