互换性与技术测量实验指导书

《互换性与技术测量》实验指导书卢桂萍编写机械与车辆学院二0一0年三月目录实验一孔轴配合的认识及基本技术测量实验二用立式光学计测量轴径实验三用合象水平仪测量直线度误差实验四表面粗糙度测量实验五齿轮测量实验一孔轴配合的认识及基本技术测量一、实验目的1．掌握技术测量的基本概念、基本知识；2．加深对光滑圆柱体结合的公差与配合的认识；3．学会选择并组合量块；4．认识和学会使用几种常用的机械式量仪；5．了解随机误差的处理。二、实验内容1．观察减速箱中孔轴配合的类型；2．测量方法分类、测量工具介绍；2．量块的选择及组合；4．量仪的使用及测量。三、测量原理及计量器具说明第一节技术测量的基本知识一、测量的一般概念技术测量主要是研究对零件的几何参数进行测量和检验的一门技术。所谓“测量”就是将一个待确定的物理量，与一个作为测量单位的标准量进行比较的过程。他包括四个方面的因素，即：测量对象、测量方法、测量单位和测量精度。“检验”具有比测量更广泛的含义。例如表面疵病的检验，金属内部缺陷的检验，在这些情况下，就不能采用测量的概念。二、长度单位基准及尺寸传递系统为了保证测量的准确度，首先需要建立统一可靠的测量单位。公制的基本长度单位为米(m)，机械制造中常用的公制单位为毫米（mm）,精密测量时，多用微米（μm）为单位，它们之间的换算关系为：1m=1000mm1mm=1000μm使用光速作为长度基准，虽然可以达到足够的准确，但却不便于直接应用在生产中的尺寸测量。为保证长度基准量值能够准确地传递到生产中去，在组织上和技术上都必须建立一套系统，这就是尺寸传递系统。如表1-1为我国尺寸传递图表，它体现了我国尺寸传递的全过程。表1-1尺寸传递系统三、测量工具的分类测量工具可按其测量原理、结构特点及用途分以下四类：1．基准量具：①定值基准量具；②变值量具。2．通用量具和量仪：它可以用来测量一定范围内的任意值。按结构特点可分为以下几种：（1）固定刻线量具（2）游标量具（3）螺旋测微量具（4）机械式量仪（5）光学量仪（6）气动量仪（7）电动量仪3．极限规：为无刻度的专用量具。4．检验量具：它是量具量仪和其它定位元件等的组合体，用来提高测量或检验效率，提高测量精度，在大批量生产中应用较多。四、测量方法的分类1．由于获得被测结果的方法不同，测量方法可分为：直接量法间接量法2．根据测量结果的读值不同，测量方法可分为：绝对量法（全值量法）相对量法（微差或比较量法）3．根据被测件的表面是否与测量工具有机械接触，测量方法可分为：接触量法不接触量法4．根据同时测量参数的多少，可分为：综合量法分项量法5．按测量对机械制造工艺过程所起的作用不同，测量方法分为：被动测量主动测量五、测量工具的度量指标度量指标：指的是测量中应考虑的测量工具的主要性能，它是选择和使用测量工具的依据。1．刻度间隔C：简称刻度，它是标尺上相邻两刻线之间的实际距离。2．分度值i：标尺上每一刻度所代表的测量数值。3．标尺的示值范围：量仪标尺上全部刻度所能代表的测量数值。4．测量范围：①标尺的示值范围②整个量具或量仪所能量出的最大和最小的尺寸范围。5．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。灵敏度说明了量仪对被测数值微小变动引起反应的敏感程度。6．示值误差：量具或量仪上的读数与被测尺寸实际数值之差。7．测量力：在测量过程中量具或量仪的测量面与被测工件之间的接触力。8．放大比（传动比）：量仪指针的直线位移（或角位移）与被测量尺寸变化的比。这个比等于刻度间隔与分度值之比。六、测量误差1．测量误差：被测量的实测值与真实值之间的差异。即δ=X–Q式中：δ—测量误差；X—实际测得的被测量；Q—被测值的真实尺寸。由于X可能大于或小于Q，因此，δ可能是正值、负值或零。这样，上式可写成Q=X±δ2．测量误差产生的原因（即测量误差的组成）（1）测量仪器的误差（2）基准件误差（3）测量力引起的变形误差（4）读数误差（5）温度变化引起的误差3．