第3章-測量方法及常用測量儀器和量具

第3章測量方法及常用測量儀器及量具測量與檢驗(yàn)

測量：就是把被測量與具有計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，從而確定被測量的量值的過程。

檢驗(yàn)：確定被測的幾何量是否在規(guī)定的驗(yàn)收極限范圍內(nèi)，判斷其是否合格，不求量值。測量方法常用測量儀器及量具測量過程由測量的定義可知，任何一個(gè)測量過程都必須有明確的被測對(duì)象和確定的測量單位，還要有與被測對(duì)象相適應(yīng)的測量方法，而且測量結(jié)果還要達(dá)到所要求的測量精度。

一個(gè)完整的測量過程應(yīng)包括4個(gè)要素：

（1）被測對(duì)象在幾何量測量中，指長度、角度、形狀、位置、表面粗糙度以及螺紋、齒輪等零件的幾何參數(shù)。

（2）測量單位用以度量同類量值的標(biāo)準(zhǔn)量。

（3）測量方法測量時(shí)所采用的測量原理、測量器具和測量條件的總和。

（4）測量精度測量結(jié)果與被測量真值的一致程度。測量方法分類及其特點(diǎn)

按測量值獲得方式的不同，測量方法可分為：1.絕對(duì)測量和相對(duì)測量（1）絕對(duì)測量

在計(jì)量器具的示數(shù)裝置上可表示出被測量的全值。

絕對(duì)測量法(2)相對(duì)測量

在計(jì)量器具的示數(shù)裝置上只表示出被測量相對(duì)已知標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值。

相對(duì)測量法

即測出的值為尺寸實(shí)際的偏差。2.直接測量和間接測量

（1）直接測量——用計(jì)量器具直接測量被測量的整個(gè)數(shù)值或相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)量的偏差。

（2）間接測量——測得的量與被測量有函數(shù)關(guān)系的其他量，再通過函數(shù)關(guān)系式求出被測量。如圖所示測

R:通過測量s、h

間接測量法3.單項(xiàng)測量和綜合測量（1）單項(xiàng)測量——對(duì)被測件的個(gè)別參數(shù)分別進(jìn)行測量。例如，用工具顯微鏡對(duì)外螺紋(量規(guī))的單一中徑、螺距和牙側(cè)角分別進(jìn)行測量。（2）綜合測量——對(duì)被測件某些相關(guān)聯(lián)參數(shù)的綜合效果進(jìn)行檢驗(yàn)，以判斷綜合結(jié)果是否合格。

例如，用螺紋量規(guī)通規(guī)檢驗(yàn)普通螺紋的單一中徑、螺距和牙側(cè)角實(shí)際值的綜合結(jié)果是否合格。4.靜態(tài)測量和動(dòng)態(tài)測量（1）靜態(tài)測量——對(duì)被測件在靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行的測量。（2）動(dòng)態(tài)測量——對(duì)被測件在其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行測量。5.接觸測量和非接觸測量（1）接觸測量——計(jì)量器具的測頭與被測件表面相接觸的測量。（2）非接觸測量——計(jì)量器具的測頭與被測件表面不接觸的測量。6.等精度測量和不精度測量（1）等精度測量——在測量過程中，影響測量精度的各因素不改變。

例如，環(huán)境、人員、儀器及測量方法等都不變。（2）不等精度測量——在測量過程中，影響測量精度的各因素全部或部分改變。常用測量儀器及量具（1）基準(zhǔn)量具定值基準(zhǔn)量具，如量塊、角度塊等。

