2025年《高性能制造》精密測(cè)量專項(xiàng)訓(xùn)練卷考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.在精密測(cè)量中，為了減小環(huán)境溫度變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，常采取的措施是（）。A.在恒溫室內(nèi)進(jìn)行測(cè)量B.使用熱膨脹系數(shù)小的量具C.快速完成測(cè)量過(guò)程D.以上都是2.下列哪一項(xiàng)不屬于長(zhǎng)度測(cè)量中常見的形位公差？（）A.直線度B.平面度C.輪廓度D.同軸度3.三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）進(jìn)行點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，其基本測(cè)量原理是（）。A.光學(xué)三角測(cè)量B.位移傳感器比較C.幾何模型擬合D.輪廓掃描4.測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值之差稱為（）。A.測(cè)量誤差B.測(cè)量不確定度C.系統(tǒng)誤差D.隨機(jī)誤差5.下列哪種精密測(cè)量方法屬于非接觸式測(cè)量？（）A.輪廓儀測(cè)量表面粗糙度B.量塊測(cè)量長(zhǎng)度C.用千分尺測(cè)量外徑D.白光干涉測(cè)量厚度6.在精密測(cè)量中，多次重復(fù)測(cè)量取平均值的目的主要是為了（）。A.減小系統(tǒng)誤差B.消除隨機(jī)誤差C.減小測(cè)量不確定度D.提高測(cè)量效率7.用于測(cè)量微小尺寸或形貌的儀器，其核心優(yōu)勢(shì)通常體現(xiàn)在（）。A.測(cè)量范圍大B.測(cè)量精度高C.操作簡(jiǎn)單直觀D.成本低廉8.精密測(cè)量結(jié)果的表達(dá)必須包含（）。A.測(cè)量數(shù)值B.測(cè)量單位C.測(cè)量時(shí)間D.測(cè)量者姓名9.高性能制造過(guò)程中的在線測(cè)量技術(shù)，其核心價(jià)值在于（）。A.提高測(cè)量成本B.降低生產(chǎn)效率C.實(shí)時(shí)監(jiān)控工藝狀態(tài)D.增加零件檢測(cè)次數(shù)10.下列哪項(xiàng)技術(shù)不屬于精密測(cè)量領(lǐng)域的前沿發(fā)展方向？（）A.基于機(jī)器視覺的測(cè)量B.微納測(cè)量技術(shù)C.傳統(tǒng)接觸式測(cè)量?jī)x器的升級(jí)換代D.在線實(shí)時(shí)測(cè)量與大數(shù)據(jù)分析二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線上）1.精密測(cè)量對(duì)環(huán)境條件（如溫度、濕度、振動(dòng)）有嚴(yán)格要求，主要是為了減小______的影響。2.測(cè)量誤差按其性質(zhì)和規(guī)律可分為______、______和______。3.評(píng)定表面粗糙度常用的參數(shù)有______、______和______等。4.三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的“三坐標(biāo)”指的是______、______和______。5.選擇精密測(cè)量?jī)x器時(shí)，需要綜合考慮測(cè)量范圍、______、______和效率等因素。6.高性能制造對(duì)精密測(cè)量的需求體現(xiàn)在對(duì)零件______、______和______的精確控制與檢測(cè)上。7.光學(xué)測(cè)量技術(shù)利用光的______、______等特性進(jìn)行測(cè)量。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)明扼要地回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的主要區(qū)別及各自常用的消除或減小方法。2.簡(jiǎn)述選擇精密測(cè)量?jī)x器時(shí)需要考慮的主要因素。3.簡(jiǎn)述三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）在精密制造中主要的應(yīng)用領(lǐng)域。4.簡(jiǎn)述非接觸式測(cè)量方法相比接觸式測(cè)量方法的主要優(yōu)點(diǎn)。四、計(jì)算題（共25分）1.某次測(cè)量長(zhǎng)度L的結(jié)果為50.01mm，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.005mm。