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1、第二章测量基础第1页，共65页，编辑于2022年，星期二第一节第一节测量的基本概念测量的基本概念测量测量：是将被测量和一个具有测量单位的是将被测量和一个具有测量单位的标标准量进行比较的过程。准量进行比较的过程。一个完整的测量过程应包括：一个完整的测量过程应包括：四要素四要素：测量对象、测量单位、测量方法和测测量对象、测量单位、测量方法和测量精度。量精度。第2页，共65页，编辑于2022年，星期二1被测对象：被测对象：几何量：长度、角度、表面粗糙度、几何形状和几何量：长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置等。相互位置等。2计量单位：计量单位：长度单位：米（长度单位：米（m）毫米（毫米（mm）
2、微米（微米（m）角度单位：弧度（角度单位：弧度（rad）度（）度（）分（）分（）秒（）秒（）3测量方法：测量方法：测量时所采用的测量原理、计量器具、测量条件测量时所采用的测量原理、计量器具、测量条件的总和。的总和。4测量精度：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结果与真值的一致程度。与之相对的概念即测量误差。测量误差。第3页，共65页，编辑于2022年，星期二二、检验二、检验指确定零件的实际几何参数是否在规定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。的公差范围之内，从而判断是否合格。检验特点检验特点：不能测得被测量的实际数值，只能确定被不能测得被测
3、量的实际数值，只能确定被测量是否在两极限尺寸之间。测量是否在两极限尺寸之间。第4页，共65页，编辑于2022年，星期二第二节第二节长度计量单位和基准量值的传递长度计量单位和基准量值的传递第5页，共65页，编辑于2022年，星期二一、长度单位与计量基准一、长度单位与计量基准w在国际单位制及我国法定计量单位中，长度的在国际单位制及我国法定计量单位中，长度的基本单位名称是基本单位名称是“米米”，其单位符号为，其单位符号为“m”。w“米米”的定义于的定义于18世纪末始于法国，当时规定世纪末始于法国，当时规定“米等于经过巴黎的地球子午线的四千万分之一米等于经过巴黎的地球子午线的四千万分之一”。w1983
4、年第年第17届国际计量大会又更新了米的定义，届国际计量大会又更新了米的定义，规定：规定：“米米”是光在真空中在是光在真空中在1/299792458s的时间间的时间间隔内行进路程的长度隔内行进路程的长度。第6页，共65页，编辑于2022年，星期二长度的量值传递长度的量值传递w量量值值传传递递是是“将将国国家家计计量量基基准准所所复复现现的的计计量量值值，通通过过检检定定（或或其其它它方方法法）传传递递给给下下一一等等级级的的计计量量标标准准（器器），并并依依次次逐逐级级传传递递到到工工作作计计量量器器具具上上，以以保保证证被被测对象的量值准确一致的方式测对象的量值准确一致的方式”。第7页，共65
5、页，编辑于2022年，星期二二、量块二、量块w量块用铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀量块用铬锰钢等特殊合金钢或线膨胀系数小、性质稳定、耐磨以及不易变系数小、性质稳定、耐磨以及不易变形的其它材料制成。其形状有长方体形的其它材料制成。其形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方体。和圆柱体两种，常用的是长方体。第8页，共65页，编辑于2022年，星期二1.量块的构成量块的构成w长方体的量块有两个平行的测量面，其长方体的量块有两个平行的测量面，其余为非测量面。测量面极为光滑、平整，余为非测量面。测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度其表面粗糙度Ra值达值达0.012m以上，两测以上，两测量面之间的距离即为量块的工
6、作长度（标称量面之间的距离即为量块的工作长度（标称长度）。长度）。w标称长度小于标称长度小于6mm的量块，其公称值刻的量块，其公称值刻印在上测量面上；标称长度大于印在上测量面上；标称长度大于6mm的的量块，其公称长度值刻印在上测量面左量块，其公称长度值刻印在上测量面左侧较宽的一个非测量面上侧较宽的一个非测量面上。第9页，共65页，编辑于2022年，星期二第10页，共65页，编辑于2022年，星期二2.量块的用途量块的用途w作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的作为长度尺寸标准的实物载体，将国家的长度基准按照一定的规范逐级传递到机械长度基准按照一定的规范逐级传递到机械产品制造环节，实现量值统一。产