變值基準(zhǔn)量具，如線紋刻線尺等。（2）通用測量器具

——將被測量轉(zhuǎn)換成可直接觀測的示值或等效信息的測量工具。①游標(biāo)類量具——如游標(biāo)卡尺等。②微動(dòng)螺旋類量具——如千分尺等。③機(jī)械比較儀——如齒輪杠桿比較儀等。④光學(xué)量儀——如光學(xué)計(jì)、光學(xué)測角儀等。⑤氣動(dòng)量儀——如浮標(biāo)式氣動(dòng)量儀的。⑥電動(dòng)量儀——如電動(dòng)輪廓儀等。⑦微機(jī)化量儀（機(jī)電一體化量儀）——如微機(jī)控制數(shù)顯測量儀:數(shù)顯光學(xué)計(jì)、數(shù)顯測長儀、三坐標(biāo)測量機(jī)等。（3）量規(guī)類如光滑極限量規(guī)、螺紋量規(guī)、功能量規(guī)等。（4）檢驗(yàn)夾具測量時(shí)所需的夾具等輔助設(shè)備。鋼直尺

鋼直尺是最簡單的長度量具，它的長度有150，300，500和1000mm四種規(guī)格。圖1是常用的150mm鋼直尺。圖1150mm鋼直尺鋼直尺用于測量零件的長度尺寸(圖2)，它的測量結(jié)果不太準(zhǔn)確。這是由于鋼直尺的刻線間距為1mm，而刻線本身的寬度就有0.1～0.2mm，所以測量時(shí)讀數(shù)誤差比較大，只能讀出毫米數(shù)，即它的最小讀數(shù)值為1mm，比1mm小的數(shù)值，只能估計(jì)而得。圖2鋼直尺的使用方法a)量長度b)量螺距c)量寬度d)量內(nèi)孔e)量深度f)劃線注意：如果用鋼直尺直接去測量零件的直徑尺寸(軸徑或孔徑)，則測量精度更差。其原因是：除了鋼直尺本身的讀數(shù)誤差比較大以外，還由于鋼直尺無法正好放在零件直徑的正確位置。

塞尺塞尺又稱厚薄規(guī)或間隙片。主要用來檢驗(yàn)機(jī)床特別緊固面和緊固面、活塞與氣缸、活塞環(huán)槽和活塞環(huán)、十字頭滑板和導(dǎo)板、進(jìn)排氣閥頂端和搖臂、齒輪嚙合間隙等兩個(gè)結(jié)合面之間的間隙大小。

塞尺是由許多層厚薄不一的薄鋼片組成（圖3）按照塞尺的組別制成一把一把的塞尺，每把塞尺中的每片具有兩個(gè)平行的測量平面，且都有厚度標(biāo)記，以供組合使用。測量時(shí)，根據(jù)結(jié)合面間隙的大小，用一片或數(shù)片重迭在一起塞進(jìn)間隙內(nèi)。例如用0.03mm的一片能插入間隙，而0.04mm的一片不能插入間隙，這說明間隙在0.03～0.04mm之間，所以塞尺也是一種界限量規(guī)。

圖3塞尺內(nèi)卡鉗外卡鉗游標(biāo)卡尺千分尺卡尺游標(biāo)卡尺

游標(biāo)卡尺是一種常用的精確測量工具，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測量范圍大等特點(diǎn)，可以用它來測量零件的外徑、內(nèi)徑、長度、寬度、厚度、深度和孔距等，應(yīng)用范圍很廣。帶有刀口形的上下量爪和帶有深度尺的型式，如圖4。

游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)型式圖4游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)型式1-尺身；2-上量爪；3-尺框；4-緊固螺釘；5-深度尺；6-游標(biāo)；7-下量爪游標(biāo)卡尺的組成(1)具有固定量爪的尺身1。尺身上有類似鋼尺一樣的主尺刻度6。主尺上的刻線間距為1mm。主尺的長度決定于游標(biāo)卡尺的測量范圍。

(2)具有活動(dòng)量爪的尺框3。尺框上有游標(biāo)8，游標(biāo)卡尺的游標(biāo)讀數(shù)值可制成為0.1、0.05和0.02mm的三種。游標(biāo)讀數(shù)值，就是指使用這種游標(biāo)卡尺測量零件尺寸時(shí)，卡尺上能夠讀出的最小數(shù)值。(3)帶有測量深度的深度尺。深度尺固定在尺框的背面，能隨著尺框在尺身的導(dǎo)向凹槽中移動(dòng)。測量深度時(shí)，應(yīng)把尺身尾部的端面靠緊在零件的測量基準(zhǔn)平面上

