形狀和位置誤差的檢測(cè)

1、課題二課題二 形狀和位置誤差的檢測(cè)形狀和位置誤差的檢測(cè)機(jī)械零件上幾何要素的形狀和位置精度是一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)，它直接影響零件(機(jī)械產(chǎn)品)的使用功能和互換性，正確選擇形狀和位置公差是機(jī)械產(chǎn)品幾何量精度設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。為了保證設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)零件的互換性要求，零件加工之后，對(duì)零件的形狀和位置誤差進(jìn)行檢測(cè)，判斷零件的合格性。以課堂講授輸出軸上的形位公差標(biāo)注為例，分析標(biāo)注的合理性，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)不同的方法對(duì)輸出軸的形位誤差進(jìn)行測(cè)量，掌握形位誤差的檢測(cè)方法，加深對(duì)各項(xiàng)形位公差定義的理解，并判斷輸出軸的合理性。圖 2-1 輸出軸的形位公差標(biāo)注實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-1 用兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法檢測(cè)輸出軸的圓度、圓柱度誤差

2、用兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法檢測(cè)輸出軸的圓度、圓柱度誤差一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握?qǐng)A度和圓柱度誤差的測(cè)量方法2加深對(duì)圓度和圓柱度誤差和公差概念的理解3熟練用兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法組合測(cè)量輸出軸的圓度和圓柱度誤差4掌握由測(cè)量結(jié)果判斷輸出軸合格性二、二、測(cè)量原理及計(jì)量器具使用說(shuō)明測(cè)量原理及計(jì)量器具使用說(shuō)明1測(cè)量原理兩點(diǎn)法測(cè)量圓度誤差的原理是將被測(cè)零件放在支承上,用指示器來(lái)測(cè)量實(shí)際圓的各點(diǎn)對(duì)固定點(diǎn)的變化量,如圖 2-2 所示，零件回轉(zhuǎn)一圈,指示器讀數(shù)的最大差值之半,作為該截面圓的圓度誤差;測(cè)量若干截面，取幾個(gè)截面中最大的圓度誤差值作為零件的圓度誤差，取各截面內(nèi)所有讀數(shù)中最大與最小值的差值之半作為零件的圓柱度誤差值。

3、它適宜找出輪廓圓具有偶數(shù)棱的圓度和圓柱度誤差。三點(diǎn)法測(cè)量圓度誤差的原理是將被測(cè)零件放在 V 形塊上，使其軸線垂直于測(cè)量截面，同時(shí)固定軸向位置，百分表接觸輪廓的上面，如圖 2-3 所示。將被測(cè)零件回轉(zhuǎn)一周，取百分表讀數(shù)的最大值之半，作為該截面的圓度誤差。測(cè)量若干個(gè)截面，取其中最大的圓度誤差值作為該被測(cè)零件的圓度誤差。取各截面內(nèi)最大與最小讀數(shù)值的差值之半作為該被測(cè)零件的圓柱度誤差。它適宜找到輪廓圓具有奇數(shù)棱的圓度和圓柱度誤差。測(cè)量前，往往不知道被測(cè)零件截面是偶數(shù)棱還是奇數(shù)棱圓，不便確定采用兩點(diǎn)法還是三點(diǎn)法，比較可靠的辦法是用兩點(diǎn)法測(cè)量一次和兩種三點(diǎn)法（v 形塊支承角 a=90和 120或 a=10

4、8或 72）各測(cè)一次，取三次所得誤差值中的最大值作為零件的圓度誤差和圓柱度誤差。圖 2-2 用兩點(diǎn)法測(cè)量圓度誤差 圖 2-3 三點(diǎn)法測(cè)量圓度誤差 2計(jì)量器具使用說(shuō)明 （1）百分表 百分表是應(yīng)用最多的一種機(jī)械量?jī)x，它的外形和傳動(dòng)原理如圖 2-4 圖 2-5 所示。 圖 2-5 所示常用百分表的傳動(dòng)系統(tǒng)，由齒輪和齒條等組成。測(cè)量時(shí)，當(dāng)帶有齒條的測(cè)量桿上下移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)與齒條嚙合的小齒輪 Z2 轉(zhuǎn)動(dòng)，與 Z2 同軸的大齒輪 Z3 及小指針也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，而 Z3 又帶動(dòng)小齒輪 Z1 及其軸上的大指針偏轉(zhuǎn)。游絲的作用是迫使整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪副在正反轉(zhuǎn)時(shí)均為單面嚙合。彈簧是用來(lái)控制測(cè)量力的。百分表刻度盤(pán)上刻有

5、 100 等分，分度值為 0.01mm。測(cè)量時(shí),測(cè)量桿移動(dòng) 1mm，大指針轉(zhuǎn) 1 圈,小指針轉(zhuǎn)1 格。百分表的范圍一般為 03mm，05mm 及 010mm，大行程百分表的行程可達(dá) 50mm。 圖 2-4 百分表1表盤(pán)；2大指針；3小指針；4套筒；5測(cè)量桿；6測(cè)量頭 圖 2-5 百分表傳動(dòng)系統(tǒng)（2）扭簧比較儀扭簧比較儀是利用扭簧作為傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu),將測(cè)量桿的直線位移轉(zhuǎn)變?yōu)橹羔樀慕俏灰?。圖 2-6 是它的外形與傳動(dòng)原理示意圖。 扭簧比較儀的分度值有 0.001mm,0.0005mm,0.0002mm,0.0001mm 四種,其標(biāo)尺的示值范圍分別為0.030mm,0.015mm,0.006mm 和0

