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1、学而不思则惘，思而不学则殆教学要求教材分析教学方法教学内容第二节测量器具和测量方法1.了解测量器具和测量方法的分类2.掌握游标卡尺、千分尺等测量器具的测量原理、基本构造和读书方法。3.掌握测量器具的基本度量指标的具体内容并加以区分。重点：各种不同原理测量器具的使用难点：光学量仪中自准直原理和正切机构的理解讲授法一、测量器具和测量方法的分类1. 测量器具的分类包括量具和量仪两大类量具：使用时，以固定形式复现给定量的一个或多个已知值的一种测量器具。量仪：被测的量或有关的量转换成指示值或等效信息的一种测量器具。按照测量器具的结构特点和用途（1）基准量具和量仪测量中体现标准量按照基准复制出来的代表固定
2、尺寸。如：量块、角度量块、基准米尺等。（2）极限量规是一种没有刻度的专用检验工具，只能判断零件是否合格，不能得出具体数值。（3）通用量具和量仪有刻度并能量出具体数值值的器具和量仪。如：游标卡尺、外径千分尺、百分表等、立式光学比较仪、卧式测长仪、万能工具显微镜等。（4）检测装置为确定被测量值所必须的一台或若干台测量仪器（或量具）连同有关的辅助设备所构成的系统。如国家长度基准复现装置、产品自动分检装置等。2. 测量方法的分类1）按所测得的量（参数）是否为欲测之量分类（1）直接测量从测量器具的读数装置上得到欲测之量的数值或对标准值的偏差。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测量长度尺寸等
3、。（2）间接测量先测出与欲测之量有一定函数关系的相关量，然后按相应的函数关系式，求得欲测之量的测量结果。例如用“弦高法”测量大尺寸圆柱体的直径，由弦长S与弦高 H的测量结果，可求得直径D的实际值，2） 按测量结果的读数值不同分类（1）绝对测量从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。例如用游标卡尺测量零件轴径值。（2）相对测量将被测量和与其量值只有微小差别的同一种已知量（一般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。例如比较仪用量块调零后，测量轴的直径，比较仪的示值就是量块与轴径的量值之差。相对测量时，对仪器示值范围的要求比较小，因而能提高仪器的测量精度。精选学习资料 - - -
4、 - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆若已知量（标准量）与被测量的材质相同时，因偏离标准温度（20）及测量力对测量结果的影响，要比绝对测量法小得多。3） 按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类（1）接触测量测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的测量。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保证接触的可靠性，测量力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，还可能造成对零件被测表面质量的损坏。（2）非接触测量测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，因而不存在机械作用的测量力。属于非接
5、触测量的仪器主要是利用光、气、电、磁等作为感应元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量仪等。4） 按测量在工艺过程中所起作用分类（1）主动测量在加工过程中进行的测量。其测量结果直接用来控制零件的加工过程， 决定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是否需要进行调整，故能及时防止废品的发生，所以又称为积极测量。（2）被动测量加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品，所以被动测量又称消极测量。5） 按零件上同时被测参数的多少分类（1）单项测量单独地、彼此没有联系地测量零件的单项参数。如分别测量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的检定、工序间的测量，或为了工艺分析、调
