机械检测技术基础

检测技术基础检测、计量器具、测量方法3-1一、测量测量是将被测量和一个具有测量单位的标准量进行比较过程。此过程可用公式表示为L=qE式中L：被测量；q：比值；E：计量单位。一个完整的测量过程应包括四要素：①测量对象②测量单位③测量方法④测量精度3-11．被测对象：几何量：长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置等。2．计量单位：长度单位：米（m）毫米（mm）微米（m）角度单位：弧度（rad）度（）分（）秒（）3．测量方法：测量时所采用的测量原理、计量器具、测量条件的总和。4．测量精度：测量结果与真值的一致程度。与之相对的概念即测量误差。3-1二、检验指确定零件的实际几何参数是否在规定的公差范围之内，从而判断是否合格。检验特点：不能测得被测量的实际数值，只能确定被测量是否在两极限尺寸之间。3-1(3)检测测量与检验的总称；保证产品精度和实现互换性生产的重要前提；贯彻质量标准的重要技术手段；生产过程中的重要环节。检验+测量=检测3-1一、长度计量单位基准1米（m）=1000毫米（mm）1毫米（mm）=1000微米（um）二、量值传递系统传递系统：长度基准、测量器具、工件尺寸。我国尺寸传递机构：国家计量局、各地区的省市计量机构、工厂的中心计量室、车间计量站3-1最高基准谱线开始，通过线纹尺和量块两个平行的系统向下传递3-1三、量块（又名块规）是由两个相互平行的测量面之间的距离来确定其工作长度的一种高精度量具。3-11、量块的特性：稳定性、准确性和粘合性是量块的重要特性，利用它可从成套量块中选择适当的量块组合成各种尺寸。2、方法：（1）首先去除尾数（从最后一位数字开始选择量块）（2）总块数力求不超过4－5块，以减少测量误差。3-13、量块精度的划分两种方法：（1）按中心长度的制造偏差分为五级：0，1，2，3、40级精度最高，4级精度最低。（2）按中心长度的检定精度分为六级：1，2，3，4，5，61级精度最高3-1“等”、“级”之分•量块按“级”使用时，应以量块的标称长度作为工作尺寸，该尺寸包含了量块的制造误差。•量块按“等”使用时，应以检定后所给出的量块中心长度的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸排除了量块制造误差的影响，仅包含较小的测量误差。•量块按“等”使用比按“级”使用时的测量精度高。•例如，标称长度为30mm的0级量块，其长度的极限偏差为±0.00020mm①按“级”使用，不管该量块的实际尺寸如何，均按30mm计，引起的测量误差为±0.00020mm。②若该量块经过检定后，确定为3等，其实际尺寸为30.00012mm，测量极限误差为±0.00015mm。•按“等”使用，即按尺寸为30.00012mm使用的测量极限误差为±0.00015mm，比按“级”使用测量精度高。3-1•例1试用91块套别的量块组成46.027mm的尺寸。•解46.027•-)1.007--------------第一块量块尺寸•45.02•-)1.02--------------第二块量块尺寸•44•-)4--------------第三块量块尺寸•40--------------第四块量块尺寸3-1例2试用38块套别的量块组成59.995mm的尺寸。•59.995•-)1.005--------------第一块量块尺寸•58.99•-)1.09---------------第二块量块尺寸•57.9•-)1.9--------------第三块量块尺寸•56•-)6---------------第四块量块尺寸•50---------------第五块量块尺寸3-2一、测量器具和测量方法的分类1、测量器具的分类：量具：以固定形式复现一给定量的一个或多个已知值的一种测量器具。量仪：将被测的量值转换成可直接观察指示值或等效信息。3-2按测量器具的结构特点和用途分：1）基准量具、量仪:测量中用作基准的量具。2）极限量规：没有刻度的专用检验工具。3）通用量具、量仪：有刻度并能量出具体数字值的量具和量仪。