6、.003mm.。圖 2-6 扭簧比較儀1測(cè)量桿；2傳動(dòng)角架；3扭簧；4指針三、測(cè)量步驟三、測(cè)量步驟 1. .兩點(diǎn)法 （1）將被測(cè)輸出軸（圖 2-1）放在支撐架上，用百分表測(cè)量被測(cè)軸同一截面內(nèi)，輪廓圓一周上六個(gè)位置的直徑。取最大直徑與最小直徑之差的一半作為該截面的圓度誤差。 （2）按上述同樣方法，分別測(cè)量五個(gè)不同截面，取五個(gè)截面的圓度誤差中最大值作為該被測(cè)軸的圓度誤差，取各截面內(nèi)測(cè)得的所有讀數(shù)中最大于最小差值之半作為該被測(cè)軸的圓柱度誤差 2三點(diǎn)法 （1）將被測(cè)軸放置在 a=90（或 72）的 V 形塊上，平穩(wěn)移動(dòng)百分表座，使表的測(cè)頭接觸被測(cè)軸，并垂直于被測(cè)軸的軸線，使表上指針處于刻度盤(pán)的示值范圍

7、內(nèi)。 （2）轉(zhuǎn)動(dòng)被測(cè)軸一周，記下百分表讀數(shù)的最大值與最小值，最大值與最小值之差的一半作為該截面的圓度誤差。 （3）按同樣方法，分別測(cè)量被測(cè)軸上五個(gè)不同截面，取五個(gè)截面的圓度誤差中最大值作為被測(cè)軸的圓度誤差；取各截面測(cè)得的所有讀數(shù)中最大值與最小值之差的一半作為該被測(cè)軸的圓柱度誤差。 （4）將被測(cè)軸放置在 a=120（或 108）的 V 形塊上，按上述方法再測(cè)一輪回，求出圓度誤差和圓柱度誤差。 3最后取以上三次測(cè)得誤差中的最大值作為輸出軸的圓度誤差和圓柱度誤差。4將測(cè)量的數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)表格 2-1，根據(jù)所標(biāo)注的公差要求判斷合格性 四、思考題四、思考題 1測(cè)量圓度、圓柱度誤差的兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法有什么區(qū)別

8、？ 2為什么要采用兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法組合測(cè)量來(lái)確定圓度和圓柱度誤差？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-1 用兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法檢測(cè)輸出軸的圓度、圓柱度誤差用兩點(diǎn)法和三點(diǎn)法檢測(cè)輸出軸的圓度、圓柱度誤差測(cè)量對(duì)象輸出軸的基本尺寸圓度公差圓柱度公差計(jì)量器具名稱(chēng)分度值（mm）測(cè)量范圍（mm）示值范圍（mm）百分表測(cè)量記錄和計(jì)算：百分表讀數(shù) Mi(mm)a-ab-bc-cd-de-e1-12-23-34-45-56-6(Mimax-Mimin)/2兩點(diǎn)法(Mmax-Mmin)/2百分表讀數(shù)（mm）(Mimax-Mimin)/2三點(diǎn)法（a=90）(Mmax-Mmin)/2百分表讀數(shù)（mm）(Mimax-Mimin)/2三點(diǎn)法（a=12

9、0）(Mmax-Mmin)/2圓度為三次中(Mimax-Mimin)/2 的最大值=_mm，圓柱度為三次中(Mmax-Mmin)/2 的最大值=_mm。測(cè)量部位圖：判斷合格性：班級(jí)姓名指導(dǎo)老師成績(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-2 圓度儀檢測(cè)圓度誤差圓度儀檢測(cè)圓度誤差一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?了解圓度儀的測(cè)量原理2熟悉圓度儀的測(cè)量方法3掌握?qǐng)A度誤差的評(píng)定方法二、儀器原理及使用說(shuō)明二、儀器原理及使用說(shuō)明圓度儀基本上有兩種形式。一種是轉(zhuǎn)軸式（或稱(chēng)傳感器旋轉(zhuǎn)式）圓度儀，是用一個(gè)精密回轉(zhuǎn)軸系上一個(gè)動(dòng)點(diǎn)（測(cè)量裝置的觸頭）所產(chǎn)生的理想圓與被測(cè)輪廓進(jìn)行比較，就可求得圓度誤差值。如圖 2-7(a)所示。主軸垂直的安裝在頭架上，

10、主軸的下端安裝一個(gè)可以徑向調(diào)節(jié)的傳感器，用同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，這樣就使安裝在主軸下端的傳感器測(cè)頭形成一接近于理想圓的軌跡。被測(cè)件安裝在中心可做精確調(diào)整的微動(dòng)定心臺(tái)上，利用電感放大器的對(duì)中表可以相對(duì)精確地找正主軸中心。測(cè)量時(shí)傳感器測(cè)頭與被測(cè)件截面接觸，被測(cè)件截面實(shí)際輪廓引起的徑向尺寸的變化由傳感器轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，通過(guò)放大器、濾波器輸入到極坐標(biāo)記錄器。把零件被測(cè)截面實(shí)際輪廓在半徑方向上的變化量加以放大，畫(huà)在記錄紙上。用刻有同心圓的透明樣板或采用作圖法可評(píng)定出圓度誤差或計(jì)算機(jī)直接顯示測(cè)量結(jié)果。對(duì)轉(zhuǎn)軸式圓度儀，由于主軸工作時(shí)不受被測(cè)零件重量的影響，因此比較容易保證較高的主軸回轉(zhuǎn)精度。圖 2-7 用圓度

