公差配合與測(cè)量技術(shù) 課件 項(xiàng)目一之任務(wù)3傳動(dòng)軸尺寸的檢測(cè)

任務(wù)3傳動(dòng)軸尺寸

的檢測(cè)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1、能解釋有關(guān)測(cè)量的要素及分類；2、能說明測(cè)量誤差的來源及處理原則；3、會(huì)正確使用卡尺、外徑千分尺、量塊等通用精密量具；4、會(huì)利用有關(guān)資料選擇計(jì)量器具；5、會(huì)確定光滑工件尺寸的驗(yàn)收極限；6、能完成傳動(dòng)軸尺寸公差的檢測(cè)。任務(wù)描述按照?qǐng)D樣要求，完成傳動(dòng)軸尺寸公差的檢測(cè)。任務(wù)分析要檢測(cè)傳動(dòng)軸的尺寸公差，主要是根據(jù)工件尺寸公差要求、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及量具條件，確定合適的驗(yàn)收極限和測(cè)量方法。這就需要學(xué)習(xí)幾何測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)、測(cè)量誤差知識(shí)、常用量具及使用知識(shí)、計(jì)量器具的選擇，驗(yàn)收極限的確定等相關(guān)知識(shí)。知識(shí)準(zhǔn)備1.幾何量測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)幾何量測(cè)量就是以確定被測(cè)對(duì)象幾何量量值為目的的全部操作。其實(shí)質(zhì)是將被測(cè)量與具有計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定比值的過程。因此，在被測(cè)量一定的情況下，比值的大小完全決定于所采用的計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量，而且是成反比關(guān)系。同時(shí)也說明計(jì)量單位的選擇決定于被測(cè)量值所要求的精確程度。這樣經(jīng)比較而得被測(cè)量值。1.1幾何量測(cè)量要素一個(gè)完整的幾何量測(cè)量過程應(yīng)包括以下四個(gè)要素：①測(cè)量對(duì)象:主要是指被測(cè)幾何量。②計(jì)量單位:指用于計(jì)量的約定的標(biāo)準(zhǔn)量。我國(guó)法定計(jì)量單位中長(zhǎng)度單位為米（m）。2019年5月20日起，米的中文定義更新為：“當(dāng)真空中光速c以m/s為單位表達(dá)時(shí)選取固定數(shù)值299792458來定義米。其中秒是由銫的頻率Δν(Cs)來定義”。在測(cè)量用量具過程中，務(wù)必定期校準(zhǔn)量具，實(shí)施量值溯源，建立量值傳遞，保證基準(zhǔn)統(tǒng)一。③測(cè)量方法:是指在進(jìn)行測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量器具、測(cè)量原理和測(cè)量條件的綜合。④測(cè)量精度:是指測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。由于在測(cè)量過程中總是不可避免的出現(xiàn)測(cè)量誤差，因此，測(cè)量結(jié)果只是在一定范圍內(nèi)近似于真值，測(cè)量誤差的大小反映測(cè)量精度的高低。測(cè)量誤差大則測(cè)量精度低，測(cè)量誤差小則測(cè)量精度高，不知測(cè)量精度的測(cè)量是毫無意義的測(cè)量。知識(shí)準(zhǔn)備1.2測(cè)量方法的分類1.2.1直接測(cè)量和間接測(cè)量1.2.2絕對(duì)測(cè)量和相對(duì)測(cè)量1.2.3接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量1.2.4單項(xiàng)測(cè)量和綜合測(cè)量1.2.5靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量知識(shí)準(zhǔn)備1.3測(cè)量誤差1.3.1測(cè)量誤差的概念由于計(jì)量器具本身的誤差以及測(cè)量方法和條件的限制，任何測(cè)量過程都不可避免存在誤差.