技术测量基础课件.ppt
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- 技术 测量 基础 课件
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1、2.1.12.1.1测量测量技术技术的基本概念的基本概念 为保证机械零件的互换性和精度,经常需要对完工零件的几何为保证机械零件的互换性和精度,经常需要对完工零件的几何量加以检验或测量,并判断这些几何量是否符合设计要求。量加以检验或测量,并判断这些几何量是否符合设计要求。 首先应保证计量单位的统一和量值的准确;同时,应正确选择计首先应保证计量单位的统一和量值的准确;同时,应正确选择计量器具和测量方法,完成对完工零件几何量的测量,并研究对不同量器具和测量方法,完成对完工零件几何量的测量,并研究对不同测量误差和测量数据的处理。测量误差和测量数据的处理。 2.1 2.1 测量技术的基础知识测量技术的基
2、础知识1.1.测量测量: : 是是将被测对象与计量单位的标准量进行比较而进行的实验过程。将被测对象与计量单位的标准量进行比较而进行的实验过程。 X X为为被测量被测量,E E为为测量单位,则他们的比值测量单位,则他们的比值q q:所以,被测几何量的量值为所以,被测几何量的量值为: 由此,由此,被测几何量的量值被测几何量的量值应由应由表征几何量的数值表征几何量的数值和和该几何量的计该几何量的计量单位量单位组成。组成。2.2.测量四要素测量四要素(1 1)被测对象)被测对象 被测对象包括长度、角度、表面粗糙度以及几何公差等。被测对象包括长度、角度、表面粗糙度以及几何公差等。(2 2)计量单位)计量
3、单位 计量单位通常指几何量中的长度、角度单位。计量单位通常指几何量中的长度、角度单位。在我国法定计量单位中,几何量中长度的基本单位为米,常用单在我国法定计量单位中,几何量中长度的基本单位为米,常用单位有毫米和微米;在超高精度测量中,采用纳米。常用的角度计量位有毫米和微米;在超高精度测量中,采用纳米。常用的角度计量单位是弧度、微弧度和度、分、秒。单位是弧度、微弧度和度、分、秒。(3 3)测量方法)测量方法 是指在测量时所采用的测量原理、测量器具以及测量条件的是指在测量时所采用的测量原理、测量器具以及测量条件的综合。一般多指获得测量结果的方式、方法。综合。一般多指获得测量结果的方式、方法。(4 4
4、)测量精度)测量精度 测量精度是指测量结果与其真实值的一致程度,即测量结果测量精度是指测量结果与其真实值的一致程度,即测量结果的可靠程度。测量误差的大小反映测量精度的高低。的可靠程度。测量误差的大小反映测量精度的高低。2.1.22.1.2计量单位与量值传递计量单位与量值传递1.1.长度尺寸基准长度尺寸基准 在在19831983年年1010月召开的第月召开的第1717届国际计量大会上,规定了米届国际计量大会上,规定了米的定义:的定义:1 1米是光在真空中在米是光在真空中在1/299 792 4581/299 792 458秒的时间间隔秒的时间间隔内的行程长度。内的行程长度。 19851985年年
5、3 3月起,我国用碘吸收稳频的月起,我国用碘吸收稳频的0.633 0.633 微米氦氖激微米氦氖激光辐射波长作为国家长度基准来复现光辐射波长作为国家长度基准来复现“米米”。 2.2.量值的传递系统量值的传递系统3.3.量块量块 量块是量块是无刻度无刻度的标准端面量具的标准端面量具,通常用线膨胀系数小、性能稳定,通常用线膨胀系数小、性能稳定、耐磨、不易变形的材料(合金钢、耐磨、不易变形的材料(合金钢或硬质合金钢)制成。或硬质合金钢)制成。 它的形状一般为它的形状一般为长方六面体结长方六面体结构构,六个平面中有,六个平面中有两个相互平行的两个相互平行的测量面测量面,两测量面之间具有精确的两测量面之
6、间具有精确的工作尺寸工作尺寸。 量块除了作为量块除了作为量值传递的媒介量值传递的媒介之外,还可用来之外,还可用来检定和调整计量器检定和调整计量器具具、机床、工具和其他设备,也可、机床、工具和其他设备,也可直接用于直接用于测量工件测量工件。(1 1)量块的尺寸)量块的尺寸 量块长度量块长度是指量块一测量平面上任意一是指量块一测量平面上任意一点(距边缘点(距边缘0.8mm0.8mm区域除外)与另一测量区域除外)与另一测量平面相研合的平晶表面的垂直距离。平面相研合的平晶表面的垂直距离。 量块的中心长度量块的中心长度是指量块两测量平面上是指量块两测量平面上中心点之间的距离。中心点之间的距离。 量块的标