11、儀測(cè)量圓度誤差另一種時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)式（或稱(chēng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)式）圓度儀，測(cè)量時(shí)，被測(cè)件安置在工作臺(tái)上，隨工作臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖 2-7（b）所示。傳感器在支架上固定不動(dòng)。傳感器感受的被測(cè)件輪廓的變化經(jīng)放大器放大，并做相應(yīng)的信號(hào)處理。然后送到記錄器記錄或計(jì)算機(jī)顯示結(jié)果。轉(zhuǎn)臺(tái)式圓度儀具有能使測(cè)頭很方便地調(diào)整到被測(cè)件任一截面進(jìn)行測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，但受旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)承載能力的限制，只適用于測(cè)量小型零件的圓度誤差。本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用轉(zhuǎn)軸式圓度儀進(jìn)行測(cè)量。三、測(cè)頭形狀的選擇三、測(cè)頭形狀的選擇測(cè)頭形狀由針形測(cè)頭、球形測(cè)頭、圓柱形測(cè)頭和斧形測(cè)頭。對(duì)于較小的工件，材料硬度較低，則可用圓柱形測(cè)頭。若材料硬度較低并要求排除表面粗糙度的影響，則可用斧形

12、測(cè)頭。四、圓度誤差的評(píng)定方法四、圓度誤差的評(píng)定方法 圓度誤差的評(píng)定方法目前有四種（見(jiàn)圖 2-9） 。 圖 2-8 圓度誤差評(píng)定圖1最小包容區(qū)域法它是包容實(shí)際輪廓且半徑差為最小的兩個(gè)同心圓的區(qū)域。兩同心圓與被測(cè)要素內(nèi)外相間，至少四點(diǎn)接觸（交叉準(zhǔn)則） 。圓度誤差為兩同心圓半徑之差，見(jiàn)圖 2-8（a） 。2最小外接圓法 它是以包容實(shí)際輪廓且半徑為最小的外接圓作為評(píng)定基準(zhǔn)。以實(shí)際輪廓上各點(diǎn)至該圓圓心的最大半徑差作為圓度誤差，適用與檢測(cè)外圓柱面，見(jiàn)圖 2-8（b）3最大內(nèi)切圓法 它是以?xún)?nèi)切于實(shí)際輪廓且半徑為最大的內(nèi)切圓作為評(píng)定基準(zhǔn)。以實(shí)際輪廓上各點(diǎn)至該圓圓心的最大半徑差作為圓度誤差，適用與檢測(cè)內(nèi)圓柱面，

13、見(jiàn)圖 2-8（c）4最小二乘圓法它是以被測(cè)實(shí)際輪廓的最小二乘圓作為理想圓，其最小二乘圓圓心至輪廓的最大距離與最小距離之差既為圓度誤差，見(jiàn)圖 2-8（d） 。所謂最小二乘圓，既在被測(cè)實(shí)際輪廓之內(nèi)找出這樣一點(diǎn)，使被測(cè)實(shí)際輪廓上各點(diǎn)到以該點(diǎn)為圓心所作的圓的徑向距離的平方和為最小，該圓為最小二乘圓。五、測(cè)量步驟五、測(cè)量步驟1將被輸出軸放在儀器的工作臺(tái)上。同時(shí)調(diào)整被測(cè)零件的軸線，使它與量?jī)x的回轉(zhuǎn)軸線大致相同。2選擇并安裝測(cè)頭，然后將測(cè)頭與被測(cè)表面接觸。3當(dāng)主軸回轉(zhuǎn)一周時(shí)，通過(guò)測(cè)頭內(nèi)的電感式的傳感器，信號(hào)放大器及記錄裝置將徑向變化放大，經(jīng)濾波器消除偏心后，有自動(dòng)記錄裝置將被測(cè)截面的輪廓描繪在極坐標(biāo)紙上。4

14、按最小條件（包容實(shí)際輪廓的最小區(qū)域）讀數(shù)，既為被測(cè)實(shí)際輪廓的圓度誤差。5填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告表格，并判斷曲軸的適用性。六、思考題六、思考題1.圓度誤差的評(píng)定方法有哪幾種？2.圓度儀有哪兩種形式？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-2 圓度儀檢測(cè)圓度誤差圓度儀檢測(cè)圓度誤差名 稱(chēng)圓度公差被測(cè)件名 稱(chēng)分度值計(jì) 量器 具測(cè)點(diǎn)0306090120150180210240270300330360讀數(shù)測(cè)量記錄曲線圓度誤差合格性判斷班級(jí)姓名指導(dǎo)教師成績(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 3-3 用打表法檢測(cè)方箱平面度誤差用打表法檢測(cè)方箱平面度誤差一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?了解平面度誤差的測(cè)量原理及百分表（千分表）的使用方法2掌握平面度誤差的評(píng)定方法及數(shù)據(jù)處理3練習(xí)

15、有關(guān)公差表格的查閱二、檢測(cè)工具檢測(cè)工具平板、方箱、百分表（千分表） 、磁力表架三、測(cè)量原理三、測(cè)量原理平面度公差用以限制平面的形狀誤差。其公差帶是距離為公差值的兩平行平面之間的區(qū)域。并規(guī)定，理想形狀的位置應(yīng)符合最小條件，常見(jiàn)的平面度測(cè)量方法有用指示表測(cè)量、用光學(xué)平鏡測(cè)量平面度、用水平儀測(cè)量平面度及用自準(zhǔn)直儀和反射鏡測(cè)量平面度誤差。用各種不同的方法測(cè)得的平面度測(cè)值，應(yīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后按一定的評(píng)定準(zhǔn)則處理結(jié)果。平面度誤差的評(píng)定方法有：1. 最小包容區(qū)域法，由兩平行平面包容實(shí)際被測(cè)要素時(shí)，實(shí)現(xiàn)至少四點(diǎn)或三點(diǎn)接觸。且具有下列形式之一者，即為最小包容區(qū)域，其平面度誤差值最小。最小包容區(qū)域的判別方法有下

