第7章 機械零件精度測量基礎知識

第7章機械零件精度測量基礎知識軸類零件箱體類零件加工的零件合格嗎？如何檢測呢？第1節(jié)公差、配合與粗糙度第2節(jié)測量工具和測量儀器第7章機械零件精度測量基礎知識第1節(jié)極限、配合與粗糙度工件加工時不可能做的絕對準確，總有誤差存在，工件的誤差可分為：尺寸誤差和幾何形狀誤差。1、尺寸誤差工件加工后的實際尺寸與理想尺寸之差。2、幾何形狀誤差（1）宏觀幾何誤差（2）微觀幾何誤差（3）相對位置誤差3、公差公差是允許工件尺寸、幾何形狀和相互位置變動的范圍，用以限制誤差。誤差是在加工過程中產(chǎn)生的，而公差是由設計人員給定的。

1.1極限與配合1.1.1極限的基本術語及定義1、尺寸：用特定單位表示長度值的數(shù)字。在機械制造中一般以毫米(mm)作為單位。2、公稱尺寸：設計給定的尺寸，它的數(shù)值一般應按標準長度、標準直徑的數(shù)值進行圓整。d表示軸徑、D表示孔徑。3、極限尺寸：允許尺寸變化的最大值或最小值。它們是以公稱尺寸為基數(shù)來確定的。尺寸的最大值為上極限尺寸用dmax或Dmax表示，尺寸的最小值為下極限尺寸用dmin或Dmin表示。4、偏差：極限尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差。尺寸偏差分為上極限偏差和下極限偏差兩種，即：孔的尺寸偏差為ES（上偏差）=Dmax-DEI（下偏差）=Dmin-D軸的尺寸偏差為es（上偏差）=dmax-d

ei(下偏差)=dmin-d5、公差T：允許尺寸的變動量。公差等于最大極限尺寸減去最小極限尺寸之差的絕對值或者是上偏差減去下偏差之差的絕對值，公差不可能是負值，同時也不允許為零。即孔的公差TD=|ES-EI|軸的公差Td=|es-ei|6、零線、公差帶和公差帶圖零線是在公差帶圖中，確定偏差時的一條基準線。公差帶是代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個區(qū)域。公差帶圖可以直觀地表示出公差的大小及公差帶相對于零線的位置。

7、基本偏差在極限與配合制中，確定公差帶相對零線位置的極限偏差稱為基本偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個偏差。國家標準中分別對孔和軸各規(guī)定了28個不同的基本偏差，均用不同的拉丁字母表示，如圖7-3所示。8、孔軸的公差帶代號由基本偏差代號和標準公差等級代號組成。如H8、f7等。1.1.2有關配合的術語及定義

1、配合：基本尺寸相同的相互結合的孔和軸公差帶之間的關系。2、配合類型

1)間隙配合:

孔的公差帶總位于軸的公差帶之上,始終保持有間隙的孔軸配合。

2）、過盈配合：孔的公差帶總位于軸的公差帶之下的孔軸配合。

3)、過渡配合孔的公差帶和軸的公差帶相互交迭的孔軸配合。隨著孔、軸實際尺寸變化可以得到間隙或者過盈的配合。3、配合制在制造相互配合的零件時，使其中一種零件作為基準件，它的基本偏差固定，通過改變另一種非基準件的基本偏差來獲得各種不同性質的配合制度稱為配合制。國家標準規(guī)定了基孔制和基軸制兩種配合制度。4、配合制的選用國家標準規(guī)定的基孔制常用配合共59中，其中優(yōu)先配合13種；基軸制常用配合共47中，其中優(yōu)先配合13種。配合的選擇通常是先選擇配合的類型，然后是配合的松緊，優(yōu)先選擇優(yōu)先配合，后選擇常用配合。用于相對運動、確定相對位置、用于傳遞載荷的配合使用基孔制。1.1.3極限與配合的標注1.2幾何公差

經(jīng)過加工的零件，除了會產(chǎn)生尺寸誤差外，也會產(chǎn)生表面形狀和位置誤差，如不加以控制，將會影響機器的質量。必須根據(jù)實際需要對零件加工提出相應的形狀誤差和位置誤差的允許范圍，即要在圖紙上標出形位公差。1.2.1幾何公差的項目類型和符號1.2.2、幾何公差的公差等級和公差值國家標準GB/T1184—1996中對幾何公差各項目規(guī)定了1～12共12個公差等級，等級數(shù)越大，公差值也越大，精度越低，具體公差值可查閱相關資料。1.2.3、零件圖上幾何公差標注示例