測(cè)量所得的值不可能是被測(cè)量的真值，測(cè)得值與被測(cè)量的真值之間的差異在數(shù)值上表現(xiàn)為測(cè)量誤差。測(cè)量誤差可以表示為絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。①絕對(duì)誤差δ絕對(duì)誤差是指被測(cè)量的測(cè)得值X與其真值X0之差。即δ=X-X0②相對(duì)誤差ε相對(duì)誤差是指測(cè)量絕對(duì)誤差的絕對(duì)值與其真值之比。即ε=δ/X0。對(duì)大小不同的同類量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，要比較其測(cè)量精度的高低，就用相對(duì)誤差比較，相對(duì)誤差大的測(cè)量精度低，相對(duì)誤差小的測(cè)量精度高。知識(shí)準(zhǔn)備1.3.2測(cè)量誤差的來源①測(cè)量器具誤差測(cè)量器具誤差，是指測(cè)量器具本身在設(shè)計(jì)、制造和使用過程中存在的各項(xiàng)誤差。這些誤差可用測(cè)量器具的示值精度或不確定度來表示。②測(cè)量方法誤差。測(cè)量方法誤差是指由于測(cè)量方法不完善所引起的誤差。③測(cè)量環(huán)境誤差測(cè)量環(huán)境誤差是指由于測(cè)量時(shí)的環(huán)境條件不符合標(biāo)準(zhǔn)條件所引起的誤差。測(cè)量的環(huán)境條件包括溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)及灰塵等。其中，溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響最大。④人員誤差人員誤差是指由于測(cè)量人員的主觀因素所引起的誤差。例如，測(cè)量人員技術(shù)不熟練、視覺偏差、估讀判斷錯(cuò)誤等引起的誤差。知識(shí)準(zhǔn)備1.3.3測(cè)量誤差的處理引起測(cè)量誤差的因素很多，有些誤差是不可避免的，但有些是可以避免的。因此，測(cè)量者應(yīng)對(duì)一些可能產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因進(jìn)行分析，掌握其影響規(guī)律，設(shè)法消除或減小其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；對(duì)于不可避免的誤差，要根據(jù)誤差的類型及特點(diǎn)，采用科學(xué)的方法進(jìn)行處理，以保證測(cè)量精度。誤差分析及測(cè)量數(shù)據(jù)處理是測(cè)量技術(shù)的重要課題之一，但本課程不作深入學(xué)習(xí)。知識(shí)準(zhǔn)備2.常用軸頸零件尺寸檢測(cè)通用量具2.1卡尺卡尺是一種常用的測(cè)量長(zhǎng)度的通用量具，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、精度中等和測(cè)量尺寸范圍大等特點(diǎn)，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。用它可以測(cè)量零件的外徑、內(nèi)徑、長(zhǎng)度、深度等。讀數(shù)：知識(shí)準(zhǔn)備2.2外徑千分尺外徑千分尺是利用螺旋副原理，對(duì)尺架上兩測(cè)量面間分隔的距離進(jìn)行讀數(shù)的外尺寸測(cè)量器具，常用以測(cè)量或檢驗(yàn)零件的外徑、厚度等。讀數(shù)：知識(shí)準(zhǔn)備2.3量塊量塊是用耐磨材料制造，橫截面為矩形，具有一對(duì)相互平行測(cè)量面的實(shí)物量具。