16、列三種形式。（1）兩平行平面包容被測(cè)表面時(shí)，被測(cè)表面上有 3 個(gè)最低點(diǎn)（或 3 個(gè)最高點(diǎn)）及 1 個(gè)最高點(diǎn)（或 1 個(gè)最低點(diǎn)）分別與兩包容平面接觸，并且最高點(diǎn)（或最低點(diǎn)）能投影到 3 個(gè)最低點(diǎn)（或 3 個(gè)最高點(diǎn)）之間，則這兩個(gè)平行平面符合最小包容區(qū)原則。見(jiàn)圖 2-9(a)所示。（2）被測(cè)表面上有 2 個(gè)最高點(diǎn)和 2 個(gè)最低點(diǎn)分別與兩個(gè)平行的包容面相接觸，并且 2 個(gè)最高點(diǎn)投影于 2個(gè)低點(diǎn)連線之兩側(cè)。則兩個(gè)平行平面符合于平面度最小包容區(qū)原則。見(jiàn)圖 2-9(b)所示。(3)被測(cè)表面的同一截面內(nèi)有 2 個(gè)最高點(diǎn)及 1 個(gè)低點(diǎn)（或相反）分別和兩個(gè)平行的包容面相接觸。則該兩平行平面符合于平面度最小包容區(qū)

17、原則，如圖 2-9(c)所示。圖 2-9 平面度誤差的最小區(qū)域判別法2. 對(duì)角線法是通過(guò)被測(cè)表面的一條對(duì)角線作另一條對(duì)角線的平行平面，該平面即為基準(zhǔn)平面。偏離此平面的最大值和最小值的絕對(duì)值之和為平面度誤差。3三角形法是以通過(guò)被測(cè)表面上相距最遠(yuǎn)且不在一條直線上的 3 個(gè)點(diǎn)建立一個(gè)基準(zhǔn)平面，各測(cè)點(diǎn)對(duì)此平面的偏差中最大值與最小值的絕對(duì)值之和為平面度誤差。實(shí)測(cè)時(shí)，可以在被測(cè)表面上找到 3 個(gè)等高點(diǎn)，并且調(diào)到零。在被測(cè)表面上按布點(diǎn)測(cè)量，與三角形基準(zhǔn)平面相距最遠(yuǎn)的最高和最低點(diǎn)間的距離為平面度誤差值。上述三種方法可以用計(jì)算法，也可以用旋轉(zhuǎn)法，本實(shí)驗(yàn)采用旋轉(zhuǎn)法進(jìn)行評(píng)定。四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖 2-1

18、0 所示檢測(cè)時(shí)，將被測(cè)零件方箱放在平板上，帶千分表的測(cè)量架放在平板上，并使百分表測(cè)量頭垂直地指向被測(cè)零件表面，壓表并調(diào)整表盤(pán)，使指針指在零位。2.移動(dòng)百分表，分別位于其它各點(diǎn)位置，按 33 逐點(diǎn)取數(shù)，移動(dòng)時(shí)切忽使表架上各處連接部分的相互位置發(fā)生移動(dòng)。9 個(gè)點(diǎn)逐次測(cè)量后對(duì)應(yīng)記數(shù)，3.全部被測(cè)點(diǎn)的測(cè)量值取得后，用基面旋轉(zhuǎn)法評(píng)定平面圖度誤差。4.將整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程包括旋轉(zhuǎn)量轉(zhuǎn)量旋轉(zhuǎn)后各點(diǎn)的新坐標(biāo)值填入表格。5.算出平面誤差，查表確定該表面的形狀精度。6.按上述辦法測(cè)量 44 以備計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理用。圖 2-10 測(cè)量原理五、數(shù)據(jù)處理五、數(shù)據(jù)處理 旋轉(zhuǎn)法的步驟如下： 1初步判斷被測(cè)表面類(lèi)型，以便選擇相應(yīng)的最

19、小區(qū)域判斷準(zhǔn)則。2擬訂最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，選定旋轉(zhuǎn)軸的位置。3計(jì)算各點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)量。4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，即對(duì)個(gè)測(cè)點(diǎn)作坐標(biāo)換算。5檢查旋轉(zhuǎn)后各測(cè)點(diǎn)的新坐標(biāo)是否符合最小區(qū)域判斷準(zhǔn)則。如不符合，則應(yīng)作第二次旋轉(zhuǎn)，重復(fù)上述步驟。六、六、思考題思考題1.該測(cè)量方法屬于何種測(cè)量方法（從讀數(shù)及測(cè)量力來(lái)看）？2.該測(cè)量方法的主要誤差因素是什么？3.用模擬法來(lái)體現(xiàn)基準(zhǔn)時(shí)，對(duì)模擬面應(yīng)提出什么要求？4.該測(cè)量時(shí)測(cè)量形狀誤差（平面度）沒(méi)基準(zhǔn)而言，為何還要對(duì)工件與平板接觸提出要求？ 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-32-3 用打表法檢測(cè)方箱平面度誤差用打表法檢測(cè)方箱平面度誤差名稱(chēng) 平面度公差被測(cè)零件基準(zhǔn)平面規(guī)格與級(jí)別（平板）指示表分度值計(jì)量器具33 點(diǎn)