6、整机床等目的。（2）综合测量检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综合判断零件的合格性。例如齿轮运动误差的综合测量、用螺纹量规检验螺纹的作用中径等。综合测量一般用于终结检验，其测量效率高，能有效保证互换性，在大批量生产中应用广泛。6） 按被测工件在测量时所处状态分类（1）静态测量测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。例如用外径千分尺测量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。（2）动态测量测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生产过程中被测参数的变化过程。例如用激光比长仪测量精密线纹尺，用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。二、测量
7、器具的基本度量指标1. 分度值：刻度尺或刻度盘上最小一格所代表的被测尺寸。2. 标尺间距：两个刻度线间的距离。3. 测量范围：所能测量尺寸的最大值和最小值。4. 标尺范围：测量器具刻度标尺或刻度盘内全部刻度线所代表的范围。被测量必须在测量范围内5. 灵敏度：能使仪器指示装置发生最小变动的被测量值的最小变动量。 S= L/ X 其中 , L- 仪表指针的变化量 X - 被测量的变化量6. 测量力 : 测头与零件表面在测量时相互接触产生的力。将影响测量精度。7. 示值误差：仪器指示数值与被测量真值之差。是测量器具本身各种误差的综合反映，包括：构成原理误差、装配调整误差和分度误差。8. 回程误差：同
8、一尺寸在进行正反向测量时，测量器具指示值的变化范围。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆三、常用测量器具的测量原理、基本结构与使用方法1. 游标类量具游标卡尺是一种比较精密的量具，在测量中用得最多。通常用来测量精度较高的工件，它可测量工件的外直线尺寸、宽度和高度，有的还可用来测量槽的深度。如果按游标的刻度值来分，游标卡尺又分0.1、 0.05 、0.02mm 三种。（1）读数原理分度值为0.1mm 将尺身刻度（10-1）格的宽度刻成10 格，游标尺的每一最小刻度0.9mm，它与主尺上的最小刻
9、度相差0.1mm 游标尺向右移动0.1mm，游标上的第1 刻度与主尺上的某一刻度对齐，其读数为 0+10.1mm 分度值 0.02mm 种游标卡尺的副尺刻度是把主尺刻度 49mm 的长度，分为50 等份，即每格为：mm。主尺和副尺的刻度每格相差：1-0 . 98=0 . 02mm0 1 2 0 10 cm 0 1 2 0 10 cm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆（2）读数方法可分三分步骤；1) 根据副尺零线以左的主尺上的最近刻度读出整毫米数；2）根据副尺零线以右与主尺上的刻度对准的刻
10、线数乘上0.02 读出小数；3）将上面整数和小数两部分加起来，即为总尺寸。图 2 0. 02mm 游标卡尺的读数方法如图 2 所示，副尺0 线所对主尺前面的刻度64mm ，副尺 0 线后的第9 条线与主尺的一条刻线对齐。副尺0 线后的第9 条线表示：0. 02 X9= 0 . 18 mm所以被测工件的尺寸为：64+0 . 18=64 . 18 mm2）注意事项游标卡尺是比较精密的量具，使用时应注意如下事项：1) 使用前，应先擦干净两卡脚测量面，合拢两卡脚，检查副尺0 线与主尺 0 线是否对齐，若未对齐，应根据原始误差修正测量读数。2) 测量工件时， 卡脚测量面必须与工件的表面平行或垂直，不得歪
11、斜。 且用力不能过大，以免卡脚变形或磨损，影响测量精度。3) 读数时，视线要垂直于尺面，否则测量值不准确。4) 测量内径尺寸时，应轻轻摆动，以便找出最大值。5) 游标卡尺用完后，仔细擦净，抹上防护油，平放在合内。以防生锈或弯曲。2. 螺旋测微量具精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆读数时，先以微分筒的端面为准线，读出固定套管下刻度线的分度值（只读出以毫米为单位的整数），再以固定套管上的水平横线作为读数准线，读出可动刻度上的分度值，读数时应估读到最小刻度的十分之一，即0001 毫米。如果微分筒
12、的端面与固定刻度的下刻度线之间无上刻度线，测量结果即为下刻度线的数值加可动刻度的值；如微分筒端面与下刻度线之间有一条上刻度线，测量结果应为下刻度线的数值加上05 毫米， 再加上可动刻度的值，如图 242 读数为 8384毫米，图243 读数为 7923 毫米。3. 机械量仪利用机械结构将直线位移经传动、放大后。通过读书装置表示出来的一种测量器具。（1） 百分表精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆工作原理图 2-14b 正转：测量杆5（切有齿条）小齿轮1大齿轮2中间齿轮3 及指针 6 反转：游
