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互换性与技术测量基础石家庄工程职业学院航空工程系张彦星1第二章技术测量基础主要内容:一、技术测量的基本知识二、测量误差及数据处理三、用普通测量器具检测学习要求:1.了解测量的概念2.量块的等和级3.测量器具的选择与验收极限的确定2用游标卡尺测量直径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。32.1技术测量的基础知识2.1.1技术测量的基本概念1、测量：为确定被测对象的量值而进行的实验过程。即测量是将被测量与测量单位或标准量在数值上进行比较，从而确定两者比值的过程。2、测量公式：q＝x/E3、测量四要素式中：x：表示被测量；E：表示测量单位或标准量;q表示测量值。第二章技术测量基础被测对象计量单位测量方法测量精度（或准确度）四个要素4(3)测量方法：指测量时，所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合。一般情况多指获得测量结果的方式、方法。(4)测量精度：测量结果与真值的一致程度。即测量结果的可靠度。（1）测量对象：指零件的几何量，包括长度、角度、表面粗糙度及形位误差以及单键和花键、螺纹和齿轮等典型零件的各个几何参数的测量。（2）计量单位：几何量中的长度、角度单位。●常用的长度单位有：米（m）、毫米（mm）、微米（µm）。●平面角的角度单位为：弧度(rad)、度(°)、分(ˊ)、秒(″)。2.1.1测量的基本概念第二章技术测量基础2.1技术测量的基础知识5在测量技术领域和技术监督工作中常用到检验和检定两个术语。检验：确定被检几何量是否在规定的极限范围内，从而判断被检对象是否合格的实验过程。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。它不能得到被测量的具体数值。检定：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。2.1.1测量的基本概念第二章技术测量基础2.1技术测量的基础知识61)长度尺寸基准和传递系统2.1.2测量基准和尺寸传递系统第二章技术测量基础2.1技术测量的基础知识我国法定计量单位之中，长度的基本单位是米（m）。“1米”是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内的行程长度。国际计量大会推荐用稳频激光辐射来复现它。我国用碘吸收稳频的0.633μm氦氖激光辐射波长作为国家长度基准，其频率稳定度为1×10-9,现已提高到1×10-17的水平。实际生产中通常经过工作基准——线纹尺和量块，将长度基准的量值准确地逐级传递到生产中应用的计量器具和零件上去，以保证量值的准确一致。为了保证长度基准的量值能准确地传递到工业生产中去，就必须建立从光波基准到生产中使用的各种测量器具和工件的尺寸传递系统。7长度量值传递系统图82）角度尺寸基准和传递系统2.1.2测量基准和尺寸传递系统第二章技术测量基础2.1技术测量的基础知识角度计量也属于长度计量范畴，弧度可以用长度比值求得，一个圆周角定义为360°,因此角度不必再建立一个自然基准。但在实际应用中，为稳定和测量的需要，仍然必须要建立角度量值基准以及角度量值的传递系统。以往，常以角度量块做基准，近年来，出现了高精度的测角仪和多面棱镜。基准多面棱镜多工面作棱基体准标注测角仪角度量块各测种量角器度具工件涂色法检定直接直接检定比较法比较检定光隙法角度量值传递系统图：自准直仪93)量块量块是一种没有刻度的标准端面量具。制造材料多为特殊合金钢，形状一般为长方形六面体结构。在长度测量中，主要用作尺寸传递系统中的中间标准量具，或在相对法测量时作为标准件调整仪器的零位。它是一个长方形六面体，其端面尺寸为：●标称长度小于10mm：30×9●标称长度大于10mm：35×92.1技术测量的基础知识第二章技术测量基础2.1.2测量基准和尺寸传递系统L4L3L2L量块L1平晶103）量块（1）量块的尺寸它有两个测量面和四个非测量面。两相互平行的测量面之间的距离为量块的工作长度，称为标称长度(量块上标出的长度)。从量块一个测量面上任意点到与这个量块另一个测量面相研合的平晶表面的垂直距离称为量块长度Li。■量块长度第二章技术测量基础2.1技术测量的基础知识2.1.2测量基准和尺寸传递系统L4L3L2L量块L1平晶中心长度量块长度113）量块（1）量块的尺寸2.1技术测量的基础知识第二章技术测量基础从量块一个测量面中心点到与这个量块另一个测量面相研合的平晶面的垂直距离称为量块的中心长度L。尺寸6＜mm的量块，长度示值刻在测量面上；尺寸6≥mm的量块，长度示值刻在非测量面上。2.1.2测量基准和尺寸传递系统■量块长度L4L3L2L量块L1平晶中心长度量块长度12●端面量具量块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。2.1.2测量基准和尺寸传递系统13国家标准推荐的成套量块的组合尺寸14•（2)量块的精度（级）●量块按制造精度分5级，即K、0、1、2、3级，其中0级精度最高，3级最低，K级为校准级。（GB/T6093—2001）●分级根据：○量块长度的极限偏差；（见表2.2）○量块长度允许变动值；（见表2.2）○量块测量面的平面度；○测量面的粗糙度；○量块的研合性。2.1技术测量的基础知识第二章技术测量基础3)量块2.1.2测量基准和尺寸传递系统15各级量块的长度极限偏差和长度变动量允许值摘自几何量技术规范(GPS)长度标准量块GB/T6093-2001表2.216●端面量具量块即将两块量块的测量面轻轻地推合后，这两块量块就能粘合在一起，不会自己分开，好像一块量块一样。由于量块具有可粘合性，每块量块只有一个工作尺寸的缺点就克服了。利用量块的可粘合性，就可组成各种不同尺寸的量块组，大大扩大了量块的应用。2.1.2测量基准和尺寸传递系统量块的研合性(粘合性）每块量块只有一个工作尺寸。但由于量块的两个测量面做得十分准确而光滑，具有可粘合的特性。