(4)測量范圍等于和大于200mm的游標(biāo)卡尺，帶有隨尺框作微動(dòng)調(diào)整的微動(dòng)裝置5。使用時(shí)，先用固定螺釘4把微動(dòng)裝置5固定在尺身上，再轉(zhuǎn)動(dòng)微動(dòng)螺母7，活動(dòng)量爪就能隨同尺框3作微量的前進(jìn)或后退。微動(dòng)裝置的作用，是使游標(biāo)卡尺在測量時(shí)用力均勻，便于調(diào)整測量壓力，減少測量誤差。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原理和讀數(shù)方法

游標(biāo)卡尺的讀數(shù)機(jī)構(gòu)，是由主尺和游標(biāo)(6和8)兩部分組成。當(dāng)活動(dòng)量爪與固定量爪貼合時(shí)，游標(biāo)上的“0”刻線(簡稱游標(biāo)零線)對(duì)準(zhǔn)主尺上的“0”刻線，此時(shí)量爪間的距離為“0”。當(dāng)尺框向右移動(dòng)到某一位置時(shí)，固定量爪與活動(dòng)量爪之間的距離，就是零件的測量尺寸。此時(shí)零件尺寸的整數(shù)部分，可在游標(biāo)零線左邊的主尺刻線上讀出來，而比1mm小的小數(shù)部分，可借助游標(biāo)讀數(shù)機(jī)構(gòu)讀出。圖中所示，主尺每小格1mm，當(dāng)兩爪合并時(shí)，游標(biāo)上的50格剛好等于主尺上的49mm，則游標(biāo)每格間距=49mm÷50=0.98mm主尺每格間距與游標(biāo)每格間距相差=1-0.98=0.02(mm)0.02mm即為此種游標(biāo)卡尺的最小讀數(shù)值。一般實(shí)用的游標(biāo)有10、20和50三種，所對(duì)應(yīng)的分度值即精密度分別為：0.1mm、0.05mm和0.02mm。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法是：（1）游標(biāo)尺的“0”線是讀毫米的基準(zhǔn)，主尺上挨近游標(biāo)“0”線左邊最近的那根刻度線的數(shù)字就是主尺的毫米值（整數(shù)值）；（2）再看游標(biāo)尺上那哪一根線與主尺上的刻線對(duì)齊，將該線的序號(hào)乘以分度值，就是主尺的小數(shù)值（也可在游標(biāo)尺上直接讀出）；（3）將整數(shù)和小數(shù)相加，就是所求的數(shù)值。k代表整數(shù)刻度線數(shù)值，n為與主尺刻線對(duì)齊的游標(biāo)上的刻線數(shù)，設(shè)分度值為Δx，則圖中所示游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為

l=k+n*Δx游標(biāo)卡尺的測量精度

測量零件尺寸時(shí)，要按照零件尺寸的精度要求，選用適當(dāng)?shù)牧烤摺Ｓ螛?biāo)卡尺是一種中等精度量具，只適用于中等精度的尺寸測量和檢驗(yàn)。用游標(biāo)卡尺測量鍛鑄件毛坯或精度要求很高的尺寸，都是不合理的。前者容易損壞量具，后者達(dá)不到測量精度要求。例如，用游標(biāo)讀數(shù)值為0.02mm的0～125mm的游標(biāo)卡尺(示值誤差為±0.02mm)，測量50mm的軸時(shí)，若游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)為50.00mm，實(shí)際直徑可能是50.02mm，也可能是49.98mm。這不是游標(biāo)尺的使用方法上有什么問題，而是它本身制造精度所允許產(chǎn)生的誤差。

