形狀和位置誤差測量

形狀和位置誤差測量

黃文暄高級工程師馬爾精密量儀（蘇州）有限公司一、概述----特征項目各種零件經(jīng)過加工后，零件的幾何要素不可避免的會存在誤差，包括尺寸、形狀和位置誤差。為提高零件的加工精度和互換性，對所要加工的零件不但要標(biāo)注出尺寸公差，還要標(biāo)注出形位公差，以滿足各種零件的不同功能要求。下表中列出了我國現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1182-1996《形狀和位置公差、通則、定義、符合和圖樣表示法》中規(guī)定的14個公差特征項目。一、概述----測量的要求和任務(wù)正確判斷零件是否符合精度要求，即區(qū)別其合格與否。根據(jù)測得的誤差值，分析產(chǎn)生誤差的原因，進(jìn)而采取改進(jìn)工藝的措施，以提高產(chǎn)品的制造精度。測量中要涉及到的問題有：對被測要素進(jìn)行測量或控制，取得評定形位誤差的有關(guān)參數(shù)或直接判斷其合格與否。評定形位誤差時，會涉及到數(shù)據(jù)處理。要達(dá)到檢測精度要求，需要研究測量誤差。一、概述----被測要素的體現(xiàn)以測得要素代替實際要素以模擬方法體現(xiàn)中心要素測量中要求測量基準(zhǔn)與被測要素之間有正確的相對位置關(guān)系，是否會帶來測量誤差。圖a所示，由于被測要素相對于基準(zhǔn)未能保持正確的方向，指示計反映的讀數(shù)差，就大于被測要素的直線度誤差。如圖b所示，由于工件安置歪斜，某一橫截面內(nèi)的圓度誤差將是被夸大了的誤差。為了盡量減少這種相互位置不正確造成的測量誤差，在測量前應(yīng)對相互位置作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以滿足一定的準(zhǔn)確度要求，而理想的相互位置關(guān)系應(yīng)是測量基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)一致。采用模擬基準(zhǔn)則是使二者取得一致的最簡便的方法。測量基準(zhǔn)與被測被測要素的位置關(guān)系一、概述----基準(zhǔn)測量一、概述----檢測原則檢測原則一—與理想要素比較的原則檢測原則二—測量坐標(biāo)值原則檢測原則三—測量特征參數(shù)原則檢測原則四—測量跳動原則檢測原則五—控制實效邊界原則二、形狀誤差測量----形狀公差種類與形狀誤差評定（一）形狀公差種類及要素：1理想要素與實際要素2輪廓要素和中心要素3基準(zhǔn)要素和關(guān)聯(lián)要素、單一要素（二）形狀誤差評定種類：直線度，平面度，圓度，圓柱度，線輪廓度，面輪廓度兩平行線包容被測要素二、形狀誤差測量----形狀公差種類與形狀誤差評定形狀誤差的評定方法有以下幾種：1.最小包容區(qū)域法。最小包容區(qū)域法是指被測實際要素對其理想要素的最大變動量的最小值，并以此作為評定形狀誤差的依據(jù)。按最小條件評定的形狀誤差值，可以最小包容區(qū)域的寬度或直徑來表示，最小包容區(qū)域指包容被測實際要素且具有最小寬度或直徑的區(qū)域。按最小條件原則評定形狀誤差，最為理想，因為評定的結(jié)果是唯一的，符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的形狀誤差定義，概念統(tǒng)一，且誤差值最小。2.最小二乘法3評定直線度的兩端連線法4評定平面度誤差的對角線法直線度誤差的評定。在給定的平面內(nèi)，由兩平行直線包容實際直線時，或高-低-高或低-高-低相間接觸形式之一。