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文檔簡介
1、測量方法設計測量方法設計 第三章第三章1第一節(jié)第一節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第三節(jié)被測量的特點被測量的特點及互相關系及互相關系標準量系統(tǒng)標準量系統(tǒng)的選擇的選擇定位方式定位方式的選擇的選擇第四節(jié)第四節(jié)第五節(jié)第五節(jié)第六節(jié)第六節(jié)瞄準方式瞄準方式的選擇的選擇顯示方法顯示方法的選擇的選擇測量條件測量條件的選擇的選擇第一節(jié)第一節(jié) 被測量的特點及相互關系被測量的特點及相互關系 一、被測量的特點:一、被測量的特點: 根據被測對象和被測量的不同,要采用不同的測根據被測對象和被測量的不同,要采用不同的測量方法。量方法。例如例如: 結構小的被測對象結構小的被測對象在儀器上測量在儀器上測量 結構大的被測對象結構大的被測對象
2、將儀器放在工件上測量將儀器放在工件上測量 材料軟,剛性差,微小的結構材料軟,剛性差,微小的結構宜采用非接觸式測量宜采用非接觸式測量 2l測量線被測量線例一:例一:圖圖3-1中,工件兩平行平面間的最短距離為工中,工件兩平行平面間的最短距離為工件的長度件的長度L,用鋼尺測量時,應以用鋼尺測量時,應以A點為基準,點為基準,上下擺動找最小值(用找拐點的方法確定上下擺動找最小值(用找拐點的方法確定B點的位置)。點的位置)。 (3-1)3RD測量線被測線R=RRcos測 量 線被 測 線例二:例二:圓柱孔的內徑被定義為:在橫剖面上,兩點間的最長圓柱孔的內徑被定義為:在橫剖面上,兩點間的最長距離如圖距離如圖
3、3-2中中AB;而在縱剖面上,則為兩點間的最而在縱剖面上,則為兩點間的最短距離;,如圖短距離;,如圖3-3中中CD。用用內徑百分表內徑百分表測量孔徑時,測量孔徑時,要按此定義來進行測量方法。要按此定義來進行測量方法。 (3-2)(3-3)3二、被測量之間的相互影響:二、被測量之間的相互影響: 要認真分析與研究被測量與其它有要認真分析與研究被測量與其它有關的幾何量之間的相互關系與影響,盡關的幾何量之間的相互關系與影響,盡量在測量中設法減少這種影響,以提高量在測量中設法減少這種影響,以提高測量精度。測量精度。 4第二節(jié)第二節(jié) 標準量系統(tǒng)的選擇標準量系統(tǒng)的選擇 標準量系統(tǒng)分為絕對式標準量和相標準量系
4、統(tǒng)分為絕對式標準量和相對式標準量。對式標準量。 一、絕對式標準量的特點及類型:一、絕對式標準量的特點及類型: 絕對式標準量是指以它和被測量進行比較后,可以直接測得絕對式標準量是指以它和被測量進行比較后,可以直接測得被測量的絕對值。絕對式標準量的特點是可以細分,故可得被測量的絕對值。絕對式標準量的特點是可以細分,故可得到較高的精確度。到較高的精確度。 51.機械式絕對式標準量系統(tǒng)機械式絕對式標準量系統(tǒng) 長度機械式標準量長度機械式標準量 長度機械式標準量是采用精密千分螺紋長度機械式標準量是采用精密千分螺紋和絲桿來實現的。(見圖和絲桿來實現的。(見圖) 6毫米套筒微分筒工 件千 分 螺 絲毫 米 套
