互換性與技術(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

互換性與測(cè)量技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)北方工業(yè)大學(xué)機(jī)械實(shí)驗(yàn)室2017年3月

1．2．實(shí)驗(yàn)測(cè)量1．2．實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1-1用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量軸徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)1-1用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量軸徑一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私饬⑹焦鈱W(xué)計(jì)的測(cè)量原理。熟悉用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量外徑的方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容用立式光學(xué)計(jì)測(cè)量工件的外徑三、測(cè)量器具1．立式光學(xué)計(jì)2．塊規(guī)四、測(cè)量器具簡(jiǎn)介立式光學(xué)計(jì)是一種精度較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的常用光學(xué)儀器。常用來(lái)檢定5等、6等量塊、光滑極限量規(guī)及測(cè)量相應(yīng)精度的零件。（五）測(cè)量步驟：1、按被測(cè)零件的基本尺寸組合所需量塊尺寸。一般是從所需尺寸的未位數(shù)開(kāi)始選擇，將選好的量塊用汽油棉花擦去表面防銹油，并用絨布擦凈．母，0．2、將組合好的塊規(guī)組放在工作臺(tái)上，松開(kāi)橫臂緊固螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺使橫臂連同光管緩慢下降至測(cè)頭，與量塊中心位置極為接近處（約Imm的間隙）將螺釘擰緊。3、 松開(kāi)光管緊固螺釘，調(diào)整手柄，使光管緩饅下降至測(cè)頭與塊規(guī)中心位置接觸，并從目鏡中看到標(biāo)尺象，使零刻線外于指標(biāo)線附近為止。調(diào)節(jié)目鏡視度環(huán)，使標(biāo)尺像完全清晰（可配合微調(diào)反光鏡）。鎖緊螺釘，調(diào)整微調(diào)旋鈕，使刻度尺像準(zhǔn)確對(duì)好零位。4、 按壓測(cè)帽提升杠桿2?3次，檢查示值穩(wěn)定性，要求零位變化不超過(guò)l／10格，如超過(guò)過(guò)多應(yīng)尋找原因，并重新調(diào)零（各緊固螺釘應(yīng)擰緊但不能過(guò)緊，以免儀器變形）。5、 按下測(cè)帽提升杠桿，取下規(guī)塊組，將被測(cè)部件放在工作臺(tái)上（注意一定要使被測(cè)軸的母線與工作臺(tái)接觸，不得有任何跳動(dòng)或傾斜）6、 按壓測(cè)帽提升杠桿多次，若示值穩(wěn)定，則記下標(biāo)尺讀數(shù)（注意正負(fù)號(hào)）。此讀數(shù)即為該測(cè)點(diǎn)軸線的實(shí)際差值。e>圖1-1e>圖1-1工件測(cè)量位置7、在軸的三個(gè)橫截面上，相隔90度的徑向位置上共測(cè)六個(gè)點(diǎn)（如圖1-1）,并按其的驗(yàn)收極限判斷其合格性。（六） 注意事項(xiàng)1、 測(cè)量前應(yīng)先擦凈零件表面及儀器工作臺(tái)。2、 操作要小心，不得有任何碰憧，調(diào)整時(shí)觀察指針位置，不應(yīng)超出標(biāo)尺示值范圍。3、 使用量塊時(shí)要正確推合，防止劃傷量塊測(cè)量面。4、 取拿量塊時(shí)最好用竹攝子夾持，避免用手直接接觸量塊.以減少手溫對(duì)測(cè)量精度的影晌。5、 注意保護(hù)量塊工作面，禁止量塊碰撞或掉落地上。6、量塊用后，要用航空汽油洗凈，用綢布擦干并涂上防銹油。7、測(cè)量結(jié)束前，不應(yīng)拆開(kāi)塊規(guī)，以便隨時(shí)校對(duì)零位。（七） 測(cè)量數(shù)據(jù)處理及零件合格性的評(píng)定考慮到測(cè)量誤差的存在，為保證不誤收廢品，應(yīng)先根據(jù)被測(cè)軸徑公差

