互換性與技術(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

PAGEPAGE21互換性與技術(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書目錄實(shí)驗(yàn)一通用量具的應(yīng)用及量塊尺寸的選擇實(shí)驗(yàn)二用立式光學(xué)比較儀測(cè)量軸直徑實(shí)驗(yàn)三用光切法顯微鏡測(cè)量表面粗糙度實(shí)驗(yàn)四直線度誤差的測(cè)量實(shí)驗(yàn)五用內(nèi)徑百分表測(cè)量孔（選做）實(shí)驗(yàn)1通用量具的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解量塊、千分尺、游標(biāo)卡尺的構(gòu)造和工作原理。2．掌握量塊尺寸組合、千分尺、游標(biāo)卡尺測(cè)量尺寸的方法3．掌握由測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的一般方法，并分析產(chǎn)生誤差的原因及誤差類型。二、

實(shí)驗(yàn)所需儀器千分尺、游標(biāo)卡尺83塊一套的量塊三、實(shí)驗(yàn)步驟1．利用游標(biāo)卡尺測(cè)量工件直徑尺寸，共測(cè)量十組數(shù)據(jù)，將測(cè)量結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。2．利用千分尺測(cè)量工件長(zhǎng)度尺寸，共測(cè)量十組數(shù)據(jù)，將測(cè)量結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。3．用83塊一套的量塊對(duì)千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)處理以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行尺寸組合。四、測(cè)量數(shù)據(jù)1.用游標(biāo)卡尺測(cè)量直徑尺寸尺寸2530測(cè)量值分析誤差的類型及原因進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的值結(jié)論2.用千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)尺寸2530測(cè)量值分析誤差的類型及原因數(shù)據(jù)處理以后的值3．用83塊一套的量塊對(duì)千分尺測(cè)量的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理以后的數(shù)據(jù)進(jìn)行組合的量塊尺寸尺寸：第一塊量塊：第二塊量塊：第三塊量塊：第四塊量塊：六、思考題1：測(cè)量誤差一般分為幾類型，一般各怎么進(jìn)行數(shù)據(jù)處理？實(shí)驗(yàn)2用立式光學(xué)比較儀測(cè)量軸直徑誤差1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.1立式光學(xué)比較儀工作原理及使用方法。1.2熟悉軸的直徑誤差的測(cè)量方法。1.3學(xué)會(huì)基本的測(cè)量誤差處理方法。2.設(shè)備與器材立式光學(xué)比較儀、被測(cè)軸和相同尺寸量塊3.實(shí)驗(yàn)原理與方案立式光學(xué)比較儀主要用于作長(zhǎng)度比較測(cè)量。要先用量塊將標(biāo)尺和指針調(diào)到零位，被測(cè)尺寸對(duì)量塊的偏差可從儀器標(biāo)尺上讀得。并可對(duì)某軸的固定部位進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量，計(jì)算測(cè)量誤差。立式光學(xué)計(jì)主要組成見外形圖2-2。由底座1、立柱2、支臂3、直角光管4和工作臺(tái)11等幾部分組成。立式光學(xué)計(jì)的光學(xué)系統(tǒng)圖2-3所示。光線由進(jìn)光反射鏡6進(jìn)入光學(xué)計(jì)管中，由通光棱鏡7將光線轉(zhuǎn)折90度，照亮了分劃板4上的刻度尺9?？潭瘸呱嫌小?00格的刻線，此處刻線作為目標(biāo)，位于物鏡2的焦平面上。由刻度尺9發(fā)出的光線經(jīng)棱鏡3后轉(zhuǎn)折90度，透過物鏡2成為平行光線，射向平面反射鏡，平行光線被反射回來，重新透過物鏡2，再經(jīng)棱鏡3匯聚于分劃板4的另一半上，此處有一指示線8。當(dāng)測(cè)量桿5上下移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)平面反射鏡１產(chǎn)生擺動(dòng)，于是刻度尺9的像相對(duì)于指示線產(chǎn)生了移動(dòng)，移動(dòng)量可通過目鏡10進(jìn)行讀數(shù)。