5、 筒微 分 筒7角度機械式標準量角度機械式標準量 角度標準量常用的有分度盤(精度低精度低),多面棱體,角度塊,多齒分度盤等。 8 角度塊: 形狀為三角形或四角形。以相鄰平形狀為三角形或四角形。以相鄰平面的夾角為測量角,并具有準確角度面的夾角為測量角,并具有準確角度值的角度測量器具。值的角度測量器具。 一般由一般由94塊,塊,36塊,塊, 19塊組成。常塊組成。常用的有用的有7塊,塊,5塊專用角度塊。塊專用角度塊。2.線紋式絕對式標準量系統(tǒng)線紋式絕對式標準量系統(tǒng) 線紋式絕對式標準量是一種最基本的標準量,線紋式絕對式標準量是一種最基本的標準量,它是以兩刻線間的距離來體現測量單位的。它是以兩刻線間的
6、距離來體現測量單位的。 假設測量工件時需要用假設測量工件時需要用mm 做測量單位,可將做測量單位,可將1米細米細分為分為1000等分,即可得等分,即可得mm的標準量。如要再小的的標準量。如要再小的0.1 mm 做測量單位時,可再將做測量單位時,可再將1mm細分。但刻劃過密,細分。但刻劃過密,工藝困難,且讀數不便,可在其上再加一細分裝置。工藝困難,且讀數不便,可在其上再加一細分裝置。如光學顯微細分裝置。如光學顯微細分裝置。 11線紋標尺物鏡目鏡分劃板光學顯微細分裝置原理如下:光學顯微細分裝置原理如下: 用一定放大倍數(5倍)的物鏡將線紋尺的刻劃成像在目鏡物方焦平面的分劃板上,即可由測微分劃板對放
7、大了的上刻線間距再細分。 12二、相對式標準量的特點及類型:二、相對式標準量的特點及類型: 相對式標準量相對式標準量是指用它和被測量進行是指用它和被測量進行比較后,所得值是相對標準量的偏差。比較后,所得值是相對標準量的偏差。 相對式標準量由兩部分組成:相對式標準量由兩部分組成:體現標準值部分的標準量體現標準值部分的標準量反映出偏差的微量標準部分反映出偏差的微量標準部分 131微量標準量構成微量標準量構成 在進行相對測量時,微量標準量(即測在進行相對測量時,微量標準量(即測微器)是不可少的組成部分,并要求測微器微器)是不可少的組成部分,并要求測微器能將微小機械位移能將微小機械位移轉換成轉換成顯著
8、的幾何量變化。顯著的幾何量變化。為此必須了解各種測微器為此必須了解各種測微器(放大機構放大機構)的原理的原理及特點。及特點。 14測桿杠桿放大式杠桿放大式 圖示中,杠桿短臂圖示中,杠桿短臂a,長長臂臂R同時轉動,當測桿位同時轉動,當測桿位移移x時,杠桿短臂時,杠桿短臂a和長和長臂臂R相應轉角相應轉角,可得:可得: x= a sin=a L L= R sin= R 放大比為:放大比為: K= L L /X= R/ a(3-26)15氣壓轉換放大式過濾器穩(wěn)壓器進氣嘴壓力表測頭工件(2)氣壓轉換放大式氣壓轉換放大式 圖示中測量裝置中具有恒定壓力的壓縮空氣,經進氣嘴至圖示中測量裝置中具有恒定壓力的壓縮
9、空氣,經進氣嘴至測頭,再經被測工件與測頭間的間隙測頭,再經被測工件與測頭間的間隙S流入大氣中。當被流入大氣中。當被測件尺寸不同時,間隙測件尺寸不同時,間隙S會增大或縮小會增大或縮小S,因之必然引起因之必然引起氣壓室的變化氣壓室的變化 ,其變化可由壓力表測出。,其變化可由壓力表測出。P表示壓力表表示壓力表的變化,放大比為:的變化,放大比為: K=P/S172工件活動磁芯線圈固定磁芯電橋測桿(3)電學轉換放大式)電學轉換放大式 如圖示如圖示 放大比為:放大比為:K=L/=L/ L,L為電感為電感量和電感變化量量和電感變化量,為空氣為空氣間隙量與間隙變化間隙量與間隙變化量量 18 第三節(jié)第三節(jié) 定位
