課題一 線性尺寸測(cè)量及誤差處理_第1頁(yè)
課題一 線性尺寸測(cè)量及誤差處理_第2頁(yè)
課題一 線性尺寸測(cè)量及誤差處理_第3頁(yè)
課題一 線性尺寸測(cè)量及誤差處理_第4頁(yè)
課題一 線性尺寸測(cè)量及誤差處理_第5頁(yè)
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課題一線性尺寸測(cè)量及誤差處理第1頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四一、加工誤差及公差1.加工誤差的分類(lèi)

尺寸誤差宏觀幾何形狀誤差相互位置誤差表面粗糙度加工誤差第2頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四尺寸、形狀誤差第3頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四位置誤差第4頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四表面粗糙度表面粗糙度第5頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四2.加工誤差與公差

問(wèn)題:加工誤差與公差的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別:誤差在加工過(guò)程中產(chǎn)生,公差由設(shè)計(jì)人員確定聯(lián)系:公差是誤差的最大允許值第6頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四舉例第7頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四二、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化1.標(biāo)準(zhǔn)

公差標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)革命中起過(guò)非常重要的作用國(guó)際1902年頒布了全世界第一個(gè)公差與配合標(biāo)準(zhǔn)(極限表)1924年英國(guó)在全世界頒布了最早的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)B.S164—1924,緊隨其后的是美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)1929年俄羅斯(前蘇聯(lián))也頒布了“公差與配合”標(biāo)準(zhǔn)1926年成立了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ISA),1940年正式頒布了國(guó)際“公差與配合”標(biāo)準(zhǔn),1947年將ISA更名為ISO(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織)。

第8頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四二、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化1.標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó):1959年我國(guó)正式頒布了第一個(gè)《公差與配合》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB159~174-59)1979年以來(lái)對(duì)舊的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了兩次修訂:一次是上世紀(jì)八十年代初期,(GB1800~1804-79、GB1182~1184-80、GB1031-83);另一次是九十年代中期(GB/T1800.1-1997GB/T1182-1996GB/T1031-1995)第9頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四二、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化2.標(biāo)準(zhǔn)化為了實(shí)現(xiàn)互換性,必須對(duì)公差值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,不能各行其是,標(biāo)準(zhǔn)化是實(shí)現(xiàn)互換性生產(chǎn)的重要技術(shù)措施。對(duì)零件的加工誤差及其控制范圍所制訂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)“極限與配合”標(biāo)準(zhǔn),它是實(shí)現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)。第10頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四二、互換性與標(biāo)準(zhǔn)化3.優(yōu)先數(shù)與優(yōu)先數(shù)系技術(shù)參數(shù)不能隨便使用數(shù)值使用廣泛數(shù)值具有擴(kuò)散型優(yōu)先數(shù)與優(yōu)先數(shù)系:對(duì)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)合理分檔、分級(jí),對(duì)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化,協(xié)調(diào)統(tǒng)一一般優(yōu)先選擇R5系列、其次為R10系列、R20系列等等第11頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞

1.基準(zhǔn)的建立

為了保證工業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)確度,首先要建立統(tǒng)一、可靠的長(zhǎng)度基準(zhǔn)。常見(jiàn)的長(zhǎng)度基準(zhǔn):米(m)、毫米(mm)、微米(μm)、納米(nm)國(guó)際單位制機(jī)械制造精密測(cè)量超精密測(cè)量換算關(guān)系為:1m=1000mm1mm=1000μm1μm=1000nm第12頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞

國(guó)際單位基準(zhǔn)“米”也經(jīng)歷了三個(gè)不同的階段

1)以地球子午線通過(guò)巴黎的四千萬(wàn)之一作為基本的長(zhǎng)度單位米,國(guó)際米原器。2)采用光波波長(zhǎng)作為長(zhǎng)度單位基準(zhǔn)

3)米等于光在真空中,在1/299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)的行程長(zhǎng)度

第13頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四二、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞

2.長(zhǎng)度量值傳遞系統(tǒng)

為了保證長(zhǎng)度基準(zhǔn)的量值能準(zhǔn)確地傳遞到工業(yè)生產(chǎn)中去,就必須建立從光波基準(zhǔn)到生產(chǎn)中使用的各種測(cè)量器具和工件的尺寸傳遞系統(tǒng)

第14頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四二、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞

3.4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。第15頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞

3.6量塊的組合方法及原則組合原則

1)量塊塊數(shù)盡可能少,一般不超過(guò)3~5塊。2)必須從同一套量塊中選取,決不能在兩套或兩套以上的量塊中混選。3)組合時(shí),不能將測(cè)量面與非測(cè)量面相研合。4)組合時(shí),下測(cè)量面一律朝下。

