項(xiàng)目一 機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)

項(xiàng)目一機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)械測(cè)量技術(shù)項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識(shí)一、互換性的定義及分類（一）互換性概念

互換性是指對(duì)同一規(guī)格的一批零件或部件，從中任意取出一件，不需再經(jīng)任何挑選、調(diào)整或者利用鉗工修配等其他方式進(jìn)行修配，從而可以完成裝配，并且能夠滿足機(jī)械產(chǎn)品使用性能要求的一種特性。如圖1-1-1所示：測(cè)量技術(shù)主要是研究對(duì)零件的幾何量進(jìn)行測(cè)量和檢驗(yàn)的一門(mén)技術(shù)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)互換性的基礎(chǔ)，測(cè)量技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)互換性的保證。隨著現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，測(cè)量技術(shù)在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)監(jiān)督、質(zhì)量控制和性能試驗(yàn)中占據(jù)著舉足輕重的地位。

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中常采用專業(yè)化的協(xié)作生產(chǎn)，即用分散制造、集中裝配的辦法來(lái)提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。要實(shí)行專業(yè)化生產(chǎn)保證產(chǎn)品具有互換性，必須采用互換性生產(chǎn)原則，而保證產(chǎn)品具有互換性的前提是產(chǎn)品的精度必須控制在公差范圍之內(nèi)。一、互換性的定義及分類（二）互換性的作用

1.設(shè)計(jì)方面：可以最大限度地采用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和標(biāo)準(zhǔn)部件，大大簡(jiǎn)化了繪圖和計(jì)算工作，縮短了設(shè)計(jì)周期，并有利于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的多樣化。2.制造方面：有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，便于采用先進(jìn)工藝和高效率的專用設(shè)備，有利于計(jì)算機(jī)輔助制造，及實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程和裝配過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化。3.使用維修方面：減少了機(jī)器的使用和維修的時(shí)間和費(fèi)用，提高了機(jī)器的使用價(jià)值。（三）互換性的分類

互換性按其互換程度和范圍的不同分為完全互換和不完全互換兩種，見(jiàn)表1-1-1

。

項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識(shí)種類含義示例完全互換也稱絕對(duì)互換性，是指零件在裝配或更換時(shí)，不需要輔助加工與修配，也不需要選擇、調(diào)整和修理即可裝配到機(jī)器中，并能滿足規(guī)定使用要求的性能。螺釘、螺母、滾動(dòng)軸承、齒輪等。不完全互換也稱有限互換性，是指當(dāng)有些機(jī)器的零件精度要求很高，按完全互換法加工困難，生產(chǎn)成本高，此時(shí)可將工件的尺寸公差放大，裝配前，先進(jìn)行測(cè)量，然后分組進(jìn)行裝配，以保證使用要求?；钊?、連桿、凸輪軸襯套等。一、互換性的定義及分類（四）互換性的內(nèi)容

1.幾何參數(shù)互換:包括尺寸、形狀、方向、位置、跳動(dòng)、表面微觀形狀誤差等。2.機(jī)械性能互換：如強(qiáng)度、硬度等。3.理化性能互換：如化學(xué)成分、導(dǎo)電性等。二、加工精度與加工誤差（一）加工精度

1.尺寸精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間尺寸誤差不超過(guò)一定的范圍；2.幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如：圓度、圓柱度、平面度、直線度等；

3.相互位置精度：限制加工表面與其基準(zhǔn)間的相互位置誤差，如：平行度、垂直度、同軸度、位置度等。（二）加工誤差

1.尺寸誤差：是指零件加工后的實(shí)際尺寸對(duì)理想尺寸的偏離程度；2.形狀誤差：是指加工后零件的實(shí)際表面形狀對(duì)于理想形狀的偏離程度，如圓度、直線度；3.位置誤差：是指加工后零件的表面、軸線或?qū)ΨQ平面之間的相互位置對(duì)于理想位置的或偏離程度，如同軸度等；4.表面微觀不平度：是指加工后的零件表面上由較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀誤差。項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識(shí)三、標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化（一）標(biāo)準(zhǔn)1.標(biāo)準(zhǔn)的定義

標(biāo)準(zhǔn)是指對(duì)需要協(xié)調(diào)統(tǒng)一的重復(fù)性事物（如產(chǎn)品、零部件等）和概念（如術(shù)語(yǔ)、規(guī)則、方法、代號(hào)、量值等）所做的統(tǒng)一規(guī)定。2.標(biāo)準(zhǔn)的分類

