第三章检测技术基础

第三章检测技术基础第一节检测的基本概念一、检测的基本概念1.测量测量是将被测量和一个具有测量单位的标准量进行比较过程。一个完整的测量过程应包括：四要素：测量对象、测量单位、测量方法和测量精度。（1）．被测对象：几何量：长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置等。（2）．计量单位：长度单位：米（m）毫米（mm）微米（m）角度单位：弧度（rad）度（）分（）秒（）（3）．测量方法：测量时所采用的测量原理、计量器具、测量条件的总和。（4）．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误差。2、检验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。检验特点：不能测得被测量的实际数值，只能确定被测量是否在两极限尺寸之间。3、检测是测量与检验的总称；是保证产品精度和实现互换性生产的重要前提；是贯彻质量标准的重要技术手段；是生产过程中的重要环节。二、长度单位、基准和尺寸传递1.长度单位和基准1米（m）=1000毫米（mm）1毫米（mm）=1000微米（um）2.量值传递系统传递系统：长度基准、测量器具、工件尺寸。我国尺寸传递机构：国家计量局、各地区的省市计量机构、工厂的中心计量室、车间计量站三、量块（又名块规）是由两个相互平行的测量面之间的距离来确定其工作长度的一种高精度量具。它是无刻度的平面平行端面量具。量块除作为标准器具进行长度量值传递之外，还可以作为标准器来调整仪器、机床或直接检测零件。量块工作尺寸是指中心长度00，即从一个测量面上的中点至与该量块另一测量面相研合的辅助体表面（平晶）之间的距离。1、量块的特性：稳定性、准确性和粘合性是量块的重要特性，利用它可从成套量块中选择适当的量块组合成各种尺寸。2、使用方法：（1）首先去除尾数（从最后一位数字开始选择量块）（2）总块数力求不超过4－5块，以减少测量误差。所谓粘合性，是指两量块的测量面互相接触，并在不大的压力下作切向相对滑动，就能粘附在一起的性质。3、量块精度的划分两种方法：（1）按中心长度的制造偏差分为五级：0，1，2，3、40级精度最高，4级精度最低。（2）按中心长度的检定精度分为六级：1，2，3，4，5，61级精度最高1.005201.286.528.785例如从83块一套的量块中组合尺寸48.885mm的量块组，则可分别选用：1.005，1.38，6.5和40mm等四块量块。例1试用91块套别的量块组成46.027mm的尺寸。解46.027-)1.007--------------第一块量块尺寸45.02-)1.02--------------第二块量块尺寸44-)4--------------第三块量块尺寸40--------------第四块量块尺寸例2试用38块套别的量块组成59.995mm的尺寸。59.995-)1.005--------------第一块量块尺寸58.99-)1.09---------------第二块量块尺寸57.9-)1.9--------------第三块量块尺寸56-)6---------------第四块量块尺寸50---------------第五块量块尺寸第二节测量器具和测量方法一、测量器具和测量方法的分类计量器具（或称为测量器具）是指测量仪器和测量工具的总称，按结构特点可分为量具、量规、量仪（测量仪器）和计量装置等四类。1、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值或等效信息。量规：是一种没有刻度的，用用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。它只能判断零件是否合格，而不能得出具体尺寸。计量装置：是一种专用检验工具，可以迅速地检验更多或更复杂的参数，从而有助于实现自动测量和自动控制，如自动分选机、检验夹具、主动测量装置等。按测量器具的结构特点和用途分：1）基准量具和量仪: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。