第二章公差與配合課件

1、 教學要求教材分析教學方法教學內(nèi)容課堂小節(jié)布置作業(yè)課后小節(jié) 第二節(jié) 測量器具和測量方法1. 了解測量器具和測量方法的分類2. 掌握游標卡尺、千分尺等測量器具的測量原理、基本構(gòu)造和讀書方法。3. 掌握測量器具的基本度量指標的具體內(nèi)容并加以區(qū)分。重點：各種不同原理測量器具的使用難點：光學量儀中自準直原理和正切機構(gòu)的理解講授法一、 測量器具和測量方法的分類1. 測量器具的分類 包括量具和量儀兩大類量具：使用時，以固定形式復(fù)現(xiàn)給定量的一個或多個已知值的一種測量器具。量儀：被測的量或有關(guān)的量轉(zhuǎn)換成指示值或等效信息的一種測量器具。 按照測量器具的結(jié)構(gòu)特點和用途（1） 基準量具和量儀測量中體現(xiàn)標準量按照基準

2、復(fù)制出來的代表固定尺寸。如：量塊、角度量塊、基準米尺等。（2） 極限量規(guī)是一種沒有刻度的專用檢驗工具，只能判斷零件是否合格，不能得出具體數(shù)值。（3） 通用量具和量儀有刻度并能量出具體數(shù)值值的器具和量儀。如：游標卡尺、外徑千分尺、百分表等、立式光學比較儀、臥式測長儀、萬能工具顯微鏡等。（4） 檢測裝置為確定被測量值所必須的一臺或若干臺測量儀器（或量具）連同有關(guān)的輔助設(shè)備所構(gòu)成的系統(tǒng)。如國家長度基準復(fù)現(xiàn)裝置、產(chǎn)品自動分檢裝置等。2. 測量方法的分類1）按所測得的量（參數(shù)）是否為欲測之量分類（1）直接測量 從測量器具的讀數(shù)裝置上得到欲測之量的數(shù)值或?qū)藴手档钠睢＠缬糜螛丝ǔ?、外徑千分尺測量外圓直

3、徑，用比較儀測量長度尺寸等。（2）間接測量 先測出與欲測之量有一定函數(shù)關(guān)系的相關(guān)量，然后按相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式，求得欲測之量的測量結(jié)果。例如用“弦高法”測量大尺寸圓柱體的直徑，由弦長S與弦高H的測量結(jié)果，可求得直徑D的實際值，2） 按測量結(jié)果的讀數(shù)值不同分類（1）絕對測量 從測量器具上直接得到被測參數(shù)的整個量值的測量。例如用游標卡尺測量零件軸徑值。（2）相對測量 將被測量和與其量值只有微小差別的同一種已知量（一般為測量標準量）相比較，得到被測量與已知量的相對偏差。例如比較儀用量塊調(diào)零后，測量軸的直徑，比較儀的示值就是量塊與軸徑的量值之差。相對測量時，對儀器示值范圍的要求比較小，因而能提高儀器的測量

4、精度。若已知量（標準量）與被測量的材質(zhì)相同時，因偏離標準溫度（20）及測量力對測量結(jié)果的影響，要比絕對測量法小得多。3） 按被測件表面與測量器具測頭是否有機械接觸分類（1）接觸測量 測量器具的測頭與零件被測表面接觸后有機械作用力的測量。如用外徑千分尺、游標卡尺測量零件等。為了保證接觸的可靠性，測量力是必要的，但它可能使測量器具及被測件發(fā)生變形而產(chǎn)生測量誤差，還可能造成對零件被測表面質(zhì)量的損壞。（2）非接觸測量 測量器具的感應(yīng)元件與被測零件表面不直接接觸，因而不存在機械作用的測量力。屬于非接觸測量的儀器主要是利用光、氣、電、磁等作為感應(yīng)元件與被測件表面聯(lián)系。如干涉顯微鏡、磁力測厚儀、氣動量儀等。

5、4） 按測量在工藝過程中所起作用分類（1）主動測量 在加工過程中進行的測量。其測量結(jié)果直接用來控制零件的加工過程，決定是否繼續(xù)加工或判斷工藝過程是否正常、是否需要進行調(diào)整，故能及時防止廢品的發(fā)生，所以又稱為積極測量。（2）被動測量 加工完成后進行的測量。其結(jié)果僅用于發(fā)現(xiàn)并剔除廢品，所以被動測量又稱消極測量。5） 按零件上同時被測參數(shù)的多少分類（1）單項測量 單獨地、彼此沒有聯(lián)系地測量零件的單項參數(shù)。如分別測量齒輪的齒厚、齒形、齒距等。這種方法一般用于量規(guī)的檢定、工序間的測量，或為了工藝分析、調(diào)整機床等目的。（2）綜合測量 檢測零件幾個相關(guān)參數(shù)的綜合效應(yīng)或綜合參數(shù)，從而綜合判斷零件的合格性。例如