的大小，查表得到相應(yīng)的安全裕度 A,然后確定其驗(yàn)收極限。若全部實(shí)際尺寸都在驗(yàn)收極限范圍內(nèi)， 則可判此軸徑合格，即：Es-A>Ea>Ei+A式中：Es――零件的上偏差 Ei――零件的下偏差Ea局部實(shí)際尺寸A――安全裕度

EaII皿IImII皿IIm儀器名 稱分度值(1m)示值范圍(mm)測(cè)量范圍(mm)備注被測(cè)零件名 稱圖樣上給定的極限尺寸(mm)安全裕度A(1m)最大最小驗(yàn)收極限尺寸(mm)基本尺寸(mm)最大最小結(jié)果測(cè)量示意圖測(cè)量位置I-—In--n川一川I--In--n出--出測(cè)量A-A，b-b?方向A'-Ab-b測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)際偏差((1m)實(shí)際尺寸(mm)實(shí)驗(yàn)1-2 用內(nèi)徑百分表測(cè)量孔徑、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉內(nèi)徑百分表及內(nèi)徑的測(cè)量方法2.加深對(duì)內(nèi)尺寸測(cè)量特點(diǎn)的了解二、測(cè)量器具名稱內(nèi)徑百分表量塊及其附件.外徑千分尺三.測(cè)量器具結(jié)構(gòu)及工作原理介紹內(nèi)徑百分表是用相對(duì)法測(cè)量孔徑的通用量具，適用于測(cè)量一般精度的深孔零件，其原理如圖1-2所示。內(nèi)徑百分表主要由百分表1、接長(zhǎng)桿2、活動(dòng)測(cè)頭3、圖1-2內(nèi)徑百分表工作原等臂杠桿4、可換測(cè)量頭5、定測(cè)頭及鎖緊裝置等組成。工件的尺寸變化通過(guò)活動(dòng)測(cè)頭3，傳遞給等臂轉(zhuǎn)向杠桿4及接長(zhǎng)桿2,然后由分度值為0.01毫米的百分表指示出來(lái)。為使內(nèi)徑百分表的測(cè)量軸線通過(guò)被測(cè)孔的圓心，內(nèi)徑百分表一般均設(shè)有定心裝置，以保證測(cè)量的快捷與準(zhǔn)確。內(nèi)在百分表的分度值為0.01mm,測(cè)量范圍有6?10mm10?18mm18?35mm35?50mm50?160mm100?250mm250?450mm等多種規(guī)格。根據(jù)不同的被測(cè)孔直徑可選擇相應(yīng)測(cè)量范圍的內(nèi)徑百分表及適當(dāng)?shù)目蓳Q測(cè)量頭，通過(guò)比其精度高的量具調(diào)整零位后進(jìn)行測(cè)量。四、測(cè)量步驟1.預(yù)調(diào)整:①將百分表裝入量桿內(nèi)，預(yù)壓縮 1毫米左右（百分表的小指針指在 1的附近）后鎖緊。②根據(jù)被測(cè)零件基本尺寸選擇適當(dāng)?shù)目蓳Q測(cè)頭裝入量桿的頭部，用專

用扳手扳緊鎖緊螺母。此時(shí)應(yīng)特別注意可換測(cè)量頭與活動(dòng)測(cè)量頭之間的長(zhǎng)度須大于被測(cè)尺寸0.8?1毫米左右，以便測(cè)量時(shí)活動(dòng)測(cè)量頭能在基本尺寸的正、負(fù)一定范圍內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。2.對(duì)零位:因內(nèi)徑百分表是相對(duì)法測(cè)量的器具，故在使用前必須用其它量具根據(jù)被測(cè)件的基本尺寸校對(duì)內(nèi)徑百分表的零位。校對(duì)零位的常用方法有以下三種：用量塊和量塊附件校對(duì)零位按被測(cè)零件的基本尺寸組合量塊，并裝夾在量塊的附件中，將內(nèi)徑百分表的兩測(cè)頭放在量塊附件兩量腳之間，擺動(dòng)量桿使百分表讀數(shù)最小，此時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)百分表的滾花環(huán)，將刻度盤的零刻線轉(zhuǎn)到與百分表的長(zhǎng)指針對(duì)齊。這樣的零位校對(duì)方法能保證校對(duì)零位的準(zhǔn)確度及內(nèi)徑百分表的測(cè)量精度，但其操作比 較麻煩，且對(duì)量塊的使用環(huán)境要求較高。用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)校對(duì)零位按標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)的實(shí)按被測(cè)件的基本尺寸選擇名義尺寸相同的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī),際尺寸校對(duì)內(nèi)徑百分表的零位。