7、品制造环节，实现量值统一。w作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。差。w相对测量时以量块为标准，用测量器具比相对测量时以量块为标准，用测量器具比较量块与被测尺寸的差值。较量块与被测尺寸的差值。w也可直接用于精密测量、精密划线和精密也可直接用于精密测量、精密划线和精密机床的调整。机床的调整。第11页，共65页，编辑于2022年，星期二3、量块精度的划分、量块精度的划分（1）按中心长度的制造偏差分为）按中心长度的制造偏差分为6级：级：00、0、1、2、3、K00级精度最高级精度最高，3级精度最低，级精度最低，K级为校准级。级为校准级。（2）按中心长度的检定
8、精度分为六等：）按中心长度的检定精度分为六等：1，2，3，4，5，61等精度最高，等精度最高，6等精度最低等精度最低第12页，共65页，编辑于2022年，星期二4.量块的选用量块的选用w粘粘合合性性：测测量量层层表表面面有有一一层层极极薄薄的的油油膜膜，在在切切向向推推合合力力的的作作用用下下，由由于于分分子子间间吸吸引引力力，使使两两量块研合在一起的特性。量块研合在一起的特性。w量量块块是是定定尺尺寸寸量量具具，一一个个量量块块只只有有一一个个尺尺寸寸。为为了了满满足足一一定定范范围围的的不不同同要要求求，量量块块可可以以利利用用其其测测量量面面的的高高精精度度所所具具有有粘粘合合性性，将将
9、多多个个量量块块研研合合在在一一起起，组组合合使使用用。根根据据标标准准GB/T60932001规规定定，我我国国成成套套生生产产的的量量块块共共有有17种种套套别别，每每套套的的块块数数分分别别为为91、83、46、12、10、8、6、5等。等。第13页，共65页，编辑于2022年，星期二尺寸范尺寸范围围（mm）间间隔（隔（mm）块块数数1010010102.09.50.5161.51.90.151.011.490.01491.0051110.51第14页，共65页，编辑于2022年，星期二5.量块的组合量块的组合w为为了了减减少少量量块块的的组组合合误误差差，应应尽尽量量减减少少量量块块的
10、的组组合合块块数数，一一般般不不超超过过4块块。选选用用量量块块时时，应应从从所所需需组组合合尺尺寸寸的的最最后后一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。w例例如如，从从83块块一一套套的的量量块块中中选选取取尺尺寸寸为为36.745mm的的量量块块组组，选取方法为：选取方法为：w36.745所需尺寸所需尺寸1.005第一块量块尺寸第一块量块尺寸1.24第二块量块尺寸第二块量块尺寸4.5第三块量块尺寸第三块量块尺寸30.0第四块量块尺寸第四块量块尺寸35.7434.5第15页，共65页，编辑于2022年，星期二第三节第三节测量器具和测
11、量方法测量器具和测量方法第16页，共65页，编辑于2022年，星期二一、测量器具和测量方法的分类一、测量器具和测量方法的分类1、测量器具的分类：、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量仪：将被测的量值转换成可直接观察指示值或等效信息。值或等效信息。第17页，共65页，编辑于2022年，星期二按测量器具的用途和特点分：按测量器具的用途和特点分：1）基准量具和量仪）基准量具和量仪:测量中用作基准的量具。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
12、。）极限量规：没有刻度的专用检验工具。3）通用量具和量仪：有刻度并能量出具体）通用量具和量仪：有刻度并能量出具体数字值的量具和量仪。数字值的量具和量仪。4）检测装置：）检测装置：量具、量仪和定位元件等构成的组合体，是量具、量仪和定位元件等构成的组合体，是一种专用检验工具。一种专用检验工具。第18页，共65页，编辑于2022年，星期二2、测量方法的分类、测量方法的分类1）按测量值取得方法不同）按测量值取得方法不同分：分：直接测量：直接测量被直接测量：直接测量被测参数来获测参数来获得被测尺寸。得被测尺寸。间接测量：测量与被测间接测量：测量与被测尺寸有关的几何参数，尺寸有关的几何参数，经过计算获得被
13、测尺寸。经过计算获得被测尺寸。（例右图圆弧直径的获得）例右图圆弧直径的获得）第19页，共65页，编辑于2022年，星期二2）按量具量仪的读数值是否直接表示被测）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：尺寸的数值可分为：绝对测量：绝对测量：读数值直接表示被测尺寸的读数值直接表示被测尺寸的大小。大小。相对测量：相对测量：读数值只表示被测尺寸相对读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。于标准量的偏差。第20页，共65页，编辑于2022年，星期二3）按有无机械测量力可分为：）按有无机械测量力可分为：接触测量：接触测量：测量头与被测零件表面接触，并有机械作用测量头与被测零件表面接触，并有机械