求該測(cè)量結(jié)果的完整不確定度（取兩位有效數(shù)字）。（5分）2.在一個(gè)測(cè)量任務(wù)中，已知各輸入量A、B、C的測(cè)量結(jié)果及其標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為：A=100mm±0.1mm，B=20°±0.5°，C=50N±0.5N。假設(shè)輸出量Y=A+B+C，且各輸入量之間相互獨(dú)立。求輸出量Y的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度。（10分）3.假設(shè)使用某光學(xué)測(cè)量?jī)x器測(cè)量一個(gè)半徑為R的圓柱體圓度，儀器給出的半徑偏差測(cè)量結(jié)果為ΔR=±0.002mm。若該圓柱體直徑公差要求為0.01mm，試分析該測(cè)量結(jié)果是否能滿足公差要求？（請(qǐng)說(shuō)明理由）（10分）五、綜合應(yīng)用題（共30分）某精密制造企業(yè)需要加工一批尺寸為φ10.00±0.005mm的精密軸類零件。在加工過(guò)程中及加工完成后，需要對(duì)零件的尺寸和圓度進(jìn)行精密測(cè)量。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：1.簡(jiǎn)述在加工過(guò)程中進(jìn)行在線/近線測(cè)量的意義，并列舉至少兩種可用于此目的的精密測(cè)量技術(shù)或儀器。（10分）2.若在加工完成后進(jìn)行零件檢驗(yàn)，請(qǐng)選擇一種合適的精密測(cè)量?jī)x器或方法來(lái)測(cè)量該零件的尺寸和圓度，并簡(jiǎn)述測(cè)量步驟。（10分）3.在選擇測(cè)量?jī)x器或方法時(shí)，需要考慮哪些關(guān)鍵因素？結(jié)合本題中的零件特點(diǎn)，分析這些因素如何影響儀器選擇。（10分）試卷答案一、選擇題1.D2.D3.B4.A5.D6.C7.B8.B9.C10.C二、填空題1.測(cè)量誤差2.系統(tǒng)誤差，隨機(jī)誤差，粗大誤差3.Ra，Rz，Rq4.X，Y，Z5.精度，成本6.尺寸，形位，表面質(zhì)量7.直射，反射，干涉三、簡(jiǎn)答題1.解析：系統(tǒng)誤差具有確定性，大小和方向恒定或按規(guī)律變化，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。常用消除方法有：選擇合適測(cè)量方法、修正量法、對(duì)稱測(cè)量法等。隨機(jī)誤差具有隨機(jī)性，大小和方向不定，影響測(cè)量結(jié)果的可重復(fù)性。常用減小方法有：多次測(cè)量取平均值、提高儀器精度、改善測(cè)量環(huán)境等。2.解析：選擇精密測(cè)量?jī)x器需考慮：測(cè)量范圍（能否滿足被測(cè)工件尺寸要求）；精度等級(jí)（能否滿足測(cè)量精度要求）；測(cè)量原理與特性（接觸/非接觸、測(cè)量速度、分辨率等）；被測(cè)工件特性（材質(zhì)、表面狀態(tài)等）；自動(dòng)化程度與易用性；環(huán)境適應(yīng)性；成本預(yù)算等。3.解析：CMM廣泛應(yīng)用于精密制造領(lǐng)域，可用于測(cè)量復(fù)雜零件的尺寸、形狀和位置公差（形位公差），如孔徑、距離、角度、輪廓、曲面等；進(jìn)行逆向工程和快速原型制造中的掃描；對(duì)工件進(jìn)行在線和離線質(zhì)量檢測(cè)與過(guò)程控制；進(jìn)行產(chǎn)品裝配驗(yàn)證等。4.解析：非接觸式測(cè)量避免了測(cè)量頭與被測(cè)表面的直接接觸，因此不會(huì)劃傷或損壞易損、軟質(zhì)或復(fù)雜曲面的工件；可以測(cè)量活體、運(yùn)動(dòng)或危險(xiǎn)環(huán)境下的物體；對(duì)于表面不規(guī)則或無(wú)法接觸的物體也能進(jìn)行測(cè)量；部分光學(xué)方法（如干涉）可以實(shí)現(xiàn)極高精度；測(cè)量速度快等。四、計(jì)算題1.解析：測(cè)量結(jié)果的完整不確定度通常指擴(kuò)展不確定度U，一般取k=2（對(duì)應(yīng)約95%置信水平）。U=k*u=2*0.005mm=0.010mm。注意保留兩位有效數(shù)字。2.解析：根據(jù)不確定度合成公式，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u_Y的平方等于各輸入量不確定度平方和：u_Y2=u_A2+u_B2+u_C2u_Y2=(0.1mm)2+(20°*π/180*1mm/°)2+(0.5N*1mm/N)2u_Y2=(0.1)2+(π/9)2+(0.5)2u_Y2=0.01+(π2/81)+0.25u_Y2≈0.01+0.0123+0.25u_Y2≈0.2723u_Y≈√0.2723≈0.522mm合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度約為0.522mm。