几何量公差与测量技术本章基本内容 3.1 概述 3.2 长度量值的传递 3.3 计量器具和测量方法3.4 测量误差和数据处理（自习）3.5 测量不确定度（自习）go3.1 概述 n一、与测量相关的概念n二、测量过程的四要素 n重点：掌握有关测量的基本概念以及测量四要素。一、概念n1、测量 ：是把被测的量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量量值的过程。 若令 被测量为 L长度单位为 u 则有 L qu 比值为 q n2、检验 ：将测量结果与图纸上的技术要求（或公差要求）进行对比，从而判断零件是否 合格或者超差多少的过程叫做检验。不一定需 要测出具体数值。（检验对象工件） n3、检定：是为评定计量器具是否符合法定要求所进行的全部工作，它包括测量、检查、加 标记和出具检定证书。（检定对象计量器具）n4、检测 ：是检验与测量的总称。测量技术研究的对象是几何量检测。二、测量过程的四要素n1、被测对象 n2、计量单位（或测量单位） n3、测量方法 n4、测量精度 n 1、被测对象：本课程研究的是几何量 的测量，被测对象包括：长度、角度、形 状和位置误差、表面粗糙度以及单键和花 键、螺纹和齿轮等典型零件的各项几何参 数等。n 2、计量单位（也称测量单位）：是以定量表示同种量的量值而约定采用的特定量。我国规 定采用以国际单位制（SI）为基础的“法定计量 单位制”。如“米” 为长度基本单位，机械工程 中 常用的长度单位 “毫米”、“微米” 和“纳米 ” 均为 “米”的分数导出单位。 在测量过程中，测量单位必须以物质形式来 体现，能体现长度计量单位及其标准量值的物质 形式有：光波波长、精密量块、线纹尺、各种圆 分度盘等等。 n 3、测量方法 ：是指在进行测量时所采用的测量原理、测量器具和测量条件 的总和。n 4、测量精度: 测量结果与其真值的接近程度。测量精度的高低用测量不确定 度或测量方法极限误差表示。 3.2 长度量值的传递n一、长度单位及其量值传递系统 n二、长度量块的基本知识 n重点：了解长度量值传递的含义；熟悉量块的特点和精度分类；掌握量块尺寸的组合用法。一、长度单位及其量值传递系统1、米的定义及其复现：我国的法定长度计 量单位采用国际单位。米（m）是基本单位。米基准的定义为：1m是光在真空中， 在 (1299 792458)s时间间隔内行程的长度。国际计量大会推荐用稳频激光辐射来复现它作为米 基准。机械制造业中，常用的长度测量单位为 毫米（mm）、微米（ m）和纳米（nm）均是米的分数单位。2、长度单位和量值传递系统二、长度量块的基本知识n1、量块的相关术语 量块：是作为长度尺寸量值传递量具实体之 一的端面量具又称块规，是一种无刻度的 标准端面量具。其制造材料为特殊合金钢，耐磨，不易变 形；形状多为长方六面体结构，六个平面中有 一对相互平行的极为光滑平整的测量面（表面 粗糙度值不大于0.010.02），两测量端面间 具有精确尺寸，如图32所示。n量块的公称尺寸：是刻在量块表面上的每块量块中心长度的名义尺寸，它忽略了加工 误差。尺寸 6mm ， 写字两端为测量面；尺寸 5.5mm ， 写字面和写字面的反面为 测量面。二、长度量块的基本知识n量块的实际长度：量块长度的实际 测得值称为量块的实际长度。分为中心 长度和任意点长度。二、长度量块的基本知识2、量块的分级n “级”别：按制造精度将量块分为 ： 00、0、1、2、3和K共六个级别。其中 00级为最高精度等级，3级为最低精度等 级，K级为校准级。按“级”使用：忽略了制造误差，工 作 尺寸就是公称尺寸（或称名义尺寸）。 3、量块的分等n “等”别：按检定精度将量块由高到 低分为1，2，3，4，5和6等。按“等”使用：仅忽略了量块的检定 误 差，工作尺寸为量块的实际尺寸。4、量块的尺寸组合n 组合使用：量块是定尺寸量具，是成 套制成的，每套包括一定数量不同尺寸的 量块。利用量块的研合性，可根据实际需 要，用多个尺寸不同的量块研合组成所需 要的长度标准量。为保证精度一般不超过 四块。 3.3 计量器具和测量方法n一、计量器具的分类n二、计量器具的技术性能指标n三、测量方法的种类及其特点n重点：了解计量器具的分类；掌握计量器具的常用技术参数；了解测量方法的分类及其特点。