形狀和位置誤差測(cè)量

形狀和位置誤差測(cè)量

黃文暄高級(jí)工程師馬爾精密量儀（蘇州）有限公司一、概述----特征項(xiàng)目各種零件經(jīng)過加工后，零件的幾何要素不可避免的會(huì)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(duì)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(gè)公差特征項(xiàng)目。一、概述----測(cè)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(cè)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(cè)量中要涉及到的問題有：對(duì)被測(cè)要素進(jìn)行測(cè)量或控制，取得評(píng)定形位誤差的有關(guān)參數(shù)或直接判斷其合格與否。評(píng)定形位誤差時(shí)，會(huì)涉及到數(shù)據(jù)處理。要達(dá)到檢測(cè)精度要求，需要研究測(cè)量誤差。一、概述----被測(cè)要素的體現(xiàn)以測(cè)得要素代替實(shí)際要素以模擬方法體現(xiàn)中心要素測(cè)量中要求測(cè)量基準(zhǔn)與被測(cè)要素之間有正確的相對(duì)位置關(guān)系，是否會(huì)帶來測(cè)量誤差。圖a所示，由于被測(cè)要素相對(duì)于基準(zhǔn)未能保持正確的方向，指示計(jì)反映的讀數(shù)差，就大于被測(cè)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(cè)量誤差，在測(cè)量前應(yīng)對(duì)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(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一致。采用模擬基準(zhǔn)則是使二者取得一致的最簡(jiǎn)便的方法。測(cè)量基準(zhǔn)與被測(cè)被測(cè)要素的位置關(guān)系一、概述----基準(zhǔn)測(cè)量一、概述----檢測(cè)原則檢測(cè)原則一—與理想要素比較的原則檢測(cè)原則二—測(cè)量坐標(biāo)值原則檢測(cè)原則三—測(cè)量特征參數(shù)原則檢測(cè)原則四—測(cè)量跳動(dòng)原則檢測(cè)原則五—控制實(shí)效邊界原則二、形狀誤差測(cè)量----形狀公差種類與形狀誤差評(píng)定（一）形狀公差種類及要素：1理想要素與實(shí)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(píng)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(cè)要素二、形狀誤差測(cè)量----形狀公差種類與形狀誤差評(píng)定形狀誤差的評(píng)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(cè)實(shí)際要素對(duì)其理想要素的最大變動(dòng)量的最小值，并以此作為評(píng)定形狀誤差的依據(jù)。按最小條件評(píng)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(cè)實(shí)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(píng)定形狀誤差，最為理想，因?yàn)樵u(píng)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(píng)定直線度的兩端連線法4評(píng)定平面度誤差的對(duì)角線法直線度誤差的評(píng)定。在給定的平面內(nèi)，由兩平行直線包容實(shí)際直線時(shí)，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(diǎn)圖二、形狀誤差測(cè)量----形狀公差種類與形狀誤差評(píng)定平面度誤差的評(píng)定三角形準(zhǔn)則：三個(gè)高極點(diǎn)與一個(gè)低極點(diǎn)（或相反），其中一個(gè)低極點(diǎn)（或高極點(diǎn)）位于三個(gè)高極點(diǎn)（或低極點(diǎn)）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(gè)高極點(diǎn)與一個(gè)低極點(diǎn)（或相反）交叉原則：成相互交叉形式的兩個(gè)高極點(diǎn)與兩個(gè)低極點(diǎn)。符合三角形準(zhǔn)則的平面度誤差評(píng)定符合交叉準(zhǔn)則的平面度誤差評(píng)定符合直線準(zhǔn)則的平面度誤差評(píng)定二、形狀誤差測(cè)量----直線度誤差的測(cè)量（一）測(cè)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(shí)現(xiàn)跨距法測(cè)量用打表法測(cè)直線度誤差光隙法判斷直線度二、形狀誤差測(cè)量----平面度誤差的測(cè)量（一）測(cè)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(cè)平面度打表法測(cè)平面度準(zhǔn)直法測(cè)量平面度二、形狀誤差測(cè)量----圓度和圓柱度誤差的測(cè)量（一）圓度誤差的評(píng)定圓度誤差的評(píng)定方法有多種，GB7235-1987《評(píng)定圓度誤差的方法-半徑變化量測(cè)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(píng)定被測(cè)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(píng)定圓度誤差最小二乘圓法評(píng)定圓度誤差二、形狀誤差測(cè)量----圓度和圓柱度誤差的測(cè)量（一）圓度誤差的測(cè)量1.圓度儀測(cè)量法2.坐標(biāo)測(cè)量法圓度儀測(cè)量法坐標(biāo)測(cè)量法二、形狀誤差測(cè)量----圓度和圓柱度誤差的測(cè)量（一）圓度誤差的測(cè)量3.兩點(diǎn)和三點(diǎn)測(cè)量法兩點(diǎn)測(cè)量圓度誤差三點(diǎn)測(cè)量原理三、位置誤差測(cè)量----位置誤差的種類與評(píng)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(dòng)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(duì)稱度誤差；跳動(dòng)誤差包括圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)兩種誤差。