20、讀數(shù)44 點(diǎn)讀數(shù)測(cè)量記錄用旋轉(zhuǎn)法數(shù)據(jù)處理：平面度誤差合格性判斷班級(jí)姓名指導(dǎo)教師成績(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-4 用水平儀檢測(cè)導(dǎo)軌直線度的誤差用水平儀檢測(cè)導(dǎo)軌直線度的誤差一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解直線度誤差的常用測(cè)量方法2.掌握水平儀的使用方法3.掌握直線度誤差的數(shù)據(jù)處理方法二、二、使用儀器及測(cè)量原理使用儀器及測(cè)量原理測(cè)量直線度誤差常用的計(jì)量器具有框式水平儀、合象水平儀、電子水平儀和自準(zhǔn)直儀等，本實(shí)驗(yàn)使用框式水平儀對(duì)導(dǎo)軌的直線度誤差進(jìn)行測(cè)量?？蚴剿絻x是一種測(cè)量偏離水平面的微小角度變化量的常用量?jī)x，它的主要工作部分是水準(zhǔn)器。水準(zhǔn)器是一個(gè)封閉的玻璃管，內(nèi)表面的縱剖面具有一定的曲率半徑 R，管內(nèi)裝有乙醚或

21、酒精，并留有一定的氣泡。由于地心引力作用，玻璃管內(nèi)的液面總是保持水平，既氣泡總是在圓弧形玻璃管的最上方。當(dāng)水準(zhǔn)器下平面處于水平時(shí)，氣泡處于玻璃管外壁刻度的正中間，若水準(zhǔn)器傾斜一個(gè)角度，則氣泡就要偏離最高點(diǎn)，移過(guò)的格數(shù)與傾斜的角度成正比，如圖 2-11 所示。由此，可根據(jù)氣泡偏離中間位置的大小來(lái)確定水準(zhǔn)器下平面偏離水平的角度。 圖 2-11 用水平儀測(cè)導(dǎo)軌直線度框式水平儀的分度值有 0.1mm/m，0.05mm/m，0.02mm/m 三種，本實(shí)驗(yàn)用的水平儀分度值為0.02mm/m，則氣泡每移動(dòng)一格，表示導(dǎo)軌面在 1m 長(zhǎng)度上兩測(cè)量點(diǎn)高度差為 0.02mm 或傾斜角為 4。方框水平儀的每一次測(cè)量都

22、是橋板上跨距為 L 的兩支點(diǎn)相對(duì)于大地水平線的高度差，它的測(cè)量基準(zhǔn)線是大地水平線，如圖 2-11 所示。測(cè)量時(shí)將被測(cè)導(dǎo)軌等距分段，依次將水平儀和橋板放在各段導(dǎo)軌上，若水平儀的讀數(shù)如表 2-1 所示，可作誤差曲線如圖 2-12 所示。用最小區(qū)域法求的直線度誤差 f=2.8 格。 表 2-1 水平儀測(cè)量導(dǎo)軌直線度誤差及累積誤差數(shù)據(jù)測(cè)量點(diǎn)序號(hào)012345水平儀讀數(shù)/格00+2+1+2-2累積讀數(shù)/格00+2+3+5+3圖 2-12 圖解法求直線誤差當(dāng)橋板上跨距（節(jié)距）為 L=200mm，水平儀分度值為 0.02mm/m 時(shí)，則直線度誤差f=2.80.021/1000200=0.0112mm三、三、實(shí)

23、驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)處理1.按橋板跨距及被測(cè)件長(zhǎng)度建立測(cè)量點(diǎn)。2.列出每次測(cè)量橋板的位置。3.記下各次測(cè)量的讀數(shù)。4.計(jì)算相鄰兩點(diǎn)的相對(duì)高度差。5.算出各點(diǎn)對(duì)零點(diǎn)的累積高度差。6.以測(cè)量基準(zhǔn)線為橫坐標(biāo)，以各點(diǎn)累積高度差為縱坐標(biāo)，作出測(cè)量點(diǎn)折線，再按最小條件準(zhǔn)則，建立包容直線，即得評(píng)定基準(zhǔn)線。7.欲使評(píng)定基準(zhǔn)線與測(cè)量基準(zhǔn)重合，可用旋轉(zhuǎn)法（選最高或最低點(diǎn)）為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，求出每一跨距的旋轉(zhuǎn)量，即單位旋轉(zhuǎn)量。8.算出各點(diǎn)旋轉(zhuǎn)量，并求出各點(diǎn)旋轉(zhuǎn)后再新坐標(biāo)中的數(shù)值，找出最大值和最小值，求出直線度誤差。9.繪制誤差曲線圖。四、四、思考題思考題1.測(cè)量某導(dǎo)軌的直線度誤差是否需要調(diào)整導(dǎo)軌平直？調(diào)整到什么程

24、度？2.何謂最小條件？求直線度誤差時(shí)怎樣才能滿足最小條件？3.本實(shí)驗(yàn)若用兩端點(diǎn)連線處理數(shù)據(jù)，則直線度誤差為多少？ 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-4 用水平儀檢測(cè)導(dǎo)軌直線度的誤差用水平儀檢測(cè)導(dǎo)軌直線度的誤差測(cè)量對(duì)象名稱(chēng)直線度公差測(cè)量器具名稱(chēng)分度值（）um示值范圍橋板跨距 L（mm）框式水平儀平板等級(jí)_級(jí)測(cè)量記錄和數(shù)據(jù)處理：測(cè)點(diǎn)序號(hào)012345678第一次水平儀讀數(shù)/格第二次平均值/格累積讀數(shù)/格誤差曲線圖：直線度誤差判斷合格性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-5 自準(zhǔn)直儀測(cè)量直線度自準(zhǔn)直儀測(cè)量直線度一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?了解光學(xué)自準(zhǔn)直儀的結(jié)構(gòu)原理和使用方法2掌握直線度誤差的測(cè)量原理及數(shù)據(jù)處理方法 二、儀器原理及儀器的使用說(shuō)明二