4.實(shí)驗(yàn)步驟、方法與注意事項(xiàng)根據(jù)被測(cè)零件表面的幾何形狀來選擇測(cè)量頭，使測(cè)量頭與被測(cè)表面盡量滿足點(diǎn)接觸。測(cè)量頭有：球形、平面和刀口形三種。測(cè)量平面或圓柱面零件時(shí)選用球形測(cè)頭。測(cè)量球面零件時(shí)選用平面形測(cè)頭。測(cè)量小圓柱面工件時(shí)選用刀口形測(cè)頭。（1）按被測(cè)零件的基本尺寸組合量塊和選擇測(cè)量頭。（2）儀器調(diào)零位：如圖，將組合好量塊組的下測(cè)量面置于工作臺(tái)11中央，并使測(cè)量頭12對(duì)準(zhǔn)上測(cè)量面中央。粗調(diào)：松開支臂緊固螺釘8，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母7，使支臂3緩慢下降，直至到測(cè)量頭與量塊上測(cè)量面輕微接觸，并在視場(chǎng)中看到刻度尺象，將螺釘8鎖緊。細(xì)調(diào)：松開緊固螺釘10，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)輪9，直至在目鏡中觀察到刻度尺象與指示線接近為止，然后擰緊螺釘10。微調(diào)：轉(zhuǎn)動(dòng)刻度尺微調(diào)螺釘13見圖2—3。使刻度尺的零線影象與指示線重合后，用手指壓下測(cè)頭提升杠桿5不少于三次，使零位穩(wěn)定，調(diào)零結(jié)束。（3）將測(cè)頭抬起取下量塊，放入被測(cè)量件，按實(shí)驗(yàn)規(guī)定的部位測(cè)量，并將測(cè)量的結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中1.測(cè)量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差（um）：σ=2.算術(shù)平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差（um）：3.測(cè)量結(jié)果（mm）：d=6．思考題立式光學(xué)計(jì)測(cè)量軸，屬于什么測(cè)量方法？絕對(duì)測(cè)量與相對(duì)測(cè)量各有何特點(diǎn)？實(shí)驗(yàn)3用光切法顯微鏡測(cè)量表面粗糙度1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庥秒p管顯微鏡測(cè)量表面粗糙度的方法；加深對(duì)評(píng)定參數(shù)Rz—微觀不平度十點(diǎn)高度的理解。2.設(shè)備與器材雙管顯微鏡，穩(wěn)壓電源一個(gè)及被測(cè)件。3.測(cè)量原理、方法與注意事項(xiàng)微觀不平度十點(diǎn)高度Ｒz是在取樣長(zhǎng)度ι內(nèi)，從平行于輪廓中線m的任意一條線算起，到被測(cè)輪廓的五個(gè)最高點(diǎn)（峰）和五個(gè)最低點(diǎn)（谷）之間的平均長(zhǎng)度，即雙管顯微鏡能測(cè)量0.8—80μm的表面粗糙度的Rz值。雙管顯微鏡的外形如圖3-2底座１、工作臺(tái)６、立柱３、升降螺帽４、升降手柄５、可調(diào)視度目鏡７、可調(diào)“＋”字線千分尺筒８、橫向移動(dòng)千分尺２、（一般儀器調(diào)好后，２是不允許動(dòng)的）、被測(cè)量件９。（1）根據(jù)被測(cè)工件表面粗糙度的要求，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB10131—83的規(guī)定選取。取樣長(zhǎng)度ι和評(píng)定長(zhǎng)度ιn。根據(jù)被測(cè)件的表面粗糙度要求,按表3-1選取合適的物鏡組，裝在照明鏡管和觀察鏡管下端。此項(xiàng)工作在實(shí)驗(yàn)課前由教師準(zhǔn)備好。（2）測(cè)量Rz值:圖3-3所示，目鏡里面視場(chǎng)中央有綠色光帶，且有一邊緣較為更清晰，內(nèi)有十字瞄準(zhǔn)線，如果看不清十字線，可調(diào)目鏡左右旋轉(zhuǎn)直到看清晰為止。這是因?yàn)槊總€(gè)人的視力不一樣。用水平“＋”字線在取樣長(zhǎng)度范圍內(nèi)依次測(cè)量五個(gè)最大輪廓高峰和五個(gè)最大的谷底深度。從水平線向右邊觀察：整數(shù)是從45度斜線數(shù)值中0-8讀取。小數(shù)是從圖所示的千分尺分度筒８上的刻度中讀取。測(cè)量完后，計(jì)算相應(yīng)的Rz值取評(píng)定長(zhǎng)度內(nèi)測(cè)得的幾個(gè)Ｒz值的平均作為測(cè)量結(jié)果。測(cè)量時(shí)應(yīng)注意測(cè)得輪廓高峰值要大于測(cè)量谷深值，否則要重新測(cè)量。按下式計(jì)算出不平度十點(diǎn)高度Ｒz：5.