平行度和垂直度测量方法课件.pptx

1、平行度和垂直度测量方法1.1平行度误差基本概念： 平行度误差： 被测实际要素相对于基准要素平行的理想要素的变动量。 特征：是理想要素的方向应与基准平行。 误差值： 用与基准保持平行关系的定向最小区域的宽度来表示。 类型： 根据面与线两类几何要素的相对关系，平行度误差有四种情况，即： 面对基准平面、 线对基准平面、 面对基准直线、 线对基准直线。1.平行度误差测量 1.2平行度误差测量方法 测量基准： 平面或线，常用模拟法体现。 面：平板/实际平面；线：心轴 测量方法： 依检测原则和基准体现方法不同，可组成多种测量方法。 有指示器法、水平基准法、自准直法、干涉法、量规法等。1.2.1面与面之间的

2、平行度误差a.指示器测量法： 指示器在平板上移动时，其测头所形成的轨迹即平行于模拟基准的被测实际要素的理想平面。因此指示器示值的最大变动量即为平行度误差。图图 5-34 指示器测量法指示器测量法分别分别在基准面和被测表面沿长度方向分段测量，将测得的值按在基准面和被测表面沿长度方向分段测量，将测得的值按直线度误差的方法求出基准面符合最小条件的理想直线，以直线度误差的方法求出基准面符合最小条件的理想直线，以该理想直线作为被测表面的评定基准，求得实际被测表面的该理想直线作为被测表面的评定基准，求得实际被测表面的直线度误差即为平行度误差。直线度误差即为平行度误差。水平仪法测量平行度水平仪法测量平行度b

3、.b.水平仪水平仪测量法测量法：测点序号测点序号012345678基准实基准实际要素际要素读数值读数值 （um）0+5+10-5+5-5+10+5+5被测实被测实际要素际要素读数值读数值 （um）0+5+10-5+10+5-10-5+5c数据处理方法：v1）图解法v根据实际基准平面的误差曲线，按直线度误差最小区域判别法，求出理想基准直线L。接着在被测实际表面的误差曲线上，作出平行于理想基准直线L的定向最小包容区域。累计值累计值（um）0+5+15+10+15+10+20+25+30累计值累计值（um）0+5+15+10+20+25+15+10+15+30+25+20+15+10+5123456

4、780f=20 m累计值（累计值（um）0+5+15+10+15+10+20+25+30测点序号测点序号012345678累计值（累计值（um）0+5+15+10+20+25+15+10+15 2）计算法 计算法是以图解法为基础，它是首先根据理想基准直线L通过坐标的两点，用两点式求L直线方程，再根据L的斜率，求出被测表面曲线上通过距L最高与最低两点的点斜式直线方程L1 和L2 ，则L1 和L2在纵坐标轴上的截距差即为被测实际要素的平行度误差f。 根据图5-37可知理想基准直线L通过（2，15）和（8，30）两点，按两点式求得斜率K=5/2； 根据点斜式直线方程求平行于L的直线L1和L2，L1

5、和L2分别通过（5，25）和（7，10）两点 ； 令分别代入L1和L2方程中，可得L1在y轴上的截距y=12.5m; L2 在轴上的截距y2 = 7.5 m；于是可得平行度误差为：f=20 m。测点序号测点序号012345678基准实际要素基准实际要素L0+5+15+10+15+10+20+25+30被测实际要素被测实际要素L0+5+15+10+20+25+15+10+15v3）旋转法旋转法较为简便易行，首先将基准实际要素的统一坐标值按直线度误差旋转法处理符合最小条件后，被测实际要素各点坐标值同步旋转，旋转后被测要素新的坐标值中，最大值和最小值之差即为平行度误差。旋转后旋转后 0+2.5+10