测量误差的分类（1）系统误差：有一定变化规律的误差（2）随机误差：变化无规律的误差，随机误差的特性及处理将在第四节介绍。（3）粗大误差：由于测量时疏忽大意（如读数错误、计算错误等）或环境条件的突变（冲击、振动等）造成的某些较大的误差。第二节量块一．量块的结构尺寸量块也叫块规，它是保持度量统一的工具，在工厂中常作为长度基准。量块的结构尺寸：量块通常做成矩形截面的长方块，具有两个经过精密加工的很平很光的平行平面，作为它的测量平面（图1-1）。两测量平面之间的距离为工作尺寸L。量块的标称尺寸大于10毫米者，其横截面尺寸为35×9毫米，标称尺寸在10毫米以下者，则为30×9毫米。图1-1量块二．量块的研合性（粘合性）：量块的测量平面十分光洁和平整，当用力推合两块量块使它们的测量平面互相紧密接触时，两块量块便能粘合在一起，量块的这种特性称为研合性。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。三．量块的成套：为了组成各种尺寸，量块是成套制造的，一套包括一定数量的不同尺寸的量块，装在一特制的木盒内，常用成套量块的尺寸见表1-2。表1-2成套量块尺寸表(摘自GB6093-85)套别总块数级别尺寸系列/mm间隔/mm块数19100,0,10.511.001,1.002,……,1.0091.01,1.02,……,1.491.5,1.6,……,1.92.0,2.5,……,9.10,20,……,1000.0010.010.10.510119495161028300,0,1,2,(3)0.511.0051.01,1.02,……,1.491.5,1.6,……,1.92.0,2.5,……,9.510,20,……,1000.010.10.51011149516103460,1,211.001,1.002,……,1.0091.01,1.02,……,1.091.1,1.2,……,1.90.0010.010.119992,3,……,910,20,……,1001108104380,1,2,(3)11.0051.01,1.02,……,1.091.1,1.2,……,1.92,3,……,910,20,……,1000.010.11101199810四．选择组合量块方法：组合量块成一定尺寸时，应从所给尺寸的最后一位数字开始考虑，每选一块应使尺寸的位数少一位，并使量块尽可能最少，以减少积累误差（一般不超过4-5块）。例如：要组成38.935mm的尺寸，若采用83块一套的量块，其方法是：38.935-1.005第一块量块尺寸为1.005毫米37.93-1.43第二块量块尺寸为1.43毫米36.5-6.5第三块量块尺寸为6.5毫米30-30第四块量块尺寸为30毫米0全组尺寸38.935毫米五．量块的中心长度：是指量块的一个测量平面的中心到与量块的另一个测量平面相研合的平晶表面间的垂直距离（如图1-2）。图1-2量块的中心长度六．量块的“级”和“等”：1．量块的尺寸精度分为00、0、1、2、（3）五级。其中00级最高，精度依次降低，（3）级最低，一般根据定货供应。各级量块精度指标见表1-3。表1-3各级量块的精度指标(摘自GB6093-85)（μm）标称长度/mm00级0级1级2级(3)级标准级K①②①②①②①②①②①②-1010-250.060.070.050.050.120.140.100.100.200.300.160.160.450.600.300.301.01.20.500.500.200.300.050.0525-5050-7575-100100-1500.100.120.140.200.060.060.070.080.200.250.300.400.100.120.120.140.400.500.600.800.180.080.200.200.801.001.201.600.300.350.350.401.62.02.53.00.550.550.600.650.400.500.600.800.060.060.070.08①量块长度的0.0极限偏差(±).