3）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。4）检测装置：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。2、测量方法的分类1）按测量值取得方法不同分：①直接测量：直接测量被测参数来获得被测尺寸。②间接测量：测量与被测尺寸有关的几何参数，经过计算获得被测尺寸。（例右图圆弧直径的获得）2）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：①绝对测量：读数值直接表示被测尺寸的大小。②相对测量：读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。3）按有无机械测量力可分为：①接触测量：测量头与被测零件表面接触，并有机械作用的测量力存在。②非接触测量：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：①单项测量：对被测零件的每个参数分别单独测量。②综合测量：测量反映零件有关参数的综合指标。5）按测量在加工过程中所起的作用分：①主动测量：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。②被动测量：零件加工后进行的测量。6）按工件在测量过程中的状态分：①动态测量：测量时被测表面与测量头模拟工作状态中相对运动。②静态测量：测量相对静止。图3-3测量器具参数示意图二、计量器具的基本技术指标度量指标是合理选择和使用测量器具的主要指标。(1)标尺间距计量器具刻度标尺或刻度盘上两相邻刻线中心线间的距离。一般为：1～2.5mm(2)分度值计量器具标尺上每刻线间距所代表的被测量的量值。一般为0.1mm.0.0lmm.0.001等。如图3-3所示，表盘上的分度值为1μm。(3)测量范围计量器具所能测量的最大与最小值范围。如图3-3所示测量范围为0～180mm。(4)示值范围计量器具标尺或刻度盘内全部刻度所代表的最大与最小值的范围。图3-3所示的示值范围为±20μm。(5)灵敏度即放大比或放大倍数。(6)示值误差测量器具示值减去被测量的真值所得的差值。(7)测量的重复性误差在相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量时，所有测得值的分散程度即为重复性误差。(8)不确定度表示由于测量误差的存在而对被测几何量不能肯定的程度。第三节常用长度量具的基本结构与原理（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、使用方便、测量范围大等特点。种类：游标卡尺、深度游标尺、高度游标尺一、游标类卡尺1.游标卡尺是利用游标读数的量具，其原理是将尺身刻度(n-l)格间距，作为游标刻度n格的间距宽度，两者刻度间距相差的数值，即为分度值。游标卡尺分度值最常用的为0.02mm（即1mm/50），如图3-4所示。尺身1上的49mm被游标7分为50份(49mm/50=0.98mm)，则分度值为1mm-0.98mm=0.02mm。图3-4游标卡尺a)示意图b）游标读数原理1-尺身2-刀口外测量爪3-尺框4-锁紧螺钉5-微动装置6—微动螺母7-游标8-内外测量爪注意：图3-4a所示的游标卡尺，在用内测量爪8测内尺寸时，量爪宽度的10.OOmm要计入示值，否则示值与工件实际值不一致。a）带表卡尺1-刀口形内测量爪2-尺框3-指示表4-紧固螺钉5-尺身6-深度尺7-微动装置8-外测量爪b）电子数显卡尺1-内测量面2-固进螺钉3-液晶显示器4-数据输出端口5-深度尺6-容迟7、8-置零按钮9-米/英制换算按钮10-外测量面11-去尘板12-台阶测量面图3-5新型游标卡尺卡尺游标卡尺的量爪可测量工件的内、外尺寸，测量范围为0～125mm的游标卡尺还带有深度尺，可测量槽深及凸台高度。带有底座及辅件的高度划线游标卡尺，可用于在平板上精确划线与测量，称为游标高度卡尺。新型的游标卡尺为读数方便，装有测微表头或配有电子数显，如图3-5a).b)所示。