几何量实用检测技术.pdf
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1、 几何量实用检测技术几何量实用检测技术 质量保证部质量保证部 编制 前 言 本讲义根据我公司生产发展的需求, 在公司各级领导的关心支持 下编写,注重对生产现状的实用性。讲义配套制作了计算机多媒体形 式的 Microsoft PowerPoint 幻灯片教材,力求做到图文并茂、通俗易 懂。 本讲义原包含七个章节,由于编写时间等原因,第五章典型零件 的测量、第六章新技术在测量中的应用、第七章零件测量工艺卡片的 编制,上述三章内容只制作在讲义的配套幻灯片教材中。 本讲义使用对象为机械加工检验人员, 也可供其它有关技术人员 参考。 由于编写时间和技术水平等因素,缺点错误在所难免,我们将在 后续的工作和
2、实践中逐步完善。 编写:刘志明 2004 年 7 月 26 日 目目 录录 第一章 通用机械式量器具 -( 1) 第二章 检测技术基础 -(13) 第三章 表面粗糙度检测 -(18) 第四章 形状和位置公差 -(24) 第五章、典型零件的测量(见配套幻灯片教材) 第六章、新技术在测量中的应用(见配套幻灯片教材) 第七章、零件测量工艺卡片的编制(见配套幻灯片教材) 绪 论 由于现代工业生产规模的需要,常采用分散制造、集中装配的 办法来提高劳动生产率,降低生产成本,这就需要进行高度专业化协 作性生产。这些分散制造的零部件,要都能装配在机器上,并能达到 规定的使用性能要求,就必须使零部件具有互换性。
3、 所谓互换性, 就是在同一规格的一批零、 部件中, 可以不经选择、 修配或调整,任取一件都能装配在机器上,并完全符合规定的使用性 能要求,零、部件具有这种性能称为互换性。互换性原则是发展现代 化机械工业、提高生产率、保证产品质量、降低生产成本的重要技术 经济原则,是工业发展的必然趋势。 为实现分散制造的零部件具有互换性,必须对零件进行准确的测 量,要得到准确的测量结果,就必须对测量器具有所了解,正确使用 测量器具,并采用正确的检测方法。 1 第一章 通用机械式量器具 通用机械式量器具是附有标尺,并在一定范围内可以确定被测零件的各种尺寸和角度数值 的测量装置。分为以下几类:游标类量器具、千分尺测
4、微类量器具、机械式表类量器具。 1 游标类量器具 游标类量器具是利用游标原理进行测微和读数的测微量器,游标原理是利用主尺刻线间距 与游标刻线间距的差值来进行小数部分读数,整数部分在主尺上读出。游标量具具有结构简单, 使用方便,测量范围大以及用途广、使用寿命长等优 点。常用的游标量具有:游标卡尺、深度游标尺、高 度游标尺。游标量具的分度值通常有 0.02、0.05、 0.1 三种。 1.1 游标卡尺 1.1 游标卡尺 游标卡尺主要用于测量内外尺寸、宽度、厚度、 深度和孔距。其结构型式如图 1-1 所示。图中型为 三用式(内、外及深度测量)、型带微调装置的两 用游标卡尺、型、型带有圆柱形内量爪。
5、1.1.1 带表卡尺和数显卡尺 1.1.1 带表卡尺和数显卡尺 带表卡尺由百分表和卡尺组合而成,其结构型 式如图 1-2 所示。图 1-3 是电子数显卡尺,常采用容 栅为传感器,并以液晶(LCD)显示。 从严格意义上说,带表卡尺和电子 数显卡尺不采用游标读数原理,不属于 游标类量具,但通常把它们归类于游标 类量具中。 2 1.2 深度游标尺 1.2 深度游标尺 深度游标尺主要用于测量孔和沟槽的深度。其外形和结构如图 1-4 所示,主尺下端是测量 面,其端部制成楔形,以减小主尺测量面与被工件的接触面,提高测量精度。 1.3 高度游标卡尺 1.3 高度游标卡尺 高度游标卡尺主要由底座、主尺和尺框三
6、部分组成,其外形和结构如图 1-5 所示。高度游 标卡尺主要用于测量放在平板上工件的高度和进行划线工作,高度游标卡尺一般微动装置,以 便测量和划线时的精确定位。 1.4 游标类量具的测量误差 1.4 游标类量具的测量误差 游标类量具的测量误差见表 1-1。 表 1-1 游标量器的测量极限误差 表 1-1 游标量器的测量极限误差 尺寸范围(毫米) 110 1050 508080120 120 180 180 260 260 360 360 500 游标读 数值 (毫米) 测量极限误差(微米) 游标卡尺测量外尺寸 0.02 40 40 45 45 45 50 60 70 0.05 80 80 90