13、丝8大齿轮7中间齿轮3 及指针 6 分度值： 0.01mm(表盘圆周刻有100 条分度线，测量杠杆移动1mm ，指针回转一圈 ) （2） 内径百分表用相对测量法测量孔径的常用量仪。特别适合测量深孔。工作原理：图2-15 活动测量头8杠杆 7传动杆4百分表的测量杆指针偏转杠杆 7 是等臂的，当活动测量头8 移动 1mm 时，传动杆4 也能移动1mm ，百分表指针回转一圈。（3） 杠杆百分表工作原理：测量杆6- 杠杆 5扇形齿轮4齿轮 1指针 3 偏转特点：杠杆百分表的体积小，测量杆的方向可以改变，其对于小孔的校正和在机床上校正零件时，由于空间限制，百分表放不进去，杠杆百分表却很方便。（4） 杠杆
14、齿轮比较仪工作原理：将测量杆的直线位移，通过杠杆齿轮传动系统，转变为指针在表盘上的角位移。灵敏度 K=(R1*R3)/(R2*R4) 分度值 0.001mm,标尺范围 0.1mm +0.1mm (5) 扭簧比较仪利用扭簧作为传动放大机构，将测量杆的直线位移转变为指针的角位移。工作原理：图2-18 测量杆 4弹性杠杆3灵敏弹簧片2指针 1 偏转精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆特点：结构简单，内部没有相互摩擦的零件，灵敏度极高，可用作精密测量。4. 光学量仪工作原理：利用光学杠杆放大原理，将
15、微小的位移量转换为光学影象的移动。自准直原理：正切杠杆机构光学计管的工作原理光学杠杆放大比K=l/s=2*f/a 一般 K=2*200 /5 80， 分度尺的像通过一个目镜来观察，目镜的放大倍数为12，所以整个光学计管的中放大倍数为960 倍。 即测量杆移动1um,经过 960 倍放大，刻度线移动了近1mm 。5. 三坐标测量机1） 主要功能：a. 可实现空间坐标点的测量，测量各种零件的三维轮廓尺寸、位置精度。测量精度可靠，万能性强。b. 由于计算机的引入，可实现主动测量和自动测量。2) 三坐标测量机分类（1）按照工作方式点位测量方式：采集零件表面上一系列有意义的点，通过数学处理，求出点组成的
16、特定几何要素的形状和位置。连续扫描测量方式：对曲线、曲面轮廓进行连续测量。多位大中型测量机。（2）按照总体布局结构悬臂式：结构紧凑，装卸方便，但悬臂易于变形，Y轴测量范围受限制。桥式：测量机构刚性好，XYZ轴行程大，一般为大型机。龙门式：龙门架刚度大，结构稳定性好，精度较高。一般为小型机。立柱式：用于测量大型工件。坐标镗式：结构刚性好，测量精度高，但结构复杂，适用于小型工件。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆（3）按照测量范围：大型、中型、小型。（4）按照其精度：一类是精密型（有恒温条件的
17、计量室）一类是生产型2） 三坐标测量机的组成：（1） 主机机械系统（X、Y、Z 三轴或其它）工作台 1多为花岗石制造，具有稳定、抗弯曲、抗震动、不易变形的优点。（2）测量系统侧头非接触式：由光学系统构成，如电视扫描头接触式：机械式和电气式。其中电气式相当于一个零位发信开关。标准器（3）数据处理软件系统（测量软件）3） 三坐标测量机的测量方式直接测量方式根据被测零件的形状调用相应的测量指令，并由键盘打入指令。程序测量方式将测量一个零件所需的全部操作，按照执行的顺序变成，运行程序，实现自动测量。适用于成批零件的重复测量。自学习测量方式对第一个零件实行直接测量编制程序，实现程序测量。注重操作的正确性
18、。4） 三坐标测量机的应用形状复杂的，难于建立数学模型的，要在数控机床上加工的零件，可借助于三坐标测量机。通过木质、塑料、粘土、石膏的模型测量，得到加工面几何形状的参数。轻型加工，例如划线、打冲眼、钻孔、微量铣削等。在模具制造中可用于模具的安装、装配。多种几何量的测量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆课堂小节布置作业课后小节零件找正：在测量机上用数学方法为工件的测量建立新的坐标基准。坐标转换。各类测量器具的测量原理、读数方法和适用场合是本节的重点内容，结合实例，突出重点。P64 3 对测量方法的分类及测量器具的基本度量指标的概念理解很透彻。结合实例对各种测量器具的测量原理和读数方法的掌握情况较好。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页学而不思则惘，思而不学则殆精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页