機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)試題

1、機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書廣東海洋大學(xué)公差實(shí)驗(yàn)室2013年2月實(shí)驗(yàn)一用內(nèi)徑百分表或臥式測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)量?jī)?nèi)徑一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉測(cè)量?jī)?nèi)徑常用的計(jì)量器具和方法。2.加深對(duì)內(nèi)尺寸測(cè)量特點(diǎn)的了解。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用內(nèi)徑百分表測(cè)量?jī)?nèi)徑。2.用臥式測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)量?jī)?nèi)徑。三、測(cè)量原理及計(jì)量器具說明內(nèi)徑可用內(nèi)徑千分尺直接測(cè)量。但對(duì)深孔或公差等級(jí)較高的孔，則常用內(nèi)徑百分表或臥式測(cè)長(zhǎng)儀做比較測(cè)量。1.內(nèi)徑百分表國(guó)產(chǎn)的內(nèi)徑百分表，常由活動(dòng)測(cè)頭工作行程不同的七種規(guī)格組成一套，用以測(cè)量10450mm的內(nèi)徑，特別適用于測(cè)量深孔，其典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。內(nèi)徑百分表是用它的可換測(cè)頭3（測(cè)量中固定不動(dòng)）和活動(dòng)測(cè)頭2跟被測(cè)孔壁接觸進(jìn)行測(cè)

2、量的。儀器盒內(nèi)有幾個(gè)長(zhǎng)短不同的可換測(cè)頭，使用時(shí)可按被測(cè)尺寸的大小來選擇。測(cè)量時(shí)，活動(dòng)測(cè)頭2受到一定的壓力，向內(nèi)推動(dòng)鑲在等臂直角杠桿1上的鋼球4，使杠桿1繞支軸6回轉(zhuǎn)，并通過長(zhǎng)接桿5推動(dòng)百分表的測(cè)桿而進(jìn)行讀數(shù)。2.臥式測(cè)長(zhǎng)儀臥式測(cè)長(zhǎng)儀是以精密刻度尺為基準(zhǔn)，利用平面螺旋線式讀數(shù)裝置的精密長(zhǎng)度計(jì)量器具。該儀器有多種專用附件，可用于測(cè)量外尺寸、內(nèi)尺寸和內(nèi)、外螺紋中徑。根據(jù)測(cè)量需要，既用于絕對(duì)測(cè)量，又 圖 1 可用于相對(duì)（比較）測(cè)量，故常稱為萬能測(cè)長(zhǎng)儀。臥式測(cè)長(zhǎng)儀的外觀如圖2所示。在測(cè)量過程中，鑲有一條精密毫米刻度尺（圖3a中的6）的測(cè)量軸3隨著被測(cè)尺寸的大小在測(cè)量軸承座內(nèi)作相應(yīng)的滑動(dòng)。當(dāng)測(cè)頭接觸被測(cè)部

3、分后，測(cè)量軸就停止滑動(dòng)。圖3a是測(cè)微目鏡1的光學(xué)系統(tǒng)。在目鏡1中可以觀察到毫米數(shù)值，但還需細(xì)分讀數(shù)，以滿足精密測(cè)量的要求。測(cè)微目鏡中有一個(gè)固定分劃板4，它的上面刻有10個(gè)相等的刻度間距，毫米刻 圖 2度尺的一個(gè)間距成象在它上面時(shí)恰與這10個(gè)間距總長(zhǎng)相等，故其刻度值為0.1mm。在它的附近，還有一塊通過手輪3可以旋轉(zhuǎn)的平面螺旋線分劃板2，其上刻有十圈平面螺旋雙刻線。螺旋雙刻線的螺距恰與固定分劃板上的刻度間距相等，其分度值也為0.1mm。在分劃板2的中央，有一圈等分為100格的圓周刻度。當(dāng)分劃板2轉(zhuǎn)動(dòng)一格圓周分度時(shí)，其分度值這為：這樣就可達(dá)到細(xì)分讀數(shù)的目的。這種儀器的讀數(shù)方法如下：從目鏡中觀察，可