7、 100 100 100 110 110 0.1 150 150 160 170 190 200 210 230 游标卡尺测量内尺寸 0.02 50 60 60 65 70 80 90 - 0.05 100 130 130 150 150 150 150 - 0.1 200 230 260 280 300 300 300 - 游标高度尺和深度尺测量高度及深度尺寸 0.02 60 60 60 60 60 60 70 80 0.05 100 100 150 150 150 150 150 150 0.1 200 250 300 300 300 300 300 300 1.5 游标类量具使用时的 注
8、意事项 1.5 游标类量具使用时的 注意事项 (1) 普通游标类量具 (包括带表卡尺)应注意读 数时的视差问题,读数时刻 线面应垂直我们的视线。 (2)测量时应注意测量 力对测量结果的影响。 3 (3)测量时工件与测量面的接触点应尽量靠近主尺。 (4)对于带表卡尺应注意内量爪测量误差过大的异常情况, 这主要是由于表中的消齿轮传动 侧隙的弹簧脱钩造成的,我们使用前可用测量标准环规或标准内尺寸来检查。 (5)对于数显卡尺、数显高度尺在使用时,可充分利用数显装置的各项新功能,如任意位置 的读数置零,利用它进行快速直观的比较测量。 (6)充分发挥其多功能的用途,如三用游标卡尺、四用游标卡尺。 (7)当
9、游标高度尺和表类量具配合使用时,应注意尺框和主尺的配合间隙对测量的影响。 2 千分尺测微类量器具 千分尺测微类量器具是应用精密螺旋副传动原理将回转运动变为直线运动的一种测微量 器。这类量器具的型式很多,按用途归类,可分为:测量外尺寸的千分尺、测量内尺寸的千分 尺、深度千分尺。 2.1 测量外尺寸的千分尺 2.1 测量外尺寸的千分尺 测量外径的千分尺包括:外径千分尺、测厚千分尺、杠杆千分尺等。 2.1.1 外径千分尺 2.1.1 外径千分尺 外径千分尺是工矿企业中最常用的 外尺寸测量器具,由于测微螺杆的精度 受到制造工艺的限制,其移动量通常为 25 毫米,外径千分尺的规格有 025、 2550、
10、5075 等系列化,其最大测量 范围可达 1000 毫米。其外形如图 1-6 所 示,外径千分尺在固定套筒上有刻线, 其刻线间距等于螺旋副的螺距 0.5 毫米, 在微分筒的圆周上有 50 等分的刻度,微 分筒与测微螺杆固定在一起,测微螺杆 的螺纹是单线的,所以当微分筒转动一 圈时,测微螺杆的轴向位移是 0.5 毫米, 而当微分筒转一格(圆周的五十分之一) 时,螺杆的轴向位移是 0.5/50=0.01(毫米)。测量范围500 毫米的外径千分尺为测砧固定式, 测量范围大于 500 毫米的外径千分尺,其测砧为可调节式。 2.1.2 测厚千分尺 2.1.2 测厚千分尺 图 1-6 外径千分尺 4 测厚
11、千分尺也叫壁厚千分尺,主要用于管壁厚度的测量。其外形和结构如图 1-7 所示。它 的测砧的测量面是球型形状,以便于与管子内壁接触。 2.1.3 杠杆千分尺 2.1.3 杠杆千分尺 杠杆千分尺相当于外径千分尺与杠杆式卡规 组合而成,其外形如图 1-8 所示。杠杆千分尺与 外径千分尺用途相同,但测量准确度高于前者, 杠杆千分尺可以用作相对测量,也可以用作绝对 测量。 杠杆千分尺的刻度值有 0.001 毫米和 0.002 毫米两种,其测力恒定装置有不同于普通千分尺 的棘轮形式。杠杆千分尺的示值误差见表 1-2。 表 1-2 杠杆千分尺的技术数据(JJG 2686) 表 1-2 杠杆千分尺的技术数据(
12、JJG 2686) 单位:微米 示值总误差 测量 范围 (mm) 指示计 分度值 (微米) 指示计 示值误差 示值 变动 性 锁紧产 生的示 值变化 新制 使用中 测量 面平 面度 两测量 面平行 度 10格内0.5 0 25 1 10 格外1 0.3 0.5 2 3 0.3 0.6 10 格内1 25 50 2 10 格外2 0.5 0.5 3 4 0.3 1 10格内0.5 50 75 1 10 格外1 0.3 0.5 3 4 0.3 1.2 10 格内1 75 100 2 10 格外2 0.5 0.5 4 6 0.3 1.5 图 1-7 壁厚千分尺 5 2.2 测量内尺寸的千分尺 2.2
