中北大学互换性第3章测量技术基础.ppt

第3章 测量技术基础 测量的意义 为了满足机械产品的功能要求，在正确合理地完成了可靠性、使用寿命、运动精度等方面的设计以后，还须进行加工和装配过程的制造工艺设计，即确定加工方法、加工设备、工艺参数、生产流程及检测手段。其中，特别重要的环节就是质量保证措施中的精度检测。 3.1.1 技术测量概念 “测量”是以确定量值为目的的全部操作。测量过程实际上就是一个比较过程，也就是将被测量与标准的单位量进行比较，确定其比值的过程。若被测量为L，标准计量单位为E，确定的比值为q，则被测量L的测量结果可表示为 L=q?E 一个完整的测量过程应包含测量对象、计量单位、测量方法（含测量器具）和测量精度等四个要素。 测量对象 主要指机械几何量。包括长度、角度、表面粗糙度、形位误差以及更复杂的螺纹、齿轮零件中的几何参数等。但是，长度量和角度量在各种机械零件上的表现形式却是多种多样的，表达被测对象性能的特征参数也可能是相当复杂的。因此，认真分析被测对象的特性，研究被测对象的含义是十分重要的。例如，表面粗糙度的各种评定参数，齿轮的各种误差项目，尺寸公差与形位公差之间的独立与相关关系等等。 计量单位 计量单位（简称单位）是以定量表示同种量的量值而约定采用的特定量。我国规定采用以国际单位制（SI）为基础的“法定计量单位制”。它是由一组选定的基本单位和由定义公式与比例因数确定的导出单位所组成的。如“米”、“千克”、“秒”、“安”等为基本单位。机械工程中常用的长度单位有“毫米”、“微米” 和“纳米” ，常用的角度单位是非国际单位制的单位“度”、“分”、“秒”和国际单位制的辅助单位“弧度”、“球面度” 。 在测量过程中，测量单位必须以物质形式来体现，能体现计量单位和标准量的物质形式有：光波波长、精密量块、线纹尺、各种圆分度盘等。 测量方法 测量方法是指测量时所采用的测量原理、测量条件和测量器具的总和。测量方法的分类将在后面介绍。 广义地说，测量方法可以理解为测量原理、测量器具（计量器具）和测量条件（环境和操作者）的总和。 在实施测量过程中，应该根据被测对象的特点（如材料硬度、外形尺寸、生产批量、制造精度、测量目的等）和被测参数的定义来拟定测量方案、选择测量器具和规定测量条件，合理地获得可靠的测量结果。 测量准确度 测量结果与真值的一致程度。不考虑测量精度而得到的测量结果是没有任何意义的。 真值的定义为：当某量能被完善地确定并能排除所有测量上的缺陷时，通过测量所得到的量值。 由于测量会受到许多因素的影响，其过程总是不完善的，即任何测量都不可能没有误差。对于每一个测量值都应给出相应的测量误差范围，说明其可信度。 3.1.2 尺寸传递 1. 长度量值传递系统 前述关于米的定义，实际上是以光波波长作为长度基准，虽然准确可靠，但不能直接用于工程测量。为了保证长度测量量值的统一，必须建立从长度基准到生产中使用的各种测量器具，直至工件的量值传递系统。量值传递是通过对比、校准、检定和测量，将国家计量基准复现的单位量值，经计量标准、工作计量器具逐级传递到被测对象的全部过程。我国长度量值传递系统如图所示。 量块 （1）量块长度l 量块一个测量面上的任意点到与其相对的另一测量面相研合的辅助体表面之间的垂直距离，辅助体的材料和表面质量应与量块相同，见图3-2（b）。这里，“量块任意点”不包括距测量面边缘为0.8 m m区域内的点。 （2）量块中心长度lc 对应于量块未研合测量面中心点的量块长度，见图3-2（b）。 （3）量块标称长度ln 标记在量块上，用以表明其与主单位(m)之间关系的量值，也称为量块长度的示值。 （4）量块长度变动量 量块测量面上任意点中的最大长度lmax与最小长度lmin之差，见图3-3。 （5）研合性 量块的一个测量面与另一量块测量面或与另一经精加工的类似量块测量面的表面，通过分子力的作用而相互粘合的性能。 量块的精度（级） 按国标GB6093-2001，量块按准确度级别分0、1、2、3和K级，其中0级准确度度最高，3级最低，K级为校准级，主要根据量块长度极限偏差、测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。 量块生产企业大都按“级”向市场销售量块。用量块长度极限偏差（中心长度与标称长度允许的最大误差）控制一批相同规格量块的长度变动范围；用量块长度变动量（量块最大长度与最小长度之差）控制每一个量块两测量面间各对应点的长度变动范围。用户则按量块的标称尺寸使用量块。因此，按“级”使用量块必然受到量块长度制造偏差的影响，将把制造误差带入测量结果。 量块的精度（等） 制造高精度的量块的工艺要求高、成本也高，而且即使制造成高精度量块，在使用一段时间后，也会因磨损而引起尺寸减