第7章 機(jī)械零件精度測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)

第7章機(jī)械零件精度測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)軸類零件箱體類零件加工的零件合格嗎？如何檢測(cè)呢？第1節(jié)公差、配合與粗糙度第2節(jié)測(cè)量工具和測(cè)量?jī)x器第7章機(jī)械零件精度測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)第1節(jié)極限、配合與粗糙度工件加工時(shí)不可能做的絕對(duì)準(zhǔn)確，總有誤差存在，工件的誤差可分為：尺寸誤差和幾何形狀誤差。1、尺寸誤差工件加工后的實(shí)際尺寸與理想尺寸之差。2、幾何形狀誤差（1）宏觀幾何誤差（2）微觀幾何誤差（3）相對(duì)位置誤差3、公差公差是允許工件尺寸、幾何形狀和相互位置變動(dòng)的范圍，用以限制誤差。誤差是在加工過(guò)程中產(chǎn)生的，而公差是由設(shè)計(jì)人員給定的。

1.1極限與配合1.1.1極限的基本術(shù)語(yǔ)及定義1、尺寸：用特定單位表示長(zhǎng)度值的數(shù)字。在機(jī)械制造中一般以毫米(mm)作為單位。2、公稱尺寸：設(shè)計(jì)給定的尺寸，它的數(shù)值一般應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度、標(biāo)準(zhǔn)直徑的數(shù)值進(jìn)行圓整。d表示軸徑、D表示孔徑。3、極限尺寸：允許尺寸變化的最大值或最小值。它們是以公稱尺寸為基數(shù)來(lái)確定的。尺寸的最大值為上極限尺寸用dmax或Dmax表示，尺寸的最小值為下極限尺寸用dmin或Dmin表示。4、偏差：極限尺寸減其公稱尺寸所得的代數(shù)差。尺寸偏差分為上極限偏差和下極限偏差兩種，即：孔的尺寸偏差為ES（上偏差）=Dmax-DEI（下偏差）=Dmin-D軸的尺寸偏差為es（上偏差）=dmax-d

ei(下偏差)=dmin-d5、公差T：允許尺寸的變動(dòng)量。公差等于最大極限尺寸減去最小極限尺寸之差的絕對(duì)值或者是上偏差減去下偏差之差的絕對(duì)值，公差不可能是負(fù)值，同時(shí)也不允許為零。即孔的公差TD=|ES-EI|軸的公差Td=|es-ei|6、零線、公差帶和公差帶圖零線是在公差帶圖中，確定偏差時(shí)的一條基準(zhǔn)線。公差帶是代表上、下偏差的兩條直線所限定的一個(gè)區(qū)域。公差帶圖可以直觀地表示出公差的大小及公差帶相對(duì)于零線的位置。

7、基本偏差在極限與配合制中，確定公差帶相對(duì)零線位置的極限偏差稱為基本偏差。它可以是上偏差或下偏差，一般為靠近零線的那個(gè)偏差。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中分別對(duì)孔和軸各規(guī)定了28個(gè)不同的基本偏差，均用不同的拉丁字母表示，如圖7-3所示。8、孔軸的公差帶代號(hào)由基本偏差代號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)代號(hào)組成。如H8、f7等。1.1.2有關(guān)配合的術(shù)語(yǔ)及定義

1、配合：基本尺寸相同的相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。2、配合類型

1)間隙配合:

孔的公差帶總位于軸的公差帶之上,始終保持有間隙的孔軸配合。

2）、過(guò)盈配合：孔的公差帶總位于軸的公差帶之下的孔軸配合。

3)、過(guò)渡配合孔的公差帶和軸的公差帶相互交迭的孔軸配合。隨著孔、軸實(shí)際尺寸變化可以得到間隙或者過(guò)盈的配合。3、配合制在制造相互配合的零件時(shí)，使其中一種零件作為基準(zhǔn)件，它的基本偏差固定，通過(guò)改變另一種非基準(zhǔn)件的基本偏差來(lái)獲得各種不同性質(zhì)的配合制度稱為配合制。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基孔制和基軸制兩種配合制度。4、配合制的選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基孔制常用配合共59中，其中優(yōu)先配合13種；基軸制常用配合共47中，其中優(yōu)先配合13種。配合的選擇通常是先選擇配合的類型，然后是配合的松緊，優(yōu)先選擇優(yōu)先配合，后選擇常用配合。用于相對(duì)運(yùn)動(dòng)、確定相對(duì)位置、用于傳遞載荷的配合使用基孔制。1.1.3極限與配合的標(biāo)注1.2幾何公差