13、 测量内尺寸的千分尺 测量内尺寸的千分尺有内径 千分尺、内测千分尺、孔径千分尺 三种。 其外形和结构如图1-9所示。 其中内径千分尺没有测力恒定装 置,其它两种均带有测力恒定装 置。 2.2.1 内径千分尺 2.2.1 内径千分尺 内径千分尺是用来测量 50 毫 米以上孔径和其他内尺寸, 它的可 动测头的位移量是 13 毫米,内径 千分尺附有成套接长杆, 目前最大 测量范围可达 5 米。 2.2.2 内测千分尺 2.2.2 内测千分尺 内测千分尺是用来测量 575 毫米的内孔和其他内尺寸, 目前常 用的有 530、2550 和 5075 毫米三种。 2.2.3 孔径千分尺 2.2.3 孔径千分
14、尺 孔径千分尺也称三爪内径千 分尺, 它是通过旋转塔形阿基米德 螺旋体将三个均匀分布的测量爪沿半径方向推出, 并利用螺旋副原理进行读数的孔径测量器具, 测量范围为一般从 6200 毫米。孔径千分尺的示值误差见表 1-3。 表 1-3 孔径千分尺技术数据 表 1-3 孔径千分尺技术数据 示值误差 孔径千分尺产品系列测量范围 分度值 0 级 1 级 68,810,1012,1114,1417,1720, 2025,2530,3035,3540 0.002 0.004 4050,5060,6070,7080,8090,901000.003 0.006 100125,125150,150175,175
15、200 0.005 0.01 0.005 0.010 图 1-9 测量内尺寸的千分尺 6 2.3 深度千分尺 2.3 深度千分尺 深度千分尺主要用来测量孔或槽、 台阶的深度, 深度千分尺带有成套的测杆,分度值为 0.01 毫米, 示值误差为 0.005 毫米,测量范围为 0150 毫米。 深度千分尺外形如图 1-10 所示。 2.4 测微螺旋副类量具使用时的注意事项 2.4 测微螺旋副类量具使用时的注意事项 (1) 应注意读数时的视差问题,读数时刻线面 应垂直我们的视线。 (2) 测量时应注意测量力对测量结果的影响, 该类量具因测量精度高,量具本身带有测量力控制 装置,我们在测量时应正确使用。
16、 (3) 测量时注意被测工件的温度应与量器具的 温度一致。 (4) 应注意离、压线导致的粗大误差。 2.5 千分尺测微类量器的测量误差 2.5 千分尺测微类量器的测量误差 千分尺测微类量器具的测量误差见表 1-4。 表 1-4 千分尺测微量器的测量极限误差 表 1-4 千分尺测微量器的测量极限误差 尺寸范围(毫米) 110 1050 508080120 120 180 180 260 260 360 360 500 量具 名称 测量极限误差(微米) 杠杆千 分尺 3 4 - - - - - - 0 级外径 千分尺 4.5 5.5 6 87 8 10 12 15 1 级外径 千分尺 7 8 9
17、10 12 15 20 25 2 级外径 千分尺 12 13 14 15 18 20 25 30 深度千 分尺 14 16 18 22 - - - - 内径千 分尺 - - 18 20 22 25 30 35 注:为分度值为 0.002 毫米的杠杆千分尺,绝对测量时。 3 机械式表类量器具 图 1-10 深度千分尺 7 机械式表类量器具也称指示类量具,其基本原理是将测量杆的微小直线位移通过其相应的 放大机构放大后转变为指针的角位移,并由指针在刻度盘上指示出相应的测量值。 该类量器具主要用于测量工件的尺寸和几何形状误差,在其示值范围内可作直接测量。大 部分是用作比较测量,也可用来作为各种检验夹具
18、及专用量仪 的读数与瞄准定位装置。机械式表类量器具包括钟表式百(千) 分表、杠杆式百(千)分表、内径量表、比较仪等。 3.1 钟表式百分表和钟表式千分表 3.1 钟表式百分表和钟表式千分表 钟表式百分表钟表式百分表是纯齿轮传动放大机构,它借助齿条齿轮 传动机构,把测量头的直线位移转变为指针的回转运动,从分 度盘上读出测头的位移量。钟表式百分表按其外形的大小可分 为普通型和小型两种, 其示值范围为 03, 05 和 010 毫米。 在特殊情况下,也有制成 020 和 030 毫米。钟表式百分表 其外形如图 1-11 所示。 钟表式千分表钟表式千分表的工作原理与钟表式百分表类 同,只是多增加了一级