（二）位置度誤差的評(píng)定1.平行度誤差的評(píng)定。（1）面對(duì)基準(zhǔn)平面的平行度誤差（2）線對(duì)基準(zhǔn)平面的平行度誤差（3）面對(duì)基準(zhǔn)直線的平行度誤差三、位置誤差測(cè)量----位置誤差的種類與評(píng)定（二）位置誤差的評(píng)定2.垂直度誤差的評(píng)定。線面要素之間垂直度關(guān)系也可分為面對(duì)面、線對(duì)面、面對(duì)線和線對(duì)線4種基本情況。線對(duì)面垂直度誤差三、位置誤差測(cè)量----位置誤差的種類與評(píng)定（二）位置誤差的評(píng)定3.傾斜度誤差的評(píng)定。傾斜度誤差是指被測(cè)實(shí)際要素相對(duì)于基準(zhǔn)成一理想正確角度α的理想要素的變動(dòng)量。4.同軸度誤差的評(píng)定。對(duì)于同軸度來說，當(dāng)基準(zhǔn)線已經(jīng)確定，而被測(cè)實(shí)際軸線已經(jīng)測(cè)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(cè)實(shí)際軸線時(shí)，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(cè)實(shí)際軸線對(duì)基準(zhǔn)軸線的最大變動(dòng)量的兩倍。同軸度誤差的評(píng)定三、位置誤差測(cè)量----位置誤差的種類與評(píng)定（二）位置誤差的評(píng)定5.對(duì)稱度誤差的評(píng)定。對(duì)稱度誤差評(píng)定也分為面對(duì)面、線對(duì)面、面對(duì)線、線對(duì)線四種類型。1.面對(duì)面的對(duì)稱度誤差2.面對(duì)線的對(duì)稱度誤差面對(duì)基準(zhǔn)軸線對(duì)稱度誤差面對(duì)基準(zhǔn)軸線誤差三、位置誤差測(cè)量----位置誤差的種類與評(píng)定（二）位置誤差的評(píng)定6.位置度誤差的評(píng)定。位置度誤差可分為單一要素的位置度誤差（包括點(diǎn)、線或面相對(duì)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(duì)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(píng)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：?jiǎn)我灰氐奈恢枚日`差三、位置誤差測(cè)量----位置誤差的種類與評(píng)定（二）位置誤差的評(píng)定（2）成組要素的位置度誤差及其評(píng)定用理論正確尺寸標(biāo)注三、位置誤差測(cè)量----平行度誤差的測(cè)量（一）面與面之間的平行度測(cè)量1.打表法2.水平儀法直接打表法測(cè)量(a)接測(cè)件（b)測(cè)量示意水平儀測(cè)量平行度三、位置誤差測(cè)量----垂直度誤差的測(cè)量垂直度誤差常采用的方法有光隙法、打表法、準(zhǔn)直測(cè)量法和閉合測(cè)量法。1.光隙法2.打表法3.準(zhǔn)直測(cè)量法4.閉合法三、位置誤差測(cè)量----同軸度誤差的測(cè)量測(cè)量同軸度誤差時(shí)，首先要確定被測(cè)得實(shí)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(cè)量方法麻煩，經(jīng)常不能實(shí)現(xiàn)，因此一般采用測(cè)量特征參數(shù)的原則。當(dāng)被測(cè)要素按最大實(shí)體原則要求時(shí)，可用位置量規(guī)進(jìn)行檢測(cè)。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(cè)量----對(duì)稱度誤差的測(cè)量對(duì)稱度誤差是指被測(cè)實(shí)際中心要素對(duì)其理想要素的變動(dòng)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(cè)量----位置度誤差的測(cè)量位置度誤差是指包容被測(cè)實(shí)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(cè)量方法有打表測(cè)量、坐標(biāo)測(cè)量和綜合量規(guī)檢驗(yàn)。1.點(diǎn)的位置度誤差的測(cè)量2.線位置度誤差的測(cè)量3.面的位置度誤差的測(cè)量三、位置誤差測(cè)量----跳動(dòng)誤差的測(cè)量（一）跳動(dòng)的分類1.圓跳動(dòng)（1）徑向圓跳動(dòng)（2）徑向圓跳動(dòng)（3）斜向圓跳動(dòng)三、位置誤差測(cè)量----跳動(dòng)誤差的測(cè)量（一）跳動(dòng)的分類（1）徑向全跳動(dòng)2.全跳動(dòng)（2）端面全跳動(dòng)三、位置誤差測(cè)量----跳動(dòng)誤差的測(cè)量（一）跳動(dòng)的測(cè)量方法1.頂尖法2.V型架法3.套筒法三、位置誤差測(cè)量----跳動(dòng)誤差的測(cè)量測(cè)量跳動(dòng)時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)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(duì)質(zhì)量不大的被測(cè)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(cè)量跳動(dòng)時(shí)，應(yīng)盡可能用頂尖定位。（2）使用套筒和V型塊定位時(shí)，要注意確保軸向定位的可靠性，特別是測(cè)量端面圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)，軸向的變動(dòng)將全部反映到測(cè)量結(jié)果中去。（3）很多跳動(dòng)測(cè)量是在車間生產(chǎn)條件下進(jìn)行的，要避免振動(dòng)和塵土贓物的影響。測(cè)量前，應(yīng)對(duì)頂尖和頂尖孔、V型塊或套筒的工作面、被測(cè)工件的支持軸頸等部位清洗干凈。（4）測(cè)量全跳動(dòng)，保證指示表架沿與被測(cè)件回轉(zhuǎn)軸線平行（測(cè)徑向全跳動(dòng)）或垂直（測(cè)端面全跳動(dòng)）方向移動(dòng)的導(dǎo)軌，除應(yīng)具備應(yīng)有的精度外，還要運(yùn)動(dòng)靈活，指示表架移動(dòng)時(shí)，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(cè)量裝置來測(cè)全跳動(dòng)。三、位置誤差測(cè)量----跳動(dòng)誤差的測(cè)量跳動(dòng)與其他一些形位誤差項(xiàng)目