10、方式的選擇定位方式的選擇 定位方式包括基面的確定,定位元件的選擇,以及定位方式包括基面的確定,定位元件的選擇,以及如何實現定位。如何實現定位。 一、測量基面和輔助基面的選擇原則:一、測量基面和輔助基面的選擇原則: 測量基面就是選擇被測工件上的一個面(或點,線)測量基面就是選擇被測工件上的一個面(或點,線)做為基面,來確定它和另一面(或點,線)之間的最小做為基面,來確定它和另一面(或點,線)之間的最小距離及被測線的位置,該基面就稱為測量基面。任何測距離及被測線的位置,該基面就稱為測量基面。任何測量均有測量基面。其選擇原則遵守量均有測量基面。其選擇原則遵守基準統(tǒng)一原則。基準統(tǒng)一原則。 19二、定位
11、方法及誤差分析:二、定位方法及誤差分析: 1平面定位及誤差分析:平面定位及誤差分析: 因平面制造容易,故平面定位是最常用的一種方法。最典型因平面制造容易,故平面定位是最常用的一種方法。最典型的平面定位誤差是由測量基面與測量線不垂直引起。的平面定位誤差是由測量基面與測量線不垂直引起。 如圖示:其誤差為:如圖示:其誤差為: L=l l - L= l l - l l cos= l l - l l (1- 2/2 )= l l * 2/2 較小,可近似為較小,可近似為=h/b 則:則: L= l l /2(h/b)2實際上當實際上當很小時,誤差可不計。很小時,誤差可不計。 202外圓柱表面定位及誤差分
12、析:外圓柱表面定位及誤差分析: 外圓柱表面定位也是最常用的和外圓柱表面定位也是最常用的和最基本的定位方法。最基本的定位方法。一般采用一般采用V型定位法。它的優(yōu)點型定位法。它的優(yōu)點是:是: 穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好 定心性好定心性好當圓柱工件在當圓柱工件在V型體上旋轉一周時,其旋轉軸心線型體上旋轉一周時,其旋轉軸心線的位置不變。的位置不變。定向性好定向性好不論軸徑如何變,其軸心總在不論軸徑如何變,其軸心總在V型體的角平分線上。型體的角平分線上。 利用利用V型體定位,定心精度主要取決于外圓柱表面和型體定位,定心精度主要取決于外圓柱表面和V型體工作面型體工作面的形狀誤差。的形狀誤差。 21hshxhshx用
13、用V型體定位測量外徑時,型體定位測量外徑時,因測量基面與設計基面不一因測量基面與設計基面不一致,使被測工件的尺寸變化致,使被測工件的尺寸變化量量(D-d)/2與與V型體中心線上型體中心線上中心的變動值中心的變動值OO不一致,不一致, OO= (D-d)/2sin為為V型體的半角。型體的半角。愈小,差別愈大。當愈小,差別愈大。當=90度時,二者才相等。此時度時,二者才相等。此時V型體成為一型體成為一平面。平面。注意注意:在:在V型體上測量軸徑,工件尺寸的變化型體上測量軸徑,工件尺寸的變化(D-d)/2與測量儀器的示值變動值與測量儀器的示值變動值OO是不等的,需要加以是不等的,需要加以換算。換算。
14、 (圖(圖3-313-31)22233內圓柱表面定位及誤差分析:內圓柱表面定位及誤差分析: 內圓柱表面定位是最廣泛的定位方法。內圓柱表面定位是最廣泛的定位方法。 采用內圓柱表面定位,主要解決定心和定向的問題。采用內圓柱表面定位,主要解決定心和定向的問題。這是因為心軸和內孔間存在的間隙會引起定位誤差。解這是因為心軸和內孔間存在的間隙會引起定位誤差。解決的方法常是采用帶錐度的心軸,一般內圓柱表面定位決的方法常是采用帶錐度的心軸,一般內圓柱表面定位在在1:1000至至1:10000之間。之間。 工件為一般精度時,且孔公差較大時,宜用錐度較工件為一般精度時,且孔公差較大時,宜用錐度較大的心軸,以避免心