为了便于对复杂工件或特殊要求工件的测量，可供选择的卡尺还有其他用途与样式的卡尺，如：长量爪卡尺如图3-6所示；偏置卡尺，如图3-7所示；背置量爪型中心线卡尺，如图3-8所示管壁厚度卡尺，如图3-9所示；旋转型游标卡尺如图3-10所示；内（外）凹槽卡尺，如图3-11所示。注：长量爪适于通常情况下难以测量到的位置图3-6量爪卡尺尺身量爪可上下滑动便于进行阶差断面测量图3-7偏置卡尺a)示意图b）例图注：尺身量爪可上下滑动便于进行阶差断面测量。专门用于两中心间距离或边缘到中心距离的测量，且液晶显示块带有量爪，便于俯视读数测量3-8背置量爪型中心线卡尺a）中心-中心型b）边缘-中心距离型尺身量爪为一根圆型杆，适于管壁厚度测量图3-9管壁厚度卡尺注：尺身量爪为一根圆形杆，适于管壁厚度测量。可旋转移动量爪便于测量阶梯轴图3-10旋转型游标卡尺专门用于难以测量位置的卡尺图3-11内（外）槽卡尺`a）外凹槽卡尺b）内凹槽卡尺图3-12高度游标尺a)电子测头b）划线器2．高度游标尺配有双向电子测头，确保了测量的高效性和稳定性，分辨力为0.O01mm；配有测量及划线功能并带有数据保持与输出功能3．深度游标尺尺身顶端有普通型顶端及钩型顶端，如图3-13所示。钩型尺身不仅可进行标准的深度测量，还可对凸台阶或凹台阶、阶差深度和厚度测量。图3-13内（外）槽卡尺a)外凹槽卡尺b）内凹槽卡尺（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按用途分有：外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺。工作原理测微螺旋副上带有0～25mm长刻线的固定套筒5，被与测微螺杆3（螺距P=O.5mm）同轴的微分筒6上的50条等分刻度均分后而读取数值。测量时，微分筒6每转动一格，测微螺杆3的轴向位移为0.5mm/50=0.Olmm。千分尺的测量范围分为：0～25mm、25～50mm，…，475-500mm，大型干分尺可达几米。注意：0.Olmm分度值的千分尺每25mm为一规格档，应根据工件尺寸大小选择干分尺规格，使工件尺寸在其测量范围之内。读数原理图3-15带表测砧式千分尺a)示意图b）校对量杆1-尺架2-百分表3-测砧紧固螺钉4-测砧5-测微螺6-制动器7-套管8-微分筒9-测力装置1．外径类千分尺(1)外径千分尺它有刻线式和数显式等种类。(2)大外径分尺它适合于大型零件的精确测量。其手测量范围为1000～3000mm见图3-15所示。(3)对外尺寸精确测量的千分尺分度值为O.OOlmm、0.002mm，如图3-16所示。3-16杠杆千分尺1-制动把2-调整螺母3-尺架4-可调测杆5一活动测头6-示机构7-按钮8-公差指示器9-调零装置10-定位柱11-护板1)壁厚干分尺：利用与管壁内表面接触的测砧成点接触而实现的.图3-17壁厚干分尺1-测砧2-测微螺杆3-测量面(4)可测管壁厚、板厚的千分尺及特殊用途的千分尺如下：2)板厚干分尺测量范围为O～25mm，尺架凹入，深度H分为40mm、80mm、150mm，如图3-18所示。它具有球形测量面、平测量面及特殊形状的尺架。3-18板厚千分尺1-尺架2-测砧3-测微螺杆4-锁紧装置5一固定套管6-微分筒7-测力装置3)尖头千分尺用于测量钻头的钻心直径或丝锥锥心直径等。其测量端球面或平面，直径d=0.2-0.3mm，如图3-19图3-19尖头千分尺1-测砧2-测微螺杆3-测量面’4)奇数沟千分尺具有特制的V形测砧，可测量带有3、5和7个沿圆周均匀分沟槽工件的外径，如图3-20图3-20奇数沟千分尺1-测量面2-尺架‘主要用于测量工件内径，也可用于测量槽宽和两个平行表面之的距离。内径干分尺一般有单杆型、测量范围：50～300mm图3-21内径千分尺1-测量头2-接长杆3-心杆4-锁紧装置5-固定套管6-微分筒7-测微头2．内径类千分尺其特点是：运用螺旋副原理；具有圆弧测头（爪）；测量前用校对环规校对尺寸。(2)内测千分尺其量爪具有两个圆弧测量面，是适于测量内尺寸的千分尺，测量范围：为5～30mm、25～50mm……125～150mm图3-22所示。图3-22内测千分尺(25-50mm)1-固定测量爪2-测微螺杆3-活动测量爪4-固定套管5-导向套6-锁紧装置一（3）三爪内径千分尺利用螺旋副原理，通过旋转