7、称长度量块的标称长度是指标记在量块上的示是指标记在量块上的示值。值。当长度示值当长度示值6mm6mm时,时,其示值刻在测量其示值刻在测量平面上平面上;当长度示值当长度示值6mm6mm时,时,其示值刻其示值刻在非测量平面上,在非测量平面上,且该表面的左右侧面为且该表面的左右侧面为测量平面。测量平面。(2 2)量块的研合性)量块的研合性 量块的研合性是指将一量块的测量平面沿着另一量块的测量平量块的研合性是指将一量块的测量平面沿着另一量块的测量平面滑动,同时用手稍加压力,两量块便能研合在一起。面滑动,同时用手稍加压力,两量块便能研合在一起。 应用研合性可使多个固定尺寸的量块组成一个需要尺寸的量应用研
8、合性可使多个固定尺寸的量块组成一个需要尺寸的量块组。块组。(3 3)量块的尺寸系列及其组合)量块的尺寸系列及其组合 量块是成套生产的,国家量块标准规定了量块是成套生产的,国家量块标准规定了1717种成套的量块系列。种成套的量块系列。 组合量块时,为获得较高尺寸精度,应以最少量块数组成所需组合量块时,为获得较高尺寸精度,应以最少量块数组成所需的尺寸。的尺寸。 用用8383块套别的量块组成块套别的量块组成28.785 mm28.785 mm的尺寸。的尺寸。(4 4)量块的精度)量块的精度 JJG 146-2003JJG 146-2003将量块按将量块按检定精度检定精度分为五级:分为五级:K K、0
9、 0、1 1、2 2、3 3级级,其中,其中K K级精度最高,精度依次降低,最低精度等级是级精度最高,精度依次降低,最低精度等级是3 3级级。 量块分量块分“级级”主要依据量块的长度极限偏差、长度变动量最主要依据量块的长度极限偏差、长度变动量最低允许值、量块测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等质量指低允许值、量块测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等质量指标划分的。标划分的。(4 4)量块的精度)量块的精度 JJG 146-2003JJG 146-2003将量块按检定精度分为将量块按检定精度分为五等五等:1 1、2 2、3 3、4 4、5 5等,等,其中其中1 1等精度最高,等精度最高,5
10、5等精度最低等精度最低。 量块分量块分“等等”主要依据量块长度的测量不确定度、长度变动量主要依据量块长度的测量不确定度、长度变动量允许值、平面平行性允许偏差和研合性等指标划分的。允许值、平面平行性允许偏差和研合性等指标划分的。(5 5)量块的使用)量块的使用 量块按量块按“级级”使用时,使用时,以量块的标称长度作为工作尺寸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,这将被引入到测量结果中,使测该尺寸包含了量块的制造误差,这将被引入到测量结果中,使测量精度受到影响。但因不需加修正值,因此使用方便。量精度受到影响。但因不需加修正值,因此使用方便。 量块按量块按“等等”使用时,使用时,
11、以量块经检定后给出的实际中心长以量块经检定后给出的实际中心长度尺寸作为工作尺寸度尺寸作为工作尺寸。例如,某一标称长度为例如,某一标称长度为10mm10mm的量块,经检定其实际中心长度的量块,经检定其实际中心长度与标称长度之差为与标称长度之差为-0.2-0.2m m,则工作尺寸为,则工作尺寸为9.9998mm9.9998mm。这样消。这样消除了量块的制造误差影响,提高了测量精度。除了量块的制造误差影响,提高了测量精度。 按按“等等”使用量块时,在测量上需要加入修正值,虽麻烦使用量块时,在测量上需要加入修正值,虽麻烦一些,但消除了量块尺寸制造误差的影响,便可用制造精度一些,但消除了量块尺寸制造误差