量塊的測(cè)量面，可以和另一量塊的測(cè)量面相結(jié)合而組合使用，也可以和具有類似表面質(zhì)量的輔助體表面相研合而用于量塊長(zhǎng)度的測(cè)量。2.3.1量塊的用途和級(jí)別量塊是控制尺寸的最基本的量具，是從標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度到零件之間尺寸傳遞的媒介，是技術(shù)測(cè)量上長(zhǎng)度計(jì)量的基準(zhǔn)。量塊一般制成矩形截面的長(zhǎng)方塊，如圖所示。它有上、下兩個(gè)測(cè)量面和四個(gè)非測(cè)量面。兩個(gè)測(cè)量面是經(jīng)過精密研磨和拋光加工的很平、很光的平行平面。量塊的矩形截面尺寸是：基本尺寸0.5～10mm的量塊，其截面尺寸為30mm×9mm；基本尺寸大于10至1000mm，其截面尺寸為35mm×9mm。知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備量塊標(biāo)稱長(zhǎng)度，是標(biāo)記在量塊上，用以表明與主單位（㎜）之間關(guān)系的量值，也稱為量塊長(zhǎng)度的示值。在每塊量塊上，都標(biāo)記著它的標(biāo)稱長(zhǎng)度：當(dāng)量塊尺寸等于或大于6mm時(shí)，標(biāo)記在非工作面上；當(dāng)量塊在6mm以下時(shí)，工作尺寸直接標(biāo)記在測(cè)量面特定位置，如圖所示。量塊的級(jí)別，根據(jù)量塊長(zhǎng)度的精度、和兩個(gè)測(cè)量面的平面平行度等的準(zhǔn)確程度，分為K級(jí)（校準(zhǔn)級(jí)）和0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)。K級(jí)量塊的精度最高,3級(jí)量塊的精度最低，一般作為工廠或車間計(jì)量站使用的量塊，用來檢定或校準(zhǔn)車間常用的精密量具。知識(shí)準(zhǔn)備量塊是成套供應(yīng)的，每套裝成一盒，如圖所示。每盒中有各種不同尺寸的量塊，其尺寸編組有一定的規(guī)定。由于量塊的兩個(gè)測(cè)量面做得十分準(zhǔn)確而光滑，具有可粘合的特性。即將兩塊量塊的測(cè)量面輕輕地推合后，這兩塊量塊就能粘合在一起，不會(huì)自己分開，好像一塊量塊一樣。由于量塊具有可粘合性，就可組成各種不同尺寸的量塊組，大大擴(kuò)大了量塊的應(yīng)用。但為了減少誤差，希望組成量塊組的塊數(shù)不超過4～5塊。為了使量塊組的塊數(shù)為最小值，在組合時(shí)就要根據(jù)一定的原則來選取量塊尺寸，即首先選擇能去除最小位數(shù)的尺寸的量塊。2.3.2成套量塊知識(shí)準(zhǔn)備套別總塊數(shù)級(jí)別尺寸系列（mm）間隔（mm）塊數(shù)28300,0,12,(3)0.5,1,1.0051.01,1.02,…,1.491.5,1.6,…,1.92.0,2.5,…,9.510,20,…,100―0.010.10.510349516102.3.2成套量塊例如，若要用83塊一套的2級(jí)量塊組成87.545mm的量塊組（見表1-8），其量塊尺寸的選擇方法如下：知識(shí)準(zhǔn)備套別總塊數(shù)級(jí)別尺寸系列（mm）間隔（mm）塊數(shù)28300,0,12,(3)0.5,1,1.0051.01,1.02,…,1.491.5,1.6,…,1.92.0,2.5,…,9.510,20,…,100―0.010.10.510349516102.3.2成套量塊量塊組的尺寸87.545mm選用的第一塊量塊尺寸1.005mm剩下的尺寸86.54mm選用的第二塊量塊尺寸1.04mm剩下的尺寸85.5mm選用的第三塊量塊尺寸5.5mm剩下的即為第四塊尺寸80mm知識(shí)準(zhǔn)備3.計(jì)量器具的選擇3.1選擇計(jì)量器具要考慮的因素①根據(jù)工件加工批量考慮計(jì)量器具的選擇。批量小時(shí)選用通用的計(jì)量器具；批量大則選用專用量具、檢驗(yàn)夾具以提高測(cè)量效率。②根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)和重量選擇計(jì)量器具的測(cè)量形式。