6、+2.5+5-2.5+5+7.5+10旋转量旋转量 ip0-2.5-5-7.5-10-12.5-15-17.5-20旋转量旋转量 ip0-2.5-5-7.5-10-12.5-15-17.5-20旋转后旋转后02.5+10-2.5+10+12.50-7.5-51.2.2线与面之间的平行度测量 方法:线与面之间的平行度误差测量方法较多，而最常用的方法是采用模拟基准，用指示器测量。 类型：线对面和面对线两种。 线对面：图示是测量孔的轴线对底面的平行度。实际线用心轴模拟，平板为测量和模拟基准 单指示器法：被测孔的轴线对底面的平行度误差值f可按孔长L1和两测量点间距L2的正比关系折算为：2121MMLL

7、f fMMMM121212()()maxmin 采用采用双指示器法双指示器法，按下式计算平行度误差。，按下式计算平行度误差。 面对线： 下图是测量平面相对于轴线的平行度误差装置。被测零件通过心轴支承在等高支架上，调整高度，使得L1L2；然后用指示器在被测平面上按布点进行测量，经过计算和评定，可求得该平面相对于轴线的平行度误差值。面相对线的平行度误差测量面相对线的平行度误差测量1.2.3线对线对线的平行度测量线的平行度测量v当给定互相垂直的两个方向时，平行度公差带是两对互相垂直的距离分别为t1和t2且平行于基准直线的两平行平面之间的区域。如图所示，d孔轴线必须位于公差值为0.1mm和0.2mm且

8、平行于基准轴线的两对平行平面内。v当给定任意方向时，平行度公差带是当给定任意方向时，平行度公差带是直径为公差值直径为公差值t且平行于基准轴线的圆且平行于基准轴线的圆柱面内的区域。如图所示，柱面内的区域。如图所示，d孔轴线孔轴线必须位于直径公差值必须位于直径公差值 0.1mm，且平行，且平行于基准轴线的圆柱面内。于基准轴线的圆柱面内。 线对线平行度常见于箱体、连杆、支架等零件，对孔与孔间的轴线平行度，测量时基准轴线均可由心轴模拟。常用的测量方法有：1指示器测量法2水平仪测量法图图 线对线对线平行度测量线平行度测量 2.1垂直度误差基本概念：a垂直度误差：属定向误差 被测实际要素相对于基准要素垂直

9、的理想要素的变动量。b特征： 被测要素的理想要素的方位应与基准垂直c误差值： 是与基准保持垂直的定向最小区域的宽度或直径来表示。d类型： 按线、面两类几何要素的垂直关系，有四种类型，既 面对面 面对线 线对面 线对线2 2 垂直垂直度误差测量度误差测量 v当两要素互相垂直时，用垂直度公差来控制被测要素对基准的方向误差。当给定一个方向上的垂直度要求时，垂直度公差带是距离为公差值t，且垂直于基准平面（或直径、轴线）的两平行平面（或直线）之间的区域。 v当给定任意方向时，平行度公差带是直径为公差值t，且垂直于基准平面的圆柱面内的区域。如图所示, d孔轴线必须位于直径公差值 0.05mm，且平行于基准

10、平面的圆柱面内。 垂直基准： 用直角尺模拟基准平面，并转化，使垂直度误差的测量变为类似于平行度误差的测量。 测量基准：平板 测量：测量前将被测面调整到与平板基本平行，按所布测点记录读数，然后通过数据处理得到评定结果。 图图5-44 面对面垂直度测量面对面垂直度测量 2.2测量方法测量方法：2.2.1面与面之间的垂直度测量a指示表法：图5-44是测量面与面垂直度误差的一种常用方法。 3 8 7 3 1 2 9 12-2 -1 10 11 0 6 11 12 0 5 4 0 -1 0 7 10 -3 -2 9 10 0 6 11 12 +3 +2 +1 0 0数据处理：数据处理：采用坐标旋转法求解