第16頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞

28.935-1.00527.93-1.4326.5

-6.520-200

例如:要組成28.935mm的尺寸,采用83塊一套的量塊第17頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四三、長(zhǎng)度基準(zhǔn)與量值傳遞

28.935-1.005…第一塊量塊尺寸為1.005mm27.93-1.43…

第二塊量塊尺寸為1.43mm26.5

-6.5……第三塊量塊尺寸為6.5mm20-20……第四塊量塊尺寸為20mm0以上四塊量塊研合后的整體尺寸為28.935mm第18頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四四、

測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理

1、測(cè)量誤差的概述δ=X-xδ-測(cè)量誤差X-測(cè)量結(jié)果x-被測(cè)量的真值測(cè)量誤差的分類(lèi):1.系統(tǒng)誤差2.隨機(jī)誤差3.粗大誤差第19頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四2、隨機(jī)誤差2.1隨機(jī)誤差的分布規(guī)律及其特性

隨機(jī)誤差可用試驗(yàn)方法來(lái)確定。實(shí)踐表明,大多數(shù)情況下,隨機(jī)誤差符合正態(tài)分布。為便于理解,現(xiàn)舉例說(shuō)明。第20頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四表3-2測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

尺寸分組區(qū)間/mm組號(hào)區(qū)間中心值/mm每組出現(xiàn)的次數(shù)(頻數(shù)ni)頻率(ni/n)19.990~19.99219.992~19.99419.994~19.99619.996~19.99819.998~20.00020.000~20.00220.002~20.00420.004~20.00620.006~20.00820.008~20.01020.010~20.012123456789101119.99119.99319.99519.99719.99920.00120.00320.00520.00720.00920.0112410243745392312310.010.020.050.120.1850.2250.1950.1150.060.0150.005第21頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四yO正態(tài)分布曲線δμ教材圖3-9頻率直方圖和正態(tài)分布曲線19.99120.0070.2250.120.01x=20.0

ni/n實(shí)際分布曲線第22頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四從理論上講,正態(tài)分布中心位置的均值μ代表被測(cè)量的真值Q,標(biāo)準(zhǔn)偏差σ代表測(cè)得值的集中與分散程度。不同的σ對(duì)應(yīng)不同形狀的正態(tài)分布曲線,σ越小,ymax值越大,曲線越陡,隨機(jī)誤差越集中,即測(cè)得值分布越集中,測(cè)量精密度越高;σ越大,ymax值越小,曲線越平坦,隨機(jī)誤差越分散,即測(cè)得值分布越分散,測(cè)量精密度越低。圖3-10所示為σ1<σ2<σ3時(shí)三種正態(tài)分布曲線,因此,σ可作為表征各測(cè)得值的精度指標(biāo)。0σ1σ2σ36σ16σ26σ3yδ教材圖3-10總體標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)隨機(jī)誤差分布特性的影響第23頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四根據(jù)誤差理論,等精度測(cè)量列中單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ是各隨機(jī)誤差δ平方和的平均值的正平方根,即式中n測(cè)量次數(shù);測(cè)量列中各測(cè)得值相應(yīng)的隨機(jī)誤差。(3-8)

2.2隨機(jī)誤差的極限值

由于超出δ=±3σ的概率已很小,故在實(shí)踐中常認(rèn)為δ=±3σ的概率P≈1。從而將±3σ看作是單次測(cè)量的隨機(jī)誤差的極限值,將此值稱(chēng)為極限誤差,記作δlim

=±3σ

(3-13)

第24頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四即單次測(cè)量的測(cè)量結(jié)果為x=xi±δlim=xi±3σ

(3-14)式中

xi某次測(cè)得值。

2.3測(cè)量列中隨機(jī)誤差的處理

(1)測(cè)量列的算術(shù)平均值在評(píng)定有限測(cè)量次數(shù)測(cè)量列的隨機(jī)誤差時(shí),必須獲得真值,但真值是不知道的,因此只能從測(cè)量列中找到一個(gè)接近真值的數(shù)值加以代替,這就是測(cè)量列的算術(shù)平均值。若測(cè)量列為x1、、x2、…、xn,則算術(shù)平均值為

(3-15)

第25頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四(2)殘差(剩余誤差)及其應(yīng)用=xi

-

(3-16)

由符合正態(tài)分布曲線分布規(guī)律的隨機(jī)誤差的分布特性可知?dú)埐罹哂邢率鰞蓚€(gè)特性:1)當(dāng)測(cè)量次數(shù)n足夠多時(shí),殘差的代數(shù)和趨近于零,即≈0;2)殘差的平方和為最小即。實(shí)際應(yīng)用中,常用≈0來(lái)驗(yàn)證數(shù)據(jù)處理中求得的與是否正確。單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的估計(jì)值(用S表示)。S可用下式表示為S=(3-17)第26頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四由式(3-17),算出S后,便可取±3S代替作為單次測(cè)量的極限誤差。即δlim=±3S(3-18)

