測量技術基礎1 (2)

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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,課題五 測量技術基礎,精度測量的基本概念,基本內容,概述,:檢測的意義、測量的基本要素、檢測的一般步驟,計量單位與量值傳遞,:,長度單位及其基準、量塊、長度的量值傳遞,測量器具與測量方法,:,測量器具的分類,、,測量器具的技術性能指標,、,測量方法分類,測量誤差:,測量誤差及表達式、誤差的分類、誤差的來源及減小其影響的措施、測量不確定度、,測量數(shù)據(jù)的處理,檢測的意義,為了滿足機械產(chǎn)品的功能要求,在正確合理地完成了可靠性、使用壽命、運動精度等方面的設計以后,還須進行加工和裝配過程的制造工藝設計,即確定加工方

2、法、加工設備、工藝參數(shù)、生產(chǎn)流程及檢測手段。其中,特別重要的環(huán)節(jié)就是質量保證措施中的精度檢測。,“,檢測,”就是確定產(chǎn)品是否滿足設計要求的過程,即判斷產(chǎn)品合格性的過程。檢測的方法可以分為兩類:,定性檢驗,和,定量測試,。定性檢驗的方法只能得到被檢驗對象合格與否的結論,而不能得到其具體的量值。因其檢驗效率高、檢驗成本低而在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應用。定量測試的方法是在對被檢驗對象進行測量后,得到其實際值并判斷其是否合格的方法。,測量的基本要素,“測量”是以確定量值為目的的全部操作。測量過程實際上就是一個比較過程,也就是將被測量與標準的單位量進行比較,確定其比值的過程。若被測量為,L,,計量單位為,

3、u,,確定的比值為,q,,則測量可表示為,L=qu,一個完整的測量過程應包含被測量、計量單位、測量方法(含測量器具)和測量精度等四個要素。,被測量,被測量在機械精度的檢測中主要是有關幾何精度方面的參數(shù)量,其基本對象是長度和角度。但是,長度量和角度量在各種機械零件上的表現(xiàn)形式卻是多種多樣的,表達被測對象性能的特征參數(shù)也可能是相當復雜的。因此,認真分析被測對象的特性,研究被測對象的含義是十分重要的。例如,表面粗糙度的各種評定參數(shù),齒輪的各種誤差項目,尺寸公差與形位公差之間的獨立與相關關系等等。,計量單位,計量單位(簡稱單位)是以定量表示同種量的量值而約定采用的特定量。我國規(guī)定采用以國際單位制(,S

4、I),為基礎的“法定計量單位制”。它是由一組選定的基本單位和由定義公式與比例因數(shù)確定的導出單位所組成的。如“米,”、“,千克,”、“,秒,”、“,安,”,等為基本單位。,機械工程中常用的長度單位有“毫米,”、“,微米,”,和“納米,”,,,常用的角度單位是非國際單位制的單位“度”、“分”、“秒”和國際單位制的輔助單位“弧度,”、“,球面度,”。,在測量過程中,測量單位必須以物質形式來體現(xiàn),能體現(xiàn)計量單位和標準量的物質形式有:光波波長、精密量塊、線紋尺、各種圓分度盤等。,測量方法,測量方法是根據(jù)一定的測量原理,在實施測量過程中對測量原理的運用及其實際操作。,廣義地說,測量方法可以理解為測量原理、

5、測量器具(計量器具)和測量條件(環(huán)境和操作者)的總和。,在實施測量過程中,應該根據(jù)被測對象的特點(如材料硬度、外形尺寸、生產(chǎn)批量、制造精度、測量目的等)和被測參數(shù)的定義來擬定測量方案、選擇測量器具和規(guī)定測量條件,合理地獲得可靠的測量結果。,測量精度,測量結果與真值的一致程度。不考慮測量精度而得到的測量結果是沒有任何意義的。,真值的定義為:當某量能被完善地確定并能排除所有測量上的缺陷時,通過測量所得到的量值。,由于測量會受到許多因素的影響,其過程總是不完善的,即任何測量都不可能沒有誤差。對于每一個測量值都應給出相應的測量誤差范圍,說明其可信度。,檢測的一般步驟,確定被檢測項目,認真審閱被測件圖紙

6、及有關的技術資料,了解被測件的用途,熟悉各項技術要求,明確需要檢測的項目。,設計檢測方案,根據(jù)檢測項目的性質、具體要求、結構特點、批量大小、檢測設備狀況、檢測環(huán)境及檢測人員的能力等多種因素,設計一個能滿足檢測精度要求,且具有低成本、高效率的檢測預案。,選擇檢測器具,按照規(guī)范要求選擇適當?shù)臋z測器具,設計、制作專用的檢測器具和輔助工具,并進行必要的誤差分析。,檢測的一般步驟(續(xù)),檢測前準備,清理檢測環(huán)境并檢查是否滿足檢測要求,清洗標準器、被測件及輔助工具,對檢測器具進行調整使之處于正常的工作狀態(tài)。,采集數(shù)據(jù),安裝被測件,按照設計預案采集測量數(shù)據(jù)并規(guī)范地作好原始記錄。,數(shù)據(jù)處理,對檢測數(shù)據(jù)進行計算