經(jīng)過(guò)加工的零件，除了會(huì)產(chǎn)生尺寸誤差外，也會(huì)產(chǎn)生表面形狀和位置誤差，如不加以控制，將會(huì)影響機(jī)器的質(zhì)量。必須根據(jù)實(shí)際需要對(duì)零件加工提出相應(yīng)的形狀誤差和位置誤差的允許范圍，即要在圖紙上標(biāo)出形位公差。1.2.1幾何公差的項(xiàng)目類型和符號(hào)1.2.2、幾何公差的公差等級(jí)和公差值國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1184—1996中對(duì)幾何公差各項(xiàng)目規(guī)定了1～12共12個(gè)公差等級(jí)，等級(jí)數(shù)越大，公差值也越大，精度越低，具體公差值可查閱相關(guān)資料。1.2.3、零件圖上幾何公差標(biāo)注示例

1.3表面粗糙度1.3.1表面粗糙度的術(shù)語(yǔ)和定義評(píng)定表面粗糙度的常用參數(shù)為輪廓算術(shù)平均偏差Ra。輪廓算術(shù)平均偏差Ra是指在取樣長(zhǎng)度內(nèi)，被測(cè)輪廓上各點(diǎn)至輪廓中線偏距絕對(duì)值的算術(shù)平均值。Ra參數(shù)能充分反映表面微觀幾何形狀高度方面的特性，圖樣上標(biāo)注的參數(shù)多為Ra。一般來(lái)說(shuō)，凡是零件上有配合要求或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面，Ra值要小，Ra值越小，表面質(zhì)量要求越高，加工成本也越高。1.3.2表面粗糙度的符號(hào)及其標(biāo)注1.3.3表面粗糙度的選用表面粗糙度參數(shù)值的選用，應(yīng)該既要滿足零件表面的功能要求，又要考慮經(jīng)濟(jì)合理性。具體選用時(shí)，可參照已有的類似零件圖，用類比法確定。在滿足零件功能要求前提下，應(yīng)盡量選用較大的表面粗糙度參數(shù)值，以降低加工成本。一般地說(shuō)，零件的工作表面、配合表面、密封表面、運(yùn)動(dòng)速度高和單位壓力大的摩擦非工作表面、非配合表面、尺寸精度低的表面參數(shù)值應(yīng)考參數(shù)Ra值與加工方法的關(guān)系及其應(yīng)用實(shí)例，可供選用時(shí)參考。第2節(jié)

測(cè)量工具和測(cè)量?jī)x器2.1測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)2.1.1技術(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)測(cè)量主要研究對(duì)零件幾何參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和檢驗(yàn)的問(wèn)題。所謂測(cè)量，就是把被測(cè)的量與具有計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定被測(cè)量的量值。將測(cè)量結(jié)果與圖紙上的技術(shù)要求進(jìn)行對(duì)比，從而判斷零件是否合格或者超差多少的過(guò)程叫做檢驗(yàn)。顯然，檢驗(yàn)是具有測(cè)量(或計(jì)量)和驗(yàn)收的雙重意義。

2.1.2測(cè)量器具的分類2.2鋼直尺和卡鉗2.2.1鋼直尺2.2.2卡鉗卡鉗是一種簡(jiǎn)單的間接測(cè)量工具,卡鉗分為內(nèi)卡鉗和外卡鉗兩種，內(nèi)卡鉗用來(lái)測(cè)量?jī)?nèi)徑和凹槽，外卡鉗用來(lái)測(cè)量外徑和平面的。它們本身都不能讀出測(cè)量結(jié)果，而是把測(cè)量到的尺寸在鋼直尺讀數(shù)；或者在鋼直尺上量出尺寸，再去檢驗(yàn)零件的尺寸是否合格。2.3游標(biāo)卡尺與千分尺