4、同時(shí)看到三種刻線（圖3b），先讀毫米數(shù)（7mm），然后按毫米刻度在固定分劃板4上的位置讀出零點(diǎn)幾毫米（0.4mm）。再轉(zhuǎn)動(dòng)手輪3，使靠近零點(diǎn)幾毫米刻度值的一圈平面螺旋雙刻線夾住毫米刻線，再?gòu)闹甘揪€對(duì)準(zhǔn)的圓周刻度上讀得微米數(shù)（0.051mm）。所以從圖3b是讀得的數(shù)是7.451mm。 四、測(cè)量步驟1.用內(nèi)徑百分表測(cè)量?jī)?nèi)徑（1）按被測(cè)孔的基本尺寸組合量塊。換上相應(yīng)的可換測(cè)頭并擰入儀器的相應(yīng)螺孔內(nèi)。（2）將選用的量塊組和專用側(cè)塊（圖4中的1和2）一起放入量塊內(nèi)夾緊（圖4），以便儀器對(duì)零位。在大批量生產(chǎn)中，也常按照與被測(cè)孔徑基本尺寸相同的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的實(shí)際尺寸對(duì)準(zhǔn)儀器的零位。（3）將儀器對(duì)好零位用手拿著隔熱

5、手柄（圖1中的7），另一只手的食指和中指輕輕壓按定位板，將活動(dòng)測(cè)頭壓靠在側(cè)塊上（或標(biāo)準(zhǔn)環(huán)內(nèi)）使活動(dòng)測(cè)頭內(nèi)縮，以保證放入可換測(cè)頭時(shí)不與側(cè)塊（或標(biāo)準(zhǔn)環(huán)內(nèi)壁）接觸，然后，松開定位板和活動(dòng)測(cè)頭，使可換測(cè)頭與側(cè)塊接觸，就可在垂直和水平兩個(gè)方向上擺動(dòng)內(nèi)徑百分表找最小值。反復(fù)擺動(dòng)幾次，并相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)表盤，使百分表的零刻度正好對(duì)準(zhǔn)示值變化的最小值。零位對(duì)好后，用手指輕輕壓定位板使活動(dòng)測(cè)頭內(nèi)縮，當(dāng)可換測(cè)頭脫離接觸時(shí)，緩緩地將內(nèi)徑百分表從側(cè)塊（或標(biāo)準(zhǔn)環(huán)）內(nèi)取出。（4）進(jìn)行測(cè)量將內(nèi)徑百分表插入被測(cè)孔中，沿被測(cè)孔的軸線方向測(cè)幾個(gè)截面、每個(gè)截面要在相互垂直的兩個(gè)部位上各測(cè)一次。測(cè)量時(shí)輕輕擺動(dòng)內(nèi)徑百分表（圖5），記下示值變

6、化的最小值。根據(jù)被測(cè)量結(jié)果和被測(cè)孔的公差要求，判斷被測(cè)孔是否合格。2.用臥式測(cè)長(zhǎng)儀測(cè)量?jī)?nèi)徑（1）接通電源，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微目鏡的調(diào)節(jié)環(huán)以調(diào)節(jié)視度。（2）參看圖2：松開緊固螺釘12，轉(zhuǎn)動(dòng)手輪6，使工作臺(tái)5下降到較低的位置。然后在工作臺(tái)上安好標(biāo)準(zhǔn)環(huán)或裝有量塊組的量塊夾子，如圖4所示。（3）將一對(duì)測(cè)鉤分別裝在測(cè)量軸和尾管上（圖6），測(cè)鉤方向垂直向下，沿軸向移動(dòng)測(cè)量軸和尾管，使兩測(cè)鉤頭部的楔槽對(duì)齊，然后旋緊測(cè)鉤上的螺釘，將測(cè)鉤固定。（4）上升工作臺(tái)，使兩側(cè)鉤伸入標(biāo)準(zhǔn)環(huán)內(nèi)或量塊組兩側(cè)塊之間，再將手輪6的緊固螺釘12擰緊。（5）移動(dòng)尾管10（11是尾管的微調(diào)螺釘），同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)橫向移動(dòng)手輪7，使測(cè)鉤的內(nèi)測(cè)頭在標(biāo)

7、準(zhǔn)環(huán)端面上刻有標(biāo)線的直線方向或在量塊組的側(cè)塊上接觸，用緊固螺釘13鎖緊尾管，然后用手扶穩(wěn)測(cè)量軸3，掛上重錘，并使測(cè)量軸上的測(cè)鉤內(nèi)測(cè)頭緩慢地與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)或側(cè)塊接觸。（6）找準(zhǔn)儀器對(duì)零的正確位置（第一次讀數(shù)）如為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)，則需轉(zhuǎn)動(dòng)手輪7，同時(shí)應(yīng)從目鏡找準(zhǔn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖7a中的最大值），在此位置上，扳動(dòng)手柄8，再找轉(zhuǎn)折點(diǎn)（圖7a中的最小值），此處即為直徑的正確位置。然后，將手柄9壓下固緊。如為量塊組，則需轉(zhuǎn)動(dòng)手柄4，找準(zhǔn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)（最小值），在此位置上扳動(dòng)手柄8仍找最小值的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，此處即為正確對(duì)零位置。要特別注意，在扳動(dòng)手柄4和8時(shí)，其擺動(dòng)幅度要適當(dāng)，千萬避免測(cè)頭滑出側(cè)塊，由于重錘的作用使測(cè)量軸急劇后退產(chǎn)生沖擊，