25、、儀器原理及儀器的使用說(shuō)明自準(zhǔn)直儀是測(cè)量微小角度變化量的精密光學(xué)儀器，它適用于測(cè)量精密導(dǎo)軌的直線度誤差及小角度范圍內(nèi)的精密角度測(cè)量。用自準(zhǔn)直儀測(cè)量被測(cè)量要素的直線度誤差時(shí)，利用自準(zhǔn)直儀的光軸模擬理想直線，將被測(cè)量直線與理想直線比較，將所得數(shù)據(jù)用作圖法或計(jì)算法來(lái)求出直線度誤差值。圖 2-13 所示為自準(zhǔn)直儀外形。 圖 2-13 自準(zhǔn)直儀外形1燈頭；2光源鎖緊螺母；3度數(shù)鼓；4目鏡；5緊固螺釘；6光電頭鎖緊鼓；7光電頭；8基座支架；9物鏡；10反射鏡；11光電檢波器圖 2-14 自準(zhǔn)儀光路系統(tǒng)1光源；2聚光鏡；3十字線分劃板；4立方棱鏡；5物鏡組；6反射鏡；7分光鏡；8雙刻線分劃板；9目鏡；10振

26、動(dòng)狹縫；11聚光鏡；12光敏電阻；13測(cè)微螺絲；14測(cè)微讀數(shù)鼓輪；15光電檢波器班級(jí)姓名指導(dǎo)老師成績(jī)自準(zhǔn)直儀的光路系統(tǒng)如圖 2-14 所示，光源 1 發(fā)出的光線經(jīng)聚光鏡 2，照亮十字線分劃板 3 后，經(jīng)過(guò)中間有半透膜的立方棱鏡 4 射向物鏡組 5，經(jīng)物鏡組成平行光束投射到反射鏡 6 上。平行光束經(jīng)反射鏡又返回到立方棱鏡 4，并反射向上至分光鏡 7。一路光透過(guò)分光鏡 7，把分劃板 3 的十字線成像在帶雙刻度分劃板 8 上，通過(guò)目鏡 9 即可進(jìn)行目視瞄準(zhǔn)；另一路光在分光鏡 7 上反射，把十字線成像在振動(dòng)狹縫 10 處，再經(jīng)聚光鏡11 聚焦到光敏電阻 12 上，光敏電阻將光通量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并

27、送至檢波器，經(jīng)處理后由微安表指示。振動(dòng)狹縫、光敏電阻、和測(cè)微分劃板練成一體，并裝在光電頭殼體中。旋轉(zhuǎn)測(cè)微讀數(shù)鼓輪 14 能帶動(dòng)它們一起移動(dòng)，可使狹縫振動(dòng)中心與十字線像中心重和，此時(shí)微安表的指針指零，表示已瞄準(zhǔn)好。同時(shí)，在目鏡視場(chǎng)中測(cè)微分劃板的雙線也應(yīng)瞄準(zhǔn)十字線像，表示目視瞄準(zhǔn)與光電瞄準(zhǔn)是同步的。通過(guò)讀數(shù)鼓輪便可讀出一個(gè)角度值， （或從光電檢波器上讀數(shù)） 。測(cè)量時(shí)，平面反射鏡 6 偏轉(zhuǎn)某一角度，十字線像在雙刻線分劃板 8 和振動(dòng)狹縫 10 上的位置就有所改變。旋轉(zhuǎn)讀數(shù)鼓輪再次進(jìn)行瞄準(zhǔn)，即可在鼓輪（光電檢波器）上讀得另一角度值。兩次讀數(shù)之差便是反射鏡 6 偏轉(zhuǎn)的角度。當(dāng)被測(cè)導(dǎo)軌凹凸不平時(shí)，使平面反

28、射鏡底座一段抬高或降低，平面反射鏡便不再與物鏡光軸垂直而相應(yīng)偏轉(zhuǎn)一微小角度， 經(jīng)平面鏡反射后的平行光束相對(duì)于入射光束偏轉(zhuǎn)角度 2，自準(zhǔn)直儀的讀數(shù)僅與反射鏡偏角有關(guān)，與鏡面的位置無(wú)關(guān)。微小角度量通常以角量 有關(guān)，即可按秒（）或弧度計(jì)算，但在長(zhǎng)度測(cè)量中要按線量取值，它與所用iS橋板的長(zhǎng)度有關(guān)，即L ()SLSLi005. 01056um式中 線量， （） ；S 橋板的長(zhǎng)度，。Lmm用自準(zhǔn)直儀測(cè)量導(dǎo)軌直線度誤差，是將被測(cè)導(dǎo)軌全長(zhǎng)沿測(cè)量方向上等距各點(diǎn)的連線相對(duì)于光軸的角度變化反應(yīng)為高度變化，具體方法是：將安置反射鏡座的橋板沿被測(cè)輪廓線上各測(cè)點(diǎn)順次移動(dòng)，在儀器的讀數(shù)機(jī)構(gòu)中讀出橋板兩端高度差，根據(jù)被測(cè)讀數(shù)