按標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)的實(shí)此方法操作簡(jiǎn)便，并能保證校對(duì)零位的準(zhǔn)確度。因校對(duì)零位需制造專用的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)，固此方法只適合檢測(cè)生產(chǎn)批量較大的零件。③用外徑千分尺校對(duì)零位按被測(cè)零件的基本尺寸選擇適當(dāng)測(cè)量范圍的外徑千分尺，將外徑千尺對(duì)在被測(cè)基本尺寸外，內(nèi)徑百分表的兩測(cè)頭放在外徑千分尺兩量柱之間校對(duì)零位。因受外徑干分尺精度的影響，用其校對(duì)零位的準(zhǔn)則度和穩(wěn)定性均不高，從而降了內(nèi)徑百分表的測(cè)量精確度。但此方法易于操作和實(shí)現(xiàn)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)精度要求不高的單件或小批量零件的檢測(cè)， 仍得到較廣泛時(shí)應(yīng)用。測(cè)量①手握內(nèi)徑百分表的隔熱手柄，先將內(nèi)徑百分表的活動(dòng)量頭和定心護(hù)橋輕輕壓入被測(cè)孔徑中，然后再將固定量頭放人。當(dāng)測(cè)頭達(dá)到指定的測(cè)量部位時(shí)，將表微微在軸向截面內(nèi)擺動(dòng)（如圖 1-3），讀出指示表最小讀數(shù),

即為該測(cè)量點(diǎn)孔徑的實(shí)際偏差。測(cè)量時(shí)要特別注意該實(shí)際偏差的正、負(fù)符號(hào)：當(dāng)表針按順時(shí)針?lè)较蛭催_(dá)到零點(diǎn)的讀數(shù)是正值，當(dāng)表針按順時(shí)針?lè)较虺^(guò)零點(diǎn)的讀數(shù)是負(fù)值。②按圖1-4所示，在孔軸向的三個(gè)截面及每個(gè)截面相互垂直的兩個(gè)方向上，共測(cè)六個(gè)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)記入測(cè)量報(bào)告單內(nèi)，按孔的驗(yàn)收極限判解其合格與否。圖1-4測(cè)量位置五、零件合格性的評(píng)定考慮到測(cè)量誤差的存在，為保證不誤收廢品，應(yīng)先根據(jù)被測(cè)孔徑的公差大小，查表得到相應(yīng)的安全裕度 A,然后確定其驗(yàn)收極限，若全部實(shí)際Es-A>EaEs-A>Ea》Ei+A式中：Es――零件的上偏差Ei零件的下偏差Ea局部實(shí)際尺寸安全裕度實(shí)驗(yàn)二、形位誤差的測(cè)量一、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、銑床工作臺(tái)2．橋板四、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(guò)逐個(gè)節(jié)距的測(cè)量，得出每一變化的傾斜度，經(jīng)過(guò)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)，主要由微動(dòng)螺桿、螺母、底盤水準(zhǔn)儀、棱鏡、放大鏡、杠桿以及具有平面和V形工作面和底座等組成。合象水平儀是利用棱鏡將水準(zhǔn)器中的氣泡像復(fù)合放大，以提高讀數(shù)時(shí)的對(duì)準(zhǔn)精度，利用杠桿和微動(dòng)螺桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)提高讀的精度和靈敏度 ,其工作原理見(jiàn)本指導(dǎo)書(shū)第二篇。合象水平儀置于被測(cè)工件表面上，若被測(cè)兩點(diǎn)相對(duì)自然水平線不等高時(shí)，將引起兩端的氣泡像不重合，轉(zhuǎn)動(dòng)度盤使氣泡像重合，此時(shí)合象水平儀的讀數(shù)值即為該兩點(diǎn)相對(duì)自然水平面的高度差，刻度盤讀數(shù)與橋板跨距L之間的關(guān)系為：h=i?L?a框式水平儀是一種測(cè)量偏離水平面的微小角度變化量的常用量?jī)x，它的主要工作部分是水準(zhǔn)器。水準(zhǔn)器是一個(gè)封閉的玻璃管，內(nèi)表面的縱剖面具有一定的曲率半徑，管內(nèi)裝乙醚或酒精，并留有一定長(zhǎng)度的氣泡。由于地心引力作用，玻璃管內(nèi)的液面總是保持水平，即氣泡總是在圓弧玻璃管的最上方。當(dāng)水準(zhǔn)器的下平面處于水平時(shí)，氣泡處于玻璃管外壁刻度的正中間，若水準(zhǔn)器傾斜一個(gè)角度 a，則氣泡就要偏離最高點(diǎn)，移動(dòng)的格數(shù)與傾斜的角度a成正比。