8、將毫米刻度尺損壞，為了防止這一事故的發(fā)生，通過重錘掛繩長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量軸行程加以控制。當(dāng)零位找準(zhǔn)后，即可按前述讀數(shù)方法讀數(shù)。（7）用手扶穩(wěn)測(cè)量軸3，使測(cè)量軸右移一個(gè)距離，固緊螺釘2（尾管是定位基準(zhǔn)，不能移動(dòng)），取下標(biāo)準(zhǔn)環(huán)或量塊組。然后安裝被測(cè)工件，松開螺釘2，使測(cè)頭與工件接觸，按前述的方法進(jìn)行調(diào)整與讀數(shù)，即可讀出被測(cè)尺寸與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)或量塊組尺寸之差。（8）沿被測(cè)內(nèi)徑的軸線方向測(cè)幾個(gè)截面。每個(gè)截面要在相互垂直的兩個(gè)部位上各測(cè)一次。根據(jù)測(cè)量結(jié)果和被測(cè)內(nèi)徑的公差要求，判斷該內(nèi)徑是否合格。思考題1.用內(nèi)徑千分尺與內(nèi)徑百分表測(cè)量孔的直徑時(shí)，各屬何種測(cè)量方法？2.臥式測(cè)長(zhǎng)儀上有手柄4（圖2），能使萬能工作臺(tái)水平轉(zhuǎn)動(dòng)

9、，測(cè)量哪些形狀的工件需要用它來操作？實(shí)驗(yàn)二 用合象水平儀測(cè)量直線度誤差一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握用水平儀測(cè)量直線度誤差的方法及數(shù)據(jù)處理。2 加深對(duì)直線度誤差定義的理解。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用合象水平儀測(cè)量直線度誤差三、 測(cè)量原理機(jī)床、儀器導(dǎo)軌或其他窄而長(zhǎng)的平面，為了控制其直線度誤差，常在給定平面（垂直平面、水平平面）內(nèi)進(jìn)行測(cè)量。常用的計(jì)量器具有框式水平儀、合象水平儀、電子水平儀和自準(zhǔn)水平儀等。使用這類器具的共同特點(diǎn)是測(cè)定微小角度的變化。由于被測(cè)表面存在著直線度誤差，計(jì)量器具置于不同的被測(cè)部位上，其傾斜角度就要發(fā)生響應(yīng)的變化。如果節(jié)距（相鄰兩測(cè)點(diǎn)的距離）一經(jīng)確定，這個(gè)變化的微小傾角與被測(cè)相鄰兩點(diǎn)的高低差就

10、有確切的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過對(duì)逐個(gè)節(jié)距的測(cè)量，得出變化的角度，用作圖或計(jì)算，即可切出被測(cè)表面的直線度誤差值。由于合象水平儀的測(cè)量準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大（）、測(cè)量效率高、價(jià)格便宜、攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，故在檢測(cè)工作中得到廣泛的采用。合象水平儀的結(jié)構(gòu)如圖1a、d所示它由底板1和殼體4組成外殼基體，其內(nèi)部則由杠桿2、水準(zhǔn)儀8、兩個(gè)棱鏡7、測(cè)量系統(tǒng)9、10、11以及放大鏡6所組成。使用時(shí)將合象水平儀放于橋板（圖2）上相對(duì)不動(dòng)，再將橋板放于被測(cè)表面上。如果被測(cè)表面無直線度誤差，棱鏡7所產(chǎn)生的影象，在放大鏡6中觀察將出現(xiàn)如圖1b中所示的情況。但在實(shí)際的測(cè)量中，由于被測(cè)表面安放位置不理想和被測(cè)表面本身不直，導(dǎo)致氣泡移動(dòng)，