11、垂直度误差：如图采用坐标旋转法求解垂直度误差：如图5-455-45。设转轴设转轴 0-00-0的位置放在方框所列数据中最下列，取单位旋的位置放在方框所列数据中最下列，取单位旋转量为转量为1 1以使两个最高点之值变为等高，变换过程和结果见以使两个最高点之值变为等高，变换过程和结果见方框所示。方框所示。从图从图5-455-45中可看出，最高两点等值为中可看出，最高两点等值为1212，最低点为，最低点为2 2，且三点投影到基准面上满足高低相间的要求，故垂直，且三点投影到基准面上满足高低相间的要求，故垂直度误差度误差f=12f=12( (2)2) m=m=1414 m m。图图5-45 数据处理数据处

12、理 对于狭长大型零件，常用自准直仪或水平仪对基准要素和被测要素同时进行分段测量，然后将数据经过处理，就可获得垂直度误差。如图所示。图图 A 被测工件图被测工件图被测工件：被测工件：狭长大型零狭长大型零件（如图，设尺寸为件（如图，设尺寸为30003000* *15001500* *100100），或），或机床、三坐标测量机等机床、三坐标测量机等的导轨的导轨b水平仪法：问问2：可选测量仪器有可选测量仪器有:指示指示表、直角尺、水平仪、准直表、直角尺、水平仪、准直仪、平晶，选哪个仪器？仪、平晶，选哪个仪器？问问1：如何测量垂直度？：如何测量垂直度？图图B：水平仪法测量垂直度误差：水平仪法测量垂直度误

13、差问问3：如何处理数据：如何处理数据A A表面测点序号表面测点序号xixi0 01 12 23 34 45 5偏差值偏差值yiyi（um）0 00.50.5-0.5-0.51.01.00.50.50 0B B表面测点序号表面测点序号yiyi0 01 12 23 34 45 5偏差值偏差值xixi （um）0 02.02.01.01.03.03.02.02.03.03.0例例对大型工件的导轨垂直度误差的测量，得到的数据如下对大型工件的导轨垂直度误差的测量，得到的数据如下表所示。可以用图解法、计算法或旋转法求得垂直度误差。表所示。可以用图解法、计算法或旋转法求得垂直度误差。 图解法求垂直度误差图解

14、法求垂直度误差如左图。如左图。 f=3.83um (P144有误有误)问问4：若用计算法、旋转：若用计算法、旋转法，如何处理数据？法，如何处理数据？如图如图5-465-46所示。所示。图图5-46 准直仪法测量垂直度误差准直仪法测量垂直度误差c c准直准直仪法：仪法：问问5：用自准直仪如何：用自准直仪如何测量工作面测量工作面B ？答：加五角棱镜将光线答：加五角棱镜将光线折转折转90度测量工作面度测量工作面B ？2.2.2面与线之间的垂直度测量问问6：如何测量垂直度？：如何测量垂直度？图图5-47 面对线垂直度测量面对线垂直度测量 v如图如图5-475-47，测量中所用导向块，测量中所用导向块的

15、下端面应与孔的轴线间有足的下端面应与孔的轴线间有足够精度的垂直度要求，孔与轴够精度的垂直度要求，孔与轴的配合也不应松动。的配合也不应松动。v对对带孔轴线的基准轴线带孔轴线的基准轴线，可用，可用心轴心轴体现，采用如图体现，采用如图5-485-48（P144P144）所示的方法测量。借）所示的方法测量。借助于精密的直角座将心轴调整助于精密的直角座将心轴调整到与平台垂直，然用指示器测到与平台垂直，然用指示器测量整个被测表面。量整个被测表面。基准基准轴线：轴线：用导向块或心轴模拟；用导向块或心轴模拟；测量基准：测量基准：平板，垂直于基准轴线。平板，垂直于基准轴线。导向块（导向块（有何要求有何要求）垂直度测量转化为被测平面相对垂直度测量转化为被测平面相对测量平板的平行度测量测量平板的平行度测量 。如何测量垂直度？如何测量垂直度？2.2.3线与线之间的垂直度测量 线与线之间的垂直度最常见的是轴线之间的垂直度。为测量方便，可将基准和被测轴线都用心轴来体现，并将体现被测要素的心轴安置到与测量基准成平行的位置，这就是把垂直度的测量转化为平行度的测量。