1、第3章 技术测量基础,3.1 测量基本概念,1.测量技术 在机械制造业中，对加工完成的零件是否符合设计要求进行判断与确定的一种手段。主要是研究对零件的几何量进行测量和检验的一门技术,长度、角度、几何形状、相互位置以及表面粗糙度等,国家标准是实现互换性的基础 测量技术是实现互换性的保证,测量 就是将被测的量与作为单位或标准的量，在量值上进行比较，从而确定二者比值的实验过程。,3.1.1 测量的定义,若被测几何量为L，测量单位为E，那么测量就是确定L是E的多少倍。即确定比值q=L/E，最后获得被测量L的量值，即 L=qE。,测量包括以下四个方面的内容：1.测量对象:这里的测量对象指的是几何量2.测
2、量单位：以国际单位制为基础的法定计量单位。如m、mm、m、（。）（）（”）等 3.测量方法：在特定的对象下进行某一测量时，参与测量过程的各组成因素和测量条件的总和4.测量精度:测量结果与真值一致的程度,3.1.2 测量过程四要素,检验：对于零件几何量的检验，通常只是判断被测量（零件）是否合格（在规定的验收极限范围内）的过程，它通常不一定要求得到被测量（零件）的具体数值。检验包括测试、检定与比对三个过程。测试：是指试验研究性的测量，也可理解为试验和测量的全过程。检定：是指为评定计量器具的计量特性（准确度、稳定度、灵敏度等）是否合格所进行的全部工作。检定的主要对象是计量器具。比对：是指在规定的条件
3、下对相同准确度等级的同类基准、标准或工作用计量器具之间的量值进行比较。,3.1.3 检验、测试、和比对的概念,秦始皇统一度量衡,早在2200年前的春秋战国时期，各国使用的尺寸、升斗、斤两标准不一。秦始皇统一中国后，下令统一度量衡，其中“度”是指长度，“量”是指容量，“衡”是指质量。秦统一的长度单位主要包括1引=10丈,1丈=10尺尺=10寸,1寸=10分,3.2长度单位与量值传递,3.2.1长度单位与尺寸传递系统 为了保证工业生产中长度测量的准确度，首先要建立统一、可靠的长度基准。常见的长度基准：米（m）、毫米（mm）、微米(m)、纳米（nm）,国际单位制,机械制造,精密测量,超精密测量,换算
4、关系为：1m=1000mm 1mm=1000m 1m=1000 nm,其他的长度单位还有：光年、拍米（Pm）、兆米(Mm)、公里千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、丝米(dmm)、忽米(cmm)、微米(m)、纳米(nm)、皮米(pm)、飞米(fm)、阿米(am)等。他们同米的换算关系如下：1Ym=11024m（尧米）;1Zm=11021m（泽米）;1Em=11018m（艾米）1光年=9.461015m（光年）;1Pm=11015m（拍米）;1Tm=11012m（太米）1Gm=1109m（吉米）;1Mm=1106m（兆米）;1km=1103m（千米）1hm=1102m（百米）
5、;1dam=1101m（十米）;1dm=110(-1)m（分米）1cm=110(-2)m（厘米）;1mm=110(-3)m（毫米）;1dmm=110(-4)m（丝米）1cmm=110(-5)m（忽米）;1m=110(-6)m（微米）;1nm=110(-9)m（纳米）1pm=110(-12)m（皮米）;1fm=110(-15)m（飞米）;1am=110(-18)m（阿米）1zm=110(-21)m（仄米）;1ym=110(-24)m（幺米）另外，在实际中还经常使用到的一种单位埃格斯特朗（简称埃，符号=10(-10)米=0.1纳米。它一般用于原子半径、键长和可见光的波长。譬如，原子的平均直径（由经
6、验上的半径计算得）在0.5埃（氢）和3.8埃（铀，最重的天然元素）之间。它还被广泛应用于结构生物学。埃格斯特朗这个单位是为了纪念瑞典科学家安德斯埃格斯特朗而命名的。埃格斯特朗是光谱学的创始人之一，他为太阳光谱的辐射波长制作了谱图，以10（-10）米为单位。他同时也钻研热传导、地磁学和北极光（这对他在北极地区滑雪很重要）。,以英国和美国为主的少数欧美国家使用英制单位，因此他们使用的长度单位也就与众不同，主要有英里、码、英尺、英寸。英里（mile）1英里=1760码=5280英尺=1.609344公里 码（yard,yd）1码=3英尺=0.9144米 英寻（f,fath,Fa）1英寻=2码=1.8