由此，可根據(jù)氣泡偏離中間位置的大小來(lái)確定水準(zhǔn)器下平面偏離水平的角度?？蚴剿絻x的分度值有0.1mm/m0.05mm/m，0.02mm/m三種。如果水平儀分度值為0.02mm/m則氣泡每移動(dòng)一格，表示導(dǎo)軌面在1m長(zhǎng)度上兩測(cè)量點(diǎn)高度差為0.02mm（或傾斜角為4''）。五、實(shí)驗(yàn)步驟6?126?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(guò)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(shuō)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(lái)前支點(diǎn)處（橋板首尾銜接），測(cè)量過(guò)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?gòu)钠渖隙俗x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（卩m按下式折算成線性值，并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB11841996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=200mm測(cè)量直線度的記錄數(shù)據(jù)見(jiàn)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)一273278285283270回測(cè)一275280287285272平均一274279286284271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(guò) 0點(diǎn)和第4點(diǎn)作一直線，再過(guò)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=0.01X200X7=14（卩m）⑹按GB1184-1996，直線度5級(jí)公差值為25卩其測(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直線度誤差測(cè)量實(shí)驗(yàn)記錄儀 器名 稱分度值（mmKmm被測(cè)零件直線度公差（卩m）測(cè)點(diǎn)序號(hào)01234第一次相對(duì)讀數(shù)第二次相對(duì)讀數(shù)平均相對(duì)讀數(shù)累積值（格）作圖計(jì)算實(shí)驗(yàn)三、表面粗糙度的測(cè)量一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康??了解用雙管顯微鏡測(cè)量表面粗糙度的原理和方法。學(xué)會(huì)使用雙管顯微鏡。3?加深對(duì)微觀不平度十點(diǎn)高度的 Rz理解二、 實(shí)驗(yàn)儀器JSG-1型雙管顯微鏡，測(cè)量范圍： 0.8?63卩m三、 實(shí)驗(yàn)步驟：⑴根據(jù)被測(cè)工件表面粗糙度的要求， 選取合適的物鏡組，選擇時(shí)可參考表1。表1粗糙度（卩m）所需物鏡總放大倍數(shù)物鏡組件與工件距離（mm0.8?1.660X510X0.041.6?6.330X260X0.26.3?72014X120X2.520?637X60X9.5⑵把工件安放在工作臺(tái)上，并使被測(cè)量面的切削痕跡與光帶方向垂直，當(dāng)測(cè)量圓柱工件時(shí)，應(yīng)將工件放在 V型工作臺(tái)上。⑶用手托住雙管顯微鏡橫臂，松開(kāi)螺釘，然后緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，使橫臂上下移動(dòng)，直到目鏡中觀察到綠色光帶和輪廓表面不平的圖象為止，再將螺釘緊固。⑷細(xì)調(diào)整：緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)手輪進(jìn)行細(xì)調(diào)，使圖象清晰，央，同時(shí)調(diào)整光源鏡頭調(diào)節(jié)環(huán)，使光帶最狹，圖象清晰。⑸松開(kāi)固定目鏡的螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)目鏡，使目鏡中“根線與波紋輪廓方向一致，然后，鎖緊此螺釘。⑹旋轉(zhuǎn)目鏡千分尺刻度轉(zhuǎn)筒，從目鏡中觀察，使“而且位置在視場(chǎng)中+”字線中的一+”字線的水平線（或與