17第二章技术测量基础量块按制造时所允许的长度极限偏差和长度变动量分为5级：K、0、1、2、3量块的精度有“级”和“等”两种。●按制造精度分“级”长度极限偏差——反映制造时量块长度的准确性。长度变动量——反映两测量面的平行性，影响可研合性。若按“级”使用量块，则应以标称长度作为其工作尺寸，同时应将该尺寸制造时的长度极限偏差作为该尺寸的误差。高低18量块按“级”制造出来后，为充分体现其作为长度基准的精度，可对其长度再进行测量，根据长度测量不确定度、长度变动、平面平行性允许偏差和研和性分为5“等”即：1、2、3、4、5等●按检定测量精度分“等”长度测量不确定度——反映量块长度的实测准确性。长度变动量——反映两测量面的平行性，影响可研合性。量块检定测量成“等”后使用时，应以测量后的实际中心长度作为其工作尺寸，同时应将检定测量时的测量极限误差作为该尺寸的误差。高低第二章技术测量基础1920一．量块的等级出处一般来讲，量块按级划分，是依据生产厂出厂公差带来确定的；量块按等划分，是依据国家量值传递系统表来确定的（即1等量块传递2等，2等量块传递3等，3等量块传递4等……）。因此，生产厂生产的量块出厂按级来确定。在购买人使用之前，要送计量检定机构进行检定，计量检定机构则会对其定等。比如出厂时量块为0级，送检后，计量检定机构对其判定为3等，并给出具体每块量块的修正值。（3）量块的使用：2.1技术测量的基础知识第二章技术测量基础2.1.2测量基准和尺寸传递系统21由此可见，量块按等使用的精度比级的精度高得多，目前最高精度的测量方法（如在激光量块干涉仪上测量），其精度可达±（0.03+0.2L/m）µm。所以，量块精度分等又分级，目的就在于可借助于高精度的测量方法来确定量块实测值，在使用时加以修正,从而提高量块的使用精度，另外，按等使用还能克服由于量块经常使用导致测量面质量下降而引起精度降低的缺陷。因此按等使用量块不仅精度高，而且具有一定的经济意义。为此，对于作为基准进行长度尺寸传递，以及高精度的测量，应当按等使用；而在一般测量时可按级使用，以简化计算。（3）量块的使用：2.1技术测量的基础知识第二章技术测量基础2.1.2测量基准和尺寸传递系统22量块按“级”使用的时候，是以量块的标称长度为工作尺寸，该尺寸包括了量块的制造误差，误差将被引入测量结果中，不需要加修正值，使用比较方便。量块按“等”使用的时候，不是再以标称长度为工作尺寸，而是用量块经检定后所给的实测中心长度做为工作尺寸，该尺寸排除了制造误差，仅包含检定时较小的测量误差。（3）量块的使用2.1技术测量的基础知识第二章技术测量基础2.1.2测量基准和尺寸传递系统23量块在使用时，常常用几个量块组合使用。国家标准共规定了17种系列的成套量块。组合量块时，为减少量块组合的累积误差，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。（3）量块的使用：2.1技术测量的基础知识第二章技术测量基础2.1.2测量基准和尺寸传递系统二、具体使用方法：24（3）量块的使用第二章技术测量基础例：用91块一套的量块组合37.867mm的量块组。37.867—1.007(第1块)————————36.86—1.36(第2块)————————35.5—5.5(第3块)————————30(第4块)为减小累积误差，应选用最少的块数组合量块组。2.1技术测量的基础知识2.1.2测量基准和尺寸传递系统25例如：要组成33.625mm的尺寸，采用83块一套的量块33.625-1.00532.62-1.0231.6-1.6302633.625…………所需尺寸—1.005…………第一块量块————————32.62—1.02…………...第二块量块————————31.6—1.6…………….第三块量块————————30………………第四块量块27■量块使用的注意事项1.量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。2.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。3.分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。4.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。5.轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。6.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。7.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。第二章技术测量基础2.1技术测量的基础知识2.1.2测量基准和尺寸传递系统28第二章技术测量基础2.1.3计量器具和测量方法1.计量器具（1）计量器具的分类测量仪器和测量工具统称为计量器具。按其原理、结构特点及用途可分：1).基准量具用来校对、调整计量器具或作为标准尺寸进行相对测量的量具。如：量块等。2).通用计量器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，按工作原理分:①游标类量具，如游标卡尺、游标高度尺等；②螺旋类量具，如千分尺、公法千分尺等2.1技术测量的基础知识29计量器具30第二章技术测量基础2.1.3计量器具和测量方法1.计量器具③机械式量仪，如百分表、千分表等。④光学量仪，如光学计、光学测角仪等。⑤电动量仪，如电感比较仪、电动轮廓仪等。⑥气动量仪，如水柱式气动量仪、浮标式气动量仪。⑦微机化量仪，如微机控制的数显万能测长仪。2.1技术测量的基础知识31第二章技术测量基如光学计百分表水柱式气动量仪数显万能测长仪32计量器具33第二章技术测量基础2.1.3计量器具和测量方法1.计量器具3)极限量规类一种没有刻度的专用检验工具。如塞尺、卡规、螺纹量规等。2.1技术测量的基础知识34第二章技术测量基础2.1.3计量器具和测量方法1.计量器具4)检验夹具一种专用的检验工具，它和相应的计量器具配套使用时，可方便的检验出被测件的各项参数。如检验滚动轴承用的检验夹具。（2）计量器具的度量指标是表