机械检测与精密测量技术培训课.ppt

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,机械检测与精密测量技术培训（课程二）,测量技术基础,,1,,1,概述,1.1,机械加工精度与,加工精度,,机械加工精度,,机械加工精度是指零件经过加工后的几何参数（尺寸、几何要素的形状和相互位置）的实际值与设计理想值的符合程度，而它们之间的偏离程度称为加工误差。加工误差越小、加工精度越高。,,加工精度和加工误差是零件加工后几何参数的两种表示方法。,,,2,,加工精度,零件的加工精度包括三个方面：,,尺寸精度：限制加工表面与其基准面间尺寸误差不超过一定的范围。尺寸精度用标准公差等级表示，分为,2

2、0,级。,,形状精度：限制加工表面宏观几何形状误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。形状精度用形状公差表示。,,位置精度：限制加工表面与基准间的相互位置误差，如平行度、垂直度、同轴度等。位置精度用位置公差等级表示。,,,3,,1.2,基准,基准：基准是进行检验的基础，只有找准基准才能得出准确可靠的检验结果。,,,按照基准的作用，可分为设计基准和工艺基准。工艺基准又可分为定位基准,.,检测基准和装配基准。,,4,,工艺基准：,在制造工艺过程中采用的基准称为工艺基准。,,装配基准：是产品装配时用来确定零件或部件在机器中的相对位置所用的基准。,,测量基准：是测量时所采用的基准。,,定位基准：加工中

3、的定位基准。,,工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。,,,5,,2.,技术测量基础,2.1,测量的定义及常用术语,,测量是指以确定被测量对象量值为目的的全部操作。一个完整的测量过程应包括被测对象、计量定位、测量方法和测量精度,4,个方面要素。,,,测量对象,：主要指几何量、包括长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置等。,,计量单位,：机械制造中常用的长度单位为毫米（,mm,）在精密测量中长度单位采用微米、在超精密测量中长度单位采用纳米。,,测量方法,：根据被测量对象确定最佳的测量方法。,,,测量精度,：是指测量结果与真值的一致程度。任何测量过程总不可

4、避免出现测量误差，误差小则证明精度高。,,6,,量,：现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性。,,量值,：由数值和计量单位的乘积所表示的量的大小。,,数值,：量值中的数字部分。,,真值,：当某量能被完善地确定并能排除所有测量上的缺陷时，通过测量所得到的量值。,,约定真值：对于给定的目的而言，被认为充分接近与真值，可以用以替代真值的量值。,,算术平均值,：一个被测量的,n,个测得值的代数和除以,n,而得到的商。,,修正值,：为消除或减少系统误差，用代数法加到未修正测量结果上的值。,,,7,,测试,：,具有试验性的测量。,,直接测量法,：,不必测量与被测量有函数关系的其它量，而能直接得到被

5、测量值的方法。,,间接测量法,：,通过测量与被测量有函数关系的其它量，才能得到被测量值的方法。,,替代测量法,：,将选定的且已知其值的同种量替代被测量，使在指示装置上得到相同效应以确定被测量值的方法。,,计量器具,：,可单独地或与辅助设备一起，用以直接或间接确定被测对象量值的器具或装置,。,,可靠性,：,计量仪器在规定条件下和规定时间内，完成功能的能力。,,8,,测误差量,：测量结果与被测量真值之差。,,测量结果,：由测量所得到的被测量值。,,未修正结果,：有系统误差而未作修正的测量结果。,,已修正结果,：考虑到有系统误差存在，而对未修正后所得到的测量结果。,,器具误差,：计量器具本身所具有的

6、误差。,,方法误差,：测量方法不完善所具有的误差。,,人员误差,：测量人员主观因素和操作技术所引起的误差。,,环境误差,：由于实际环境与规定环境条件不一至所引起的误差。,,调整误差,：由于测量前未能将计量器具或被测对象调整到正确位置或状态所引起的误差。,观测误差,：在测量过程中由于观测者主观判断所引起的误差。,视 差,:,当指示器与标尺表面不在同一平面时，观测者偏离正确观察方向进行读数或瞄准时所引起的误差。,,9,,2.2,测量的基本原则,保证测量精度、效率要高、,,成本要低、避免废品产生。,,计量,测量,不仅要获取量值信息，而且要实现量值信息的传递或溯源，只有计量部门从事的测量才被称

