2 第二章 几何量测量基础

焊接质量好
检验“不求实际尺寸”——只判定合格与否。（优、良、中、及格的学习态度） 测量“求实际尺寸”——再对照公差判定。 （一定知道多少分）
1.2 测量
测量过程实际上就是一个比较过程，也就是将被测量与标 准的单位量进行比较，确定其比值的过程。
测量值
L q=
u
被测量值 计量单位
测量四要素 一个完整的测量过程应包含
加工后的零件允许最大φ30 mm,最小φ29.967mm 车工要用卡尺量一量。想知道它的真实尺寸—实际尺寸 检验与测量就是一个寻求实际尺寸的过程。
第一节 测量与检验的概念
◆ 完工后的零件是否符合图样要求，要通过检测加以判断。 ◆ 检测包含检验与测量。（我们平时说检测是不区分的本课要区分）
1.1 检验
第二节 长度基准与量值传递
● 实际生产和科学研究中，用各种计量器具进行测量 ● 为了保证零件在国内外具有互换性，必须保证量值的统一
2.1 长度基准
常见的长度基准：
国际单位制
机械制造 精密测量
超精密测量
米（m）、毫米（mm）、微米(μm)、纳米（nm）
长度的基本单位是米(m)：“米是光在真空中 1/299792 458s 的时间间隔内所经过的路程的长度”。 其它毫米、微米、纳米都是导出单位，怎么换算？
我国长度量值传递的主要标准器有两套系统： 量块系统 线纹尺系统。
2.3 量块（又名块规）
2.3.1 量块的构成
★ 特点： 无刻度，有刻字
★ 形状 ： 长方六面体，有2个相互平行 的极为光滑平整的测量面和4个非测量 面，两测量面之间具有精确的工作尺寸 （如图中的l ）。
★量块中心长度： lc 对应于量块未研 合测量面中心点的量块长度
测量面 （下工作面）
3. 量块的标称长度—是指 标记在量块上的尺寸。
4. 量块长度的极限偏差— 量块中心长度与标称长度 之间允许的最大误差。
5. 量块的长度变动量—量 块测量面上任意点中的最 大长度-最小长度
L4 L1
测量面 （上工作面)
L L2 L3
量块
辅助体
测量面 （下工作面）
2.3.5 量块的作用、特性及使用
3.3 测量方法的分类
★ 直接测量 用计量器具直接测量 被测量的整个数值或相对于标准量的偏差
★ 间接测量 测量与被测量有函数关系的其他量，
再通过函数关系式求出被测量
（例 曹冲称象）
图3-1 用弦高法
测量圆柱体直径
★ 绝对测量 在计量器具的示数装置上可表示出被测
量的全值
★ 相对测量 在计量器具的示数装置上只表示出被测
量块的选用方法： 1）采用去除尾数法
（从最后一位数字开始选择量块,每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数 ）
2）总块数力求不超过4－5块 （以减少累积误差）。
以83块一套为例
例1：从83块一套的量块中组合成67.385mm尺寸。 方法如下：
67.385 1.005 66.380 1.38 65.000 5.0 60
检验是确定零件的几何参数是否在规定的极限范围内， 并判断其是否合格，可用计量器具也可用量规、样板等专用 定值量具，而不必得出被测量的具体数值。
卡规
光滑极限量规 焊接质量好 塞规
1.2 测量
测量是以确定量值为目的的全部操作。求实际尺寸。 主要指几何参数的测量，包括长度、角度、表面粗糙度和形 位误差的测量。
2. 29.955
4.4测量精度分类
▪ 正确度 : 反映系统误差的影响程度 测量结果与真值的接近程度。
▪ 精密度：反映随机误差的影响程度 多次测量结果互相接近程度。
▪ 准确度：反映综合影响程度
第五节 测量数据的处理
由于存在测量误差，对于一个被测要素要进行多次测量
（10~15次）。取得一个测量列。
例如某轴径测得 1. 29.959
➢ 计量器具误差 （阿贝原则） ➢ 方法误差（测量力、公式不对、定位不准） ➢ 环境误差 (主要是温度变化影响较大）
x1 t1 20 2 t2 20
➢ 人员误差
4.3 测量误差的分类
➢ 系统误差
在实际测量条件下，多次重复测量同一量值，测量误 差的绝对值和符号固定不变或按一定的规律变化的误差。 反映测量结果的正确度。 （例如测量十次每次都大0.1mm)处理 办法：加修正值法、抵消法
按顺序一个比一个精确，一个比一个复杂，一个比一个贵。 我们常见到的就前四种
3) 专用计量器具