14、作用的测量力存在。的测量力存在。非接触测量：非接触测量：测量头不与被测零件表面接触。测量头不与被测零件表面接触。4）按测量参数指标多少可分：）按测量参数指标多少可分：单项测量：单项测量：对被测零件的每个参数分别单独测量。对被测零件的每个参数分别单独测量。综合测量：综合测量：测量反映零件有关参数的综合指标。测量反映零件有关参数的综合指标。第21页，共65页，编辑于2022年，星期二5）按测量在加工过程中所起的作用分：）按测量在加工过程中所起的作用分：主动测量主动测量：零件在加工过程中进行测量，其结果直接用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。来控制零件的加工
15、过程，防止废品的产生。被动测量：被动测量：零件加工后进行的测量。零件加工后进行的测量。6）按工件在测量过程中的状态分：）按工件在测量过程中的状态分：动态测量：动态测量：测量时被测表面与测量头模拟工作状态中测量时被测表面与测量头模拟工作状态中相对运动。相对运动。静态测量：静态测量：测量相对静止。测量相对静止。第22页，共65页，编辑于2022年，星期二二、测量器具的基本度量指标二、测量器具的基本度量指标度量指标是合理选择和使用测量器具的主要度量指标是合理选择和使用测量器具的主要指标。指标。1、分度值：、分度值：2标尺间距：标尺间距：3、测量范围：、测量范围：4、示值范围：、示值范围：5灵敏度：灵
16、敏度：6、测量力：、测量力：7示值误差：示值误差：8、回程误差：、回程误差：第23页，共65页，编辑于2022年，星期二第四节第四节常用测量器具的基本结构与常用测量器具的基本结构与使用方法使用方法（一）游标类量具：是利用游标读数原理（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、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。使用方便、测量范围大等特点。种类：种类：游标卡尺、深度游标尺、高度游标尺游标卡尺、深度游标尺、高度游标尺第24页，共65页，编辑于2022年，星期二第25页，共65页，编辑于2022年，星期二高度游标尺高度游标尺(a)电子测头电子测
17、头(b)划线器划线器第26页，共65页，编辑于2022年，星期二w深度游标尺w(a)外形示意图(b)测量示例深度游标尺深度游标尺(a)外形示意图外形示意图(b)测量示例测量示例第27页，共65页，编辑于2022年，星期二电子数显卡尺电子数显卡尺1-内测量爪内测量爪2-紧固螺钉紧固螺钉3-液晶显示器液晶显示器4-数据输出端口数据输出端口5-深度尺深度尺6-尺身尺身7,11-去尘板去尘板8-置零按钮置零按钮9-米英制换算按钮米英制换算按钮10-外测量爪外测量爪12-台阶测量面台阶测量面游标卡尺游标卡尺第28页，共65页，编辑于2022年，星期二游标卡尺游标卡尺第29页，共65页，编辑于2022年，
18、星期二游标卡尺游标卡尺w游标卡尺的分度值有：0.1mm,0.05mm,0.02mm三种。主尺主尺1上的上的49mm被游标副尺被游标副尺7分为分为50份，则分度值为份，则分度值为.第30页，共65页，编辑于2022年，星期二游标卡尺读数原理游标卡尺读数原理第31页，共65页，编辑于2022年，星期二第32页，共65页，编辑于2022年，星期二（二）螺旋测微类量具二）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利用螺旋副运动原理进行测量和读数的装置按用途分有：按用途分有：外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺。外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺。第33页，共65页，编辑于2022年，星期二结构
19、第34页，共65页，编辑于2022年，星期二读数原理第35页，共65页，编辑于2022年，星期二三、机械量仪利用机械结构将直线位移经传动放大后，通过读数装置表示出来的一种测量器具。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等第36页，共65页，编辑于2022年，星期二1、百分表的结构第37页，共65页，编辑于2022年，星期二2、百分表的特点和用途：特点:传动比大，结构简单、使用方便等。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。第38页，共65页，编辑于2022年，星期二3、百分表的量程：百分表的分度值为0.0
20、1mm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:03mm、05mm、010mm，特殊情况下有:020mm、0100mm大量程的表。第39页，共65页，编辑于2022年，星期二四、光学量仪利用光学原理制成的光学测量仪，在长度测量中应用比较广泛。立式光学计、万能测长仪等。第40页，共65页，编辑于2022年，星期二光学计工作原理1、立式光学计第41页，共65页，编辑于2022年，星期二光学系统第42页，共65页，编辑于2022年，星期二立式光学计第43页，共65页，编辑于2022年，星期二2、万能测长仪：是一种精密量仪，它是利用光学系统和电
