测量与机械零件测绘

测量与机械零件测绘辛夫第一章技术测量基础第一节技术测量概述一、技术测量的基本任务在机械制造业中，技术测量是研究空间位置、形状和大小等几何量的测量工作的。测量就是为确定量值进行的一组操作。例如，将被测量值与法定计量单位的标准量值进行比较，从而确定被测量值的一组操作。检验是为确定被测量值是否达到预期要求所进行的测量。技术测量的基本任务：1、确定统一的计量单位（国际单位是mm）、测量基准，以及严格的传递系统，以确保“标准单位”能准确地传递到每个使用单位中。2、正确选用测量器具，拟定合理的测量方法，以便准确地测出被测量的量值。3、分析测量误差，正确处理测量数据，提供测量精度。4、研制新的测量器具（包括自制检测工装，但必须经过计量合格后方可使用）和测量方法（特别是在测量形位公差方面，有时一个形位公差同时有几种测量法），不断满足生产发展对技术测量的新要求。二、计量单位和计量器具、计量单位1、计量单位（1）长度法定计量单位在机械制造图样中，以mm为计量单位。1m=1000mm;（2）平面角的法定计量单位平面角的基本单位为rad（弧度）在机械制造中常用（°）作为平面角的计量单位1°=（π/180）rad，1°=60ˊ,1ˊ=60。2、计量器具计量器具是计量仪器（量仪）和计量工具的总称。在几何量测量器具术语中，对量具的定义为：以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知量值的器具。对量仪的定义为：将被测量值转换成直接观察或等效信息的计量器具。一般情况下，量具没有传动放大系统，结构简单。例如量块、多面棱体、平面平晶等；而量仪具有传动放大系统，结构比较复杂。例如各种比较仪、投影仪、测长仪等。3、计量器具的分类依据计量法可以将计量器具分为计量基准器具、计量标准器具和工作计量器具。三、测量器具的选用合理选用测量器具是保证产品质量、降低生产成本和提高生产效率的重要环节之一。1、合理选用测量器具的一般原则（1）测量器具的类型应与生产类型相适应，单件、小批生产应选用通用测量器具；大批量生产应选用测量器具和测量装置（专用工装）（2）测量器具的使用性能应与被测零件的结构、材质、表面特性相适应。一般钢件表面较硬，多用接触测量器具（用常规量具三用游标卡尺、千分尺等测量）；刚性差、硬度低的软金属或薄型、微型零件可用非接触测量器具（用投影仪、三坐标测量仪等测量）。（3）测量器具的度量指标应能满足测量要求。如测量范围应与被测的尺寸相适应、测量误差应与被测尺寸的公差相适应，过大过小都不可取。2、测量器具的选用方法（1）根据零件的公差值，查出安全裕度A和测量器具不确定度的允许值u1.表1-1安全裕度和计量器具不确定度的允许值（单位mm）零件公差T安全裕度A计量器具不确定的允许值u1大于至0.0090.0180.0010.00090.0180.0320.0020.00180.0320.0580.0030.00270.0580.1000.0060.00540.1000.1800.0100.0090.1800.3200.0180.0160.3200.5800.0320.0290.5801.0000.0600.0541.0001.8000.1000.0901.8003.2000.1800.160（2）根据被测零件的尺寸范围，选用不确定度等于或小于u1的测量器具。测量器具的不确定度见表1-2和表1-3表1-2千分尺和游标卡尺的不确定度尺寸范围/mm计量器具类型分度值0.01mm外径千分尺分度值0.01mm内径千分尺读数值0.02mm游标卡尺读数值0.05mm游标卡尺大于至不确定度/mm0500.0040.0080.0200.050501000.0051001500.0061502000.0070.0132002500.0080.1002503000.0093003500.0100.0203504000.0114004500.0124505000.0130.0255007000.03070010000.150表1-3比较仪和指示表的不确定度计量器具尺寸范围/mm名称比较仪分度值/mm放大倍数或量程范围≤25〉25-40〉40-65〉65-90〉90-115〉115-165〉165-215〉215-265〉265-315不确定度/mm0.00052000倍0.00060.00070.00080.00090.00100.00120.00140.00160.0011000倍0.00100.00110.00120.00130.00140.00160.00170.002400倍0.00170.00180.00190.00200.00210.00220.005250倍0.00300.0035千分表0.0010级全程内0.0050.0061级0.2mm内0.0011级全程内0.0100.0020.005百分表0.010级任意1mm内0.0100.010级全程内0.0181级任意1mm内0.011级全程内0.030（3）确定零件的孔的下验收极限=最大实体尺寸（验收极限孔的上验收极限=最小实体尺寸（最大极限尺寸）-A=最大实体尺寸+公差-A（A：安全裕度）最小极限尺寸）+A轴的上验收极限=最大实体尺寸（最大极限尺寸）-A轴的下验收极限=最小实体尺寸（最小极限尺寸）+A=最大实体尺寸-公差+A例题：已知一套筒零件图样中标注的外圆尺寸为Фmm,内孔尺寸为Фmm,试选择测量器具和确定验收极限。解（1）选择测量Фmm外圆的测量器具和确定验收极限1）确定安全裕度A和测量器具不确定度允许值u1.Фmm外圆的公差值为0.46mm，查表1-1，,046mm在0.320~0.580mm公差范围内该公差范围内，该公差范围内的安全裕度A=0.032mm，测量器具的不确定度允许值u1=0.9A=0.029mm.2)选择测量器具。外圆的尺寸为250mm查表1-2,250mm在200~250mm尺寸范围内。在不确定度小于u1的测量器具中，应选择不确定度接近u1值的测量器具，故应选择读数值为0.02mm的游标卡尺。