第一章測量基礎知識

1、第一章測量基礎知識一、計量單位我國采用以國際單位制為基礎的法定計量單位。1、長度法定計量單位為了進行長度測量，必須建立統(tǒng)一可靠的長度單位基準。目前世界各國所使用的長度單位有米制和英制兩種。在法定計量單位中，長度的基本單位為米血）。1983年第十七屆國際計量大會對米的定義為：1/299792458s的時間間隔內光在真空中行駛的長度。機械制造業(yè)中常用毫米（mm）和微米（um）為計量單位。以毫米作單位，在機械圖中只標注尺寸數字，而省略標注單位名稱。1米（m）=1000毫米（mm）1毫米（mm）=1000微米（um）英制長度單位主要有英尺（ft）、英寸（in）等：1英尺（ft）=12英寸（in）1英寸

2、（in）=25.4毫米（mm）2、平面角的法定計量單位在法定計量中，平面角的基本單位為弧度（rad）?；《仁且粓A內兩條半徑之間的平面角，這兩條半徑在圓周上所截取的弧長與半徑相等時為1弧度（rad）。在機械制造中，常用度（°）作為平面角的計量單位1度（°）=n/180（rad）1度（°）=60分（'）1分（'）=60秒（）二、測量方法的分類測量方法可以從不同角度分類。1、按是否直接測量被測參數分類直接測量被測的量可直接從量具或量儀的讀數裝置上讀得。例如，用游標卡尺、千分尺測量軸徑或孔徑，用角度尺測量角度。間接測量被測的量是根據與它有一定關系的所測的量

3、間接（如計算）得到的。例如，如圖1T,通過測量弦長S、弓高H求圓弧直徑D。圖1-1用弦高法測量圓弧直徑為了減少測量誤差，一般都采用直接測量；當被測量不易直接測量時可采用間接測量。2、按示值是否為被測量的整個量值分類絕對測量能直接從量具或量儀上讀出被測量的實際值。用絕對測量法時，量具或量儀的測量范圍必須超過被測量的尺寸。相對測量（比較測量）只能直接得到被測的量相對于標準量的偏差值。它的測量范圍是很狹小的，例如，用量塊為基準，在光學計上測量長度尺寸。一般，相對測量的測量精度比絕對測量的高。3、按測量時測量頭與被測表面是否接觸分類接觸測量在測量時，測量器具的測量頭直接與被測表面相接觸，并有機械作用的

4、測量力。例如，用千分尺測量尺寸。非接觸測量在測量中，測量器具的測量頭不與被測表面直接機械接觸，而是通過其他的介質（如光、氣等）與工件接觸，例如，用光切顯微鏡測量表面粗糙度。接觸測量會引起被測表面和測量器具有關部分產生彈性變形，因而影響測量精度。非接觸測量則無此影響。4、按一次測量參數的多少分類單項測量對被測零件的每個參數分別單獨測量。綜合測量測量反映零件有關參數的綜合指標。綜合測量一般效率較高，對保證零件的互換性更為可靠，常用于完工零件的檢驗。單項測量能分別確定每一參數的誤差，一般用于工藝分析、工序檢驗及被指定參數的測量。5、按測量在加工過程中所起的作用分類主動測量在零件加工的同時對被測幾何量

5、進行測量。其測量結果可直接反饋，以控制加工過程，防止廢品的產生。被動測量在零件加工完畢后對被測幾何量進行測量。其測量結果僅限于通過合格品和發(fā)現并剔除不合格品。主動測量應用在自動加工機床和自動生產線上，使檢測與加工過程緊密結合，以保證產品的質量。因此，它是檢測技術發(fā)展的方向。三、誤差和公差1、加工誤差加工零件的過程中，由于各種因素的影響，如機床精度的限制、刀具刃磨角度的誤差工藝系統(tǒng)剛性較差等，零件的尺寸、形狀、微觀幾何形狀（表面粗糙度）以及相互位置等幾何量很難達到理想狀態(tài)，總會存在或大或小的誤差。任何加工方法加工出的零件都有一定的差異，不可能絕對準確無誤。即使一批加工出來的零件由于各種因素的影響

6、，也不可能沒有差異。甚至在相同加工條件下，同一批加工出來的工件尺寸，也是各不相同的。為了達到一定的精度要求，誤差必須控制在某特定范圍內為了滿足互換性要求，使相同規(guī)格的零部件的幾何參數接近一致，必須控制加工誤差。加工誤差的表現形式，通常有以下幾種。尺寸誤差它是指零件表面本身的尺寸所具有的誤差（如圓柱面的直徑誤差）和零件表面間的尺寸所具有的誤差（如孔間距等）。形狀誤差它是指零件實際表面與理想表面之間在形狀上偏離的程度，如圓柱面的圓柱度誤差、平面的平面度誤差等。位置誤差它是指表面、軸線或對稱平面之間的實際位置與理想位置偏離的程度如兩平面間的平行度誤差和垂直度誤差等。表面粗糙度它是指加工后工件表面上所

7、留下的、具有較小間距和微小峰谷的微觀不平度。上述幾種誤差同時存在，其中尺寸誤差是最基本的。零件的精度是指零件幾何參數實際值與理想值的符合程度。實際幾何參數數值與理想幾何參數數值差別越小，即誤差越小，則加工精度越高。因此，零件加工精度的高低，是用誤差的大小來表示的。由此可見，“精度”和“誤差”這兩個概念在評定零件幾何參數時，只是著眼點不同，實質上是一致的。2、公差公差是指允許零件幾何參數的變動量。尺寸公差是允許尺寸變動的范圍，形狀公差是零件上要素的形狀允許的變動范圍，位置公差是要素的位置允許的變動范圍。對于以上各種公差的確切定義，在以后的章節(jié)中詳細敘述。從零件使用功能來看，不必要把零件的幾何參數