如右圖所示：高低極點圖二、形狀誤差測量----形狀公差種類與形狀誤差評定平面度誤差的評定三角形準(zhǔn)則：三個高極點與一個低極點（或相反），其中一個低極點（或高極點）位于三個高極點（或低極點）構(gòu)成的三角形之內(nèi)或位于三角形的一條邊線上。直線準(zhǔn)則：成直線排列的兩個高極點與一個低極點（或相反）交叉原則：成相互交叉形式的兩個高極點與兩個低極點。符合三角形準(zhǔn)則的平面度誤差評定符合交叉準(zhǔn)則的平面度誤差評定符合直線準(zhǔn)則的平面度誤差評定二、形狀誤差測量----直線度誤差的測量（一）測量方法1跨距法2打表法3光隙法4干涉法5張絲法用自準(zhǔn)直儀實現(xiàn)跨距法測量用打表法測直線度誤差光隙法判斷直線度二、形狀誤差測量----平面度誤差的測量（一）測量方法1平晶干涉法2打表法3光束平面法4節(jié)距法干涉法測平面度打表法測平面度準(zhǔn)直法測量平面度二、形狀誤差測量----圓度和圓柱度誤差的測量（一）圓度誤差的評定圓度誤差的評定方法有多種，GB7235-1987《評定圓度誤差的方法-半徑變化量測量》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了四種圓心所作的圓為理想基準(zhǔn)圓，來評定被測零件圓輪廓的圓度誤差。這四種圓的同心是：最小區(qū)域圓圓心最小二乘方圓圓心最小外接圓圓心最大內(nèi)切圓圓心1.最小區(qū)域圓法最小區(qū)域圓法評定圓度誤差最小二乘圓法評定圓度誤差二、形狀誤差測量----圓度和圓柱度誤差的測量（一）圓度誤差的測量1.圓度儀測量法2.坐標(biāo)測量法圓度儀測量法坐標(biāo)測量法二、形狀誤差測量----圓度和圓柱度誤差的測量（一）圓度誤差的測量3.兩點和三點測量法兩點測量圓度誤差三點測量原理三、位置誤差測量----位置誤差的種類與評定（一）位置誤差的種類位置誤差可分為定向誤差、定位誤差和跳動誤差。定向誤差又包括平行度誤差、垂直度誤差、傾斜度誤差；定位誤差包括位置度誤差、同軸度誤差、對稱度誤差；跳動誤差包括圓跳動和全跳動兩種誤差。（二）位置度誤差的評定1.平行度誤差的評定。（1）面對基準(zhǔn)平面的平行度誤差（2）線對基準(zhǔn)平面的平行度誤差（3）面對基準(zhǔn)直線的平行度誤差三、位置誤差測量----位置誤差的種類與評定（二）位置誤差的評定2.垂直度誤差的評定。線面要素之間垂直度關(guān)系也可分為面對面、線對面、面對線和線對線4種基本情況。線對面垂直度誤差三、位置誤差測量----位置誤差的種類與評定（二）位置誤差的評定3.傾斜度誤差的評定。傾斜度誤差是指被測實際要素相對于基準(zhǔn)成一理想正確角度α的理想要素的變動量。4.同軸度誤差的評定。對于同軸度來說，當(dāng)基準(zhǔn)線已經(jīng)確定，而被測實際軸線已經(jīng)測出后，則定位最小區(qū)域是指以基準(zhǔn)軸線為軸線來包容被測實際軸線時，具有最小直徑φf的圓柱面，見下圖。該圓柱面的直徑即為同軸度的誤差值。此值等于被測實際軸線對基準(zhǔn)軸線的最大變動量的兩倍。同軸度誤差的評定三、位置誤差測量----位置誤差的種類與評定（二）位置誤差的評定5.對稱度誤差的評定。對稱度誤差評定也分為面對面、線對面、面對線、線對線四種類型。1.面對面的對稱度誤差2.面對線的對稱度誤差面對基準(zhǔn)軸線對稱度誤差面對基準(zhǔn)軸線誤差三、位置誤差測量----位置誤差的種類與評定（二）位置誤差的評定6.位置度誤差的評定。