21、气部分相结合的长度测量仪器。第44页，共65页，编辑于2022年，星期二万能测长仪第45页，共65页，编辑于2022年，星期二五、三坐标测量机1、主要功能：2 2、分类：、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 第46页，共65页，编辑于2022年，星期二（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。第47页，共65页，编辑于2022年，星期二3、三坐标测量仪的构成：（1）主体第48页，共65页，编辑于2022年，星期二（2）三坐标测量机的测量系统 测头的类型：接触式和非接触式
22、。电气接触式开关测头：第49页，共65页，编辑于2022年，星期二电触开关式单测头及测头座第50页，共65页，编辑于2022年，星期二（3）三坐标测量机的计算机系统和软件通用程序 公差比较程序 轮廓测量程序 自学习零件检测程序的生成程序、统计计算程序、计算机辅助编程程序等 第51页，共65页，编辑于2022年，星期二（4）三坐标测量机的测量方式 直接测量方式程序测量方式自学习测量方式第52页，共65页，编辑于2022年，星期二（5）三坐标测量机的应用（对于在数控机床上加工的形状复杂的零件，当其形状难于建立数学模型时程序编制困难，常常可以借助于测量机。轻型加工 第53页，共65页，编辑于2022
23、年，星期二多种几何量的测量触头的定义和校验零件的找正第54页，共65页，编辑于2022年，星期二六、电动量仪将工件被测尺寸的变动量转换为电量变化（电感、电容），经过电路的放大、整流、运算等变换后，用指示表指示。五、气动量仪将工件被测尺寸的变化量转换成空气压力或流量的变化，用压力计或流量计显示量值。第55页，共65页，编辑于2022年，星期二第三节测量误差的基本知识第56页，共65页，编辑于2022年，星期二一、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。（1）绝对误差（2）相对误差第57页，共65页，编辑于2022年，星期二
24、例3：测量一个长100mm尺寸误差为0.01mm;测量另一个长1000mm尺寸误差也为0.01mm,求:测量误差。（用相对误差表示）第58页，共65页，编辑于2022年，星期二二测量误差的来源：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。第59页，共65页，编辑于2022年，星期二三测量误差的分类1)随机误差：在相同条件下，多次重复测量时绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。2)系统误差：在相同条件下，多次重复测量时绝对值和符号保持不变
25、或按一定规律变化的误差。3)粗大误差：由于测量者主观上的疏忽或客观条件的剧变所造成的误差。第60页，共65页，编辑于2022年，星期二四、随机误差的特性：1、对称性2、单峰性3、有界性4、抵偿性第61页，共65页，编辑于2022年，星期二第四节测量器具的选择一、测量器具选择时应考虑的因素：1、与被测工件的外形、位置、尺寸的大小相适应。2、与被测工件的尺寸公差相适应。第62页，共65页，编辑于2022年，星期二二、普通测量器具的选择：1、检验条件的要求（1）工件尺寸是否合格只按一次测量结果来判断。（2）考虑到普通测量器具的特点，一般只用来测量尺寸，不用来测量工件上可能存在的形位误差。（3）对偏离
26、测量的标准条件所引起的误差，以及测量器具和标准器具不显著的系统误差等一般不进行修正。第63页，共65页，编辑于2022年，星期二2、安全裕度与验收极限：（1）安全裕度：各随机误差应按平方合成所得的总的极限误差计算，其允许值称为安全裕度。（2）验收极限：将工件规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向公差带内移动一个安全裕度。第64页，共65页，编辑于2022年，星期二7.量块使用注意事项w量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。w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。w分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。w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。w轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。w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。w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65页，共65页，编辑于2022年，星期二