7、和處理,獲得檢測結果。,填報檢測結果,將檢測結果填寫在檢測報告單及有關的原始記錄中,并根據(jù)技術要求作出合格性的判定。,長度單位與計量基準,在國際單位制及我國法定計量單位中,長度的基本單位名稱是“米”,其單位符號為“,m”。,“米”的定義于18世紀末始于法國,當時規(guī)定“米等于經(jīng)過巴黎的地球子午線的四千萬分之一”。19世紀“米”逐漸成為國際通用的長度單位。1889年在法國巴黎召開了第一屆國際計量大會,從國際計量局訂制的30根米尺中,選出了作為統(tǒng)一國際長度單位量值的一根米尺,把它稱之為“國際米原器”。,1983年第17屆國際計量大會又更新了米的定義,規(guī)定:,“米”是在真空中在1/299792458,

8、s,的時間間隔內行進路程的長度,。,量塊,使用波長作為長度基準,雖然可以達到足夠的精確度,但因對復現(xiàn)的條件有很高的要求,不便在生產(chǎn)中直接用于尺寸的測量。因此,需要將基準的量值按照定義的規(guī)定,復現(xiàn)在實物計量標準器上。常見的實物計量標準器有量塊(塊規(guī))和線紋尺。,量塊用鉻錳鋼等特殊合金鋼或線膨脹系數(shù)小、性質穩(wěn)定、耐磨以及不易變形的其它材料制成。其形狀有長方體和圓柱體兩種,常用的是長方體。,量塊的構成,長方體的量塊有兩個平行的測量面,其余為非測量面。測量面極為光滑、平整,其表面粗糙度,Ra,值達0.012,m,以上,兩測量面之間的距離即為量塊的工作長度(標稱長度)。標稱長度到5.5,mm,的量塊,其

9、公稱值刻印在上測量面上;標稱長度大于5.5,mm,的量塊,其公稱長度值刻印在上測量面左側較寬的一個非測量面上,量塊的用途,作為長度尺寸標準的實物載體,將國家的長度基準按照一定的規(guī)范逐級傳遞到機械產(chǎn)品制造環(huán)節(jié),實現(xiàn)量值統(tǒng)一。,作為標準長度標定量儀,檢定量儀的示值誤差。,相對測量時以量塊為標準,用測量器具比較量塊與被測尺寸的差值。,也可直接用于精密測量、精密劃線和精密機床的調整。,量塊的精度(級),按國標,GB6093-85,,量塊按制造精度分6級,即00、0、1、2、3和,K,級,其中00級精度最高,3級最低,,K,級為校準級,主要根據(jù)量塊長度極限偏差、測量面的平面度、粗糙度及量塊的研合性等指標

10、來劃分的。,量塊生產(chǎn)企業(yè)大都按“級”向市場銷售量塊。用量塊長度極限偏差(中心長度與標稱長度允許的最大誤差)控制一批相同規(guī)格量塊的長度變動范圍;用量塊長度變動量(量塊最大長度與最小長度之差)控制每一個量塊兩測量面間各對應點的長度變動范圍。用戶則按量塊的標稱尺寸使用量塊。因此,按“級”使用量塊必然受到量塊長度制造偏差的影響,將把制造誤差帶入測量結果。,量塊的精度(等),制造高精度的量塊的工藝要求高、成本也高,而且即使制造成高精度量塊,在使用一段時間后,也會因磨損而引起尺寸減小,使其原有的精度級別降低。因此,經(jīng)過維修或使用一段時間后的量塊,要定期送專業(yè)部門按照標準對其各項精度指標進行檢定,確定符合哪

11、一“等”,并在檢定證書中給出的標稱尺寸的修正值。,標準規(guī)定了量塊按其檢定精度分為六等,即1、2、3、4、5、6等,其中1等精度最高,6等精度最低,“等”主要依據(jù)量塊中心長度測量的極限偏差和平面平行性允許偏差來劃分的。,量塊的“級”與“等”,量塊的,“級”和“等”,是從成批制造和單個檢定兩種不同的角度出發(fā),對其精度進行劃分的兩種形式。,按“級”使用,時,以標記在量塊上的標稱尺寸作為工作尺寸,該尺寸,包含其制造誤差,。,按“等”使用,時,必須以檢定后的實際尺寸作為工作尺寸,該尺寸不包含制造誤差,但,包含了檢定時的測量誤差,。,就同一量塊而言,檢定時的測量誤差要比制造誤差小得多。所以,,量塊按“等”