1.3表面粗糙度1.3.1表面粗糙度的術語和定義評定表面粗糙度的常用參數(shù)為輪廓算術平均偏差Ra。輪廓算術平均偏差Ra是指在取樣長度內，被測輪廓上各點至輪廓中線偏距絕對值的算術平均值。Ra參數(shù)能充分反映表面微觀幾何形狀高度方面的特性，圖樣上標注的參數(shù)多為Ra。一般來說，凡是零件上有配合要求或有相對運動的表面，Ra值要小，Ra值越小，表面質量要求越高，加工成本也越高。1.3.2表面粗糙度的符號及其標注1.3.3表面粗糙度的選用表面粗糙度參數(shù)值的選用，應該既要滿足零件表面的功能要求，又要考慮經(jīng)濟合理性。具體選用時，可參照已有的類似零件圖，用類比法確定。在滿足零件功能要求前提下，應盡量選用較大的表面粗糙度參數(shù)值，以降低加工成本。一般地說，零件的工作表面、配合表面、密封表面、運動速度高和單位壓力大的摩擦非工作表面、非配合表面、尺寸精度低的表面參數(shù)值應考參數(shù)Ra值與加工方法的關系及其應用實例，可供選用時參考。第2節(jié)

測量工具和測量儀器2.1測量技術基礎2.1.1技術測量的基礎知識技術測量主要研究對零件幾何參數(shù)進行測量和檢驗的問題。所謂測量，就是把被測的量與具有計量單位的標準量進行比較，從而確定被測量的量值。將測量結果與圖紙上的技術要求進行對比，從而判斷零件是否合格或者超差多少的過程叫做檢驗。顯然，檢驗是具有測量(或計量)和驗收的雙重意義。

2.1.2測量器具的分類2.2鋼直尺和卡鉗2.2.1鋼直尺2.2.2卡鉗卡鉗是一種簡單的間接測量工具,卡鉗分為內卡鉗和外卡鉗兩種，內卡鉗用來測量內徑和凹槽，外卡鉗用來測量外徑和平面的。它們本身都不能讀出測量結果，而是把測量到的尺寸在鋼直尺讀數(shù)；或者在鋼直尺上量出尺寸，再去檢驗零件的尺寸是否合格。2.3游標卡尺與千分尺

2.3.1游標卡尺游標卡尺是一種測量精度較高、使用方便、應用廣泛的量具，可直接測量工件的外徑，內徑、寬度、長度、深度尺寸等，其讀數(shù)準確度有0.05mm和0.02mm二種。圖7-10所示為游標卡尺簡圖。1、游標卡尺的刻線原理下面以0.02mm（即1/50）游標卡尺為例，說明其刻線原理。如圖7-11所示，主尺尺身每一小格為1mm，當主尺和副尺的卡腳合并時，主尺上的零線對準副尺上的零線時，每一小格為1mm，取主尺49mm長度在刻尺上等分為50個格，即：副尺每格長度＝49/50mm=0.98mm.。主、副尺每格之差＝1mm－0.98mm=0.02mm，因此它的測量精度為0.02mm。2、游標卡尺的讀數(shù)方法游標卡尺的讀數(shù)可分為三步：

第一步：根據(jù)副尺零線以左的主尺上的最近刻度讀出整數(shù)；第二步：根據(jù)副尺零線以右與主尺某一刻線對準刻線數(shù)乘以

0.02讀出小數(shù)；第三步：將上面的整數(shù)和小數(shù)兩部份相加，即得總尺寸。3、游標卡尺的注意事項1）、使用前先擦盡卡腳，然后合攏兩卡腳使之貼合，檢查主、副尺零線是否對齊。若未對齊，應在測量后根據(jù)原始誤差修正讀數(shù)。2）、測量時，方法要正確，讀數(shù)時要垂直于尺面，否則測量不正確。3）、當卡腳與被測工件接觸后，用力不能過大，以免卡腳變形或磨損，降低測量的準確度。4）、不得用卡尺測量毛坯表面。使用完畢后須擦拭干凈，放入盒內。2.3.2千分尺千分尺是一種精密量具。生產(chǎn)中常用的千分尺的測量精度為0.01mm。它的精度比游標卡尺高，并且比較靈敏，因此對于加工精度要求較高的零件尺寸，要用千分尺來測量。1、千分尺的刻線原理千分尺的讀數(shù)機構由固定套筒和活動套筒組成（相當于游標卡尺的主尺和副尺），如圖7-13所示為測量范圍0-25mm的外徑千分尺。弓架左端有固定砧座，右端的固定套筒在軸線方向上刻有一條中線(基準線)，上、下兩排刻線互相錯開0.5mm，即主尺?；顒犹淄沧蠖藞A周上刻有50等分的刻線，即副尺。因測量螺桿的螺距為0.5mm，活動套筒轉動一圈帶動螺桿一同沿軸向移動0.5mm。因此，活動套筒每轉過1格，螺桿沿軸向移動的距離為：0.5/50mm=0.01mm。當百分尺的螺桿左端面與砧座表面接觸時，活動套筒左端的邊緣與軸向刻度的零線重合；同時圓周上的零線應與中線對準。2、千分尺的讀數(shù)方法第一步：讀出固定套筒上露出刻線的毫米數(shù)和半毫米數(shù)；第二步：讀出活動套筒上小于0.5mm的小數(shù)部份；

