形位誤差檢測

1、形位誤差及其檢測 形位誤差是被測實(shí)際要素對(duì)其理想要素的變動(dòng)量。在形位誤差的檢測中，以測得要素作為實(shí)際要素，根據(jù)測得要素來評(píng)定形位誤差值，判斷是否符合形位精度要求，從而作出合格與否的結(jié)論。實(shí)際要素的體現(xiàn)基準(zhǔn)是確定要素間幾何關(guān)系的依據(jù)。在設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)中進(jìn)行位置誤差的實(shí)際測量時(shí)，為確定被測要素的方向和位置，需要用一定的方法將基準(zhǔn)體現(xiàn)出來。在滿足測量精度的前提下，基準(zhǔn)的體現(xiàn)應(yīng)使測量過程簡單、方便和經(jīng)濟(jì)。常用的基準(zhǔn)體現(xiàn)方法是模擬法。模擬法就是用具有足夠精度的事物來模擬基準(zhǔn)，如用平板體現(xiàn)基準(zhǔn)實(shí)際要素；用心軸軸線來體現(xiàn)基準(zhǔn)軸線；用互相垂直的三塊平板模擬三基面體系等，如圖4-26各圖所示。 圖4-26 基準(zhǔn)的模

2、擬體現(xiàn)4.6.2形位誤差的檢測原則國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五種形位誤差的檢測原則，在檢測形位誤差時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件的特點(diǎn)和檢測條件，選擇最合理的檢測方案。 1.與理想要素比較原則 與理想要素比較原則是指測量時(shí)將被測實(shí)際要素與理想要素相比較在比較過程中取得相應(yīng)數(shù)據(jù)，分析處理這些數(shù)據(jù)來評(píng)定被測要素的形位誤差。這種檢測原則(方法)在形位誤差測量中應(yīng)用最為廣泛。運(yùn)用該原則在實(shí)際檢測時(shí)，通常用模擬法體現(xiàn)“理想要素”。如用幾何光束、精密直線導(dǎo)軌、刀口尺及拉緊細(xì)鋼絲等來模擬理想直線。用平晶、精密平面、水平面、幾何光束掃描平面等來模擬理想平面，用精密軸系回轉(zhuǎn)的軌跡來模擬理想圓。在模擬中，理想要素的誤差將直接反映到測量值中，

3、因此模擬理想要素的形狀應(yīng)足夠精確。如圖4-27所示，用刀口尺測量直線度誤差，就是以刀口作為理想直線，被測直線與之比較，根據(jù)光隙大小來判斷直線度誤差。圖4-27與理想要素比較原則示例2.測量坐標(biāo)值原則 測量坐標(biāo)值原則是指利用坐標(biāo)測量裝置（如三坐標(biāo)測量機(jī)、工具顯微鏡）測得實(shí)際要素上各點(diǎn)的坐標(biāo)值，再經(jīng)過計(jì)算確定形位誤差值。如圖4-28為測量孔的位置度誤差，測得各孔的坐標(biāo)值（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3）、（x4，y4），計(jì)算出相對(duì)理論正確尺寸的偏差為：xi=xi- xi；yi=yi- yi各孔的位置度誤差為： (i=1,2,3,4) 圖4-28測量坐標(biāo)值原則示例3.測量特征參數(shù)原則 測

4、量特征參數(shù)原則是指測量被測實(shí)際要素上具有代表性的參數(shù)(即特征參數(shù))來近似表示形位誤差值。例如，以任意方向內(nèi)最大直線度誤差來表示平面度誤差；用兩點(diǎn)法在一個(gè)橫截面內(nèi)的幾個(gè)方向上測量直徑，取最大、最小直徑差之半為圓度誤差。用特征參數(shù)來表示形位誤差與按定義確定的形位誤差相比是個(gè)近似值，但應(yīng)用該原則往往可簡化測量設(shè)備和測量過程，也不需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理。因此在生產(chǎn)現(xiàn)場中，在能滿足測量精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，測量特征參數(shù)原則是用得較多的高效和經(jīng)濟(jì)的測量方法。4.測量跳動(dòng)原則 測量跳動(dòng)原則是指被測實(shí)際要素繞基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)過程中，沿給定方向測量其對(duì)某參考點(diǎn)或線的變動(dòng)量。變動(dòng)量是指檢測儀表的最大與最小讀數(shù)之差。