7、计量,就是为获取量值信息的活动,，,测量活动存在于全部科学技术领域,,,10,,长度测量和计量,,长度计量,的主要是研究和建立长度计量基准、实现长度计量的量值传递、研究孔径测量、角度测量、直线度测量、平面度测量、表面粗糙度测量、圆度测量、圆柱度测量、螺纹测量、齿轮测量、自动测量等方法和测量误差，以及测量结果的数据处理等 。,,长度测量,是将被测长度与已知长度比较，以确定被测长度量值的过程。量值以数字和单位表示，例如用游标卡尺测量圆柱体直径，测得的数值,20.24,毫米就是量值。主尺上的刻度就是已知长度。机械制造中进行长度测量是为了保证工件的互换性和产品质量，一般以毫米和微米作为测量单位。,,1

8、1,,2.3,测量的基本原则,,为了获得正确可靠的测量结果，在测量过程中，要注意应用并遵守有关测量原则。,,,,阿贝原则,是要求在测量过程中被测长度与基准长度应安置在同一直线上的原则。,,,,基准统一原则,是要求测量基准要与加工基准和使用基准统一，即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终结测量应以设计基准作为测量基准。,,,,12,,最短测量链原则,是由测量信号从输入到输出量值通道的各个环节所构成的测量链，其环节越多测量误差越大。,,,,最小变形原则,是测量器具与被测零件都会因实际温度偏离标准温度和受力（重力和测量力）而发生变形，形成测量误差。,,,,封闭原则,是在闭合的圆周分度中，全部角度分量

9、的偏差的总和为零。在检测封闭圆周中各分量的角度（或弧长）时，根据封闭原则可不需高精度标准，用相对法进行检测。,,,,,13,,2.4,计量器具的分类,1),标准量具,,是一种具有固定形态、用以复现或提供一个或多个已知量值的器具。按用途的不同量具可分为以下几类：,,,⑴单值量具,,只能体现一个单一量值的量具。可校对和调整其它测量器具或作为标准量与被测量直接进行比较。如量块、角度量块等。,,,⑵多值量具,,可体现一组同类量值的量具。同样能校对和调整其它测量器具或作为标准量与被测量直接进行比较。如线纹尺、,90°,角尺等。,,,14,,2),通用计量器具,,有刻度，可测量一定范围内各种尺寸的零件并得

10、出具体数值。,,我国习惯上将结构比较简单的测量仪器称为通用量具。如游标卡尺、外径千分尺、百分表等。,,量仪：是指能将被测量值转换成可直接观测的指示值或等效信息的测量器具，由测头,(,敏感元件,),、变换、放大、传递及指示等部分组成。,,按结构可分为：固定刻线量具、卡尺类量仪、螺旋副类量仪、机械类量仪、光学类量仪、气动类量仪、电动式量仪、光电式量仪、综合类量仪。,,15,,3),专用计量器具,,,专门用来检验某种特定参数的量具。常见的有：检验光滑圆柱孔或轴的光滑极限量规,(,没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、相互位置的专用检验工具。它只能判断零件是否合格，而不能得到具体数值的测量结,,果,),

11、，判断内螺纹或外螺纹合格性的螺纹量规，判断复杂形状的表面轮廓合格性的检验样板，用模拟装配通过性来检验装配精度的功能量规等等。,,,4),检验夹具,,也是一种量具、量仪和定位元件等组合的专用检验工具，可迅速方便地检查更多或更复杂的参数。,,,,16,,常用轴径测量仪器,卡尺、千分尺、指示表千分尺、杠杆千分尺、杠杆齿轮传动测微仪、扭簧测微仪、电感测微仪、电容测微仪、立式光学计、卧式光学计、立式测长仪、万能测长仪、,,工具显微镜：分大型、小型、万能,,,17,,常用孔径测量仪器,内径百分表,,内径测微仪,,万能测长仪,,一米测长机,,万能工具显微镜,,孔径测量仪,,自准直孔径测量仪,,内孔比长仪,,