思考題微觀不平度十點(diǎn)平均度Ｒz和輪廓算術(shù)平均偏差Ra的含義是什么？光切法顯微鏡能測(cè)量Ｒa參數(shù)嗎？實(shí)驗(yàn)4直線度誤差的測(cè)量實(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)直線度誤差含義的理解。3．掌握直線度誤差的評(píng)定方法。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用合象水平儀按節(jié)距法測(cè)量導(dǎo)軌在給定平面內(nèi)的直線度誤差，并判斷其合格性。（三）實(shí)驗(yàn)器具：1．合象水平儀（四）測(cè)量原理及器具介紹為了控制機(jī)床、儀器導(dǎo)軌及長(zhǎng)軸的直線度誤差，常在給定平面（垂直平面或水平平面）內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，常用的測(cè)量器具有框式水平儀、合象水平儀、電子水平儀和自準(zhǔn)直儀等測(cè)定微小角度變化的精密量?jī)x。由于被測(cè)表面存在直線度誤差，測(cè)量器具置于不同的被測(cè)部位上時(shí)，其傾斜角將發(fā)生變化，若節(jié)距（相鄰兩點(diǎn)的距離）一經(jīng)確定，這個(gè)微小傾角與被測(cè)兩點(diǎn)的高度差就有明確的函數(shù)關(guān)系，通過逐個(gè)節(jié)距的測(cè)量，得出每一變化的傾斜度，經(jīng)過作圖或計(jì)算，即可求出被測(cè)表面的直線度誤差值。合象水平儀因具有測(cè)量準(zhǔn)確、效率高、價(jià)格便宜、攜帶方便等特點(diǎn)，在直線度誤差的檢測(cè)工作中得到廣泛采用。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)器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。如果被測(cè)表面無直線度誤差，并與自然水平基準(zhǔn)平行，此時(shí)水準(zhǔn)器的氣泡則位于兩棱鏡的中間位置，氣泡邊緣通過合象棱鏡7所產(chǎn)生的影象，在放大鏡6中觀察將出現(xiàn)如圖1b所示的情況。但在實(shí)際測(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)，其視場(chǎng)情況將如圖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α（圖1d）與被測(cè)表面相鄰兩點(diǎn)的高低差h有確切的對(duì)應(yīng)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）α——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。（五）實(shí)驗(yàn)步驟1、量出零件被測(cè)表面總長(zhǎng)，將總長(zhǎng)分為若干等分段（一般為6～12段）確定每一段的長(zhǎng)度（跨距）L，并按L調(diào)整可調(diào)橋板兩圓柱的中心距。2、將水平儀放于橋板上，然后將橋板從首點(diǎn)依次放在各等分點(diǎn)位置上進(jìn)行測(cè)量。到終點(diǎn)后，自終點(diǎn)再進(jìn)行一次回測(cè)，回測(cè)時(shí)橋板不能調(diào)頭，同一測(cè)點(diǎn)兩次讀過的平均值為該點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。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)查明原因并加以消除后重測(cè)。測(cè)量時(shí)要注意每次移動(dòng)橋板都要將后支點(diǎn)放在原來前支點(diǎn)處（橋板首尾銜接），測(cè)量過程中不允許移動(dòng)水平儀與橋板之間的相對(duì)位置。3、從合象水平儀讀數(shù)時(shí)，先從合像水平儀的側(cè)面視窗處讀得百位數(shù)，，再從其上端讀數(shù)鼓輪處讀得十位和個(gè)位數(shù)。從框式水平儀讀數(shù)時(shí)，待氣泡穩(wěn)定后，從氣泡邊緣所在刻線讀出氣泡偏離的格數(shù)。4、把測(cè)得的值依次填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，并用計(jì)算法按最小條件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求出被測(cè)表面的直線度誤差。（六）數(shù)據(jù)處理1、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)而得出相對(duì)差。