第二章第二章 测量技术基础测量技术基础本章要点2.1 2.1 概概 述述2.2 2.2 长度和角度计量长度和角度计量 单位与量值传递单位与量值传递互换性与测量技术互换性与测量技术 第第2 2章章 测量技术基础测量技术基础2 21 1 概概 述述在机械制造中，加工后的零件，其几何参数在机械制造中，加工后的零件，其几何参数( (尺尺 寸、形位公差及表面粗糙度等寸、形位公差及表面粗糙度等) )需要测量，以确定它需要测量，以确定它 们们是否符合技术要求和实现互换性是否符合技术要求和实现互换性。 测量是指为确定被测量的量值而进行的实验过程测量是指为确定被测量的量值而进行的实验过程 ，其实质是将被测几何量，其实质是将被测几何量L L与复现计量单位与复现计量单位E E的标准的标准 量进行比较，从而确定比值量进行比较，从而确定比值q q的过程的过程 。即。即L/E=qL/E=q，或，或 L=L=qEqE。一个完整的测量过程应包括以下四个要素一个完整的测量过程应包括以下四个要素v测量对象本课程涉及的测量对象是几何量，包括长度、角度、表 面粗糙度、形状和位置误差等。 v测量单位 在机械制造中常用的单位为毫米(mm)。 v 测量方法 指测量时所采用的测量原理、计量器具以及测量条件 的总和。 v 测量精确度 指测量结果与真值的一致程度。 互换性与测量技术互换性与测量技术测量是互换性生产过程中的重要组测量是互换性生产过程中的重要组 成部分，是保证各种公差与配合标准贯成部分，是保证各种公差与配合标准贯 彻实施的重要手段，也是实现互换性生彻实施的重要手段，也是实现互换性生 产的重要前提之一。为了实现测量的目产的重要前提之一。为了实现测量的目 的，必须使用的，必须使用统一的标准量统一的标准量，采用一定，采用一定 的的测量方法测量方法和运用适当的和运用适当的测量工具测量工具，而，而 且要达到一定的测量精确度，以且要达到一定的测量精确度，以确保零确保零 件的互换性件的互换性2 22 2 长度和角度计量单位与量值传递长度和角度计量单位与量值传递为了进行长度计量，必须规定一个统一的标准，为了进行长度计量，必须规定一个统一的标准， 即长度计量单位。即长度计量单位。19841984年国务院决定在采用先进年国务院决定在采用先进 的国际单位制的基础上，进一步发布了的国际单位制的基础上，进一步发布了关于在关于在 我国统一实行法定计量单位的命令我国统一实行法定计量单位的命令统一我国的统一我国的 计量单位，并发布了计量单位，并发布了中华人民共和国法定计量中华人民共和国法定计量 单位单位, ,其中规定其中规定长度的基本单位为米长度的基本单位为米(m)(m)；机械机械 制造制造中常用的长度单位为中常用的长度单位为毫米毫米(mm)(mm)；精密测量精密测量 时，多采用微米时，多采用微米( (mm) )为单位；为单位；超精密测量时，则超精密测量时，则 用纳米用纳米(nm)(nm)为单位。为单位。2 22 21 1长度单位与量值传递系统长度单位与量值传递系统为了保证量值统一，必须把长度基准的量值准确为了保证量值统一，必须把长度基准的量值准确 地传递到生产中应用的计量器具和工件上去。因地传递到生产中应用的计量器具和工件上去。因 此，必须建立一套从长度的国家基准谱线到被测此，必须建立一套从长度的国家基准谱线到被测 工件的严密而完整的长度量值传递系统。在组织工件的严密而完整的长度量值传递系统。在组织 上我国自上我国自国务院国务院到到地方地方，已建立起各级计量管理，已建立起各级计量管理 机构，负责其管辖范围内的计量工具和量值传递机构，负责其管辖范围内的计量工具和量值传递 工作。在技术上，从国家基准谱线开始，工作。在技术上，从国家基准谱线开始，长度量长度量 值分两个平行的系统向下传递值分两个平行的系统向下传递( (见图见图21)21)，一个一个 是端面量具是端面量具( (量块量块) )系统系统，另一个是刻线量具另一个是刻线量具( (线纹线纹 尺尺) )系统系统。其中以。其中以量块量块为媒介的传递系统应用较广为媒介的传递系统应用较广 。 如图22(a)所示，量块上有两个平行的测量面，其表面 光滑平整。两个测量面间具有精确的尺寸。另外还有四 个非测量面。从量块一个测量面上任意一点(距边缘0 5mm区域除外)到与此量块另一个测量面相研合的面的 垂直距离称为量块的长度L，从量块一个测量面上中心 点到与此量块另一个测量面相研合的面的垂直距离称为 量块的中心长度L。量块上标出的尺寸称为量块的标称长 度。 2 22 22 2量块量块量块是没有刻度的、截面为矩形的平面平行的端面量量块是没有刻度的、截面为矩形的平面平行的端面量 具。量块用特殊合金钢制成，具有线胀系数小、不易具。量块用特殊合金钢制成，具有线胀系数小、不易 变形、硬度高、耐磨性好、工作面粗糙度值小以及研变形、硬度高、耐磨性好、工作面粗糙度值小以及研 合性好等特点。合性好等特点。 2 22 22 2量块量块量块是没有刻度的、截面为矩形的平面平行的端面量量块是没有刻度的、截面为矩形的平面平行的端面量 具。量块用特殊合金钢制成，具有线胀系数小、不易具。量块用特殊合金钢制成，具有线胀系数小、不易 变形、硬度高、耐磨性好、工作面粗糙度值小以及研变形、硬度高、耐磨性好、工作面粗糙度值小以及研 合性好等特点。合性好等特点。 2 22 22 2量块量块为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块应按一定为了能用较少的块数组合成所需要的尺寸，量块应按一定 的尺寸系列成套生产供应。