5、該原則是直接根據(jù)跳動(dòng)的定義提出來的。圖4-29為采用測量跳動(dòng)原則進(jìn)行跳動(dòng)測量的實(shí)例。測量跳動(dòng)原則，主要用于測量圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)。但根據(jù)該公差項(xiàng)目與其它相關(guān)項(xiàng)目的關(guān)系，可以兼顧有圓度誤差值測量的特點(diǎn)，也可用測量跳動(dòng)來代替同軸度誤差或某些垂直度誤差的測量。圖4-29 測量跳動(dòng)原則示例5.理想邊界控制原則 理想邊界控制原則是在指以按包容要求或最大實(shí)體要求處理尺寸公差與形位公差相互關(guān)系時(shí)，所確定的最大實(shí)休邊界或最大實(shí)體實(shí)效邊界為理想邊界，要求被測要素的實(shí)際輪廓不能超出該邊界，以判斷其合格與否的原則。判斷被測實(shí)體是否超越理想邊界的有效方法是用功能量規(guī)檢驗(yàn)。圖4-30所示為用功能量規(guī)檢驗(yàn)零件同軸度誤差的示例

6、。圖4-30 理想邊界控制原則示例 形位誤差評(píng)定 1.位置誤差的評(píng)定判斷位置誤差的大小，常采用定向、定位最小包容區(qū)域去包容被測要素，該最小包容區(qū)域必須與基準(zhǔn)保持給定的幾何關(guān)系。最小包容區(qū)域的形狀和各自公差帶的形狀一致，寬度和直徑由被測實(shí)際要素本身確定。用最小區(qū)域的寬度或直徑表示的形位誤差值，可以直接與相應(yīng)的公差值比較，從而判斷被測實(shí)際要素的合格性。實(shí)訓(xùn) 機(jī)床導(dǎo)軌直線度誤差檢測一實(shí)訓(xùn)目的1、了解機(jī)床導(dǎo)軌直線度檢測內(nèi)容、原理、方法和步驟2、掌握方框水平儀的使用方法3、實(shí)訓(xùn)中測試數(shù)據(jù)的處理及誤差曲線的繪制二實(shí)訓(xùn)設(shè)備車床床身、方框水平儀、橋板三實(shí)訓(xùn)原理直線度誤差就是實(shí)際直線對(duì)其理想直線的變動(dòng)量。直線度

7、誤差的評(píng)定方法有：1.最小包容區(qū)域法；2.最小二乘法；3.兩端連線法。其中最小包容區(qū)域法的評(píng)定結(jié)果小于或等于其它兩種方法。在下圖中，以最小包容區(qū)域線LMZ作為評(píng)定基線求得直線度誤差fMZ的方法，就是最小包容區(qū)域法。對(duì)給定平面或給定方向的直線度誤差fMZ，其計(jì)算方法： fMZ=f=dmax-dmin式中dmax、dmin檢測中最大、最小偏離值，di在LMZ上方取正值，下方取負(fù)值。機(jī)床導(dǎo)軌直線度檢測方法很多，有平尺檢測、水平儀檢測、自準(zhǔn)儀檢測、鋼絲和顯微鏡檢測等。本次實(shí)訓(xùn)用水平儀檢測。 水平儀的刻度值有0.02/10000.05/1000，0.02/1000表示將該水平儀放在1m長的平尺表面上，將

8、平尺一端墊起0.02mm高時(shí)，平尺便傾斜一個(gè)角，此時(shí)水平儀的氣泡便向高處正好移動(dòng)一個(gè)刻度值（即移動(dòng)了一格）。水平儀和平尺的關(guān)系見下圖水平儀測量升（落）差原理圖tg=H/L=0.02/1000=0.00002由于水平儀的長度只有200mm，所以tg=H1/L=H1/200 H1=200× tg=200×0.00002=0.004mm可見水平儀右邊的升（落）差H1與所用的水平儀規(guī)格有關(guān)，此外在實(shí)際使用水平儀也不一定是移動(dòng)一格，例如移動(dòng)了兩格，水平儀還是200mm規(guī)格，則升（落）差H1為 tg=0.02×2/1000=H1/200 H1=200×0.02