輕小簡(jiǎn)單的工件可放到計(jì)量?jī)x器上測(cè)量；重大復(fù)雜的工件則要將計(jì)量器具放到工件上測(cè)量。③根據(jù)工件尺寸的大小和要求確定計(jì)量器具的規(guī)格。使所選擇的計(jì)量器具的測(cè)量范圍、示值范圍、分度值等能夠滿足測(cè)量要求。④根據(jù)工件的尺寸公差來選擇計(jì)量器具。工件公差小，計(jì)量器具精度要高；工件公差大，計(jì)量器具精度應(yīng)低。一般地說，應(yīng)使所選用計(jì)量器具的最大允許誤差占被測(cè)工件公差的1/10～1/3。其中對(duì)低精度的工件采用1/10，對(duì)高精度的工件采用1/3。⑤根據(jù)計(jì)量器具所導(dǎo)致的測(cè)量不確定度（簡(jiǎn)稱計(jì)量器具的測(cè)量不確定度）的允許值（u1）選擇計(jì)量器具。知識(shí)準(zhǔn)備3.2按照計(jì)量器具所導(dǎo)致的測(cè)量不確定度(簡(jiǎn)稱計(jì)量器具的測(cè)量不確定度)的允許值(u1)選擇計(jì)量器具的方法。GB／T3177—2009《產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)光滑工件尺寸的檢驗(yàn)》規(guī)定的按照計(jì)量器具所導(dǎo)致的測(cè)量不確定度(簡(jiǎn)稱計(jì)量器具的測(cè)量不確定度)的允許值(u1)選擇計(jì)量器具的原則和方法。3.2.1原則選擇時(shí)，應(yīng)使所選用的計(jì)量器具的不確定度數(shù)值等于或小于選定的計(jì)量器具的測(cè)量不確定度允許值(u1)。3.2.2計(jì)量器具的測(cè)量不確定度允許值(u1)按測(cè)量不確定度(u)與工件公差的比值分檔；對(duì)IT6～I(xiàn)T11的分為I、Ⅱ、Ⅲ三檔；對(duì)ITl2～I(xiàn)Tl8的分為I、Ⅱ兩檔。測(cè)量不確定度(u)的I、Ⅱ、Ⅲ三檔值分別為工件件公差的1／10、1／8、1／4。計(jì)量器具的測(cè)量不確定度允許值(u1)約為測(cè)量不確定度(u)的0．9倍，其三檔數(shù)值列于表1-9中。知識(shí)準(zhǔn)備選用表1-9中計(jì)量器具的測(cè)量不確定度允許值(u1)，一般情況下，優(yōu)先選用I檔，其次選用Ⅱ檔、Ⅲ檔。3.2.3計(jì)量器具的不確定度計(jì)量器具的不確定度是計(jì)量器具的一個(gè)重要的技術(shù)性能指標(biāo)。不確定度意為對(duì)測(cè)量結(jié)果正確性的可疑程度。此處的不確定度是指按B類評(píng)定的不確定度，一般是計(jì)量器具技術(shù)資料文件或校準(zhǔn)證書、檢定證書上提供的技術(shù)數(shù)據(jù)。所以使用的計(jì)量器具要按規(guī)范定期校準(zhǔn)，以保證量值統(tǒng)一，實(shí)時(shí)掌握計(jì)量器具的示值誤差和測(cè)量不確定度，保證測(cè)量準(zhǔn)確可靠。表1-10、1-11、1-12收集了常用量具的不確定度參考值以供學(xué)習(xí)使用。知識(shí)準(zhǔn)備

測(cè)量范圍：±0.05，分度值0.001，示值誤差±0.001,夾持套Φ8的扭簧比較儀（哈量）百分表：分度值0.01，示值誤差0.010，（哈量）4.1誤收與誤廢對(duì)于真實(shí)尺寸位于極限尺寸范圍內(nèi)但接近極限尺寸的一部分合格件，可能因測(cè)得值超出極限尺寸而被認(rèn)為尺寸不合格，判定為廢品，即為誤廢。對(duì)于真實(shí)尺寸位于極限尺寸范圍之外但接近極限尺寸的一部分不合格件，可能因測(cè)得值在極限尺寸范圍之內(nèi)而被認(rèn)為尺寸合格，判定為合格品，即為誤收。4.光滑工件尺寸的檢驗(yàn)知識(shí)準(zhǔn)備4.2驗(yàn)收極限在光滑工件尺寸檢驗(yàn)驗(yàn)收時(shí)，誤收會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量，誤廢會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，驗(yàn)收時(shí)把判斷所檢驗(yàn)工件尺寸合格與否的尺寸界限從要求的極限尺寸分別向其公差帶內(nèi)移動(dòng)一段距離（相當(dāng)于縮小了公差），這就能減小誤收率或達(dá)到誤收率為零，當(dāng)然同時(shí)也增大了誤廢率。