的尺寸系列成套生产供应。 国家标准共规定了国家标准共规定了1717种系列的成种系列的成 套量块。表套量块。表2121列出了其中两套量块的尺寸系列。列出了其中两套量块的尺寸系列。根据不同的使用要求，量块做成不同的精度等级。划分量根据不同的使用要求，量块做成不同的精度等级。划分量 块精度有两种规定：按块精度有两种规定：按 “ “级级” ”划分和按划分和按“ “等等” ”划分。划分。国标国标GB6093-1985GB6093-1985按制造精度将量块分为按制造精度将量块分为0000，0 0，1 1， 2 2，3 3，k k级共级共6 6级，级，精度依次降低精度依次降低。量块按。量块按“ “级级” ”使用时，是以使用时，是以 量块的标称长度为工作尺寸的，该尺寸包含了量块的制造误量块的标称长度为工作尺寸的，该尺寸包含了量块的制造误 差，它们将被引入到测量结果中，但因不需要加修正值，故差，它们将被引入到测量结果中，但因不需要加修正值，故 使用较方便。使用较方便。国家计量局标准国家计量局标准JJGl00-1981JJGl00-1981量块检定规程量块检定规程按检定精按检定精 度将量块分为度将量块分为1 16 6等，精度依次降低。量块按等，精度依次降低。量块按“ “等等” ”使用时，使用时， 不再以标称长度作为工作尺寸，而是用量块经检定后所给出不再以标称长度作为工作尺寸，而是用量块经检定后所给出 的实测中心长度作为工作尺寸，该尺寸排除了量块的制造误的实测中心长度作为工作尺寸，该尺寸排除了量块的制造误 差，仅包含检定时较小的测量误差。差，仅包含检定时较小的测量误差。表21成套量块的尺寸(摘自GB6093-1985)量块在使用时，常常用几个量块组合成所需 要的尺寸，如图22(b)所示，一般不超过4块。 可以从消去尺寸的最末位数开始，逐一选取。例 如，使用83块一套的量块组，从中选取量块组成 33625mm。量块除了作为长度基准的传递媒介以外，也 可以用来检定、校对和调整计量器具，还可以用 于精密划线和精密调整机床。 223角度单位与量值传递系统角度也是机械制造中重要的几何参数之一。我国法定计量单位规定平面角的角度单位为弧度(rad) 及度()、分()、秒(”)。1rad是指在一个圆的圆周 上截取弧长与该圆的半径相等时所对应的中心平面角。在计量部门，为了工作方便，在高精度的分度中，仍常 以多面棱体 (见图23)作为角度基准来建立角度传递系 统。多面棱体是用特殊合金或石 英玻璃精细加工而成。常见的有4 ，6，8，12，24，36，72等正 多面棱体。图23所示为正八面 棱体 。以多面棱体为基准的角度传递系统如图24所示。 224 角度量块 在角度量值传递系统中，角度量块是量值传递媒介 ，它的性能与长度量块类似。它用于检定和调整普通精 度的测角仪器，校正角度样板，也可直接用于检验工件 。角度量块有三角形和四边形两种，如图25所示。 三角形角度量块只有一个工作角，角度值在1079 范围内。四边形角度量块有四个工作角，角度值在80 100范围内，并且在短边相邻的两个工作角之和为 180同成套的长度量块一样，角度量块也由若于块组成 一套，以满足测量不同角度的需 要。角度量块可以单独 使用，也可以在10350范围内组合使用。 思考题思考题 2 2一一1 1 测量及其实质是什么测量及其实质是什么? ?一个完整的测量过程包括一个完整的测量过程包括 哪几个要素哪几个要素? ?22 22 长度的基本单位是什么长度的基本单位是什么? ?机械制造和精密测量机械制造和精密测量 中常用的长度单位是什么中常用的长度单位是什么? ?29 29 试从试从8383块一套的量块中，组合尺块一套的量块中，组合尺484898mm98mm？ 思考题解答思考题解答2 2一一1 1 测量及其实质是什么测量及其实质是什么? ?一个完整的测量过程包括一个完整的测量过程包括 哪几个要素哪几个要素? ?答答: : （1 1）测量的实质是将被测几何量）测量的实质是将被测几何量L L与作为计量单位的与作为计量单位的标准量标准量E E进行比较，从而获得两者比值进行比较，从而获得两者比值q q的过程，的过程， 即即L/E=q,L/E=q,或或L=L=EqEq。 （2 2）一个完整的测量过程包括被测对象，计量单位、）一个完整的测量过程包括被测对象，计量单位、测量方法和测量精度四个要素。测量方法和测量精度四个要素。思考题解答思考题解答22 22 长度的基本单位是什么长度的基本单位是什么? ?机械制造和精密测量机械制造和精密测量 中常用的长度单位是什么中常用的长度单位是什么? ?答答: : 长度的基本单位为米长度的基本单位为米(m)(m)； 机械制造中常用的长度单位为毫米机械制造中常用的长度单位为毫米(mm)(mm)； 精密测量时，多采用微米精密测量时，多采用微米( (mm) )为单位；为单位；思考题解答思考题解答29 29 试从试从8383块一套的量块中，组合尺块一套的量块中，组合尺484898mm98mm？ 答：答： 组合如下：组合如下：48.98 48.98 所需尺寸所需尺寸-1.48 -1.48 第一块量块的尺寸第一块量块的尺寸 47.50 47.50-7.50 -7.50 第二块量块的尺寸第二块量块的尺寸 40 40 第三块量块的尺寸第三块量块的尺寸即即48.98mm=(1.48+7.50+40)mm48.98mm=(1.48+7.50+40)mm。