按照標(biāo)準(zhǔn)的適用領(lǐng)域和有效范圍的不同，可將標(biāo)準(zhǔn)劃分為不同的層次，這種層次關(guān)系，通常稱為標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)別。見(jiàn)表1-1-2所示。項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)含義標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)含義GB強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JB強(qiáng)制性機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)QB輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/Z國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化指導(dǎo)性技術(shù)文件DB地方標(biāo)準(zhǔn)三、標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)化（二）標(biāo)準(zhǔn)化1.標(biāo)準(zhǔn)化的定義為適應(yīng)科學(xué)發(fā)展和組織生產(chǎn)的需要，在產(chǎn)品質(zhì)量、品種規(guī)格、零部件通用等方面，規(guī)定統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)叫標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化可分國(guó)際或全國(guó)范圍的標(biāo)準(zhǔn)化及工業(yè)部門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)化。2.標(biāo)準(zhǔn)化的工作標(biāo)準(zhǔn)化工作包括制定標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)、組織實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施進(jìn)行監(jiān)督的全部活動(dòng)過(guò)程。項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)1互換性與公差基礎(chǔ)知識(shí)四、誤差與公差要保證零件具有互換性，既要包括幾何參數(shù)（如零件的尺寸、形狀、方向、位置、跳動(dòng)和表面粗糙度等）的互換性，又要物理、機(jī)械性能參數(shù)（如強(qiáng)度、硬度和剛度等）的互換。產(chǎn)品在制造過(guò)程中將產(chǎn)生加工誤差，由于機(jī)床精度、計(jì)量器具精度、操作工人技術(shù)水平及生產(chǎn)環(huán)境等因素，其加工后得到的幾何參數(shù)會(huì)不可避免地偏離設(shè)計(jì)時(shí)的理想要求，而產(chǎn)生誤差，這種誤差稱為零件的幾何量誤差。在零件制造過(guò)程中，由于加工或測(cè)量等因素的影響，完工后零件的實(shí)際尺寸、形狀和表面粗糙度等幾何量與理想狀態(tài)相比總存在一定的誤差。為保證零件的互換性，必須將零件的實(shí)際尺寸控制在允許變動(dòng)的范圍內(nèi)，我們把這個(gè)允許零件幾何量變動(dòng)的范圍稱為公差。一、測(cè)量技術(shù)的基本概念（一）測(cè)量項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)2了解機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)

測(cè)量是以確定被測(cè)對(duì)象的量值為目的而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。如用米尺測(cè)量桌面的寬度，桌面寬度就是被測(cè)的幾何量，米尺的刻度體現(xiàn)測(cè)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量。

測(cè)量對(duì)象：這里主要指幾何量，包括長(zhǎng)度、角度、表面粗糙度以及形位誤差等。

計(jì)量單位：指以定量表示同種量的量值而約定采用的標(biāo)準(zhǔn)量。對(duì)零件幾何量的測(cè)量，必須采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)度計(jì)量單位。在機(jī)械制造中，我們常用的單位為毫米（mm），精密測(cè)量時(shí)，多采用微米（μm）為單位；在角度測(cè)量中，以度、分、秒為單位。其中，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定機(jī)械圖樣上的尺寸，以毫米mm為單位時(shí)，不需要標(biāo)注計(jì)量單位的代號(hào)和名稱，如采用其他單位，則應(yīng)注明相應(yīng)的單位符號(hào)。

測(cè)量方法：是指在進(jìn)行測(cè)量時(shí)所采用的測(cè)量原理、測(cè)量器具和測(cè)量條件的綜合。測(cè)量精度：是指測(cè)量結(jié)果與真值的一致程度。由于任何測(cè)量過(guò)程總不可避免地會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差，誤差大說(shuō)明測(cè)量結(jié)果離真值遠(yuǎn)，精確度低。（二）檢驗(yàn)

檢驗(yàn)是判斷被測(cè)物理量在規(guī)定范圍內(nèi)是否合格的過(guò)程，一般來(lái)說(shuō)就是確定產(chǎn)品是否滿足設(shè)計(jì)要求的過(guò)程，即判斷產(chǎn)品合格性的過(guò)程，通常不一定要求測(cè)出具體值。幾何量檢驗(yàn)即是確定零件的實(shí)際幾何參數(shù)是否在規(guī)定的極限范圍內(nèi)，以作出合格與否的判斷。因此，檢驗(yàn)也可理解為不要求知道具體值的測(cè)量。二、測(cè)量方法