②长度变动量允许值.表1-4各等量块的精度指标(摘自JJG100-81)（μm）标称长度/mm1等2等3等4等5等6等①②①②①②①②①②①②-1010-1818-3530-5050-800.050.060.060.070.080.100.100.100.120.120.070.080.090.100.120.100.100.100.120.120.100.150.150.200.250.200.200.200.250.250.200.250.300.350.450.200.200.200.250.250.50.60.60.70.80.40.40.40.50.61.01.01.01.51.50.40.40.40.50.5③中心长度测量的极限偏差(±).④平面平行线允许偏差.2．量块按给定精度，可分为1、2、3、4、5、6六等，其中1等最高，精度依次降低，6等最低。各等量块精度指标见表1-4。量块按“级”使用时，所根据的是刻在量块上的标称尺寸，其制造误差忽略不计；按“等”使用时，所根据的是量块的实际尺寸，而忽略的只是检定量块实际尺寸时的测量误差，但可用较低精度的量块进行比较精密的测量。因此，按“等”测量比按“级”测量的精度高。第三节机械式量仪机械式量仪的种类很多，本节主要介绍以下内容：一、游标量具与测微量具1、常用游标量具有（见图1-3）：游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺。分度值常用的有0.05、0.02mm。图1-3游标量具a游标卡尺b高度游标卡尺c深度游标卡尺2、常用的测微量具有外径千分尺、内径千分尺、深度千分尺等，其中外径千分尺在生产中应用广泛。如图1-4，其分度值为0.01mm，测量范围有0-25、25-50、50-75、75-100、100-125、125-150等。图1-4外径千分尺二、百分表：图1-5是它的外形图和传动原理图。图1-5百分表外形图和传动原理图1.表盘2.大指针3.小指针4.套筒5.测量杆6.测量头1、齿侧间隙的消除：通过游丝消除齿偶间隙，提高测量精度。2、测量力的控制：弹簧是控制百分表的测量力的。百分表的分度值为0.01mm，表面刻度盘上共有100条等分刻线。因此，百分表齿轮传动机构，应使量杆移动1mm时，指针回转一圈。百分表的测量范围，有0-3、0-5、0-10mm三种。三、内径百分表内径百分表由百分表和表架组成，用于测量孔的形状和孔径，内径百分表的构造如图1-6所示。图1-6内径百分表1．活动量杆2.等臂杠杆3.固定量杆4.壳体5.长管6.推杆7.9.弹簧8.百分表10.定位护桥内径百分表的活动测头，其移动量很小，它的测量范围是由更换或调整可换测头的长度达到的。内径百分表的测量范围有以下几种：10-18、18-35、35-50、50-100、100-160、160-250、250-450mm。用内径百分表测量孔径是一种相对量法，测量前应根据被测孔径的大小，在千分尺或其他量具上调整好尺寸后才能使用。四、游标卡尺和外径千分尺的结构、原理及使用1、游标卡尺：⑴结构：主尺、游框、游标、外量爪、内量爪、测深尺、锁紧装置、微调装置等。⑵读数原理：利用主尺刻线间距与游标刻线部距之差，提高人眼对主尺毫米刻线的细分能力。⑶使用注意事项：①使用前应将测量面擦干净，检查两测量爪间不能存在显著的间隙，并校对零位。②移动游框时力量要适度，测量力不易过大。③注意防止温度对测量精度的影响，特别是测量器具与被测件不等温产生的测量误差。④读数时其视线要与标尺刻线方向一致，以免造成视差。⑤尽量减少阿贝误差对测量的影响。⑥测量时量爪的位置要正确，避免图3-1所示的错误。图3-1游标卡尺量爪错误的测量位置⑷测量练习：用游标卡尺测量一轴套类零件，并在图3-2中标出相应的实际尺寸及游标卡尺的主要度量指标。2、外径千分尺：⑴结构：尺架、测量面、微分筒、固定套筒、测力装置、锁紧装置、隔热垫等。⑵工作原理：通过螺旋付传动，将被测尺寸的直线位移（即丝杆