11、其視場(chǎng)情況將如入1c所示。此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺桿10，使水準(zhǔn)器轉(zhuǎn)動(dòng)一角度，從而使氣泡返回棱鏡組7的中間位置，則圖1c中兩影象的錯(cuò)移量消失而恢復(fù)成一個(gè)光滑的半圓頭（圖1b）。測(cè)微螺桿移動(dòng)量s導(dǎo)致水準(zhǔn)器的轉(zhuǎn)角（圖1d）與被測(cè)表面相鄰兩點(diǎn)的高低差h有確切對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即式中 0.01合象水平儀的分度值（mm/m）； L橋板節(jié)距（mm）； a角度讀數(shù)值（用格數(shù)來計(jì)數(shù)）。如此逐點(diǎn)測(cè)量，就可得到相應(yīng)的ai值，為了闡述直線度誤差的評(píng)定方法，后面將用實(shí)例加以敘述。四、 實(shí)驗(yàn)步驟1量出被測(cè)表面總長(zhǎng)，確定相鄰兩測(cè)點(diǎn)之間的距離（節(jié)距），按節(jié)距L調(diào)整橋板（圖2）的兩圓柱中心距。2將合象水平儀放于橋板上，然后將橋板依次放在各

12、節(jié)距的位置。每放一個(gè)節(jié)距后，要旋轉(zhuǎn)微分筒9合象，使放大鏡中出現(xiàn)如圖1b所示的情況，此時(shí)即可進(jìn)行讀數(shù)。先在放大鏡11處讀數(shù)，它是反映螺桿10的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；微分筒9（標(biāo)有+、-旋轉(zhuǎn)方向）的讀數(shù)則是螺桿10旋轉(zhuǎn)一圈（100格）的細(xì)分讀書；如此順測(cè)（從首點(diǎn)至終點(diǎn)）、回測(cè)（由終點(diǎn)至首點(diǎn)）各一次?；販y(cè)時(shí)橋板不能調(diào)頭，各測(cè)點(diǎn)兩次度數(shù)的平均值作為該點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。必須注意，如某測(cè)點(diǎn)兩次讀數(shù)相差較大，說明測(cè)量情況不正常，應(yīng)檢查原因并加以消除后重測(cè)。 3為了作圖的方便，最好將各測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)平均值同減一個(gè)數(shù)得出相對(duì)差（見后面的例題）。4根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)差，在坐標(biāo)紙上取點(diǎn)。作圖時(shí)不要漏掉首點(diǎn)（零點(diǎn)），同時(shí)后一測(cè)量點(diǎn)的坐標(biāo)位

13、置是以前一點(diǎn)為基準(zhǔn)，根據(jù)相鄰差數(shù)取點(diǎn)的。然后連接各點(diǎn)，得出誤差折線。5用兩條平行直線包容誤差折線，其中一條直線必須與誤差折線兩個(gè)最高（最低）點(diǎn)相切，在兩切點(diǎn)之間，應(yīng)有一個(gè)最低（最高）點(diǎn)與另一條平行直線相切。這兩條平行直線之間的區(qū)域才是最小包容區(qū)域。從平行于縱坐標(biāo)方向畫出這兩條平行直線間的距離，此距離就是被測(cè)表面的直線度誤差值f（格）。6將誤差值值f（格）按下式折算成線性值，并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB118480評(píng)定被測(cè)表面直線度公差等級(jí)。例：用合象水平儀測(cè)量一窄長(zhǎng)平面的直線度誤差，儀器的分度值為0.01mm/m，選用的橋板節(jié)距L=200mm，測(cè)量直線度記錄數(shù)據(jù)見附表。若被測(cè)平面直線度的公差等級(jí)為5級(jí)，試

14、用作圖法評(píng)定該平面的直線度誤差是否合格？附表測(cè)點(diǎn)序號(hào)i012345678儀器讀數(shù)ai（格）順測(cè)298300290301302306299296回測(cè)296298288299300306297296平均297299289300301306298296相對(duì)差（格）ai=ai-a00+2-8+3+4+9+1-1注：1）表可列讀書：百分?jǐn)?shù)是從圖1的11處讀得，十位、個(gè)位數(shù)是從圖1的9處讀得。2）a值可取任意數(shù)，但要有利于相對(duì)數(shù)字的簡(jiǎn)化，本例取a=297格。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB118480，直線度5級(jí)誤差值為25誤差值小于公差值，所以被測(cè)工件直線度誤差合格。思考題 1目前部分工廠用作圖法求解直線度誤差時(shí)，仍沿用

15、以往的兩端點(diǎn)連縣法，即把誤差折線的首點(diǎn)（零點(diǎn)）和終點(diǎn)連成一直線作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，然后再作平行于評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)的兩條包容直線，從平行于縱坐標(biāo)來計(jì)算兩條包容直線之間的距離作為直線度誤差值。1）以例題作圖為例，試比較按兩端點(diǎn)連線和按最小條件評(píng)定的誤差值，何者合理？2）假若誤差折線只偏向兩端點(diǎn)連線的一側(cè)（單凸、單凹），上述兩種評(píng)定誤差值的方法的情況如何？2用作圖法求解直線度誤差值時(shí)，如前所述，總是按平行于總坐標(biāo)計(jì)量，而不是垂直于兩條平行包容直線之間的距離，原因何在？實(shí)驗(yàn)三 加工誤差統(tǒng)計(jì)分析的常規(guī)方法 機(jī)械加工要保證產(chǎn)品質(zhì)量，就要保證加工精度。要保證加工精度就要確定誤差，而確定誤差主要有統(tǒng)計(jì)和分析計(jì)算法。統(tǒng)計(jì)法又

