技術(shù)測量基本知識

1、技術(shù)測量基本知識5.1 概 述 在機械制造業(yè)中，判斷加工完成的零件是否符合設(shè)計要求， 需要通過測量技術(shù)來進行。測量技術(shù)主要是研究對零件的幾何量進行測量和檢驗的一門技術(shù)， 其中零件的幾何量包括長度、 角度、 幾何形狀、 相互位置以及表面粗糙度等。 國家標準是實現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)， 測量技術(shù)是實現(xiàn)互換性的保證。 測量技術(shù)就像機械制造業(yè)的眼睛一樣， 處處反映著產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣， 在生產(chǎn)中占據(jù)著舉足輕重的地位。 所謂“測量”，是指確定被測對象的量值而進行的實驗過程。通俗地講，就是將一個被測量與一個作為測量單位的標準量進行比較的過程。這一過程必將產(chǎn)生一個比值，比值乘以測量單位即為被測量值。測量可用一個基本公式

2、來表示，即 L=q E 式中：L被測量值； E測量單位； q比值。（5-1） 式L=q E被稱為基本測量方程式。它說明：如果采用的測量單位 E 為 mm，與一個被測量比較所得的比值 q 為50，則其被測量值也就是測量結(jié)果應(yīng)為50 mm。 測量單位愈小， 比值就越大。測量單位的選擇取決于被測幾何量所要求的測量精度，精度要求越高，測量單位就應(yīng)選得越小。 分析整個測量過程可知，一個完整的測量過程包括以下四個方面的內(nèi)容： (1) 被測對象：主要指零件的幾何量。 (2) 計量單位：是指國家的法定計量單位，長度的基本單位是米（m）， 其它常用單位有毫米（mm）和微米(m)。 (3) 測量方法：是指測量時所

3、采用的測量器具、測量原理以及檢測條件的綜合。 (4) 測量精度：是指測量結(jié)果與真值的一致程度。任何測量都避免不了會產(chǎn)生測量誤差。因此，精度和誤差是兩個相互對應(yīng)的概念。精度高，說明測量結(jié)果更接近真值，測量誤差更小；反之，精度低，說明測量結(jié)果遠離真值，測量誤差大。由此可知，任何測量結(jié)果都是一個表示真值的近似值。 “檢驗”是一個比“測量”含義更廣泛的概念。對于金屬內(nèi)部質(zhì)量的檢驗、表面裂紋的檢驗等，就不能用“測量”這一概念。對于零件幾何量的檢驗，通常只是判斷被測零件是否在規(guī)定的驗收極限范圍內(nèi)，確定其是否合格，而不一定要確定其具體的量值。 5.2 長度基準與長度量值傳遞系統(tǒng)5. 2. 1 長度基準 為了

4、保證工業(yè)生產(chǎn)中長度測量的精確度， 首先要建立統(tǒng)一、 可靠的長度基準。 國際單位制中的長度單位基準為米（m）， 機械制造中常用的長度單位為毫米（mm）， 精密測量時，多用微米(m)為單位， 超精密測量時， 則用納米（nm）為單位。 它們之間的換算關(guān)系如下： 1 m=1000 mm， 1 mm=1000 m， 1 m=1000 nm 所以在1983年的第十七屆國際計量大會上審議并批準了一個米的新定義： “米等于光在真空中在1/299 792 458秒的時間間隔內(nèi)的行程長度”。 新定義帶有根本性變革， 它建立在一個重要的基本物理常數(shù)（真空中的光速 c = 299 792 458米/秒）的基礎(chǔ)上。 c

5、常數(shù)是一個不存在誤差的精確值，用它作為米的定義，精度上不受任何條件的限制，其穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性是原定義的100倍以上，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。 4. 2. 2 長度量值傳遞系統(tǒng) 使用光波長度基準，雖然可以達到足夠的準確性， 但卻不便直接應(yīng)用于生產(chǎn)中的量值測量。為了保證長度基準的量值能準確地傳遞到工業(yè)生產(chǎn)中去，就必須建立從光波基準到生產(chǎn)中使用的各種測量器具和工件的尺寸傳遞系統(tǒng)（見圖5-1）。目前，量塊和線紋尺仍是實際工作中的兩種實體基準，是實現(xiàn)光波長度基準到測量實踐之間的量值傳遞媒介。 圖 5-1 長度量值傳遞系統(tǒng)4. 2. 3 量塊 由圖5-1長度量值傳遞系統(tǒng)可知，量塊是機械制造中精密長度計量應(yīng)用最廣泛的