6、齒輪運動誤差的綜合測量、用螺紋量規(guī)檢驗螺紋的作用中徑等。綜合測量一般用于終結(jié)檢驗，其測量效率高，能有效保證互換性，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。6） 按被測工件在測量時所處狀態(tài)分類（1）靜態(tài)測量 測量時被測件表面與測量器具測頭處于靜止狀態(tài)。例如用外徑千分尺測量軸徑、用齒距儀測量齒輪齒距等。（2）動態(tài)測量 測量時被測零件表面與測量器具測頭處于相對運動狀態(tài)，或測量過程是模擬零件在工作或加工時的運動狀態(tài)，它能反映生產(chǎn)過程中被測參數(shù)的變化過程。例如用激光比長儀測量精密線紋尺，用電動輪廓儀測量表面粗糙度等。二、測量器具的基本度量指標1.分度值：刻度尺或刻度盤上最小一格所代表的被測尺寸。2.標尺間距：兩個刻度線

7、間的距離。3.測量范圍：所能測量尺寸的最大值和最小值。4.標尺范圍：測量器具刻度標尺或刻度盤內(nèi)全部刻度線所代表的范圍。 被測量必須在測量范圍內(nèi)5.靈敏度：能使儀器指示裝置發(fā)生最小變動的被測量值的最小變動量。 S=L/X其中, L-儀表指針的變化量X -被測量的變化量6.測量力:測頭與零件表面在測量時相互接觸產(chǎn)生的力。將影響測量精度。7.示值誤差：儀器指示數(shù)值與被測量真值之差。是測量器具本身各種誤差的綜合反映，包括：構(gòu)成原理誤差、裝配調(diào)整誤差和分度誤差。8.回程誤差：同一尺寸在進行正反向測量時，測量器具指示值的變化范圍。三、常用測量器具的測量原理、基本結(jié)構(gòu)與使用方法1.游標類量具游標卡尺是一種比

8、較精密的量具，在測量中用得最多。通常用來測量精度較高的工件，它可測量工件的外直線尺寸、寬度和高度，有的還可用來測量槽的深度。如果按游標的刻度值來分，游標卡尺又分0.1、0.05、0.02mm三種。（1） 讀數(shù)原理分度值為0.1mm012010cm將尺身刻度（10-1）格的寬度刻成10格，游標尺的每一最小刻度0.9mm，它與主尺上的最小刻度相差0.1mm012010cm游標尺向右移動0.1mm，游標上的第1刻度與主尺上的某一刻度對齊，其讀數(shù)為0+1×0.1mm分度值0.02mm 種游標卡尺的副尺刻度是把主尺刻 度49mm的長度，分為50等份，即每格為：mm 。主尺和副尺的刻度每格相差：

9、 1-0.98=0.02mm（2） 讀數(shù)方法可分三分步驟；1)根據(jù)副尺零線以左的主尺上的最近刻度讀出整毫米數(shù)；2）根據(jù)副尺零線以右與主尺上的刻度對準的刻線數(shù)乘上0.02讀出小數(shù)；3）將上面整數(shù)和小數(shù)兩部分加起來，即為總尺寸。圖2 0.02mm游標卡尺的讀數(shù)方法 如圖2所示，副尺0線所對主尺前面的刻度64mm，副尺0 線后的第9條線與主尺的一條刻線對齊。副尺0 線后的第9條線表示： 0.02 X9= 0.18 mm所以被測工件的尺寸為： 64+0.18=64.18 mm2）注意事項 游標卡尺是比較精密的量具，使用時應(yīng)注意如下事項：1) 使用前，應(yīng)先擦干凈兩卡腳測量面，合攏兩卡腳，檢查副尺0線與主

10、尺0線是否對齊，若未對齊，應(yīng)根據(jù)原始誤差修正測量讀數(shù)。 2) 測量工件時，卡腳測量面必須與工件的表面平行或垂直，不得歪斜。且用力不能過大，以免卡腳變形或磨損，影響測量精度。3) 讀數(shù)時，視線要垂直于尺面，否則測量值不準確。 4) 測量內(nèi)徑尺寸時，應(yīng)輕輕擺動，以便找出最大值。5) 游標卡尺用完后，仔細擦凈，抹上防護油，平放在合內(nèi)。以防生銹或彎曲。 2.螺旋測微量具讀數(shù)時，先以微分筒的端面為準線，讀出固定套管下刻度線的分度值（只讀出以毫米為單位的整數(shù)），再以固定套管上的水平橫線作為讀數(shù)準線，讀出可動刻度上的分度值，讀數(shù)時應(yīng)估讀到最小刻度的十分之一，即0001毫米。如果微分筒的端面與固定刻度的下刻度