9、15;2/1000=0.008mm水平儀讀數(shù)的符號(hào)，習(xí)慣上規(guī)定：氣泡移動(dòng)的方向和水平儀移動(dòng)方向相同時(shí)，讀數(shù)為正值，反之為負(fù)值。四實(shí)訓(xùn)步驟1、檢測床身前，擦凈導(dǎo)軌表面將床身安置在適當(dāng)?shù)幕A(chǔ)上，并基本調(diào)平。調(diào)平的目的是為了得到床身靜態(tài)穩(wěn)定性。 2、以200mm長等分機(jī)床導(dǎo)軌成若干段，將水平儀放置在導(dǎo)軌的左（右）端，作為檢測工作的起點(diǎn)，記下此時(shí)水平儀氣泡的位置，然后按導(dǎo)軌分段，首尾相接依次放置水平儀，記下水平儀每一段時(shí)氣泡的位置，填入實(shí)訓(xùn)報(bào)告中。3、作出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄水平儀位置水平儀讀數(shù)每段升落差累積升落差（mm）（格）Hi（mm）Hi（mm）0-200200-400400-600600-

10、800800-10001000-12001200-14001400-1600實(shí)驗(yàn)曲線 實(shí)訓(xùn) 形位誤差檢測一實(shí)訓(xùn)目的掌握平行度、垂直度、跳動(dòng)、同軸度、平面度的測量方法二實(shí)訓(xùn)器具大平板、水平儀、V型鐵、偏擺儀、百分表（千分表）、磁性表座、厚薄規(guī)、被測工件等三測量說明及方法 要合理選用百分表和千分表，若公差值0.01mm,選用百分表測量，若被測工件的形位公差值<0.01mm，則用千分表檢測。1、平行度誤差測量：平行度誤差常用的方法有打表法和水平儀法。這些方法是采用與理想要素比較的檢測原則。 2、垂直度誤差測量: 常用垂直度測量方法有光隙法（透光法）、打表法、水平儀法、閉合測量法等。本次以光隙法

11、測量垂直度，用光隙法測量簡單快捷，也能保證一定的測量精度。3、測量同軸度誤差時(shí)，可用通用測量器具檢測，常用的方法有芯軸打表法、雙向打表法、壁厚差法，光軸法、徑向圓跳動(dòng)替代法。本次測量是以徑向圓跳動(dòng)替代法測量。4、跳動(dòng)誤差是被測表面基準(zhǔn)軸線回轉(zhuǎn)時(shí)，測頭與被測面作法向接觸的指示表上最大值與最小值的差值。5、測量平面度的具體方法和測直線度的方法基本相同，主要用間隙法、打表法、光軸法和干涉法。本次實(shí)訓(xùn)主要以打表法測量平面度誤差。四.實(shí)訓(xùn)步驟1、平行度誤差測量： 測量前，擦凈平板2和零件1，然后按圖一將被測零件1的基準(zhǔn)面放在平板2上,并使被測零件（附圖一或附圖三）的基準(zhǔn)面和平板工作面貼合，（最薄的厚薄規(guī)

12、不能塞入兩面之間）。這樣，平板的工作面既是被測零件的模擬基準(zhǔn)，又是測量基準(zhǔn)，兩者重合。 圖一 圖二 將百分表裝入磁性表座3，把百分表測量頭放在被測平面上，預(yù)壓百分表0.3-0.5mm。并將指示表指針調(diào)至零。 移動(dòng)表座3，沿被測平面多個(gè)方向移動(dòng)，此時(shí)，被測平面對(duì)基準(zhǔn)的不平行度由百分表（千分表）直接讀出，同時(shí)記錄所有讀數(shù)。 將所有讀數(shù)中的最大值和最小值之差即為平行度誤差。 作出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。2、垂直度誤差測量： 按圖二所示，將被測件（附圖一）的基準(zhǔn)平面和檢驗(yàn)角尺放在檢驗(yàn)平板上，并用塞尺（厚薄規(guī)）檢查是否接觸良好。 移動(dòng)檢驗(yàn)角尺，對(duì)著被測表面輕輕接觸，觀察光隙部位的光隙大小，用厚薄規(guī)檢查最大光隙值。也可