16、可分為分布曲線法和點(diǎn)圖法兩種。一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?.通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步了解：（1）大批量生產(chǎn)情況下，零件的統(tǒng)計(jì)特性及引起尺寸波動(dòng)的原因。（2）系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差的特性及其對(duì)零件加工精度的影響。2.通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步掌握：分布曲線法和點(diǎn)圖分析法的具體方法，并應(yīng)用其方法分析零件加工中出現(xiàn)加工誤差的主要原因，并想出解決的措施。掌握分析和解決加工誤差問題的四個(gè)階段（調(diào)查、分析、測(cè)試、驗(yàn)證）的具體方法。3.要求：測(cè)試尺寸精度要求為0.002mm 。 繪制分布曲線和XR圖均用方格紙。書寫整潔，計(jì)算準(zhǔn)確，繪圖精心。二、 實(shí)驗(yàn)原理：由于機(jī)械加工中存在著偶然性和系統(tǒng)性誤差的綜合影響，致使單個(gè)零件的加工誤差不斷變

17、化，故不能依據(jù)單個(gè)工件誤差推斷整批工件誤差情況。統(tǒng)計(jì)分析法就是以對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的觀察和對(duì)一定數(shù)量的工件測(cè)量所得結(jié)果為基礎(chǔ)，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行處理。以確定由于全部作用因素的共同影響而得到的尺寸分布范圍，研究誤差的性質(zhì)及其影響，評(píng)定加工精度。1.對(duì)某一工序在一次調(diào)整下加工的一批零件，測(cè)量它們加工的實(shí)際尺寸。再按尺寸大小將整批零件分布若干組，算出每組零件（頻數(shù)）及其占全部零件的百分比（頻率）。以各組尺寸和頻率（頻數(shù)）為坐標(biāo)可作出頻率直方圖。 當(dāng)零件數(shù)目越多，尺寸間隔取得越小時(shí)，尺寸分布的折線將接近為曲線，稱為實(shí)驗(yàn)尺寸分步曲線。理論和實(shí)驗(yàn)證明，在調(diào)整好的機(jī)床上加工，如果沒有突出的因素（如刀具磨損、熱變形等

18、）在起作用，如加工情況正常，則一批工件的實(shí)際尺寸分布符合正態(tài)分布規(guī)律，正態(tài)分布曲線方程式為： 式中：X 工件實(shí)際尺寸；- 均方根偏差；- 全部零件尺寸的平均值和分散中心； 和可根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的結(jié)果計(jì)算： 正態(tài)分布曲線反映了零件的實(shí)際尺寸大部分集中在平均尺寸x 的周圍。均方根偏差反映了曲線的寬窄。 均方根偏差值越小，曲線越窄，即尺寸分散越小，精度越高。若實(shí)驗(yàn)分布曲線符合正態(tài)分布，則說明加工過程是穩(wěn)定的，如果出現(xiàn)明顯差異，說明出現(xiàn)了某些突出因素或加工過程不穩(wěn)定。2.廢品率計(jì)算：分布曲線與橫坐標(biāo)所包圍面積代表全部加工零件。即：100%曲線所包圍面積由下列積分式?jīng)Q定：為方便計(jì)算：則： 利用分布曲線所包圍面積，可計(jì)算零件合格率。如當(dāng)被加工零件尺寸分布在公差帶T范圍內(nèi)時(shí)，則零件均為合格品。此時(shí)，分布曲線所包圍面積代表零件合格率。落在T之外的面積為廢品率。當(dāng)Z=3時(shí)，（Z）=0.49865。即合格率達(dá)2（3）=99.73%。即可認(rèn)為此時(shí)無廢品，分散范圍為6時(shí)可能有如下三種情況：1. 6T時(shí)必有廢品，若規(guī)定公差為T 時(shí)，則廢品率等于12（Z）100% 2. 6=T時(shí)，不產(chǎn)生廢品但必須是公差帶中心與X重合。3. 6T時(shí)，是一種正常情況。各種加工方法的精度應(yīng)適當(dāng)超過加工要求，即允許有一定的系統(tǒng)誤差。三、實(shí)驗(yàn)