在長(zhǎng)度測(cè)量中，測(cè)量方法是根據(jù)被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)來(lái)選擇和確定的。被測(cè)對(duì)象的特點(diǎn)主要是指精度要求、幾何形狀、尺寸大小、材料性質(zhì)以及數(shù)量等。常用的測(cè)量方法如表1-2-1所示。項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)2了解機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)分類方法測(cè)量方法含義說(shuō)明是否直接測(cè)量被測(cè)要素直接測(cè)量直接從計(jì)量器具獲得測(cè)量值的測(cè)量方法。測(cè)量精度只與測(cè)量過(guò)程有關(guān)，如用游標(biāo)卡尺測(cè)量軸的直徑、長(zhǎng)度尺寸。間接測(cè)量測(cè)量與被測(cè)量有一定的函數(shù)關(guān)系的量，然后通過(guò)關(guān)系的換算得出測(cè)量值的方法。測(cè)量的精度不僅取決于有關(guān)參數(shù)的測(cè)量精度，且與所依據(jù)的函數(shù)關(guān)系有關(guān)。測(cè)量器具的讀數(shù)是否直接表示被測(cè)量的值絕對(duì)測(cè)量

被測(cè)量的全值從計(jì)量器具上直接讀數(shù)。如游標(biāo)卡尺、千分尺等測(cè)量尺寸。相對(duì)測(cè)量先用標(biāo)準(zhǔn)量將量具調(diào)好零位，然后從量具上讀出被測(cè)零件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)量的偏差值，此偏差值與標(biāo)準(zhǔn)量的代數(shù)和即為被測(cè)零件的尺寸。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，我們也稱之為比較測(cè)量法，如用比較儀測(cè)量時(shí)，先用量塊調(diào)整儀器零位，然后測(cè)量被測(cè)量要素，所獲得示值就是被測(cè)量相對(duì)于量塊的尺寸偏差。項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)2了解機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)分類方法測(cè)量方法含義說(shuō)明測(cè)量要素的多少單項(xiàng)測(cè)量

分別對(duì)工件各個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。如分別測(cè)量螺紋的中徑、螺距和牙型半角。綜合測(cè)量

同時(shí)測(cè)量工件上某些相關(guān)的幾何量的綜合結(jié)果，從而判斷零件的合格性。如用螺紋量規(guī)檢驗(yàn)螺紋的單一中徑、螺距和牙型半角實(shí)際值的綜合結(jié)果被測(cè)表面與測(cè)量器具是否接觸

接觸測(cè)量計(jì)量具在測(cè)量時(shí)，測(cè)頭與被測(cè)表面直接接觸。如用卡尺檢測(cè)外形尺寸、千分尺檢測(cè)圓柱體等。

非接觸測(cè)量計(jì)量具在測(cè)量時(shí)，測(cè)頭與被測(cè)表面不直接接觸。如利用影像儀、投影儀等量?jī)x通過(guò)光學(xué)原理進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)量加工過(guò)程中的作用

離線測(cè)量零件加工后進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果僅限于發(fā)現(xiàn)并找出廢品。

在線測(cè)量零件加工過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果直接用來(lái)控制零件的加工過(guò)程，能及時(shí)防止廢品的產(chǎn)生。零件被測(cè)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

靜態(tài)測(cè)量測(cè)量時(shí)被測(cè)面與測(cè)量頭相對(duì)靜止。如用游標(biāo)卡尺測(cè)量外形尺寸。

動(dòng)態(tài)測(cè)量測(cè)量時(shí)被測(cè)面與測(cè)量頭有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如用偏擺儀檢測(cè)軸的跳動(dòng)等。三、測(cè)量誤差（一）測(cè)量誤差的原因項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)2了解機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)測(cè)量誤差含義說(shuō)明測(cè)量?jī)x器測(cè)量器具本身存在設(shè)計(jì)、制造和使用過(guò)程中造成各項(xiàng)的誤差。如刻線尺的制造誤差、量塊制造與檢定誤差、表盤(pán)的刻制與裝配誤差等測(cè)量人員由于測(cè)量人員的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官的鑒別能力有一定的局限性，所以在儀器的安置、使用中都會(huì)產(chǎn)生誤差如測(cè)量人員的工作態(tài)度、分辨能力、技術(shù)水平、視覺(jué)的誤差、估讀的因素和測(cè)量時(shí)的身體狀況等因素對(duì)測(cè)量結(jié)果有直接影響。外界環(huán)境外界環(huán)境的變化如溫度、風(fēng)力、大氣折光等因素，這些因素的差異和變化都會(huì)直接對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，必然給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)誤差。三、測(cè)量誤差（二）測(cè)量誤差的種類項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)2了解機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)誤差種類含義粗大誤差粗大誤差也稱錯(cuò)誤。粗大誤差是由于測(cè)量人員使用儀器不正確或疏忽大意系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差是指在一定測(cè)量條件下，多次測(cè)量同一量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)均保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。偶然誤差在相同的觀測(cè)條件下對(duì)某量進(jìn)行一系列觀測(cè)，單個(gè)誤差的出現(xiàn)沒(méi)有一定的規(guī)律性，其數(shù)值的大小和符號(hào)都不固定，表現(xiàn)出偶然性，這種誤差稱為偶然誤差，又稱為隨機(jī)誤差。四、測(cè)量精度測(cè)量精度含義精密度表示測(cè)量結(jié)果受隨機(jī)誤差影響的程度正確度表示測(cè)量結(jié)果受系統(tǒng)誤差影響的程度。準(zhǔn)確度表示測(cè)量結(jié)果受系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差綜合影響的程度。一、測(cè)量器具的分類（一）量具項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)3了解常用量具量具名稱量具實(shí)物特點(diǎn)角度量塊