15、軸過長。大的心軸,以避免心軸過長。 當定位精度較高時,心軸錐度宜小些,否則會因心當定位精度較高時,心軸錐度宜小些,否則會因心軸與孔的邊緣接觸少而產生歪斜。軸與孔的邊緣接觸少而產生歪斜。 244頂尖定位及誤差分析:頂尖定位及誤差分析: 頂尖孔在工序中也是加工基準,以軸心線作為測量基頂尖孔在工序中也是加工基準,以軸心線作為測量基面的零件,常以軸上的頂尖孔定位。分為臥式頂尖定位和面的零件,常以軸上的頂尖孔定位。分為臥式頂尖定位和立式頂尖定位。立式頂尖定位。 臥式頂尖定位臥式頂尖定位 適用于適用于細而長的工件細而長的工件。當兩頂尖所形成的測量。當兩頂尖所形成的測量線相對被測線有偏心時,會引起心軸軸線的
16、歪斜,線相對被測線有偏心時,會引起心軸軸線的歪斜,工件旋轉時還會產生擺動。要保證測量線和被測線工件旋轉時還會產生擺動。要保證測量線和被測線重合不產生偏心,尾架必須能做水平和垂直二個方重合不產生偏心,尾架必須能做水平和垂直二個方向上的調整。向上的調整。 25立式頂尖定位立式頂尖定位 適用于適用于短而粗,重量較大的工件短而粗,重量較大的工件。如一些齒輪。如一些齒輪測量儀都采用立式頂尖定位。當兩頂尖所形成測量儀都采用立式頂尖定位。當兩頂尖所形成的測量線相對被測線有偏心時,會引起心軸軸的測量線相對被測線有偏心時,會引起心軸軸線的歪斜,工件旋轉時還會產生擺動。要保證線的歪斜,工件旋轉時還會產生擺動。要保
17、證測量線和被測線重合不產生偏心,尾架必須能測量線和被測線重合不產生偏心,尾架必須能做水平和垂直二個方向上的調整。做水平和垂直二個方向上的調整。 26 第四節(jié)第四節(jié) 瞄準方式的選擇瞄準方式的選擇 一、一、瞄準的定義及要求瞄準的定義及要求 瞄準是指被測量相對于標準量正確定位后,再確定被測量瞄準是指被測量相對于標準量正確定位后,再確定被測量上的測量點相對于標準量的位置。上的測量點相對于標準量的位置。 二、瞄準形式的類型及特點二、瞄準形式的類型及特點 1接觸式瞄準方式及特點:接觸式瞄準方式及特點: 接觸式瞄準方式是指瞄準器通過一定形狀的觸頭,以一接觸式瞄準方式是指瞄準器通過一定形狀的觸頭,以一定的力與
18、被瞄準對象的表面作機械地接觸以感受被測量的變定的力與被瞄準對象的表面作機械地接觸以感受被測量的變化?;?接觸式瞄準器主要由與被測工件接觸的觸頭及轉換放大機接觸式瞄準器主要由與被測工件接觸的觸頭及轉換放大機構兩部分組成。構兩部分組成。 27指針刻線三角雙刻線影象分辯精度:分辯精度: 瞄準精度主要取決于分辯精度。常有以下瞄準精度主要取決于分辯精度。常有以下幾種瞄準標志:幾種瞄準標志: 如圖:如圖: (A)中中 的準確的瞄準位置的準確的瞄準位置應是固定刻線的中間。應是固定刻線的中間。 (B)中瞄準過程比中瞄準過程比(A )快???。 (C)()(D)中采用的雙刻線套中采用的雙刻線套線法,此方法受到測
19、量者眼睛分線法,此方法受到測量者眼睛分辯率的影響。這是一種常用的方辯率的影響。這是一種常用的方法。法。 28接觸精度接觸精度 接觸精度主要取決于接觸精度主要取決于測力的大小測力的大小和和觸頭的形狀觸頭的形狀。 測力的影響測力的影響 測量力的大,變形也大。測量力的大,變形也大。 29接觸形式的影響接觸形式的影響: 點接觸點接觸可反映被測件某一點上被測量的變化情況。并可避免表可反映被測件某一點上被測量的變化情況。并可避免表面的波紋、不平、油污和灰塵的影響。是常用的、優(yōu)先采用的方法。面的波紋、不平、油污和灰塵的影響。是常用的、優(yōu)先采用的方法。測量時要找到最大測量值,即轉折點,故效率不高。測量時要找到