2、根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的相對(duì)差，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)。作圖時(shí)不要漏掉首點(diǎn)（零點(diǎn)），且后一點(diǎn)的坐標(biāo)位置是在前一點(diǎn)座標(biāo)位置的基礎(chǔ)上累加。用直線依次連接各點(diǎn)，得出誤差折線。3、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（或最低）點(diǎn)相切，在兩切點(diǎn)之間有一個(gè)最低（或最高）點(diǎn)與另一條平行線相切。這兩條平行直線之間的區(qū)域就是最小包容區(qū)域。兩平行線在縱坐標(biāo)上的截距即為被測(cè)表面的直線度誤差值△a(角度格值)。4、差值f（μm）按下式折算成線性值，并按國家標(biāo)準(zhǔn)GB1184－1996確定被測(cè)表面直線度的公差等級(jí)。f=i·L·△a式中：i—水平儀的分度值L—橋板跨距△a一被測(cè)件的直線度誤差值（格）例：用合象水平儀測(cè)量一長(zhǎng)平面的直線度誤差，儀器的分度值為0.01mm，選用的橋板節(jié)距L＝165mm，測(cè)量直線度的記錄數(shù)據(jù)見下表。若被測(cè)面的直線度公差為5級(jí)，試用作圖法評(píng)定該的直線度誤差是否合格。解：數(shù)據(jù)處理的步驟如下：⑴先將各點(diǎn)的順測(cè)值與回測(cè)值取平均⑵簡(jiǎn)化測(cè)量數(shù)據(jù)：a值可取任意數(shù)值，但要有利于相對(duì)差數(shù)字的簡(jiǎn)化，本例取a＝274格。測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)序號(hào)i012345儀器讀數(shù)ai順測(cè)—273278285283270回測(cè)—275280287285272平均—274279286284271相對(duì)差△ai00+5+12+10-3坐標(biāo)值yi00+5+7+17+14⑶將相對(duì)差中的各點(diǎn)讀數(shù)格值在直角坐標(biāo)系中逐一累加描點(diǎn)（如下圖）。⑷求最小包容區(qū)：先過0點(diǎn)和第4點(diǎn)作一直線，再過第3點(diǎn)作一平行線。則兩條平行線在縱坐標(biāo)上的載距7格，即為該被測(cè)件的直線度誤差值（格值）。⑸求直線度誤差的線值：f=0.01×165×7=11.5(μm)⑹按GB1184－1996，直線度5級(jí)公差值為25μm。其測(cè)量出的誤差值小于公差值，所以被測(cè)零件直線度誤差合格。被測(cè)件直線度誤差折線圖思考題1.目前部分工廠用作圖法求解直線度誤差時(shí)，仍沿用以往的兩端點(diǎn)連線法，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)量?jī)蓷l包容直線之間的距離作為直線度誤差值。2）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？為什么？實(shí)驗(yàn)5用內(nèi)徑百分表測(cè)量孔（選做）1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜な褂脙?nèi)徑百分表測(cè)量?jī)?nèi)孔尺寸誤差的方法和特點(diǎn)。認(rèn)真體會(huì)“局部實(shí)際尺寸（實(shí)際誤差）”概念。2.設(shè)備與器材百分表測(cè)量桿１支和0.01mm百分表１個(gè)。3.實(shí)驗(yàn)原理與方法內(nèi)徑百分表是由百分表測(cè)量桿和百分表組成，是用相對(duì)測(cè)量法測(cè)量孔徑和形狀誤差。它的結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。測(cè)量時(shí)，內(nèi)徑百分表頭先壓進(jìn)入被測(cè)孔中，活動(dòng)測(cè)頭1的微小位移通過杠桿按1:1傳遞給傳動(dòng)桿6，而百分表測(cè)頭與傳動(dòng)桿6是始終接觸的，因此活動(dòng)測(cè)頭移動(dòng)0.01毫米，使傳動(dòng)桿也移動(dòng)0.01毫米，百分表指針轉(zhuǎn)動(dòng)1格。故測(cè)頭移動(dòng)量可在百分表上讀的。定位橋10起找正徑向直徑位置的作用，它保證了活動(dòng)測(cè)頭1和可換測(cè)頭2的軸線位于被測(cè)孔的直徑位置中間。4.實(shí)驗(yàn)步驟、方法與注意事項(xiàng)4.1內(nèi)徑百分表在每次使用前，首先要用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)或量塊夾持的量塊對(duì)零，環(huán)規(guī)或