量具是指用來(lái)測(cè)量或檢驗(yàn)零件尺寸的器具，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。通過(guò)對(duì)被測(cè)要素的直接接觸測(cè)量，可以直接指示出長(zhǎng)度的單位或界限。操作比較簡(jiǎn)單，測(cè)量比較方便螺旋測(cè)微器游標(biāo)卡尺一、測(cè)量器具的分類（二）量規(guī)項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)3了解常用量具量具名稱量具實(shí)物特點(diǎn)光滑極限量規(guī)量規(guī)是沒(méi)有刻度的專用測(cè)量器具，是一種檢驗(yàn)工具。在成批或大量生產(chǎn)中，為了提高檢測(cè)效率，主要是用來(lái)檢驗(yàn)零件尺寸和幾何誤差的綜合結(jié)果，從而判斷工件的被測(cè)幾何量是否符合加工的技術(shù)要求和功能性要求。螺紋環(huán)規(guī)一、測(cè)量器具的分類（三）量?jī)x項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)3了解常用量具量具名稱量具實(shí)物特點(diǎn)影像儀量?jī)x是用來(lái)測(cè)量零件或檢定量具的儀器，與量具相比，具有靈敏度高、精度高、測(cè)量力小等優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。它是利用機(jī)械、光學(xué)、氣動(dòng)、電動(dòng)等原理，將長(zhǎng)度單位放大或細(xì)分的器具。投影儀電子水平儀一、測(cè)量器具的分類（四）測(cè)量裝置項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)3了解常用量具量具名稱量具實(shí)物特點(diǎn)V型架測(cè)量裝置是指為確定被測(cè)量所必需的測(cè)量器具和輔助設(shè)備的總體。它是量具、量?jī)x和其他定位元件等的組合體，是一種專用的檢驗(yàn)工具，用來(lái)提高測(cè)量或檢驗(yàn)效率和測(cè)量精度，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。測(cè)量工作臺(tái)千分尺底座二、量具的技術(shù)性能指標(biāo)項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)3了解常用量具指標(biāo)名稱量具實(shí)物特點(diǎn)刻度間距刻度間距是指測(cè)量器具刻度標(biāo)尺或圓刻度盤(pán)上兩相鄰刻線中心之間的距離或圓弧長(zhǎng)度?？潭乳g距太小，會(huì)影響估讀值的精度；若太大，則會(huì)增大讀數(shù)裝置的輪廓尺寸。分度值測(cè)量器具的標(biāo)尺上，相鄰兩刻線（最小單位量值）所代表的量值之差。如圖1-3-6所示，一外徑千分尺的微分筒上相鄰兩刻線所代表的量值之差為0.01mm，則該測(cè)量器具的分度值為0.01mm測(cè)量范圍測(cè)量范圍是指測(cè)量器具的誤差處于規(guī)定的極限內(nèi)，測(cè)量器具所能測(cè)量的被測(cè)量最小值到最大值的范圍。例如，外徑千分尺的測(cè)量范圍有0～25mm、25～50mm等，機(jī)械式比較儀的測(cè)量范圍為0～180mm。測(cè)量力在接觸式測(cè)量過(guò)程中，測(cè)量器具測(cè)頭與被測(cè)量面間的接觸壓力。測(cè)量力太大會(huì)引起彈性變形，測(cè)量力太小會(huì)影響接觸的穩(wěn)定性。示值誤差測(cè)量?jī)x器的示值與被測(cè)量的真值之差。示值誤差是測(cè)量?jī)x器本身各種誤差的綜合反映。因此，儀器示值范圍內(nèi)的不同工作點(diǎn)，示值誤差是不相同的。二、量具的技術(shù)性能指標(biāo)項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)3了解常用量具三、量具的選用原則項(xiàng)目一、機(jī)械測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)任務(wù)3了解常用量具1.按被測(cè)零件的尺寸大小和要求確定量具的規(guī)格，包