▪ 专门用来测量某种特定参数的计量器具，如圆度仪、渐开 线检查仪等。
4） 检验夹具 量具、量仪和定位元件等组合的一种专用计量器具 。如检验滚动轴承的专用检验夹具，可同时测得内
、外圈尺寸和径向与端面圆跳动误差等。
游标卡尺
带表卡尺
高度游标卡尺
数显卡尺
外径千分尺 螺纹千分尺
公法线千分尺 深度千分尺
百分表 千分表
电子数显百分表
磁力表架
平面度检查仪
台式投影仪
表面粗糙度量仪
wk.baidu.com
三坐标测量 机
3.2 计量器具的基本技术性能指标
基本技术性能指标是合理选择和使用计量器具的重要依据。
1、分度值： 2．刻度间距： 3、分辨力： 4、测量范围： 5、示值范围： 6．灵敏度： 7、示值误差： 8、修正值： 9、测量重复性： 10、不确定度：u
度与环境温度相同后方可使用。 5 ）轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。 6 ）不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀
及手温对测量精确度的影响。 7 ）使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂
上防锈脂存于干燥处。
第三节 计量仪器和测量方法分类
3.1 计量仪器的分类
用于直接或间接测出零件几何参数量值的量具、测量仪 器和测量工具的总称。 各种检验仪器多的数不过来，我们只能认识一部分。 按测量原理、结构特点和用途，计量器具可分为： 标准量具、通用量具、专用量具、检验夹具
所需尺寸 第一块量块尺寸
第二块量块尺寸
第三块量块尺寸 第四块量块尺寸
67.385＝1.005＋1.38＋5＋60 四块量块粘合而成。
例2：从83块一套的量块中组合成66.765mm尺寸。
66.765 所需尺寸
1.005 第一块量块尺寸
65.760 1.26 第二块量块尺寸
64.50 4.5 60
量相对已知标准量的偏差值
此外还有在线测量也很常见
★ 单项测量和综合测量
★ 静态测量和动态测量
★ 接触测量和非接触测量
★ 等精度测量 在测量过程中，影响测量精度 的各因素不改变
★不等精度测量 在测量过程中，影响测量精度 的各因素全部或部分有改变
▪ 几何参数测量主要内容和要求
➢ 了解测量的基本概念及其四要素。 ➢ 了解尺寸传递的概念。 ➢ 掌握尺寸传递中的重要媒介之一—量块的基本知识。 ➢ 认识计量器具的分类及常用的度量指标。 ➢ 理解测量方法的分类及其特点。
因此,在高精度的科学研究、测量工作中应按等使 用，而在一般测量时按级使用，以简化计算。
量块使用的注意事项：
1）量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。 2）使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量损伤，
影响其粘合性。 3）分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。 4）所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温
固定刻线量具：钢直尺、卷尺、皮尺 游标类仪器：游标卡尺、深度游标卡尺以及游标高度卡尺。 微动螺旋副类仪器：外径千分尺、内径千分尺等。 机械类仪器：百分表、千分表、杠杆比较仪、扭簧比较仪等。 光学机械类仪器：光学计、测长仪、投影仪以及干涉仪等。 气动类仪器：压力式气动量仪、流量计式气动量仪等。 电学类仪器：电感比较仪、电动轮廓仪等。 激光类仪器：激光准直仪、激光干涉仪等。 光学电子类仪器：光栅测长机、光纤传感器等。
第二章 几何量测量技术基础
§2.1 测量与检验的概念 §2.2 长度基准与量值传递 §2.3 计量仪器和测量方法分类 §2.4 测量误差 §2.5 各类测量误差的处理 §2.6 等精度测量列的数据处理
本章研究对象：几何量测量
问题的提出：完工后的零件是否符合图样要求？
加工后的零件要通过检验与测量判定合格与否？
35mm×9mm。
2.3.4 量块的相关术语
1. 量块的长度—是量块一个测 量面上的任意点到与其相对 的另一测量面相研和的辅助 体表面之间的垂直距离。 图中 L1, L2, L3，L4