29、畫(huà)出誤差曲線，再按兩端點(diǎn)連線或最小包容區(qū)域法求出直線度誤i差值。三、測(cè)量步驟三、測(cè)量步驟1將自準(zhǔn)直儀沿導(dǎo)軌的長(zhǎng)度方向固定在靠近被測(cè)導(dǎo)軌一端。2接通電源，調(diào)整儀器目鏡焦距，使可動(dòng)分劃板上的指標(biāo)線清晰。3把被測(cè)量導(dǎo)軌調(diào)整到大致水平，即使得反射鏡在導(dǎo)軌始、末兩端位置上都能看到反射回來(lái)的十字影像。4將反射鏡安放在橋板上，并置于被測(cè)導(dǎo)軌的一端，調(diào)節(jié)讀數(shù)鼓輪，使指標(biāo)線與影像對(duì)準(zhǔn)，記下第一個(gè)讀數(shù)。1A5將橋板依次按跨距逐段移動(dòng)并進(jìn)行測(cè)量，依次記下各次讀數(shù)、。移動(dòng)時(shí)要注意首尾銜接，且2A3AnA移動(dòng)軌跡盡量為一直線。6為減少測(cè)量中各種誤差因素，對(duì)以上的測(cè)量再進(jìn)行回測(cè)，并記下讀數(shù)，取同一位置兩次讀數(shù)的平均值作為

30、測(cè)量結(jié)果，若兩次讀數(shù)相差太大，還應(yīng)該進(jìn)行重測(cè)。7以測(cè)點(diǎn) O 為基準(zhǔn)，算出各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)值和累積值，以適當(dāng)?shù)谋壤幢碇械睦鄯e值畫(huà)誤差曲線，用作圖法按最小包容區(qū)域法評(píng)定直線度誤差，并作出合格性判斷。四、思考題四、思考題1用自準(zhǔn)直儀檢測(cè)直線度誤差的測(cè)量原理？2自準(zhǔn)直儀的基本工作原理是什么？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-5 自準(zhǔn)直儀測(cè)量直線度自準(zhǔn)直儀測(cè)量直線度被測(cè)件名稱(chēng)直線度公差名稱(chēng)測(cè)量范圍分度值計(jì) 量器 具測(cè)量數(shù)據(jù)次序測(cè)量點(diǎn)012345671順測(cè)讀數(shù)2反測(cè)讀數(shù)3平均值/（ ）4平均值各點(diǎn)與 0 點(diǎn)之差5累積值數(shù)據(jù)處理直線度誤差結(jié)論班級(jí)姓名指導(dǎo)教師成績(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-6 平行度誤差的檢測(cè)平行度誤差的檢測(cè)一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)

31、驗(yàn)?zāi)康?.掌握平行度誤差的測(cè)量方法2.加深對(duì)平行度誤差和公差概念的理解3.加深理解形位誤差測(cè)量中基準(zhǔn)的體現(xiàn)方法二、二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.用指示表測(cè)量方箱上平面對(duì)于下平面的平行度誤差。2.用指示表測(cè)量孔的軸線對(duì)基準(zhǔn)平面的平行度誤差。三、三、測(cè)量原理及儀器說(shuō)明測(cè)量原理及儀器說(shuō)明1.如圖 2-15 所示，測(cè)量方箱平行度的示意圖。要求測(cè)量上平面對(duì)下平面的平行度，可用平板的精確平面作為模擬基準(zhǔn)，按最小條件把方箱下平面與平板接觸，可認(rèn)為下平面為基準(zhǔn)要素。另外，與基準(zhǔn)平行作兩個(gè)包容實(shí)際表面的平行平面，就形成了最小包容區(qū)域，以其間距離定為平行度的誤差值。 圖 2-15 方箱平行度測(cè)量 圖 2-16 軸線對(duì)基

32、準(zhǔn)平面的平行度誤差1平板；2測(cè)量架；3心軸；4指示表；5被測(cè)工件2.圖 2-16 所示為用指示表測(cè)量軸線對(duì)基準(zhǔn)平面平行度誤差的方法。其中，圖 2-16（a）為被測(cè)工件的簡(jiǎn)圖，孔軸線對(duì)基準(zhǔn)面 A 的平行度公差為 t。圖 2-16（b）為測(cè)量該工件平行度公差的示意圖。D測(cè)量時(shí)用平板 1 模擬基準(zhǔn)平面 A，用心軸 3 模擬被測(cè)孔的軸線。測(cè)量心軸 3 的素線上兩點(diǎn)相對(duì)于平板 1 的高度差作為孔相對(duì)與地面的平行度誤差。4、測(cè)量步驟測(cè)量步驟1如圖 2-15 所示，將方箱放在以平板上，可用平板的精確平面作為模擬基準(zhǔn)，按最小條件把方箱下平面與平板接觸，可認(rèn)為下平面為基準(zhǔn)要素。移動(dòng)磁力表架，根據(jù)實(shí)驗(yàn)三用打表法測(cè)

33、量方箱平面度誤差的方法進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)處理，將得到平行度誤差。2如圖 2-16 所示，將工件 5 放在平板 1 上，將心軸 3 裝入孔中 ，將百分表 4 裝在測(cè)量架 2 上。 D3在平板上移動(dòng)測(cè)量架 2，指示表 4 在心軸素線的處讀數(shù)值為，指示表在處的讀數(shù)值為2K1K1K1M2K。并測(cè)出尺寸。2ML4按下面公式求出孔對(duì)基準(zhǔn)面 A 的平行度誤差DLlMMf215測(cè)量結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告表格，判斷工件的合格性。五、思考題五、思考題 1如何理解理想要素、實(shí)際要素、被測(cè)要素和基準(zhǔn)要素？ 2本實(shí)驗(yàn)中用了哪幾種體現(xiàn)基準(zhǔn)的方法？ 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-6 平行度誤差的檢測(cè)平行度誤差的檢測(cè)被測(cè)試件編號(hào)孔對(duì)基準(zhǔn)平面的平行度的