4）检测装置：量具、量仪、定位元件等构成的组合体，是一种专用检验工具。3-2二、计量器具的基本技术指标(1)标尺间距计量器具刻度标尺或刻度盘上两相邻刻线中心线间的距离。一般为：1～2.5mm(2)分度值计量器具标尺上每刻线间距所代表的被测量的量值。一般为0.1mm.0.0lmm.0.001等。如图3-3所示，表盘上的分度值为1μm。(3)测量范围计量器具所能测量的最大与最小值范围。如图3-3所示测量范围为0～180mm。(4)示值范围计量器具标尺或刻度盘内全部刻度所代表的最大与最小值的范围。图3-3所示的示值范围为±20μm。3-2(5)灵敏度即放大比或放大倍数。(6)示值误差测量器具示值减去被测量的真值所得的差值。(7)测量的重复性误差相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量时，所有测得值的分散程度即为重复性误差。(8)不确定度表示由于测量误差的存在而对被测几何量不能肯定的程度。3-22、测量方法的分类1）按测量值取得方法不同分：①直接测量：直接测量被测参数来获得被测尺寸。②间接测量：测量与被测尺寸有关的几何参数，经过计算获得被测尺寸。（例右图圆弧直径的获得）3-22）按测量参数指标多少可分：①单项测量：对被测零件的每个参数分别单独测量。②综合测量：测量反映零件有关参数的综合指标。3）按有无机械测量力可分为：①接触测量：测量头与被测零件表面接触，并有机械作用的测量力存在。②非接触测量：测量头不与被测零件表面接触。3-24）按量具量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数值可分为：①绝对测量：读数值直接表示被测尺寸的大小。②相对测量：读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。5）按测量在加工过程中所起的作用分：①主动测量：零件在加工过程中进行测量，其结果直接用来控制零件的加工过程，防止废品的产生。②被动测量：零件加工后进行的测量。3-26）按工件在测量过程中的状态分：①动态测量：测量时被测表面与测量头模拟工作状态中相对运动。②静态测量：测量相对静止。3-3（一）游标类量具：是利用游标读数原理制成的一种常用量具，它具有结构简单、使用方便、测量范围大等特点。种类：游标卡尺深度游标尺高度游标尺a）游标卡尺b）深度游标卡尺c）高度游标卡尺带表卡尺电子数显卡尺3-33-3长量爪卡尺→偏置卡尺→3-3背置量爪型中心线卡尺测量两中心间距离测量边缘到中心距离3-3尺身量爪为一根圆型杆，适于管壁厚度测量管壁厚度卡尺3-3旋转型游标卡尺可旋转移动量爪便于测量阶梯轴3-3内槽卡尺外槽卡尺专门用于难以测量位置的卡尺3-3高度游标尺配有双向电子测头，确保了测量的高效性和稳定性，分辨力为0.001mm；配有测量及划线功能并带有数据保持与输出功能.3-3深度游标尺→钩型尺身不仅可进行标准的深度测量，还可对凸台阶或凹台阶、阶差深度和厚度测量。尺身顶端有普通型顶端及钩型顶端。3-3（二）螺旋测微类量具利用螺旋副运动原理进行测量和读数的装置按用途分有：外径千分尺内径千分尺深度千分尺3-3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6-制动器7-套管8-微分筒9-测力装置1．外径类千分尺(1)外径千分尺它有刻线式和数显式等种类。(2)大外径分尺它适合于大型零件的精确测量。其手测量范围为1000～3000mm见图3-15所示。(3)对外尺寸精确测量的千分尺分度值为O.OOlmm、0.002mm，如图3-16所示。3-16杠杆千分尺1-制动把2-调整螺母3-尺架4-可调测杆5一活动测头6-示机构7-按钮8-公差指示器9-调零装置10-定位柱11-护板3-3图3-17壁厚干分尺1-测砧2-测微螺杆3-测量面1)壁厚千分尺可测管壁厚、板厚的千分尺及特殊用途的千分尺如下：1-尺架2-测砧3-测微螺杆4-锁紧装置5一固定套管6-微分筒7-测力装置2)板厚千分尺3-33-3尖头千分尺尖头千分尺1-测砧2-测微螺杆3-测量面3-34)奇数沟千分尺具有特制的V形测砧，可测量带有3、5和7个沿圆周均匀分沟槽工件的外径1-测量面2-尺架3-3主要用于测量工件内径，也可用于测量槽宽和两个平行表面之的距离。