12、的影响,便可用制造精度较低的量块进行较精密的测量。较低的量块进行较精密的测量。 但是,在检定量块时,不可避免地存在一定的测量方法误但是,在检定量块时,不可避免地存在一定的测量方法误差,它将作为测量误差而被引入到测量结果中。差,它将作为测量误差而被引入到测量结果中。2.1.32.1.3计量器具和测量方法计量器具和测量方法1.1.计量器具计量器具(1 1)计量器具的分类)计量器具的分类1 1)基准量具)基准量具 基准量具基准量具只有一个固定尺寸只有一个固定尺寸,通常用来校对和调整其,通常用来校对和调整其他计量器具或作为标准尺寸进行相对测量的量具,如量块他计量器具或作为标准尺寸进行相对测量的量具,如
13、量块。2 2)极限量具)极限量具 极限量具是极限量具是没有刻度没有刻度的专用检验工具。的专用检验工具。 使用极限量具不能得出被检验工件的具体尺寸,但可使用极限量具不能得出被检验工件的具体尺寸,但可以确定被检验工件是否合格,如塞规、卡规、功能量规等以确定被检验工件是否合格,如塞规、卡规、功能量规等。3 3)通用计量仪器)通用计量仪器 是将被测的量值转换为能够直接观察的指示值或等效信是将被测的量值转换为能够直接观察的指示值或等效信息的计量器具。息的计量器具。游标类量仪:游标类量仪:如游标卡尺、游标深度尺、游标量角器等。如游标卡尺、游标深度尺、游标量角器等。螺旋类量仪螺旋类量仪:如外径千分尺、内径千
14、分尺等。:如外径千分尺、内径千分尺等。机械类量仪机械类量仪:如百分表、千分表、杠杆比较仪、扭簧比较:如百分表、千分表、杠杆比较仪、扭簧比较仪等。仪等。光学量仪光学量仪:如光学计、测长仪、投影仪、干涉仪等。:如光学计、测长仪、投影仪、干涉仪等。气动量仪气动量仪:如压力式气动量仪、流量计式气动量仪等。:如压力式气动量仪、流量计式气动量仪等。电动量仪电动量仪:如电感比较仪、电动轮廓仪等。:如电感比较仪、电动轮廓仪等。激光量仪激光量仪:如激光准直仪、激光干涉仪等。:如激光准直仪、激光干涉仪等。光学电子量仪光学电子量仪:如光栅测长机、光纤传感器等。:如光栅测长机、光纤传感器等。4 4)计量装置)计量装置
15、 是指为确定被测几何量值所需的计量器具和辅助设备是指为确定被测几何量值所需的计量器具和辅助设备的总体。的总体。 它能够测量同一工件上较多的几何量和形状比较复杂它能够测量同一工件上较多的几何量和形状比较复杂的工件,有助于实现检测自动化或半自动化,如齿轮综合的工件,有助于实现检测自动化或半自动化,如齿轮综合精度检查仪、发动机缸体孔的几何精度综合测量仪等。精度检查仪、发动机缸体孔的几何精度综合测量仪等。(2 2)计量器具的基本度量指标)计量器具的基本度量指标1 1)分度值)分度值 分度值是指计量器具刻尺或度盘上相邻两刻线代表的量值分度值是指计量器具刻尺或度盘上相邻两刻线代表的量值之差。之差。 一般长
16、度计量器具的分度值有一般长度计量器具的分度值有0.1mm0.1mm、0.01mm0.01mm、0.001mm0.001mm、0.0005mm0.0005mm等。等。 分度值是量仪能指示出被测件量值的最小单位。分度值是量仪能指示出被测件量值的最小单位。 数字显示仪器的分度值称为分辨率,它表示最末一位数数字显示仪器的分度值称为分辨率,它表示最末一位数字间隔所代表的量值之差。字间隔所代表的量值之差。 一般来说,分度值越小,则计量器具的精度就越高。一般来说,分度值越小,则计量器具的精度就越高。 2 2)刻度间距)刻度间距 是指是指量值刻度尺或度盘上两相邻刻线的中心距离。量值刻度尺或度盘上两相邻刻线的中
17、心距离。 为便于读数,一般刻度间距在为便于读数,一般刻度间距在1 12.5mm2.5mm以内。以内。 3 3)测量范围)测量范围 是指在允许误差限内,计量器具所能测量被测几何量量值的是指在允许误差限内,计量器具所能测量被测几何量量值的下下限值到上限值的范围限值到上限值的范围。 例如:千分尺的测量范围有例如:千分尺的测量范围有0 025mm25mm、,、,252550mm50mm、,、,505075mm75mm等多种。等多种。 4)4)示值范围示值范围 是指计量器具所指示或显示的被测几何量从是指计量器具所指示或显示的被测几何量从起始值到终止值起始值到终止值的范围的范围。例如,数显式光学比较仪的示
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