19、齿轮副传动,将放大比进 一步加大,达到分度值为 0.001 毫米。 3.2 杠杆百分表和杠杆千分表 3.2 杠杆百分表和杠杆千分表 杠杆百分表杠杆百分表也叫侧向式百分表,采用杠杆机 构和齿轮系统相结合形式,将测杆的摆动(侧向 的微小位移)转变为指针的回转运动。因此,这 种百分表能够测量用钟表式百分表测量时难以接 近的被测表面,如凹槽和小孔等表面。杠杆百分 表其外形如图 1-12 所示。 杠杆千分表也是在杠 杆百分表的基础上,增加 了一级齿轮副传动,使分 度值达到 0.002 毫米。杠 杆千分表有正面式和端面 式。 3.3 内径百分表和内径 千分表 3.3 内径百分表和内径 千分表 图 1-11
20、 钟表式百分 图 1-12 杠杆百分表 8 内径百分表和内径千分表统称为内径量表,一般以钟表式百分表或千分表为读数机构,与 杠杆系统或楔形传动系统组合,来测量孔径和其他内尺寸。其结构和外形如图 1-13 所示。 内径量表用于比较法测量,使用时通常以被测工件尺寸与标准样圈尺寸进行比较测量。 3.4 比较仪 3.4 比较仪 比较仪也称测微仪,常见的有杠杆齿轮式测微仪、扭簧测微仪、电感测微仪以及光学比较 仪等。这类量器具的特点是灵敏度高、示值稳定、误差较小,但其示值范围较小,大一点的也 只有0.1 毫米。 3.4 机械式表类量器测量的误差 3.4 机械式表类量器测量的误差 机械式表类量器一般做比较测
21、量,其测量误差见表 1-5。 表 1-5 机械式表类量器具作比较测量的极限误差 表 1-5 机械式表类量器具作比较测量的极限误差 尺寸范围(毫米) 比较用 量块的 精度 110 10505080 80 120 120 180 180 260 260 360 仪器名称 等 测量极限误差(微米) 百 分 表 在指针回转 一圈范围内 1级百分表 2级百分表 6 6 15 20 15 20 15 20 15 20 15 22 16 22 16 22 千 分 表 刻度值为 0.002的千 分表 6 3.0 3.0 3.5 4.0 5.0 6.0 7.0 内 径 百 分 表 在指针回转 一圈范围内 1级内
22、径百 分表 6 16 16 17 17 18 19 19 内 径 千 分 表 刻度值为 0.001的内 径千分表 5 2 - - - - - - 3.5 表类量具使用时的注意事项 3.5 表类量具使用时的注意事项 (1) 同样也应该注意读数时的视差问题,读数时刻线面应垂直我们的视线。 (2) 测量时应注意测量力对测量结果的影响,特别是内径量表。 (3) 对于内径量表还应注意测量读数 “+”、“-” 偏差的方向问题,它与钟表式表类使 用时的读数正好相反。 (4)在测量时,测量轴线与被测点的切面应垂直。如由于种种原因不能垂直时,应注意对测 量读数的修正。 图 1-13 内径百分表和内径千分表 9
23、4 平台测量中的常用量具和辅助工具 4.1 平板 4.1 平板 平板是用于检验或划线的平面计量器具, 按其制造材料可分为铸铁平板和岩石平板两大类。 平板按其精度分为 00 级、0 级、1 级、2 级和 3 级。其中 2 级以上平板为检验用,3 级平板为划 线用。平板精度等级的技术参数见表 1-6。 表 1-6 平板精度等级工作面平面度参数要求 表 1-6 平板精度等级工作面平面度参数要求 00级 0级 1级 2级 3级 规格(mm) 允许平面度误差值(微米) 400300 3 6 12 24 - 600450 3.5 7 14 28 70 800500 4 8 16 32 80 1000750
24、 4.5 9 18 36 90 15001000 6 12 24 48 120 20001500 7 14 28 56 140 4.2 方箱 4.2 方箱 方箱一般是用铸铁或钢材制成的具有六个工作面的空腔正方体,其 中一个工作面上有 V 型槽。方箱主要用于机械零部件的平行度、垂直度 的检验和划线。方箱按精度分为一、二、三级,一般一、二级为检验用, 三级为划线用。 方箱的规格用边长尺寸来表示, 其边长从 100 毫米至 500 毫米。方箱外形如图 1-14 所示,其精度等级技术参数见表 1-7。 表 1-7 方箱精度等级的技术参数 表 1-7 方箱精度等级的技术参数 工作面的平面度 (微米) 工
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