一、计量器具的分类n 按其测量原理、结构特点和用途等， 可分为以下几类： 1、基准量具 2、极限量规3、计量装置 4、通用计量器具5、微机化量仪 n1、基准量具是用来调整和校对一些计量器具或作为标准 尺寸进行比较测量的器具。它又可分为定值基准 量具和变值基准量具：定值基准量具如长度量块 、90角尺、角度量块等；变值基准量具如线纹 尺等。n2、极限量规是一种没有刻度的，用于检验零件的尺寸和 形位误差的专用计量器具。它可用以检验零件要 素实际尺寸和形位误差的综合结果，只能用来判 断被测几何量是否合格，而不能得到被测几何量 的具体数值。 如光滑极限量规、位置量规和螺纹 量规等。n3、计量装置是指为确定被测几何量量值所必需的计量 器具和辅助设备（如检验夹具)的总体。它能够 测量同一工件上较多的几何量和形状比较复杂 的工件，有助于实现检测自动化或半自动化。 如滚动轴承的专用计量装置可同时测得内、外 圈尺寸和径向与端面圆跳动误差等。n4、通用计量仪器是指能将被测几何量的量值转换成可直接 观测的指示值或等效信息的计量器具。例如： 游标卡尺、千分尺、比较仪、测长仪等等。n5、微机化量仪是指在微机系统控制下，可实现数据的自 动采集、自动处理、自动显示和打印测量结果 的机电一体化量仪。如电脑圆度仪、电脑形位 误差测量仪等。二、计量器具的技术性能指标n刻度间距 n分度值 n示值范围 n测量范围 n灵敏度和放大比n测量力n示值误差n回程误差n修正值n不确定度测量器具(机械式测微比较仪)技术指标示意图 计量器具的不确定度n 计量器具的不确定度u：是“表示测量结果中合理赋予被测量值的一个分散性参数”；也 可以说“测量不确定度是表征被测量的真值所 处量值范围的一个估计”；反映了使用某计量 器具测量，对其测量结果不能肯定的程度。受计量器具计量性能（如灵敏度、分辨力 、 稳定性等）上局限性的影响，不确定度的存在 是必然的。计量器具的不确定度示例n 例如:测量范围为050mm，分度 值为0.01mm 的外径千分尺，其不确定 度为0.004 mm ，测得一个工件尺寸为 35mm，这说明测量结果与被测量真 值之间的差值最大不会大于+0.004 mm ， 最小不会小于0.004 mm 。即工件尺寸 真值必然在35+0.00435-0.004之间 。uu三、测量方法的种类及其特点n1、按是否需与其它实测量进行函数计算分n直接测量：指无需对被测量与其它实测量进行函数计算就能直接测得被测量值的测量方法。例如：用千分尺测轴的直径。n间接测量：通过测量与被测量有已知函数关系的其它量，经过计算求得被测量值的测量方法。例如用“弦高法”测量圆弧的直径。 间接法测量举例n例如用“弦高法”测量大尺寸圆柱体的直径 ，由弦长S与弦高H的测量结果，可求得直径D的实际值，如图所示。由图可得：n对上式微分后，得到测量结果的测量误差为n式中 dS弦长S的测量误差dH弦高H的测量误差。 n2、直接测量按示值是否被测量全值分n绝对测量：计量器具的示值就是被测量的全值。例如用游标卡尺、千分尺测量轴、孔直径就属于绝对测量。n相对测量：又称比较测量，它是指计量器具的示值只表示被测量相对于已知标准量的偏差值，而被测量为已知标准量与该偏差值的代数和。例如用量块调整比较仪，测量轴的直径：比较仪用量块调零后，测量时比较仪的示值就是轴径与量块的量值之差；也就是说测得的读数值就是轴径相对于基本尺寸的实际偏差值。n3、按是否独立、分别测量各个参数分n单项测量：彼此没有联系的分别测量同一测量对象上的各项参数。例如在工具 显微镜上分别测量螺纹的中经、螺距和 半角的实际值。n综合测量：指对零件上一些相关联的几 何参数误差的综合结果进行测量。综合地判断工件是否合格。例如用螺纹量规检验螺纹的合格性等（综合控制）。 n4、按测头与被测对象是否接触分n接触测量：指计量器具的测头与被测表面相接触，有机械作用测量力存在的测量。如用外径千分尺、比较仪测量轴的直径等。n非接触测量：指计量器具的测头（感应元件）与被测表面不接触，不存在机械作用的测量力的测量。例如用光切显微镜测量表面粗糙度等。 n5、按对机械制造工艺过程所起作用分n主动测量 ：指在零件加工过程中进行的测量。此时测量结果可以直接用来控制零件的加工过程是否继续进行或如何进行，以防止废品的产生。n被动测量 ：指对完工零件所进行的测 量。这种测量的测量结果仅限于发现和剔除废品，但不能防止废品。 思考与练习n思考：P78页 思考题 3136；n作业：P79页 习题 31(2)