12、使用時其精度比按“級”使用要高,,且能在保持量塊原有使用精度的基礎上延長其使用壽命。,量塊的選用,量塊是定尺寸量具,一個量塊只有一個尺寸。為了滿足一定范圍的不同要求,量塊可以利用其測量面的高精度所具有粘合性,將多個量塊研合在一起,組合使用。根據(jù)標準,GB609385,規(guī)定,我國成套生產(chǎn)的量塊共有17中套別,每套的塊數(shù)分別為91、83、46、12、10、8、6、5、等。表3-4所列為83塊組和91塊組一套的量塊的尺寸系列。,粘合性:測量層表面有一層極薄的油膜,在切向推合力的作用下,由于分子間吸引力,使兩量塊研合在一起的特性。,量塊的組合,為了減少量塊的組合誤差,應盡量減少量塊的組合塊數(shù),一般不超

13、過4塊。選用量塊時,應從所需組合尺寸的最后一位數(shù)開始,每選一塊至少應減去所需尺寸的一位尾數(shù)。例如,從83塊一套的量塊中選取尺寸為36.745,mm,的量塊組,選取方法為:36.745 所需尺寸,1.005,第一塊量塊尺寸,1.24,第二塊量塊尺寸,4.5,第三塊量塊尺寸,30.0 第四塊量塊尺寸,35.74,34.5,量塊使用的注意事情項,量塊必須在使用有效期內,否則應及時送專業(yè)部門檢定。,使用環(huán)境良好,防止各種腐蝕性物質及灰塵對測量面的損傷,影響其粘合性。,分清量塊的“級”與“等”,注意使用規(guī)則。,所選量塊應用航空汽油清洗、潔凈軟布擦干,待量塊溫度與環(huán)境溫度相同后方可使用。,輕拿、輕放量塊,

14、杜絕磕碰、跌落等情況的發(fā)生。,不得用手直接接觸量塊,以免造成汗液對量塊的腐蝕及手溫對測量精確度的影響。,使用完畢,應用航空汽油清洗所用量塊,并擦干后涂上防銹脂存于干燥處。,長度的量值傳遞,量值傳遞是“將國家計量基準所復現(xiàn)的計量值,通過檢定(或其它方法)傳遞給下一等級的計量標準(器),并依次逐級傳遞到工作計量器具上,以保證被測對象的量值準確一致的方式”。,我國長度量值傳遞系統(tǒng)如圖所示,從最高基準譜線向下傳遞,有兩個平等的系統(tǒng),即端面量具(量塊)和刻線量具(線紋尺)系統(tǒng)。其中尤以量塊傳遞系統(tǒng)應用最廣。,量值的傳遞,量值系統(tǒng)的建立和執(zhí)行,保證了國家計量行政機關自上而下的對量值進行合理的統(tǒng)一控制。企業(yè)

15、要確保產(chǎn)品質量,增強市場競爭力,必須主動采取措施,保證量值的可靠。因此,在,GB/T9000“,質量管理和質量保證”系列標準中,對企業(yè)的測量設備(器具)提出了“溯源性”的要求,即測量結果必須具有能與國家計量基準或國際計量基準相聯(lián)系的特性。所用計量器具要獲得這一特性,就必須經(jīng)過具有較高準確度的計量標準的檢定,而該計量標準又需受到上一級計量標準的檢定,逐級往上溯源,直至國家計量基準或國際計量基準,實現(xiàn)企業(yè)的量值在國際范圍內的合理的統(tǒng)一。,角度的量值傳遞,角度基準與長度基準有本質的區(qū)別。角度的自然基準是客觀存在的,不需要建立,因為一個整圓所對應的圓心角是定值(2,rad,或360)。因此,將整圓任意

16、等分得到的角度的實際大小,可以通過各角度相互比較,利用圓周角的封閉性求出,實現(xiàn)對角度基準的復現(xiàn)。,為了檢定和測量需要,仍然要建立角度度量的基準。,測量器具的分類,是一種具有固定形態(tài)、用以復現(xiàn)或提供一個或多個已知量值的器具。按用途的不同量具可分為以下幾類:,單值量具,只能體現(xiàn)一個單一量值的量具??蓙硇驼{整其它測量器具或作為標準量與被測量直接進行比較。如量塊、角度量塊等。,多值量具,可體現(xiàn)一組同類量值的量具。同樣能校對和調整其它測量器具或作為標準量與被測量直接進行比較。如線紋尺、90角尺等。,測量器具的分類(續(xù)),專用量具,專門用來檢驗某種特定參數(shù)的量具。常見的有:檢驗光滑圓柱孔或軸的光滑極限量規(guī),判斷內螺紋或外螺紋合格性的螺紋量規(guī),判斷復雜形狀的表面輪廓合格性的檢驗樣板,用模擬裝配通過性來檢驗裝配精度的功能量規(guī)等等。,通用量具,我國習慣上將結構比較簡單的測量儀器稱為通用量具。如游標卡尺、外徑千分尺、百分表等。,測量器具的技術性能指標,量具的,標稱值,標注在量具上用以標明其特性或指導其使用的量值。如標在量塊上的尺寸,標在刻線尺上的尺寸,標在角度量塊上的角度等。,刻線間距,測量器具標尺或

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