7、288米 浪（furlong）1浪=220码=201.17米 英尺(foot,ft,复数为feet)1英尺=12英寸=30.48厘米 英寸(inch,in)1英寸=2.54厘米,古罗马人“1哩”一千个双步的长度古代俄国“大权”两臂左右平伸的长度英国“吗”国王亨利一世的鼻子间到他平伸的手臂的中指尖的距离英国“英尺”查理曼大帝的脚板长,外国古代部分长度单位的制定,国际单位基准“米”也经历了三个不同的阶段 1）以地球子午线通过巴黎的四千万之一作为基本的长度单位米，国际米原器。2）采用光波波长作为长度单位基准 3）米等于光在真空中，在1/299792458秒的时间间隔内的行程长度有关长度尺寸量值传递系
8、统P40 图3-1,子午线也叫经线,是在地面上连接两极的线,表示南北方向。经线和垂直于它的纬线构成地球上的坐标既经纬网。地球上任何一个地方的位置都可以用一条经线和纬线的交叉点来表示。所有的经线长度都相等。,使用波长作为长度基准，虽然可以达到足够的精确度，但因对复现的条件有很高的要求，不便在生产中直接用于尺寸的测量。因此，需要将基准的量值按照定义的规定，复现在实物计量标准器上。常见的实物计量标准器有量块（块规）和线纹尺。量块是没有刻度的端面量具。用铬锰钢等特殊合金钢制成，具有线膨胀系数小、不易变形、硬度高、耐磨性好、工作表面粗糙度值小以及研合性好等特点。常用的是长方体。,3.2.2 量块,量块的
9、研合性(粘合性）利用量块的研合性，就可以把各种尺寸不同的量块组合成量块组，得到所需要的各种尺寸。,量块的用途,A、量块在机械厂和各级计量部门中应用较广，常作为尺寸传递的长度基准和计量仪器示值误差的检定标准。B、也可用于精密划线和机床夹具的调整。C、也可直接用于检测工作。,1.量块的形状与特点,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，其表面粗糙度Ra值0.0080.012m，两测量面之间的距离即为量块的工作长度（标称长度）。标称长度到5.5mm的量块，其公称值刻印在上测量面上；标称长度大于5.5mm的量块，其公称长度值刻印在上测量面左侧,3.量块 量块是机械制造中精
10、密长度计量应用最广泛的一种实体标准，它是没有刻度的平面平行端面量具，是以两相互平行的测量面之间的距离来决定其长度的一种高精度的单值量具。形状：矩形截面的长方体、圆形截面的圆柱体,2.量块的尺寸,量块长度：指量块上测量面的任意一点到与下测量面相研合的辅助体（如平晶)）平面间的垂直距离。,量块的尺寸：指量块测量面上中心点的量块长度，用符号L来表示，即用量块的中心长度尺寸代表工作尺寸。,量块是单值量具，一个量块只代表一个尺寸。而量块在使用时，常常用几个量块组合使用，如图所示。由于量块测量面上的粗糙度数值 和平面度误差都很小，当测量表面留有一层 极薄的油膜时，在切向推合力的作用下，由 于分子之间的吸引
11、力。两量块能研合在一起。这样，就可使不同尺寸的量块组合成所需要 的尺寸。,为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块按一定尺寸系列成套生产供应。,量块的精度(级)按国标GB6093-2001量块中，按制造精度分6级，即00、0、1、2、3和K级，其中00级精度最高，3级最低，K级为校准级，具有与00级相同的精度。分级的主要依据是量块中心长度的极限偏差、量块长度变动量的允许值、测量面的平面度、量块的研合性以及测量面的表面粗糙度等。,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小，使其原有的精度级别降低。因此，经过维修或