(3)測(cè)量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差相同條件下,對(duì)同一被測(cè)量,將測(cè)量列分為若干組,每組進(jìn)行n次的測(cè)量稱(chēng)為多次測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)偏差σ代表一組測(cè)得值中任一測(cè)得值的精密程度,但在多次重復(fù)測(cè)量中是以算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果的。因此,更重要的是要知道算術(shù)平均值的精密程度,可用算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差表示。根據(jù)誤差理論,測(cè)量列算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差用下式計(jì)算

(3-19)

第27頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四由上式可知,多次測(cè)量的總體算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差為單次測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差的。這說(shuō)明隨著測(cè)量次數(shù)的增多,越小,測(cè)量的精密度就越高。但當(dāng)S一定時(shí),n>20以后,減小緩慢,即用增加測(cè)量次數(shù)的方法來(lái)提高測(cè)量精密度,收效不大,故在生產(chǎn)中,一般取n=5~20,通常取≤10次為宜。故測(cè)量列的算術(shù)平均值的測(cè)量極限誤差為

=(3-20)

這樣,

測(cè)量列的測(cè)量結(jié)果可表示為

Q==(3-21)

這時(shí)的置信概率P=99.73%。第28頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四3、系統(tǒng)誤差4、粗大誤差判斷粗大誤差常用拉依達(dá)(PaйTa))準(zhǔn)則(又稱(chēng)3σ準(zhǔn)則)。該準(zhǔn)則的依據(jù)主要來(lái)自隨機(jī)誤差的正態(tài)分布規(guī)律。從隨機(jī)誤差的特性中可知,測(cè)量誤差越大,出現(xiàn)的概率越小,誤差的絕對(duì)值超過(guò)±3σ的概率僅為0.27%,即在連續(xù)370次測(cè)量中只有一次測(cè)量的殘差超出±3σ(370×0.0027≈1次),而連續(xù)測(cè)量的次數(shù)決不會(huì)超過(guò)370次,測(cè)量列中就不應(yīng)該有超出±3σ的殘差。因此,凡絕對(duì)值大于3σ的殘差,就看作為粗大誤差而予以剔除。在有限次測(cè)量時(shí),其判斷式為

|vi|>3S(3-22)剔除具有粗大誤差的測(cè)量值后,應(yīng)根據(jù)剩下的測(cè)量值重新計(jì)算S,然后再根據(jù)3σ準(zhǔn)則去判斷剩下的測(cè)量值中是否還存在粗大誤差。每次只能剔除一個(gè),直到剔除完為止。在測(cè)量次數(shù)較少(小于10次)的情況下,最好不用3σ準(zhǔn)則,而用其他準(zhǔn)則。第29頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四五、常用量具的使用1、游標(biāo)卡尺結(jié)構(gòu):游標(biāo)量具在結(jié)構(gòu)上的共同特征是都有主尺、游標(biāo)尺以及測(cè)量基準(zhǔn)面,另外還有便于使用而設(shè)的微動(dòng)機(jī)構(gòu)和鎖緊機(jī)構(gòu)等。主尺上有毫米刻度,游標(biāo)尺上的分度值有0.1、0.05、0.02mm三種。第30頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四讀數(shù)原理:游標(biāo)讀數(shù)(或稱(chēng)為游標(biāo)細(xì)分)原理是利用主尺刻線間距與游標(biāo)刻線間距的間距差實(shí)現(xiàn)的。常用的主尺刻度間距a=1mm。若使主尺刻度(n-1)格的寬度等于游標(biāo)刻度n格的寬度,則游標(biāo)的刻度間距b=[(n-1)/n]*a。若主尺刻度間距為1毫米,游標(biāo)刻度間距為0.9毫米,當(dāng)游標(biāo)尺零刻線與主尺零刻線對(duì)準(zhǔn)時(shí),除游標(biāo)的最后一根刻線(第10根刻線)與主尺上第9根刻線重合外,其余刻線均不重合。若將游標(biāo)向右移動(dòng)0.1mm,則游標(biāo)的第一根刻線與主尺的第一根刻線重合;游標(biāo)向右移動(dòng)0.2mm時(shí),則游標(biāo)的第二根刻線與主尺的第二根刻線重合。依此類(lèi)推。這就是說(shuō),游標(biāo)在1mm內(nèi)(1個(gè)主尺刻度間距),向右移動(dòng)距離可由游標(biāo)刻線與主尺刻線重合時(shí)游標(biāo)刻線的序號(hào)來(lái)決定。第31頁(yè),共36頁(yè),2023年,2月20日,星期四2.千分尺結(jié)構(gòu):主要由尺架、微分筒、固定套筒、測(cè)量力裝置、測(cè)量面、鎖緊機(jī)構(gòu)等組成。其結(jié)構(gòu)特征是:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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