20、最大測量值,即轉折點,故效率不高。 線接觸線接觸只反映被測件某一線上被測量的變化情況。只用于較低只反映被測件某一線上被測量的變化情況。只用于較低精度的測量。少用。但測量效率高。精度的測量。少用。但測量效率高。 面接觸面接觸只反映被測件某一面上被測量的變化情況。只用于低精只反映被測件某一面上被測量的變化情況。只用于低精度測量。不得已時用。但測量效率高。度測量。不得已時用。但測量效率高。 303非接觸式瞄準方式:非接觸式瞄準方式: 影象法瞄準影象法瞄準 影象法瞄準是非接觸式瞄準方式中最基本的影象法瞄準是非接觸式瞄準方式中最基本的方法。方法。 它是將被測對象的輪廓邊緣或它上面的刻線成它是將被測對象的
21、輪廓邊緣或它上面的刻線成象在光學儀器的目鏡分劃板上或投影屏上,并用象在光學儀器的目鏡分劃板上或投影屏上,并用相應的指示線對所成的象進行瞄準。該相應的指示線對所成的象進行瞄準。該 法的測量法的測量精度主要取決于成象后的清晰度,故要正確調焦。精度主要取決于成象后的清晰度,故要正確調焦。此法簡單方便,但瞄準精度低。此法簡單方便,但瞄準精度低。教材教材P13例就是采用這一方法來瞄準的。例就是采用這一方法來瞄準的。31非接觸式瞄準方式還有:非接觸式瞄準方式還有: 干涉瞄準法干涉瞄準法,反射瞄準法反射瞄準法,雙象瞄準法雙象瞄準法等方法。此法由于無接觸測量力,故瞄準精等方法。此法由于無接觸測量力,故瞄準精度
22、高。但這種方法對表面質量要求高,故常度高。但這種方法對表面質量要求高,故常將非接觸式瞄準方式與接觸式瞄準方式結合將非接觸式瞄準方式與接觸式瞄準方式結合使用。使用。 32脈沖信號計數器譯碼器數字顯示管顯示二進制翻譯十進制 第五節(jié)第五節(jié) 顯示方法的選擇顯示方法的選擇 一、數字顯示一、數字顯示 數字顯示是用數碼管直接以數字形式顯示測量結果。如三座數字顯示是用數碼管直接以數字形式顯示測量結果。如三座標測量儀上是采用的這一方法。其優(yōu)點是;讀數直觀,方便,標測量儀上是采用的這一方法。其優(yōu)點是;讀數直觀,方便,無讀數誤差,效率高。其原理:見圖。無讀數誤差,效率高。其原理:見圖。 33固定指標二、數碼指示顯示
23、二、數碼指示顯示 對于采用線紋式標準量的對于采用線紋式標準量的量儀,測量時是由讀數指量儀,測量時是由讀數指針來指標出標準量上的數,針來指標出標準量上的數,以顯示出被測量的示值。以顯示出被測量的示值。圖示為三級細分,即圖示為三級細分,即mm、0.1mm、0.001mm,每級每級都有相應的數碼,為得到都有相應的數碼,為得到測量結果,要將各級數碼測量結果,要將各級數碼相加。相加。圖中結果為:圖中結果為:30.5551mm。此法只適用于靜態(tài)測量,此法只適用于靜態(tài)測量,不易實現自動化。不易實現自動化。 34三三 、記錄顯示、記錄顯示 記錄顯示常用于測量連續(xù)變化的被測量的測量結果的顯示中。如表記錄顯示常用于測量連續(xù)變化的被測量的測量結果的顯示中。如表面粗糙度的測量,圓度誤差的測量等。有長記錄器(如測量表面粗面粗糙度的測量,圓度誤差的測量等。有長記錄器(如測量表面粗糙度用)和圓記錄器(如測量圓度誤差用)。糙度用)和圓記錄器(如測量圓度誤差用)。 四四 、打印顯示、打印顯示 在記錄紙上打印出測量結
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