因此，正確地確定驗(yàn)收時(shí)判斷所檢驗(yàn)工件尺寸合格與否的尺寸界限（即驗(yàn)收極限），具有重大意義。GB/T3177-2009對(duì)如何確定驗(yàn)收極限規(guī)定了兩種方式：內(nèi)縮方式和不內(nèi)縮方式。4.光滑工件尺寸的檢驗(yàn)知識(shí)準(zhǔn)備4.2.1內(nèi)縮方式知識(shí)準(zhǔn)備4.2.1內(nèi)縮方式孔尺寸的驗(yàn)收極限：上驗(yàn)收極限=最小實(shí)體尺寸(LMS)-安全裕度(A)下驗(yàn)收極限=最大實(shí)體尺寸(MMS)+安全裕度(A)其中：孔的最小實(shí)體尺寸(LMS)即為上極限尺寸，最大實(shí)體尺寸(MMS)即為下極限尺寸。軸尺寸的驗(yàn)收極限：上驗(yàn)收極限=最大實(shí)體尺寸(MMS)-安全裕度(A)下驗(yàn)收極限=最小實(shí)體尺寸(LMS)+安全裕度(A)其中：軸的最小實(shí)體尺寸(LMS)即為下極限尺寸，最大實(shí)體尺寸(MMS)即為上極限尺寸。知識(shí)準(zhǔn)備4.2.2不內(nèi)縮方式不內(nèi)縮方式驗(yàn)收極限等于規(guī)定的最大實(shí)體尺寸(MMS)和最小實(shí)體尺寸(LMS)，即安全裕度A值等于零。驗(yàn)收極限方式的選擇要結(jié)合尺寸功能要求及其重要程度、尺寸公差等級(jí)、測(cè)量不確定度和過程能力等因素綜合考慮。一般的公差等級(jí)較高或配合的尺寸按內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限，一般公差或非配合尺寸按不內(nèi)縮方式確定驗(yàn)收極限。具體應(yīng)用時(shí)查閱GB/T3177-2009的相關(guān)規(guī)定。4.3驗(yàn)收極限方式的選擇知識(shí)準(zhǔn)備5.光滑工件尺寸檢驗(yàn)舉例解：①按Ⅰ檔不確定度允許值選擇待檢尺寸精度內(nèi)縮方式驗(yàn)收極限不內(nèi)縮方式驗(yàn)收極限優(yōu)先選Ⅰ檔不確定度允許值可選量具所選量具的不確定度0.012分度值為0.01的外徑千分尺0.0040.0047分度值為0.01的外徑千分尺0.0040.0019分度值為0.0025的比較儀0.0017知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)3實(shí)施--知識(shí)準(zhǔn)備--尺寸的檢測(cè)5.光滑工件尺寸檢驗(yàn)舉例解：②按Ⅲ檔不確定度允許值選擇待檢尺寸精度內(nèi)縮方式驗(yàn)收極限不內(nèi)縮方式驗(yàn)收極限選Ⅲ檔不確定度允許值可選量具所選量具的不確定度0.029分度值為0.02的游標(biāo)卡尺0.0200.012分度值為0.01的外徑千分尺0.0040.0047分度值為0.01的外徑千分尺0.0045.光滑工件尺寸檢驗(yàn)舉例解：驗(yàn)收極限方式驗(yàn)收極限分度值為0.01的外徑千分尺分度值為0.02的游標(biāo)卡尺測(cè)得合格值是否會(huì)誤收測(cè)得合格值是否會(huì)誤收內(nèi)縮方式Ф24.98±0.004否Ф24.98±0.020否不內(nèi)縮方式Ф25±0.004是Ф25±0.020是知識(shí)準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施待檢尺寸驗(yàn)收極限（取其一）不確定度允許值（取其一）量具所選量具的不確定度測(cè)得值驗(yàn)收結(jié)論內(nèi)縮方式不內(nèi)縮方式Ⅰ檔Ⅲ檔

145±0.5

根據(jù)傳動(dòng)軸零件圖的軸頸尺寸要求合理選擇驗(yàn)收極限，根據(jù)計(jì)量器具校準(zhǔn)證書出具的測(cè)量不確定度查表選定計(jì)量器具，按要求填寫