12、小孔显微镜,,,18,,2.5,测量方法的分类,1),按所测得的量（参数）是否为欲测之量分类,,⑴直接测量,,从测量器具的读数装置上得到欲测之量的数值或对标准值的偏差。例如用游标卡尺、外径千分尺测量外圆直径，用比较仪测量长度尺寸等。,,⑵间接测量,,先测出与欲测之量有一定函数关系的相关量，然后按相应的函数关系式，求得欲测之量的测量结果。,,,一般来说，直接测量比间接测量（受计算公式和计算精度影响）的精度高，无法进行直接测量的场合采用间接测量。,,,,19,,2),按测量结果的读数值不同分类,,,⑴绝对测量,,从测量器具上直接得到被测参数的整个量值的测量。例如用游标卡尺测量零件轴径值。,,,⑵相

13、对测量,,将被测量和与其量值只有微小差别的同一种已知量（一般为测量标准量）相比较，得到被测量与已知量的相对偏差。例如比较仪用量块调零后，测量轴的直径，比较仪的示值就是量块与轴径的量值之差。,,一般来说，相对测量的精度比绝对测量的精度高。,,20,,3),按被测件表面与测量器具测头是否有机械接触分类,,,⑴接触测量,,测量器具的测头与零件被测表面接触后有机械作用力的测量。如用外径千分尺、游标卡尺测量零件等。为了保证接触的可靠性，测量力是必要的，但它可能使测量器具及被测件发生变形而产生测量误差，还可能造成对零件被测表面质量的损坏。,,,,⑵非接触测量,,测量器具的感应元件与被测零件表面不直接接触，

14、因而不存在机械作用的测量力。属于非接触测量的仪器主要是利用光、气、电、磁等作为感应元件与被测件表面联系。如干涉显微镜、磁力测厚仪、气动量仪等。用于软质表面或薄壁工件。,,红外线测温仪,,21,,4),按测量在工艺过程中所起作用分类,,,⑴主动测量,,在加工过程中进行的测量。其测量结果直接用来控制零件的加工过程，决定是否继续加工或判断工艺过程是否正常、是否需要进行调整，故能及时防止废品的发生，所以又称为积极测量。,,,⑵被动测量,,加工完成后进行的测量。其结果仅用于发现并剔除废品，所以被动测量又称消极测量。,,,22,,5),按零件上同时被测参数的多少分类,,,⑴单项测量,,单独地、彼此没有联系

15、地测量零件的单项参数。如分别测量齿轮的齿厚、齿形、齿距等。这种方法一般用于量规的检定、工序间的测量，或为了工艺分析、调整机床等,,目的。,,,,,⑵综合测量,,检测零件几个相关参数的综合效应或综合参数，从而综合判断零件的合格性。例如齿轮运动误差的综合测量、用螺纹量规检验螺纹的作用中径等。综合测量一般用于终结检验，其测量效率高，能有效保证互换性，在大批量生产中应用广泛。,,,23,,6),按被测工件在测量时所处状态分类,,,⑴静态测量,,测量时被测件表面与测量器具测头处于静止状态。例如用外径千分尺测量轴径、用齿距仪测量齿轮齿距等。,,,,⑵动态测量,,测量时被测零件表面与测量器具测头处于相对运动

16、状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工时的运动状态，它能反映生产过程中被测参数的变化过程，测量效率高。,,例如用激光比长仪测量精密线纹尺，用电动轮廓仪测量表面粗糙度等。,,,24,,7),按测量中测量因素是否变化分类,,,,⑴等精度测量,,在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件不变。例如，由同一个人，用同一台仪器，在同样的环境中，以同样方法，同样仔细地测量同一个量。在一般情况下，为了简化测量结果的处理，大都采用等精度测量。实际上，绝对的等精度测量是做不到的。,,,,⑵不等精度测量,,在测量过程中，决定测量精度的全部因素或条件可能完全改变或部分改变。由于不等精度测量的数据处理比较麻烦，因此一

17、般用于重要的科研实验中的高精度测量。,,25,,2.6,测量误差及数据处理,测量误差的基本概念,,1)绝对误差,即测得值减去被测量的真值所得的代数差,.,,若真值为L，测得值为x，测量误差为,δ,，则,,δ,＝,x,一L,,,2)相对误差,,绝对误差与被测之量的真值之比，称为相对误差，常用百分数表示。即相对误差为,,,ε,＝,δ,／L×100％,,,当被测之量值相等(或很接近)时，｜,δ,｜的大小可反映测量准确度；当被测之量值不相等(尤其是它们相差悬殊)时，,ε,可反映测量准确度。,,26,,测量误差的来源及防止,,测量误差产生的原因：,,,1),测量器具的误差；,,,2),基准件误差；,,,