第三步：將上面兩部份讀數(shù)相加即為總尺寸。

3、千分尺的注意事項1）、千分尺應保持清潔。使用前應先校準尺寸，檢查活動套筒上零線是否與固定套筒上基準線對齊。如果沒有對準，必須進行調整。2）、測量時，最好雙手操作千分尺，左手握住弓架，用右手旋轉活動套筒，當螺桿即將接觸工件時，改為旋轉棘輪盤，直到棘輪發(fā)出"咔咔、咔咔"聲為止。3）、從千分尺上讀取尺寸，可在工件未取下時進行，讀完后，松開千分尺，再取下工件；也可將千分尺用鎖緊鈕鎖緊后，把工件取下后讀數(shù)。4）、千分尺只適用于測量精確度較高的尺寸，不能測量毛坯面，不能在工件轉動時測量。2.4百分表百分表是一種精度較高的比較量具，它只能測出相對數(shù)值，不能測出絕對值，主要用于檢測工件的形狀和位置誤差（如圓度、平面度、垂直度、跳動等），也可在機床上于工件的安裝找正。百分表的測量準確度為0.01mm。

2.4.1百分表的測量原理百分表度盤上刻有100個等分格，大指針每轉動一格，相當于測桿移動0.01mm。當大指針轉一圈時，小指針轉動一格，相當于測桿移動1mm。用手轉動表殼時，度盤也跟著轉動，可使大指針對準度盤上的任一刻度。小指針處的刻度范圍為百分表的測量范圍。2.4.2百分表的讀數(shù)方法百分表的讀數(shù)方法，可分為三步：

第一步：讀出小指針轉過的刻度數(shù)（即毫米整數(shù)）。第二步：讀出大指針轉過的刻度數(shù)，并乘以0.01（即毫米小數(shù)）。

第三步：將上面兩部份讀數(shù)相加即為所測量的數(shù)值。

2.4.3百分表的使用注意事項：１、百分表應固定在可靠的表架上，根據(jù)測量需要，可選擇帶平臺的表架或萬能表架。２、百分表應牢固地裝夾在表架夾具上，如與裝套筒緊固時，夾緊力不宜過大，以免使裝夾套筒變形，卡住測桿，應檢查測桿移動是否靈活。夾緊后，不可再轉動百分表。３、百分表測桿被測工件表面必須垂直，否則將產(chǎn)生較大的測量誤差。４、測量圓柱形工件時，測桿軸線應與圓柱形工件直徑方向一致。5、在測量時，應輕輕提起測桿，把工件移至測頭下面，緩慢下降測頭，使之與工件接觸，不準把工件強迫推入至測頭，也不準急驟下降測頭，以免產(chǎn)生瞬時沖擊測力，給測量帶來誤差。對工件進行調整時，也應按上述操作方法。在測頭與工件表面接觸時，測桿應有0.3－1mm的壓縮量，以保持一定的起始測量力。6、測量桿上不要加油，免得油污進入表內，影響表的傳動機和測桿移動的靈活性。2.5塞尺

塞尺又稱厚薄尺，如圖7－16所示，用于檢查兩貼合面之間的縫隙大小。它由一組厚度不等薄鋼片組成，每塊鋼片上印有厚度標記，其厚度為0.01～0.3mm。測量時用厚薄尺直接塞進間隙，當一片或數(shù)片（疊合）能進兩貼合面之間時，一片或數(shù)片的厚度（可由每片上和標記讀出），即為兩貼合面之間隙值。1、極限與配合的概念：在制造過程中，要求零件尺寸限制在一個合理的范圍之內，允許尺寸變化的最大值或最小值成為極限；這個允許尺寸變動的范圍稱為尺寸公差。基本尺寸相同的相互結合的孔和軸公差帶之間的關系即配合。2、形狀與位置公差：國家標準將形狀公差分為六個項