2.3.1游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺是一種測(cè)量精度較高、使用方便、應(yīng)用廣泛的量具，可直接測(cè)量工件的外徑，內(nèi)徑、寬度、長(zhǎng)度、深度尺寸等，其讀數(shù)準(zhǔn)確度有0.05mm和0.02mm二種。圖7-10所示為游標(biāo)卡尺簡(jiǎn)圖。1、游標(biāo)卡尺的刻線原理下面以0.02mm（即1/50）游標(biāo)卡尺為例，說(shuō)明其刻線原理。如圖7-11所示，主尺尺身每一小格為1mm，當(dāng)主尺和副尺的卡腳合并時(shí)，主尺上的零線對(duì)準(zhǔn)副尺上的零線時(shí)，每一小格為1mm，取主尺49mm長(zhǎng)度在刻尺上等分為50個(gè)格，即：副尺每格長(zhǎng)度＝49/50mm=0.98mm.。主、副尺每格之差＝1mm－0.98mm=0.02mm，因此它的測(cè)量精度為0.02mm。2、游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法游標(biāo)卡尺的讀數(shù)可分為三步：

第一步：根據(jù)副尺零線以左的主尺上的最近刻度讀出整數(shù)；第二步：根據(jù)副尺零線以右與主尺某一刻線對(duì)準(zhǔn)刻線數(shù)乘以

0.02讀出小數(shù)；第三步：將上面的整數(shù)和小數(shù)兩部份相加，即得總尺寸。3、游標(biāo)卡尺的注意事項(xiàng)1）、使用前先擦盡卡腳，然后合攏兩卡腳使之貼合，檢查主、副尺零線是否對(duì)齊。若未對(duì)齊，應(yīng)在測(cè)量后根據(jù)原始誤差修正讀數(shù)。2）、測(cè)量時(shí)，方法要正確，讀數(shù)時(shí)要垂直于尺面，否則測(cè)量不正確。3）、當(dāng)卡腳與被測(cè)工件接觸后，用力不能過(guò)大，以免卡腳變形或磨損，降低測(cè)量的準(zhǔn)確度。4）、不得用卡尺測(cè)量毛坯表面。使用完畢后須擦拭干凈，放入盒內(nèi)。2.3.2千分尺千分尺是一種精密量具。生產(chǎn)中常用的千分尺的測(cè)量精度為0.01mm。它的精度比游標(biāo)卡尺高，并且比較靈敏，因此對(duì)于加工精度要求較高的零件尺寸，要用千分尺來(lái)測(cè)量。1、千分尺的刻線原理千分尺的讀數(shù)機(jī)構(gòu)由固定套筒和活動(dòng)套筒組成（相當(dāng)于游標(biāo)卡尺的主尺和副尺），如圖7-13所示為測(cè)量范圍0-25mm的外徑千分尺。弓架左端有固定砧座，右端的固定套筒在軸線方向上刻有一條中線(基準(zhǔn)線)，上、下兩排刻線互相錯(cuò)開(kāi)0.5mm，即主尺?；顒?dòng)套筒左端圓周上刻有50等分的刻線，即副尺。因測(cè)量螺桿的螺距為0.5mm，活動(dòng)套筒轉(zhuǎn)動(dòng)一圈帶動(dòng)螺桿一同沿軸向移動(dòng)0.5mm。因此，活動(dòng)套筒每轉(zhuǎn)過(guò)1格，螺桿沿軸向移動(dòng)的距離為：0.5/50mm=0.01mm。當(dāng)百分尺的螺桿左端面與砧座表面接觸時(shí)，活動(dòng)套筒左端的邊緣與軸向刻度的零線重合；同時(shí)圓周上的零線應(yīng)與中線對(duì)準(zhǔn)。2、千分尺的讀數(shù)方法第一步：讀出固定套筒上露出刻線的毫米數(shù)和半毫米數(shù)；第二步：讀出活動(dòng)套筒上小于0.5mm的小數(shù)部份；

第三步：將上面兩部份讀數(shù)相加即為總尺寸。

3、千分尺的注意事項(xiàng)1）、千分尺應(yīng)保持清潔。使用前應(yīng)先校準(zhǔn)尺寸，檢查活動(dòng)套筒上零線是否與固定套筒上基準(zhǔn)線對(duì)齊。如果沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)，必須進(jìn)行調(diào)整。2）、測(cè)量時(shí)，最好雙手操作千分尺，左手握住弓架，用右手旋轉(zhuǎn)活動(dòng)套筒，當(dāng)螺桿即將接觸工件時(shí)，改為旋轉(zhuǎn)棘輪盤，直到棘輪發(fā)出"咔咔、咔咔"聲為止。3）、從千分尺上讀取尺寸，可在工件未取下時(shí)進(jìn)行，讀完后，松開(kāi)千分尺，再取下工件；也可將千分尺用鎖緊鈕鎖緊后，把工件取下后讀數(shù)。4）、千分尺只適用于測(cè)量精確度較高的尺寸，不能測(cè)量毛坯面，不能在工件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)測(cè)量。2.4百分表百分表是一種精度較高的比較量具，它只能測(cè)出相對(duì)數(shù)值，不能測(cè)出絕對(duì)值，主要用于檢測(cè)工件的形狀和位置誤差（如圓度、平面度、垂直度、跳動(dòng)等），也可在機(jī)床上于工件的安裝找正。百分表的測(cè)量準(zhǔn)確度為0.01mm。