位置度誤差可分為單一要素的位置度誤差（包括點、線或面相對于其基準(zhǔn)的位置度誤差）或組成要素（常見的為矩形分布孔組或圓形分布孔組）內(nèi)各孔之間的位置度誤差及孔組相對于其基準(zhǔn)的位置度誤差等。由于位置度誤差是一種定位誤差，孔組與基準(zhǔn)之間在的定位有以下三種方式：用理論正確尺寸定位用尺寸公差定位用復(fù)合位置度定位（1）單一要素的位置度誤差評定。單一要素的位置度誤差就是以O(shè)的中心，OO‘為半徑的最小區(qū)域圓的直徑φf，即：單一要素的位置度誤差三、位置誤差測量----位置誤差的種類與評定（二）位置誤差的評定（2）成組要素的位置度誤差及其評定用理論正確尺寸標(biāo)注三、位置誤差測量----平行度誤差的測量（一）面與面之間的平行度測量1.打表法2.水平儀法直接打表法測量(a)接測件（b)測量示意水平儀測量平行度三、位置誤差測量----垂直度誤差的測量垂直度誤差常采用的方法有光隙法、打表法、準(zhǔn)直測量法和閉合測量法。1.光隙法2.打表法3.準(zhǔn)直測量法4.閉合法三、位置誤差測量----同軸度誤差的測量測量同軸度誤差時，首先要確定被測得實際軸線位置，然后與基準(zhǔn)軸線（理想軸線）的位置比較，從而求得同軸度誤差值。這種符合定義的測量方法麻煩，經(jīng)常不能實現(xiàn)，因此一般采用測量特征參數(shù)的原則。當(dāng)被測要素按最大實體原則要求時，可用位置量規(guī)進(jìn)行檢測。1.心軸打表法2.雙向打表法3.壁厚法4.準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡瞄靶法三、位置誤差測量----對稱度誤差的測量對稱度誤差是指被測實際中心要素對其理想要素的變動量，理想要素的位置由基準(zhǔn)和理論正確尺寸確定。1.差值法2.翻轉(zhuǎn)打表法3.V面打表法4.量規(guī)法三、位置誤差測量----位置度誤差的測量位置度誤差是指包容被測實際要素，由基準(zhǔn)要素和理論正確尺寸確定的定位最小包容區(qū)域的直徑或?qū)挾?，常用的測量方法有打表測量、坐標(biāo)測量和綜合量規(guī)檢驗。1.點的位置度誤差的測量2.線位置度誤差的測量3.面的位置度誤差的測量三、位置誤差測量----跳動誤差的測量（一）跳動的分類1.圓跳動（1）徑向圓跳動（2）徑向圓跳動（3）斜向圓跳動三、位置誤差測量----跳動誤差的測量（一）跳動的分類（1）徑向全跳動2.全跳動（2）端面全跳動三、位置誤差測量----跳動誤差的測量（一）跳動的測量方法1.頂尖法2.V型架法3.套筒法三、位置誤差測量----跳動誤差的測量測量跳動時應(yīng)該注意以下幾個問題：（1）頂尖的定位精度明顯優(yōu)于V形塊和套筒的定位精度，而且對質(zhì)量不大的被測件，只要頂尖和頂尖孔二者之一的圓度誤差較小，就可保證較高的回轉(zhuǎn)精度，因此，在測量跳動時，應(yīng)盡可能用頂尖定位。（2）使用套筒和V型塊定位時，要注意確保軸向定位的可靠性，特別是測量端面圓跳動和全跳動，軸向的變動將全部反映到測量結(jié)果中去。（3）很多跳動測量是在車間生產(chǎn)條件下進(jìn)行的，要避免振動和塵土贓物的影響。測量前，應(yīng)對頂尖和頂尖孔、V型塊或套筒的工作面、被測工件的支持軸頸等部位清洗干凈。（4）測量全跳動，保證指示表架沿與被測件回轉(zhuǎn)軸線平行（測徑向全跳動）或垂直（測端面全跳動）方向移動的導(dǎo)軌，除應(yīng)具備應(yīng)有的精度外，還要運動靈活，指示表架移動時，不得有滯阻或搖擺現(xiàn)象。決不能用導(dǎo)軌精度不夠或不知精度情況的測量裝置來測全跳動。三、位置誤差測量----跳動誤差的測量跳動與其他一些形位誤差項目