L4 L1
测量面 （上工作面)
L L2 L3
量块
辅助体
2. 量块的中心长度—是指对应 于量块的一个测量面中点与 另一测量面相研合的辅助体 表面之间的垂直距离。 图中 L
➢ 随机误差
在一定的测量条件下，多次测量同一个量值时，测量误 差的绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。反映 测量结果的精密度。（例如测量十次这次多0.1，下次少0.2mm…) 处理办法：取平均值 ➢ 粗大误差
超出预期的误差。（例如测量十次每次多少都在±0.1突然有一次多了0.5）处理 办法：剔除
2.2 量值传递
工程上不能直接按照米的定义用光波来测量零件，而 是采用各种计量器具。为了保证量值的准确和统一，须 有统一的量值传递系统。——实物基准
这个实物基准应该放在国家计量局。 我们见不到，我们要造一把尺子要去那里对照一下， 也不现实，国家依照他的实物基准，造一批标准块，给 我们对照，这就是量值传递。
第三块量块尺寸 第四块量块尺寸
66.765＝1.005＋1.26＋4.5＋60 四块量块粘合而成。
练习：83块一套的量块组成所需尺寸28.785。
1.28 6.5
20
1.005
28.785
2.3.6 量块的精度(GB/T 6093-2001)
（1）按制造精度分为五级： 0， K , 1，2，3级 0级精度最高 ，3级精度最低，K级为校准级
作用： 尺寸传递系统中的中间标准量具; 在相对法测量时作为标准件调整仪器的零位; 直接测量零件。 特性：稳定性、耐磨性、准确性、研合性（两个量块测量面相 互接触，贴附在一起的性质）。
使用：量块是定尺寸量具，利用研合性成组使用。
GB/T 6093-2001规定：我国成套生产的量块共有17种套别， 每套的块数为91、83、46、12、10、8、6、5等。
（2）按中心长度的检定精度分为六等： 1，2，3，4，5 ，6 1等精度最高，6等精度最低
量块的“级”和“等”的选用：
按“级”使用时,以量块的标称长度为工作尺寸, 即不计量块的制造误差和磨损误差, 但它们将被引入到测量结果中,使测量精度受到影响, 但使用方便。
按“等”使用时, 用量块经检验后所给定的实际中 心长度尺寸作为工作尺寸。但存在测量误差。
2.3.3 量块的刻字
▪ 标称长度≤5.5mm的量块， 标称长度刻在上测量面上；
▪ 标称长度＞5.5mm的量块， 标称长度刻在上测量面的左 侧平面上。
2.3.3 量块的截面尺寸
▪ 标称长度到10mm的量块，其截面尺寸为30mm×9mm ； ▪ 标称长度大于10mm到1000mm的量块，其截面尺寸为
★ 标称长度： l 两相互平行的测量面之 间的距离
★ 材料：耐磨材料
2.3.2 量块的研合性
● 量块的一个测量面与另一 量块的测量面或另一经精密 加工的类似的平面，通过分 子吸力作用而粘合的性能。
●量块的工作面是经过超精 研磨制造的。测量表面留有 一层极薄的油膜（约0.02μm）， 切向推合力作用，牢固联接。
▪ 难点
➢ 量块的基本知识，“级”和“等”的区别。
▪ 重点
➢ 量块的基本知识。测量仪器。测量方法。
第四节 测量误差
4.1 测量误差的概念
1、绝对误差 测得值与真值之差
x x0
2、相对误差 误差与真值之比
f ( x x0 ) / x0 / x0 100% / x 100%
4.2 测量误差的来源
1) 标准量具 ▪ 调整和校对其他计量器具或作为标准尺寸进行比较
测量的器具。如： ▪ 量块(0, K,1,2,3五级; 1,2,3,4,5,6 六等）、 ▪ 基准米尺、 ▪ 线纹尺(1,2,3等)。
2) 通用计量器具
▪ 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 信息的器具。如游标量仪、机械类量仪等。
1．测量对象： 几何量：长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置等。
2．计量单位： 长度单位：米（m）、毫米（mm）、微米（m）、纳米（nm） 角度单位：弧度（rad）、度（）、分（）、秒（）
3．测量方法： 测量时所采用的测量原理、测量器具、测量条件的总和。
4．测量精度： 测量结果与真值的一致程度。与之相对的概念即测量误差。