8、制造得絕對準確或相同規(guī)格的零件幾何參數達到完全相同。如果合理地控制零件幾何參數的誤差不超出一定的范圍，不僅能滿足裝配要求、滿足裝配后的使用要求，而且能夠保證零件在制造時經濟合理，得到較高的生產率。這個允許的零件公差值愈小，即允許零件存在的誤差變動范圍愈小，加工難度愈高。為了保證零件的互換性，要用公差來控制誤差。設計時要按標準規(guī)定公差，而加工時不可避免會產生誤差，因此，要使零件具有互換性，就應把完工的零件誤差控制在規(guī)定的公差范圍內。在滿足功能要求的前提下，公差值應盡量規(guī)定得大一些，以便獲得最佳的經濟效益。所以，誤差是加工過程中產生的，公差是設計者給定的。當零件的誤差在公差范圍內，它就是合格件；當

9、零件的誤差超出了公差范圍，它就是不合格件。3、測量誤差(1) 測量誤差的基本概念對于任何測量過程來說，由于測量器具和測量條件的限制，不可避免地會出現或大或小的測量誤差。因此，每一個實際測得值往往只是在一定程度上接近被測幾何量的真值，這種實際測得值與被測幾何量真值之間的差值稱為測量誤差。測量誤差可以用絕對誤差或相對誤差來表示。一般來說，真值是難以得到的，在實際測量中，常用約定真值或不存在系統(tǒng)誤差情況下的算術平均值來代替真值。1) 絕對誤差絕對誤差5是指被測量的實際值與其真值之差，即8=X-XO(11)式中X實際值(測得值)；X0真值或約定真值。絕對誤差是代數值，即它可能是正值、負值或零。例如，用

10、外徑千分尺測量某軸的直徑，若測得的實際直徑為35.005mm，而用高精度測量儀測得的結果為35.012mm(可看作是約定真值)，則用千分尺測得的實際直徑值的絕對誤差為8=35.005-35.012=-0.007(mm)(12)按照式(12)，可以由測得值和測量誤差來估計真值存在的范圍。測量誤差的絕對值越小，則被測幾何量的測得值就越接近真值，就表明測量精度越高；反之，則表明測量精度越低。對于大小不相同的被測幾何量，用絕對誤差表示測量精度不方便，所以需要用相對誤差來表示或比較它們的測量精度。2) 相對誤差相對誤差廠是指絕對誤差的絕對值與被測量的真值之比，由于被測幾何量的真值無法得到，因此在實際中常

11、以被測幾何量的測得值代替真值進行估算，即f_PIJ5Ix0x（13）相對誤差是一個無量綱的數值，通常用百分比來表示。當被測量的大小相同時，可用絕對誤差的大小來比較測量精度的高低。而當被測量的大小不同時，則需用相對誤差的大小來比較測量精度的高低。例如，測得兩個孔的直徑大小分別為50.86mm和20.97mm，它們的絕對誤差分別為+0.02mm和+0.01mm，由式（13）計算得相對誤差分別為0.039%和0.048%，顯然后者測量精度低。（2）測量誤差的來源任何測量過程，不管用什么測量工具和測量方法，總是不可避免地存在著測量誤差。由于測量誤差的存在，測得值只能近似地反映被測幾何量的真值。為了盡量

12、減小測量誤差，就必須仔細分析產生測量誤差的原因，以便設法減小該誤差的影響，提高測量精度。在實際測量中，產生測量誤差的因素很多，歸結起來主要有以下幾個方面。1）測量器具的誤差測量器具的誤差是指測量器具本身所具有的誤差，包括測量器具的設計、制造和使用過程中的各項誤差，這些誤差的總和反映在示值誤差和測量的重復性上。2）方法誤差方法誤差是指測量方法的不完善（包括計算公式不準確，測量方法選擇不當，工件安裝、定位不準確等）引起的誤差，它會產生測量誤差。例如，在接觸測量中，由于測量頭測量力的影響，使被測零件和測量裝置變形而產生測量誤差。3）環(huán)境誤差環(huán)境誤差是指測量時環(huán)境條件不符合標準的測量條件所引起的誤差，

13、它會產生測量誤差。例如，環(huán)境溫度、濕度、氣壓、照明（引起視差）等不符合標準以及振動、電磁場等的影響都會產生測量誤差，其中尤以溫度的影響最為突出。例如，在測量長度時，規(guī)定的環(huán)境標準溫度為20°C，但是在實際測量時被測零件和測量器具的溫度對標準溫度均會產生或大或小的偏差，而被測零件和測量器具的材料不同時它們的線脹系數是不同的，這將產生一定的測量誤差。因此，測量時應根據測量精度的要求，合理控制環(huán)境溫度，以減小溫度對測量精度的影響。4）人員誤差人員誤差是指測量人員人為的差錯，它會產生測量誤差。例如，測量人員使用測量器具不正確、測量瞄準不準確、讀數或估讀錯誤等，都會產生測量誤差。4、合理使用器具的一般原則（1）對絕對測量來說，要求計量器具的測量范圍要大于被測量的量的大小，但不要相差太大。因為用測量范圍大的計量器具測量小型工件，不僅不經濟，而且測量精度還難以保證。(2)對比較測量來說，計量器具的示值范圍一定要大于被測件的參數公差。例如，被測件的尺寸公差為土0.05mmm，就不能用示值范圍為土0.05mm的測微計去測量