18、3),调整误差；,,,4),测量方法误差；,,,5),测量力误差,；,测量力引起弹性变形而产生的误差。,,,6),环境误差；,,影响测量误差的主要因素是工件和量仪的温度差。为了减小这种影响，在测量前应使工件和量仪进行等温，即将工件和量仪放在同一温度条件下，经过一定时间使二者的温度与周围环境的温度保持一致。,,,7),人为误差,,测量人员的主观因素引起的误差。,,,27,,影响测量精度的因素,测量精度,测量设备,测量方法,测量环境,测量人员,,28,,,测量误差的分类,,根据测量误差的性质、出现的规律和特点，可分为三大类，即系统误差、随机误差和粗大误差。,,,1),系统误差,,在相同条件下多次测

19、量同一量值时，误差值保持恒定；或者当条件改变时，其值按某一确定的规律变化的误差，统称为系统误差。系统误差按其出现的规律又可分为定值系统误差和变值系统误差。,,定值系统误差：,在测量时，对每次测的值的影响都相同。,,变值系统误差：,在测量时，对每次测的值的影响按一定规律变化。,,29,,2),随机误差,,在相同条件下，以不可预知的方式变化的测量误差，称为随机误差。在一定测量条件下对同一值进行大量重复测量时，总体随机误差的产生满足统计规律，即具有有界性、对称性、抵偿性、单峰性。因此，可以分析和估算误差值的变动范围，并通过取平均值的办法来减小其对测量结果的影响。在相同条件下，多次测量同一量值时，误差

20、的绝对值与符号均不确定。（偶然误差）,,3,),粗大误差,,某种反常原因造成的、歪曲测得值的测量误差，称为粗大误差。超出规定条件下预计的误差（过失误差） 。粗大误差的出现具有突然性，它是由某些偶尔发生的反常因素造成的。这种显著歪曲测得值的粗大误差应尽量避免，且在一系列测得值中按一定的判别准则予以剔除。,,30,,测量误差的处理,定值系统误差,变值系统误差,随机误差,粗大误差,理论上可以消除,理论上不能消除但可减小,应该而且可以消除,测量摩擦 力变化,振动或,,操作失误,温度均匀,,变化,零位调整,,误差,,31,,测量精度,,1),精密度,,指在多次重复测量中所得到的数值重复一致的程度，是用于

21、评定随机误差的精度指标。,,,2),正确度,,表示测量结果中系统误差大小的程度，是用于评定系统误差的精度指标。,,,3),精确度,,表示测量结果中随机误差和系统误差综合影响的程度，说明测量结果与真值的一致程度。,精确度高,正确度高,精密度高,,32,,机械制图中常用标注及新旧标准代换,,33,,一,.,图线的型式与应用,,1.,新增了粗虚线,——,相应的有细虚线、细双点画线、粗虚线用于允许表面处理的表示线。,2.过渡线由粗实线改为细实线表示,,,34,,3.,改变了剖切的线宽原有,:,为,1-1.5b,新为粗实线,4.,明确规定了模样分型线用粗实线,,35,,5.,粗点画线的应用范围,1）限定

22、局部热处理的范围,,3）限定不涂镀（涂）范围,,2）限定形位公差的被测要素和基准要求范围,,,36,,6.,断裂处边界线的线型选用,,波浪线 双折线 细双点划线,,细双点划线必须成对地使用,不得单线使用.即只能用作中断处的边界线.,,,37,,,7.,细双点划线的应用,.,,1),相邻辅助零件的轮廓线,.,,2),可动零件的极限位置轮廓线,.,,3),成行前的轮廓线,.,,4),剖切面前的轮廓线,.,,5),轨迹线,.,,6),毛坯图中制成品的轮廓线,.,,7),特定区域线,.,,8),工艺用机构的轮廓线,.,,9),中断

23、线,.,,38,,二,.,若干符合孔的画法,.,,,若干直径相同且成律分布的孔,,,可以仅画出一个或几个,,,其余只需用细点划线或”,+”(+,字线加黑色,),表示中心位置,.,,,注意,:1),当不便用细点画线表示孔的中心位置时,,,可用实线,.,,2),当孔距较疏时可用不加点的,"+",字线表示孔位,,,且省略直线,+,字线的细点画线,.,,3),当孔位交叉分布时,,,可仅在孔位的交点处加黑点,,,以便与无孔的交点区别,.,,4),当等径孔德数量较多时,,,只要能够确切地说明孔德位置数量和分布规律,,,表示孔位的细点画线和”,+”,字线不必一一画出,.,,5),上述画法同样适用于若干等径沉