12、使用一段时间后的量块，要定期送专业部门按照标准对其各项精度指标进行检定，确定符合哪一“等”，并在检定证书中给出的标称尺寸的修正值。按鉴定精度量块分为1，2，3，4，5，6共六等，精度依次降低。分等的主要指标是：中心长度测量的极限误差和平面平行性允许偏差，即检定量块时的测量总不确定度。,4.量块的精度等级,量块的“级”与“等”,量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差。按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。就同一
13、量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以，量块按“等”使用时其精度比按“级”使用要高，且能在保持量块原有使用精度的基础上延长其使用寿命。,二、长度基准与量值传递,3.4 量块的组合为了组成各种尺寸，量块是按一定的尺寸系列成套生产的。,1）量块块数尽可能少，一般不超过4块。2）必须从同一套量块中选取，决不能在两套或 两套以上的量块中混选。3）组合时，不能将测量面与非测量面相研合。4）组合时，下测量面一律朝下。,量块的组合方法及原则,5.量块的组合使用,28.935-1.00527.93-1.4326.5-6.5 20-20 0,例如：要组成28.935mm的尺寸，采用83块一套的量块,
14、28.935-1.005第一块量块尺寸为1.005mm27.93-1.43 第二块量块尺寸为1.43mm26.5-6.5第三块量块尺寸为6.5mm 20-20 第四块量块尺寸为20mm 0 以上四块量块研合后的整体尺寸为28.935mm,3.3.1.计量器具的分类：按其测量原理、结构特点及用途分为四类1、基准量具:以固定的形式复现量值的计量器具 2、通用计量器具:固定刻线量具、游标量具、微动螺旋副式量仪、机械式量仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪、光电式量仪3、专用计量器具:专门用来检验某种特定参数的量具。如圆度仪、渐开线检查仪、极限量规等。4、计量装置:为确定被测几何量所必需的计量器具和辅助设
15、备的总体。它能够测量较多的几何量和较复杂的工件。,3.3 计量器具和测量方法的分类,刻度间距（隔）C：简称刻度，标尺上相邻两刻线中心线之间的实际距离（或圆周弧长）。（12.5mm）分度值（刻度值、精度值）i：简称精度，它是指测量器具标尺上一个刻度间距所代表的测量数值。示值范围：测量器具标尺上全部刻度间隔所代表的测量数值。,3.3.2 计量器具的基本度量指标：,量程：计量器具示值范围的上限值与下限值之差。灵敏度：能引起量仪指示数值变化的被测尺寸的最小变动量。示值误差：量具或量仪上的读数与被测尺寸实际数值之差。,3.3.2 计量器具的基本度量指标：,测量范围：测量器具所能测量出的最大和最小的尺寸范
16、围。一般地，将测量器具安装在表座上，包括：1）标尺的示值范围 2）表座上安装仪表的悬臂能够上下移动的最大和最小的尺寸范围。,测量力：在测量过程中量具或量仪的测量头与被测表面之间的接触力。放大比（传动比）K：指量仪指针的直线位移（或角位移）与引起这个位移的原因（即被测量尺寸变化）之比。这个比等于刻度间距与分度值之比，即K=C/i。,1)按获得被测结果的方法分类直接测量：测量时，直接从测量器具上读出被测几何量的大小值 间接测量：被测几何量无法直接测量时，首先测出与被测几何量有关的其他几何量，然后，通过一定的数学关系式进行计算来求得被测几何量的尺寸值,3.3.3.测量方法及其分类,2)据被测结果读数值的不同分类（读数值是否直接表示被测尺寸）绝对测量（全值测量）：测量器具的读数值直接表示被测尺寸。相对测量（微差或比较测量）测量器具的读数值表示被测尺寸相对于标准量的微差值或偏差。(特点：对零、精度高）,例如：在测量一个截面为圆的劣弧的几何量所在圆的直径D。由于无法直接测量，可以间接测量圆的直径,1.测出该劣弧的弦长b以及相应的弦高h2.通过公式D=h+b2/4h计算出其直径D,3)根据零件的被测