2.4.1百分表的測(cè)量原理百分表度盤上刻有100個(gè)等分格，大指針每轉(zhuǎn)動(dòng)一格，相當(dāng)于測(cè)桿移動(dòng)0.01mm。當(dāng)大指針轉(zhuǎn)一圈時(shí)，小指針轉(zhuǎn)動(dòng)一格，相當(dāng)于測(cè)桿移動(dòng)1mm。用手轉(zhuǎn)動(dòng)表殼時(shí)，度盤也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，可使大指針對(duì)準(zhǔn)度盤上的任一刻度。小指針處的刻度范圍為百分表的測(cè)量范圍。2.4.2百分表的讀數(shù)方法百分表的讀數(shù)方法，可分為三步：

第一步：讀出小指針轉(zhuǎn)過(guò)的刻度數(shù)（即毫米整數(shù)）。第二步：讀出大指針轉(zhuǎn)過(guò)的刻度數(shù)，并乘以0.01（即毫米小數(shù)）。

第三步：將上面兩部份讀數(shù)相加即為所測(cè)量的數(shù)值。

2.4.3百分表的使用注意事項(xiàng)：１、百分表應(yīng)固定在可靠的表架上，根據(jù)測(cè)量需要，可選擇帶平臺(tái)的表架或萬(wàn)能表架。２、百分表應(yīng)牢固地裝夾在表架夾具上，如與裝套筒緊固時(shí)，夾緊力不宜過(guò)大，以免使裝夾套筒變形，卡住測(cè)桿，應(yīng)檢查測(cè)桿移動(dòng)是否靈活。夾緊后，不可再轉(zhuǎn)動(dòng)百分表。３、百分表測(cè)桿被測(cè)工件表面必須垂直，否則將產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。４、測(cè)量圓柱形工件時(shí)，測(cè)桿軸線應(yīng)與圓柱形工件直徑方向一致。5、在測(cè)量時(shí)，應(yīng)輕輕提起測(cè)桿，把工件移至測(cè)頭下面，緩慢下降測(cè)頭，使之與工件接觸，不準(zhǔn)把工件強(qiáng)迫推入至測(cè)頭，也不準(zhǔn)急驟下降測(cè)頭，以免產(chǎn)生瞬時(shí)沖擊測(cè)力，給測(cè)量帶來(lái)誤差。對(duì)工件進(jìn)行調(diào)整時(shí)，也應(yīng)按上述操作方法。在測(cè)頭與工件表面接觸時(shí)，測(cè)桿應(yīng)有0.3－1mm的壓縮量，以保持一定的起始測(cè)量力。6、測(cè)量桿上不要加油，免得油污進(jìn)入表內(nèi)，影響表的傳動(dòng)機(jī)和測(cè)桿移動(dòng)的靈活性。2.5塞尺

塞尺又稱厚薄尺，如圖7－16所示，用于檢查兩貼合面之間的縫隙大小。它由一組厚度不等薄鋼片組成，每塊鋼片上印有厚度標(biāo)記，其厚度為0.01～0.3mm。測(cè)量時(shí)用厚薄尺直接塞進(jìn)間隙，當(dāng)一片或數(shù)片（疊合）能進(jìn)兩貼合面之間時(shí)，一片或數(shù)片的厚度（可由每片上和標(biāo)記讀出），即為兩貼合面之間隙值。1、極限與配合的概念：在制造過(guò)程中，要求零件尺寸限制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，允許尺寸變化的最大值或最小值成為極限；這個(gè)允許尺寸變動(dòng)的范圍稱為尺寸公差。基本尺寸相同的相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系即配合。2、形狀與位置公差：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將形狀公差分為六個(gè)項(xiàng)