6、一種實體標準，它是沒有刻度的平面平行端面量具，是以兩相互平行的測量面之間的距離來決定其長度的一種高精度的單值量具。 量塊的形狀一般為矩形截面的長方體和圓形截面的圓柱體（主要應(yīng)用于千分尺的校對棒）兩種，常用的為長方體（見圖5-2）。 量塊有兩個平行的測量面和四個非測量面， 測量面極為光滑平整， 非測量面較為粗糙一些。 兩測量面之間的距離 L 為量塊的工作尺寸。 量塊一般用鉻錳鋼或其他特殊合金鋼制成，其線膨脹系數(shù)小，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變形，且耐磨性好。 量塊除了作為尺寸傳遞的媒介， 用以體現(xiàn)測量單位外， 還廣泛用來檢定和校準量塊、量儀；相對測量時用來調(diào)整儀器的零位；有時也可直接檢驗零件， 同時還可用于

7、機械行業(yè)的精密劃線和精密調(diào)整等。 1. 量塊的中心長度 量塊長度是指量塊上測量面的任意一點到與下測量面相研合的輔助體（如平晶）平面間的垂直距離。 雖然量塊精度很高， 但其測量面亦非理想平面， 兩測量面也不是絕對平行的?？梢?，量塊長度并非處處相等。因此，規(guī)定量塊的尺寸是指量塊測量面上中心點的量塊長度，用符號 L 來表示，即用量塊的中心長度尺寸代表工作尺寸。量塊的中心長度是指量塊上測量面的中心到與此量塊下測量 面相研合的輔助體（如平晶）表面之間的距離， 如圖5-3所示。 量塊上標出的尺寸為名義上的中心長度， 稱為名義尺寸（或稱為標稱長度），如圖5-2所示。尺寸小于6 mm的量塊，名義尺寸刻在上測量

8、面上；尺寸大于等于6 mm的量塊， 名義尺寸刻在一個非測量面上， 而且該表面的左右側(cè)面分別為上測量面和下測量面。 圖 5-2 量塊 圖5-3 量塊的中心長度 2. 量塊的研合性 每塊量塊只代表一個尺寸， 由于量塊的測量平面十分光潔和平整， 因此當表面留有一層極薄的油膜時（約0.02 m），用力推合兩塊量塊使它們的測量平面互相緊密接觸，因分子間的親和力，兩塊量塊便能粘合在一起，量塊的這種特性稱為研合性，也稱為粘合性。利用量塊的研合性，就可以把各種尺寸不同的量塊組合成量塊組，得到所需要的各種尺寸。 3. 量塊的組合 為了組成各種尺寸，量塊是按一定的尺寸系列成套生產(chǎn)的， 一套包含一定數(shù)量不同尺寸的量

9、塊，裝在一特制的木盒內(nèi)。國家量塊標準中規(guī)定了17種成套的量塊系列，從國家標準GB 609385中摘錄的幾套量塊的尺寸系列如附表5-1 （P126)所示。 量塊組合方法及原則: (1）選擇量塊時，無論是按“級”測量還是按“等”測量，都應(yīng)按照量塊的名義尺寸進行選取。若為按“級”測量，則測量結(jié)果即為按“級”測量的測得值；若為按“等”測量，則可將測出的結(jié)果加上量塊檢定表中所列各量塊的實際偏差，即為按“等”測量的測得值。 (2）組合量塊成一定尺寸時， 應(yīng)從所給尺寸的最后一位小數(shù)開始考慮，每選一塊應(yīng)使尺寸至少去掉一位小數(shù)。 (3）使量塊塊數(shù)盡可能少，以減少積累誤差，一般不超過35塊。 (4）必須從同一套量

10、塊中選取，決不能在兩套或兩套以上的量塊中混選。 (5）組合時，不能將測量面與非測量面相研合。 (6）組合時，下測量面一律朝下。 例如：要組成28.935的尺寸，若采用83塊一套的量塊，參照附表3-1，其選取方法如下： 以上四塊量塊研合后的整體尺寸為28.935。第一塊量塊尺寸為1.005第二塊量塊尺寸為1.43第三塊量塊尺寸為6.5第四塊量塊尺寸為20 4. 量塊的精度 1） 量塊的分級 按國標的規(guī)定，量塊按制造精度分為6級，即00、 0、1、2、3和K級。其中00級精度最高，依次降低，3級精度最低，K級為校準級。各級量塊精度指標見附表5-2。 量具生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)各級量塊的國標要求，在制造時就將量塊分了“級”，并將制造尺寸標刻在量塊上。使用時，就使用量塊上的名義尺寸。這叫做按“級”測量。 2） 量塊的分等 量塊按其檢定精度，可分為1、 2、 3、 4、 5、 6六等，其中1等精度最高，依次降低，6等精度最低。各等量塊精度指標見附表5-3。 當新買來的量塊使用了一個檢定周期后（一般為一年），再繼續(xù)按名義尺寸使用即按“級”使用，組合精度就會降低（由于長時間的組合、 使用， 量塊有所磨損）。 所以，就必須對量塊重新進行檢定，測出每塊量塊的實際尺寸，并按照各等量塊的國家標準將其分