34、公差測(cè)量對(duì)象名稱(chēng)分度值（mm）示值范圍（mm）計(jì)量器具平板等級(jí)_級(jí)測(cè)量記錄和計(jì)算：讀數(shù)1M2ML平行度誤差=LlMMf21測(cè)量示意圖：判斷合格性：班級(jí)姓名指導(dǎo)教師成績(jī)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2-7 孔徑、孔心距及位置度誤差的測(cè)量孔徑、孔心距及位置度誤差的測(cè)量一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉大型工具顯微鏡的使用方法及各部分結(jié)構(gòu)2.練習(xí)大型萬(wàn)能工具顯微鏡測(cè)量手表夾板的孔徑、孔心距及位置度誤差的方法3.掌握坐標(biāo)值測(cè)量原理二、測(cè)量原理及儀器說(shuō)明二、測(cè)量原理及儀器說(shuō)明1.測(cè)量原理 用工具顯微鏡測(cè)量螺紋采用的是影像法。 影像法是指用工具顯微鏡將被測(cè)零件的輪廓放大成像，按被測(cè)零件的影像來(lái)進(jìn)行測(cè)量。2.儀器說(shuō)明 工具顯微鏡

35、是機(jī)械工業(yè)中常用的光學(xué)計(jì)量?jī)x器，它具有一定的萬(wàn)能性，主要用來(lái)測(cè)量長(zhǎng)度、角度等幾何量，特別適宜測(cè)量各種復(fù)雜的工具和零件。如圖 2-17 所示。 工具顯微鏡是以顯微鏡瞄準(zhǔn)和坐標(biāo)測(cè)量為基礎(chǔ)的儀器，影像法是其基本的測(cè)量方法，顯微鏡把正確安裝在工作臺(tái)上的被測(cè)件成像在分劃板上，通過(guò)目鏡進(jìn)行觀察，測(cè)量時(shí)啟動(dòng)個(gè)數(shù)值，然后移動(dòng)工作臺(tái)，以劃分板上同一刻瞄準(zhǔn)影像的邊緣，在讀數(shù)裝置上能分別讀出 X（縱向）和 Y（橫向）第一、第二個(gè)數(shù)值，兩次讀書(shū)之差，便是工件的被測(cè)實(shí)際尺寸。 （光學(xué)系統(tǒng)參見(jiàn)實(shí)驗(yàn) 5-3） 圖 2-17 大型工具顯微鏡外形圖 1目鏡；2照明燈；3物鏡管座；4頂尖架；5工作臺(tái)；6橫向千分尺；7底座；8轉(zhuǎn)動(dòng)

36、手輪；9量塊；10縱向千分尺；11立柱傾斜手輪；12支座；13立柱；14懸臂；15鎖緊手輪；16升降手輪 圖 2-18 手表夾板測(cè)量示意圖三、測(cè)量方法三、測(cè)量方法1孔徑、空心距的測(cè)量如圖所示，轉(zhuǎn)動(dòng)縱向千分尺，使 a 孔的邊緣與米字線的一條相切，在縱向千分尺上讀得，然后移動(dòng)縱1x向千分尺，使孔得另一邊緣與目鏡米字線（同上一線）相切，得讀數(shù),同理可測(cè)得 b 孔得、。同2x3x4x上得方法轉(zhuǎn)動(dòng)橫向千分尺，測(cè)得、和，根據(jù)測(cè)得結(jié)果，算出孔徑 D 及孔心距 A。測(cè)量示意1y2y3y4y圖如 2-18 所示。a 孔的孔徑或12xxDa12yy （取兩者平均值）b 孔的孔徑 或34xxDb34yy a 孔與

37、b 孔的中心距 212342123422)22()22()()(yyyyxxxxyyxxAabab同樣的方法算出 b 孔與 c 孔的中心距 B。2位置度得測(cè)量： 將零件放在工作臺(tái)面上，零件的左中右孔分別為 a、b、c，其中 b 孔為基準(zhǔn)孔，且使基準(zhǔn)與目鏡米字線對(duì)準(zhǔn)（體現(xiàn)基準(zhǔn)）即表示與工具顯微鏡縱橫坐標(biāo)系統(tǒng)相對(duì)準(zhǔn)，然后分別測(cè)出各孔軸線對(duì)基準(zhǔn)的實(shí)際坐標(biāo)尺寸，算出相對(duì)與理論正確尺寸的偏差： 222143xxxxfxaax222143yyyyfyaay 224365xxxxfxccx224365yyyyfyccy其中 分別為理論正確尺寸axaycxcy則 a 孔 c 孔的位置度誤差分別為： 222yaxaafff222ycxccfff四、實(shí)驗(yàn)步驟四、實(shí)驗(yàn)步驟1.將零件放置在工作臺(tái)上，調(diào)整零件使其橫邊（B 基準(zhǔn)）與工具顯微鏡的坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)。2.測(cè)量中心孔，左孔、右孔的孔徑及中左孔、中右孔得孔心距，列于實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。3.計(jì)算左右兩孔相對(duì)于中心孔的位置度誤差。4.判斷零件的合格性，并說(shuō)明理由。五、思考題五、思考題1.該測(cè)量屬于何種測(cè)量方法？何種測(cè)量原理？2.若只測(cè)量孔徑與孔心距，零件在工作臺(tái)上放置的位置，對(duì)測(cè)量是否有影響？3.為何要將零件的橫邊與工具顯微鏡的坐標(biāo)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)？