因此，若該軸的直徑尺寸是（）則軸的制造公差為0.025mm，而游標(biāo)卡尺本身就有著±0.02mm的示值誤差，選用這樣的量具去測量，顯然是無法保證軸徑的精度要求的。游標(biāo)卡尺的使用方法1.去除工件上的毛刺并清潔被測表面；2.打開卡爪以容下工件；3.夾住工件并鎖緊緊固螺釘；4.轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母直到剛剛接觸到工件表面，在轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整螺母時(shí)，嘗試輕輕地橫豎移動(dòng)橫梁，以確認(rèn)卡爪在正確位置上；5.鎖緊在移動(dòng)卡爪上的緊固螺母；6.讀數(shù)；使用游標(biāo)卡尺測量零件尺寸時(shí)，必須注意下列幾點(diǎn)：

1測量前應(yīng)把卡尺揩干凈，檢查卡尺的兩個(gè)測量面和測量刃口是否平直無損，把兩個(gè)量爪緊密貼合時(shí)，應(yīng)無明顯的間隙，同時(shí)游標(biāo)和主尺的零位刻線要相互對(duì)準(zhǔn)。這個(gè)過程稱為校對(duì)游標(biāo)卡尺的零位。

2移動(dòng)尺框時(shí)，活動(dòng)要自如，不應(yīng)有過松或過緊，更不能有晃動(dòng)現(xiàn)象。用固定螺釘固定尺框時(shí)，卡尺的讀數(shù)不應(yīng)有所改變。在移動(dòng)尺框時(shí)，不要忘記松開固定螺釘，亦不宜過松以免掉了。

3當(dāng)測量零件的外尺寸時(shí)：卡尺兩測量面的聯(lián)線應(yīng)垂直于被測量表面，不能歪斜。測量時(shí)，可以輕輕搖動(dòng)卡尺，放正垂直位置，否則，量爪若在如圖所示的錯(cuò)誤位置上，將使測量結(jié)果a比實(shí)際尺寸b要大；先把卡尺的活動(dòng)量爪張開，使量爪能自由地卡進(jìn)工件，把零件貼靠在固定量爪上，然后移動(dòng)尺框，用輕微的壓力使活動(dòng)量爪接觸零件。如卡尺帶有微動(dòng)裝置，此時(shí)可擰緊微動(dòng)裝置上的固定螺釘，再轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺母，使量爪接觸零件并讀取尺寸。決不可把卡尺的兩個(gè)量爪調(diào)節(jié)到接近甚至小于所測尺寸，把卡尺強(qiáng)制的卡到零件上去。這樣做會(huì)使量爪變形，或使測量面過早磨損，使卡尺失去應(yīng)有的精度。正確

錯(cuò)誤

測量溝槽時(shí)，應(yīng)當(dāng)用量爪的平面測量刃進(jìn)行測量，盡量避免用端部測量刃和刀口形量爪去測量外尺寸。而對(duì)于圓弧形溝槽尺寸，則應(yīng)當(dāng)用刃口形量爪進(jìn)行測量，不應(yīng)當(dāng)用平面形測量刃進(jìn)行測量。測量溝槽寬度時(shí)，也要放正游標(biāo)卡尺的位置，應(yīng)使卡尺兩測量刃的聯(lián)線垂直于溝槽,不能歪斜.否則，量爪若在如下圖所示的錯(cuò)誤位置上，也將使測量結(jié)果不準(zhǔn)確（可能大也可能?。Ｕ_錯(cuò)誤錯(cuò)誤正確4

當(dāng)測量零件的內(nèi)尺寸時(shí)：要使量爪分開的距離小于所測內(nèi)尺寸，進(jìn)入零件內(nèi)孔后，再慢慢張開并輕輕接觸零件內(nèi)表面，用固定螺釘固定尺框后，輕輕取出卡尺來讀數(shù)。取出量爪時(shí)，用力要均勻，并使卡尺沿著孔的中心線方向滑出，不可歪斜，免使量爪扭傷；變形和受到不必要的磨損，同時(shí)會(huì)使尺框走動(dòng)，影響測量精度。內(nèi)孔的測量方法卡尺兩測量刃應(yīng)在孔的直徑上，不能偏歪。下圖為帶有刀口形量爪和帶有圓柱面形量爪的游標(biāo)卡尺，在測量內(nèi)孔時(shí)正確的和錯(cuò)誤的位置。當(dāng)量爪在錯(cuò)誤位置時(shí)，其測量結(jié)果，將比實(shí)際孔徑D要小。正確