24、孔的结构,.,,,,39,,6),模糊画法,:,,,在不致引起误解时,,,图形中的过渡西线,,,相贯线可以简化,:,,,,,,,40,,三、尺寸的简化注法,,1,）图样中的尺寸、公差相同时，可在同样空白处作总的说明。,,如“全部倒角,C2”“,其余圆角,R4,等。,,2,）尺寸相同的重复要求，可仅在一个元素上注出其尺寸和数量,,如“环槽标记,7×1×ф7,；（过去为,7,－,1×ф7,）,4×R5”,,3,）启用了单边箭头,,41,,4）在指引线上标注尺寸,,,42,,5,）在公用的一条尺寸线上，可以只画一个箭头，也可画多个箭头，依次指向同一个方向，且可以用于圆弧或圆，依次注写的尺寸数字务必与

25、箭头指向一致。,6）在倾斜结构需在其投影上标注真实尺寸时，应在尺寸下加画粗实线的短画。,,,43,,7).,两个形状相同零件的尺寸不同的零件可用一张图纸表示，此时应将另一件的名称和不同尺寸列入括号中。,在不引起误解时，零件图中的倒角可省略不画，其尺寸标注如：,C2 .C3;,,孔的旁注法,:,8 ),倒角的注法,,44,,四 未标注公差的标注,,1),未注公差又称一般公差，过去叫“自由公差”因不妥切，废止,,,GB/T1804—2000,规定的一般公差主要适用于金属切削加工后线性和角度尺寸，也用于一般的冲压加工的尺寸。非金属材料和其它工艺方法的加工的尺寸可参照采用,,（注意：用括号的参考尺寸和

26、矩形框格内的理论正确尺寸不能用一般公差套用（）是不影响使用 性能作为参考理论值,,45,,2,一般公差等级分为四级,,精密级,f,中级,m,粗糙级,c,最粗糙级,v,,（注意：极限偏差均采用相对于零线（基本尺寸）对称分布的方式）,,3,一般公差的技术要求中统一标注（或企业文件中）,,4,比一般公差小或者大的尺寸都应在基本尺寸之后标注公差：如：,50+-0.02 50+-2,,5,除另有规定外 当完工的零件其实际尺寸超出一般公差但为到达损害其功能的程度的时候通常不判废拒收；采用一般公差的尺寸在车间正常加工，精度能保证的条件下 ，一般可不检验（视情况把握）。,,46,,五形位公差的未注公差,,1

27、,）形位公差只有标注出或者未标注出公差之分，无是否有公差要求之别,,2),新标准将未标注公差分为,H K L,三个等级。其中,H,最高,L,最低，这些都是针对直线度 垂直度 对称度 和圆跳动等特征项目所做出的规定，其它项目的未标注公差，有的可以由尺寸公差控制（如圆度和平行度等）有的则未作另行规定。未标注形位公差在技术要求中列出,,3),一般情况下形位误差超出规定的未标注公差值而零件的功能没有受到损害时不应当判废拒收，只有损害功能时才拒收。,,4),绝大多数要素只要用通用设备加工就能满足功能要求，不需另行标注出形位公差的要求。,,47,,用任何方法获得的表面,（单独使用无意义）,用去除材

28、料的方法获得的表面,用不去除材料的方法获得的表面,横线上用于标注有关参数和说明,符 号,,意 义 及 说 明,表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求,六,.,表面粗糙度的标注,,48,,,用去除材料方法获得表面，Ｒ,a,的 最大允许值为,3.2µm,,,用去除材料方法获得表面，Ｒ,z,的最大允许值为,1.6µm,,,用去除材料方法获得表面，Ｒ,a,的最大允许值为,3.2µm,,Ｒ,y,的最大允许值为,12.5µm,,,49,,3.2,C2,C1,0.4,M,3.2,12.5,1.6,1.6,其余,25,,,表面粗糙度代,(,符号,),在图样上的注法,,50,,6.3,3.2,6.3,3.2,3.2,6.3,1.6,3.2,3.2,2,×,45,°,6.3,×,×,,51,,