3）确定验收极限。上验收极限=最大实体尺寸-A=250-0.032=249.968mm下验收尺寸=最大实体尺寸-公差+A=250-0.46+0.032=249.572mm（2）选择Фmm内孔的测量器具和确定验收极限1）确定A和u1，Фmm孔的公差为0.16mm，查表1-1，,016在0.100~250046.015016.00250046.0250046.015016.0015016.000.18mm公差范围内，所以A=0.10、u1=0.9A=0.009mm。2）选择量器具。孔的尺寸为150mm，查表1-2,150在100~150范围内。在该尺寸范围，分度值为0.01mm内径千分尺的不确定度为0.008mm，小于并最接近于测量器具不确定度的允许值u1，符合要求。故选择千分尺。3）确定验收极限上验收极限=最大实体尺寸+公差-A=150+0.16-0.01=150.15下验收极限=最大实体尺寸+A=150+0.01=150.1表1-4常用长度测量方法的极限误差计量器具名称及用途分度值/mm比较用量块被测件的尺寸/mm1-1010-5050-8080-120120-180180-260260-360360-500测量的极限误差/±μm游标卡尺测外尺寸0.02直接测量4040454545506070测内尺寸—50606065708090测外尺寸0.05808090100100100110110测内尺寸—100130130150150150150侧外尺寸0.10150150160170190200210230测内尺寸—200230260280300300300深度尺高度尺测深度、测高度0.0260606060606070800.051001001501501501501501500.102002503003003003003003000级千分尺测外尺寸0.014.55.567————————1级千分尺7891012152025内径千分尺测内尺寸1618182022253035深度千分尺测深度14161820————————杠杆千分尺测外尺寸0.00234————————————四、测量方法的类型和测量条件1、测量方法的类型根据测量对象的特点、测量器具的特点以及测量目标的不同，可将测量方法分为以下几种类型。1）根据测量器具示值是否为被测量的完整值或相对标准量的偏差值。可以分为直接测量和间接测量。（1）直接测量。测量器具示值为被测量的完整值或相对标准量的偏差值。直接测量又可分为决对测量和相对测量。a、绝对测量。测量器具示值为被测量的完整值。如用游标卡尺测量长度尺寸。b、相对测量。测量器具示值为标准量的偏差值。如用量块测量长度尺寸。（2）间接测量。测量器具示值与测量有一定的函数关系，用测量结果和函数关系式计算出被测量的量值。如用正弦规测量角度值。2）根据测量器具的测量元件与被测零件表面是否接触，可以分为接触测量和非接触测量。（1）接触测量。测量器具的测量元件与被测零件表面直接接触，并有机械作用的测量力存在。如用游标量具（卡尺）、螺旋测微量具（千分尺）、指示表测量（百分表）测量零件。（2）非接触测量。测量器具的测量元件与被测零件表面不接触，没有机械作用的测量力存在。如用投影法和光波干涉法测量零件。3）根据测量在工艺过程中的作用，可以分为主动测量和被动测量。(1)主动测量。在零件加工过程中进行的测量（在线检测）。测量结果用来控制零件的加工过程，预防废品。（2）被动测量。零件加工完后进行的测量。测量的目的是发现并剔除废品。2、测量条件测量结果不仅受到测量器具和测量方法的影响，还要受到测量条件的影响。如测量环境、测量力、测量基准、操作技能等。1）测量环境：测量环境包括温度、湿度、气压、震动和尘埃等。测量时的标准温度为20℃而且应使被测零件和测量器具本身的温度保持一致。2）测量力：测量力会引起被测零件表面产生压陷变形，影响测量结果。常用通用量具的测量力及允许变化范围见表1-5。表1-5常用通用量具的测量力（单位：N）名称测量力允许测量力变化范围千分尺7—11——指示表千分尺（代表千分尺）5—8±1百分表1.2±0.5千分表1.2±0.4杠杆百分表0.3~1.2——杠杆千分表≤0.25——第二节常用标准测量器具及使用一、长度标准测量器具1、量块1）量块的精度量块按制造精度分为：0、1、2、3和K级。0级精度最高，3级精度最低，K级为校准级，用于校准0、1、2、3级精度的量块。2）量块的使用量块是保证尺寸准确的标准量具，主要用于量仪和量具的检验与校正；量仪或工具的调整；高精度零件尺寸的比较测量等。二、角度标准测量器具角度标准测量器具主要有：角度量块、正多面棱体、多齿分度盘等。三、形位误差标准测量器具平板（在这里作为主要介绍）：主要用于检验、划线、焊接的工作面。平板是用优质铸铁或花岗岩经过刮削或研磨制造而成（在工厂花岗岩平板主要用于精测或计量使用）平板精度分为000级、00级、0级、1级、2级、3级共六个级别。0级以上用于精测或计量，1、2级用于检测，3级用于划线或焊接。第三节机械式通用测量器具及应用常用的游标量具有游标卡尺、游标深度尺、高度游标卡尺（高度尺）、游标万能角度尺等。1、游标卡尺的测量范围及读数值（精度）测量范围：0~150、0~200、0~300、0~500、0~1000、0~1500、0~2000，对于我们日常工作中常用的用红色标注的。读数值：0.02、0.05、0.1，常用的读数值是0.02。2、游标深度尺测量范围和读数值：测量范围：0~200、0~300、0~1000。读数值：0.02、0.05。常用的读数值是0.02。3、游标万能角度尺测量范围和读数值：分Ⅰ型和Ⅱ型。Ⅰ型测量范围是0°~320°；Ⅱ型测量范围是0°~360°，读数值分为2′、5′。我们常用的是Ⅱ型的，读数值为2′。螺旋测微量具：（内（杠杆千分尺、三爪内径千分尺）、外径千分尺、深度千分尺）。指示表测量器具：一般分为：百分表、千分表、杠杆百分