錯(cuò)誤

5用下量爪的外測量面測量內(nèi)尺寸時(shí)，在讀取測量結(jié)果時(shí)，一定要把量爪的厚度加上去。即游標(biāo)卡尺上的讀數(shù)，加上量爪的厚度，才是被測零件的內(nèi)尺寸。測量范圍在500mm以下的游標(biāo)卡尺，量爪厚度一般為10mm。但當(dāng)量爪磨損和修理后，量爪厚度就要小于10mm，讀數(shù)時(shí)這個(gè)修正值也要考慮進(jìn)去。

6用游標(biāo)卡尺測量零件時(shí)，不允許過分地施加壓力，所用壓力應(yīng)使兩個(gè)量爪剛好接觸零件表面。如果測量壓力過大，不但會(huì)使量爪彎曲或磨損，且量爪在壓力作用下產(chǎn)生彈性變形，使測量得的尺寸不準(zhǔn)確(外尺寸小于實(shí)際尺寸，內(nèi)尺寸大于實(shí)際尺寸)。。

7為了獲得正確的測量結(jié)果，可以多測量幾次。即在零件的同一截面上的不同方向進(jìn)行測量。對(duì)于較長零件，則應(yīng)當(dāng)在全長的各個(gè)部位進(jìn)行測量，務(wù)使獲得一個(gè)比較正確的測量結(jié)果。游標(biāo)卡尺應(yīng)用舉例

用游標(biāo)卡尺測量兩孔的中心距兩種方法：一種是先用游標(biāo)卡尺分別量出兩孔的內(nèi)徑D1和D2，再量出兩孔內(nèi)表面之間的最大距離A，則兩孔的中心距：另一種測量方法，也是先分別量出兩孔的內(nèi)徑D1和D2，然后用刀口形量爪量出兩孔內(nèi)表面之間的最小距離B，則兩孔的中心距：其他游標(biāo)卡尺名稱數(shù)顯游標(biāo)卡尺數(shù)顯高度尺數(shù)顯深度尺

測量范圍(mm)0～1500～2000～3000～5000～3000～5000～200分辨率(mm)0.01測量精度(mm)(0～200)0.03；(?200～300)0.04；(?300～500)0.05測量移動(dòng)速度(m/s)1.5測量范圍指示表讀數(shù)值指示表示值誤差范圍0～1500.0110～2000.021；20～3000.055帶表卡尺數(shù)字顯示游標(biāo)卡尺螺旋測微量具

應(yīng)用螺旋測微原理制成的量具，稱為螺旋測微量具。它們的測量精度比游標(biāo)卡尺高，且測量比較靈活，當(dāng)加工精度要求較高時(shí)多被應(yīng)用。機(jī)械加工車間常用的有：外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺、深度千分尺以及螺紋千分尺和公法線千分尺等，分別用于測量或檢驗(yàn)零件的外徑、內(nèi)徑、深度、厚度以及螺紋的中徑和齒輪的公法線長度等。工作原理和讀數(shù)方法工作原理利用精密螺紋副原理測長的手?jǐn)y式通用長度測量工具。精密螺桿在螺母中每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，即沿軸線移動(dòng)一個(gè)螺距，因此可用螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角度來表示移動(dòng)的距離。測量時(shí)。轉(zhuǎn)動(dòng)的整圈數(shù)從固定套管上的刻度讀出，小數(shù)部分從微分筒圓周上的50個(gè)等分刻度讀出。精密螺桿的螺距常采用0.5mm，轉(zhuǎn)動(dòng)