内径干分尺一般有单杆型、测量范围：50～300mm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2．内径类千分尺其特点是：运用螺旋副原理；具有圆弧测头（爪）；测量前用校对环规校对尺寸。3-33-3三爪内径千分尺图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3-3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3.深度千分尺：由测量杆、基座、测力装置等组成，它是利用螺旋副原理，对底座基面与测量杆测量面分隔的距离进刻度（或数显）读数的量具。用于测量工件的孔、槽深度和台阶高度度.图3-25深度千分尺1-基座2-锁紧装置3-微分筒4一测力装置5-可换测杆3-3三、指示表常见的种类：百分表内径百分表杠杆百分表扭簧比较仪机械比较仪图2—11百分表1—小齿轮2、7—大齿轮3—中间齿轮4—弹簧5—测量杆6—指针8—游丝3-32、百分表的特点和用途：特点:传动比大，结构简单、使用方便。用于:机械零件的长度尺寸、形状和位置偏差的绝对测量和相对测量，也能在某些机床或测量装置中作定位和指示用。3-33、百分表的量程：百分表的分度值为0.01mm，表盘上有100条等分刻线。百分表的齿轮传动系统应使测量杆移动1mm，指针回转一圈。其测量范围一般有:0～3mm、0～5mm、0～10mm，特殊情况下有:0～20mm、0～100mm大量程的表。3-3四、内径指示表内径指示表是用相对法测量孔径、深孔、沟槽等内表面尺寸的量具。使用时，将量表7插入表架4的孔内，使指示表的测量杆与表架传动杆5接触，当表盘指示出一定预压值后，用旋合螺母10的锥面锁紧表头。用环规或千分尺校出“0”位后即可进行比较测量。3-3五、杠杆指示表杠杆指示表是将杠杆测头的位移，通过机械传动系统，转化为表针的转动。分度值为0.01mm的称为杠杆百分表，分度值为0.002mm或0.0Olmm的称为杠杆千分表。3-3六、比较仪（1）杠杆齿轮式比较仪：主要用于以比较测量法测量精密制件的尺寸和形位偏差。(2)扭簧式比较仪：结构简单，传动比大，在传动机构中没有摩擦和间隙，所以测力小，灵敏度高，广泛应用于机械、轴承、仪表等行业。3-4•一、光栅技术•二、激光技术•三、三坐标测量机3-4三坐标测量机1、分类：（1）按其工作方式分为：点位测量方式和连续扫描测量方式（2）按测量范围可分为大型、中型和小型。（3）按其精度可分为两类：一类是精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于生产精密测量，另一类为生产型。3-4三坐标测量仪的特点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通过对实物与模型的测量，得到加工面几何形状的各种参数而生成加工程序，完成实物编程；借助于绘图软件和绘图设备，可得到整个实物的外观设计图样，实现设计、制造一体化的生产系统，并且该图样可3D立体旋转，是逆向工程的最佳工具。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。正因如此，三坐标测量机越来越广泛地应用于机械制造、电子、汽车和航空航天工业领域。4)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，增强了数据处理和自动控制等功能。3-43-5测量误差的概念：任何测量结果都不可能绝对精确，只能在某种程度上近似于被测量的真值，它们之间的差值称为测量误差。3-5一．测量误差的来源：1、测量器具误差：设计原理、制造、装配和使调整不准确而引起误差。2、测量方法误差：选择的测量方法和定位方式完善引起的误差。3、环境影响：温度、湿度、振动等。4、人为误差：由于人为的原因所引起的测量误差。3-5二．测量误差的分类1)随机误差：在相同条件下