11、線之間無上刻度線，測量結(jié)果即為下刻度線的數(shù)值加可動刻度的值；如微分筒端面與下刻度線之間有一條上刻度線，測量結(jié)果應(yīng)為下刻度線的數(shù)值加上05毫米，再加上可動刻度的值，如圖242讀數(shù)為8384毫米，圖243讀數(shù)為7923毫米。3. 機械量儀利用機械結(jié)構(gòu)將直線位移經(jīng)傳動、放大后。通過讀書裝置表示出來的一種測量器具。（1） 百分表 工作原理圖2-14b正轉(zhuǎn)：測量桿5（切有齒條）小齒輪1大齒輪2中間齒輪3及指針6反轉(zhuǎn)：游絲8大齒輪7中間齒輪3及指針6 分度值：0.01mm(表盤圓周刻有100條分度線，測量杠桿移動1mm，指針回轉(zhuǎn)一圈)（2） 內(nèi)徑百分表用相對測量法測量孔徑的常用量儀。特別適合測量深孔。工作

12、原理：圖2-15活動測量頭8杠桿7傳動桿4百分表的測量桿指針偏轉(zhuǎn)杠桿7是等臂的，當活動測量頭8移動1mm時，傳動桿4也能移動1mm，百分表指針回轉(zhuǎn)一圈。（3） 杠桿百分表工作原理：測量桿6-杠桿5扇形齒輪4齒輪1指針3偏轉(zhuǎn)特點：杠桿百分表的體積小，測量桿的方向可以改變，其對于小孔的校正和在機床上校正零件時，由于空間限制，百分表放不進去，杠桿百分表卻很方便。（4） 杠桿齒輪比較儀工作原理：將測量桿的直線位移，通過杠桿齒輪傳動系統(tǒng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樤诒肀P上的角位移。靈敏度K=(R1*R3)/(R2*R4)分度值0.001mm,標尺范圍0.1mm+0.1mm(5)扭簧比較儀利用扭簧作為傳動放大機構(gòu)，將測量

13、桿的直線位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?。工作原理：圖2-18測量桿4彈性杠桿3靈敏彈簧片2指針1偏轉(zhuǎn)特點：結(jié)構(gòu)簡單，內(nèi)部沒有相互摩擦的零件，靈敏度極高，可用作精密測量。4. 光學量儀工作原理：利用光學杠桿放大原理，將微小的位移量轉(zhuǎn)換為光學影象的移動。自準直原理：正切杠桿機構(gòu)光學計管的工作原理光學杠桿放大比K=l/s=2*f/a一般K=2*200 /580，分度尺的像通過一個目鏡來觀察，目鏡的放大倍數(shù)為12，所以整個光學計管的中放大倍數(shù)為960倍。即測量桿移動1um,經(jīng)過960倍放大，刻度線移動了近1mm。5. 三坐標測量機1） 主要功能：a.可實現(xiàn)空間坐標點的測量，測量各種零件的三維輪廓尺寸、位置精度

14、。測量精度可靠，萬能性強。b.由于計算機的引入，可實現(xiàn)主動測量和自動測量。2)三坐標測量機分類（1）按照工作方式 點位測量方式：采集零件表面上一系列有意義的點，通過數(shù)學處理，求出點組成的特定幾何要素的形狀和位置。連續(xù)掃描測量方式：對曲線、曲面輪廓進行連續(xù)測量。多位大中型測量機。（2）按照總體布局結(jié)構(gòu)懸臂式：結(jié)構(gòu)緊湊，裝卸方便，但懸臂易于變形，Y軸測量范圍受限制。橋式：測量機構(gòu)剛性好，XYZ軸行程大，一般為大型機。龍門式：龍門架剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，精度較高。一般為小型機。立柱式：用于測量大型工件。坐標鏜式：結(jié)構(gòu)剛性好，測量精度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于小型工件。（3） 按照測量范圍：大型、中型、小

15、型。（4） 按照其精度：一類是精密型（有恒溫條件的計量室） 一類是生產(chǎn)型2） 三坐標測量機的組成：（1） 主機機械系統(tǒng)（X、Y、Z三軸或其它）工作臺1多為花崗石制造，具有穩(wěn)定、抗彎曲、抗震動、不易變形的優(yōu)點。（2）測量系統(tǒng)側(cè)頭非接觸式：由光學系統(tǒng)構(gòu)成，如電視掃描頭接觸式：機械式和電氣式。其中電氣式相當于一個零位發(fā)信開關(guān)。標準器（3）數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)（測量軟件）3） 三坐標測量機的測量方式 直接測量方式根據(jù)被測零件的形狀調(diào)用相應(yīng)的測量指令，并由鍵盤打入指令。 程序測量方式將測量一個零件所需的全部操作，按照執(zhí)行的順序變成，運行程序，實現(xiàn)自動測量。適用于成批零件的重復(fù)測量。 自學習測量方式對第一個零件實行直接測量編制程序，實現(xiàn)程序測量。注重操作的正確性。4） 三坐標測量機的應(yīng)用 形狀復(fù)雜的，難于建立數(shù)學模型的，要在數(shù)控機