13、以估計(jì)出最大光隙值。 作出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。 3、同軸度誤差測量： 根據(jù)附圖二（或三）中的同軸度要求，用3#莫氏塞規(guī)，插入被測件的錐孔中（或直接將基準(zhǔn)放在V型鐵上），利用兩端中心孔將其裝在偏擺儀上，擦凈頂尖和中心孔，鎖緊偏擺儀的緊定螺釘。此時(shí)被測件不能軸向竄動(dòng)但能轉(zhuǎn)動(dòng)自如。 將百分表或杠桿百分表裝在磁性表座上，把指示表的測量頭輕輕放在零件的被測面上，并壓表0.2-0.4mm，然后將指示表指針調(diào)到零。 轉(zhuǎn)動(dòng)被測件，同軸度誤差從指示表中反映出，記錄指針擺動(dòng)的范圍。 將指示表放在不同的被測位置，重復(fù)步驟，記錄所有的讀數(shù)。讀數(shù)中的最大值 (忽略了被測要素的圓度誤差)即同軸度誤差。 作出實(shí)訓(xùn)報(bào)告。注：測量時(shí)，測

14、量頭要和回轉(zhuǎn)軸線垂直4、跳動(dòng)誤差測量： 根據(jù)附圖四，將被測件安裝在偏擺儀上。安裝完后，被測件不能軸向竄動(dòng)，但能轉(zhuǎn)動(dòng)自如。 將裝有百分表或杠桿百分表的表座移到被測件65+0.021 +0.002尺寸的表面(兩處)，將指示表預(yù)壓0.20.3mm,然后將指示表的指針調(diào)到零,輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)被測件,從指示表中讀出數(shù)據(jù)并記錄,數(shù)據(jù)中最大值和最小值之差即為跳動(dòng)誤差。 將被測件從偏擺儀上取下,以上述測量的部位為基準(zhǔn),放在V型鐵上（見圖三）,重復(fù)2)步驟。 作出實(shí)訓(xùn)報(bào)告5、平面度誤差測量： 如圖四所示，將被測件放在檢驗(yàn)平板上，用對(duì)角線法，調(diào)節(jié)被測平面下的螺母，將被測件平面兩對(duì)角線的對(duì)角點(diǎn)分別調(diào)平（即指示表示值相同）；

15、也可以用三遠(yuǎn)點(diǎn)法，即選擇平面上三個(gè)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，調(diào)平這三點(diǎn)，即三點(diǎn)指示表讀數(shù)相同。 然后在被測面按圖五的布點(diǎn)形式進(jìn)行測量，測量平板時(shí)，四周的布點(diǎn)應(yīng)離平板邊緣10mm，并記錄數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)處理：a：方法有兩大步驟，首先按不同的測量方法，將測得數(shù)據(jù)圖三 圖四換算成各點(diǎn)相對(duì)檢驗(yàn)平板的高度值；然后根據(jù)最小條件準(zhǔn)則確定評(píng)定基準(zhǔn)平面，計(jì)算出平面度誤差值。 0 P 2P nP Q P+Q 2P+Q nP+Q 2Q P+2Q 2P+2Q nP+2Q. . . . . . . . . . . . .nQ P+nQ 2P+nQ nP+nQ 圖六b. 測量所得數(shù)據(jù)是相對(duì)測量基準(zhǔn)而言的，為了評(píng)定平面度的誤差值，還需要進(jìn)行坐

16、標(biāo)變換，將測得值轉(zhuǎn)換為評(píng)定方法相應(yīng)得評(píng)定基準(zhǔn)得坐標(biāo)值。其平面坐標(biāo)值可按圖六所示規(guī)律變換，不影響實(shí)際被測平面真實(shí)情況。c. 根據(jù)判斷準(zhǔn)則列方程，求出P、Q值。 舉例說明：圖七為一平面相對(duì)檢驗(yàn)平板的坐標(biāo)值按上述方法評(píng)定平面度誤差0 +4 +6 -5 +20 -9 -10 -3 +8 圖七解1：三點(diǎn)法任取三點(diǎn)+4，-9，-10按圖六的規(guī)律列出三點(diǎn)等值方程：+4+P=-9+2P+Q-10+2Q=+4+P由上式解出P= +4，Q= +9，按圖六規(guī)律和P、Q值轉(zhuǎn)換被測平面的坐標(biāo)值，得到如圖七所示0 +4+P +6+2P-5+Q +20+P+Q -9+2P+Q -10+2Q -3+P+2Q +8+2P+2Q 0 +8 +14+4 +33 +8+8 +19 +34 圖八所以，平面度誤差=（+34）-0=34m解2：對(duì)角線法 按圖六規(guī)律列出兩等值對(duì)角點(diǎn)的等值方程： 0=+8+2P+2Q +