通常保留與輸入量不確定度相同或稍多有效數(shù)字，可表示為u_Y≈0.52mm。3.解析：測(cè)量結(jié)果為ΔR=±0.002mm，表示測(cè)量偏差的允許范圍是±0.002mm，即實(shí)際半徑R可能在(10.00-0.002)mm到(10.00+0.002)mm之間，即9.998mm到10.002mm。零件直徑公差為±0.005mm，即直徑允許范圍是10.00mm±0.005mm，即9.995mm到10.005mm。比較測(cè)量范圍[9.998mm,10.002mm]與公差范圍[9.995mm,10.005mm]。發(fā)現(xiàn)測(cè)量結(jié)果的下限9.998mm高于公差下限9.995mm，測(cè)量結(jié)果的上限10.002mm低于公差上限10.005mm。因此，存在部分測(cè)量結(jié)果可能超出公差范圍的情況（例如，測(cè)量值為9.9975mm或10.0025mm）。所以，該測(cè)量結(jié)果不能完全保證滿足公差要求。五、綜合應(yīng)用題1.解析：在線/近線測(cè)量在加工過(guò)程中的意義在于：實(shí)時(shí)或近實(shí)時(shí)地獲取工件尺寸和形位信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)加工偏差，指導(dǎo)調(diào)整機(jī)床參數(shù)或刀具補(bǔ)償，從而避免產(chǎn)生大量不合格品，減少?gòu)U品率，提高加工效率，保證最終產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性?？捎糜诖四康牡木軠y(cè)量技術(shù)或儀器示例：①在線輪廓測(cè)量?jī)x（如基于激光三角原理的掃描儀，安裝在機(jī)床旁邊，測(cè)量切削過(guò)程中的輪廓）；②激光干涉儀（測(cè)量機(jī)床導(dǎo)軌位移、刀具長(zhǎng)度等）；③帶有測(cè)量功能的CMM探頭（集成在機(jī)床或機(jī)器人上，對(duì)關(guān)鍵尺寸進(jìn)行抽檢或過(guò)程監(jiān)控）；④近紅外光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)（測(cè)量微小尺寸或表面特征）。2.解析：測(cè)量φ10.00±0.005mm的精密軸，精度要求較高，可選擇使用光學(xué)比較儀或測(cè)量顯微鏡。測(cè)量步驟簡(jiǎn)述如下（以光學(xué)比較儀為例）：①開機(jī)，讓儀器光學(xué)系統(tǒng)預(yù)熱穩(wěn)定；②調(diào)整儀器工作臺(tái)，使光源照射均勻；③將量塊（如10mm或接近10mm的量塊）放置在工作臺(tái)上，調(diào)整儀器焦距和位置，使工件影像清晰，讀數(shù)穩(wěn)定，記錄讀數(shù)；④取下量塊，放置待測(cè)軸類零件，確保工件被穩(wěn)定夾持且測(cè)量點(diǎn)位于測(cè)量范圍內(nèi)；⑤調(diào)整工件位置，使待測(cè)直徑方向通過(guò)測(cè)量基準(zhǔn)（如軸端中心）；⑥讀取并記錄測(cè)量數(shù)據(jù)；⑦（若需測(cè)圓度）將工件旋轉(zhuǎn)一定角度（如90度），重復(fù)測(cè)量另一橫截面直徑，多次測(cè)量取平均值或直接進(jìn)行輪廓掃描；⑧對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，判斷其是否在φ10.00±0.005mm公差范圍內(nèi)，并記錄結(jié)果。3.解析：選擇精密測(cè)量?jī)x器時(shí)需考慮的關(guān)鍵因素：①測(cè)量范圍：必須能覆蓋零件的待測(cè)尺寸（φ10mm）；②測(cè)量精度：儀器的精度應(yīng)高于零件公差（0.005mm），例如至少達(dá)到0.0005mm或0.001mm級(jí)別；③測(cè)量原理與方式：接觸式（如千分尺、比較儀）或非接觸式（如光學(xué)、影像測(cè)量）；接觸式精度通常更高，適合測(cè)量硬質(zhì)材料；非接觸式避免接觸損傷，適合軟質(zhì)、易損或復(fù)雜曲面，但精度可能略低；④分辨率：儀器能分辨的最小變動(dòng)量，應(yīng)足夠小以檢測(cè)出公差范圍內(nèi)的變化；⑤測(cè)量功能：是否需要測(cè)量直徑、圓度、同軸度等多項(xiàng)指標(biāo)，或僅測(cè)量單一尺寸；⑥自動(dòng)化與效率：是否需要自動(dòng)測(cè)量、數(shù)據(jù)自動(dòng)處理和存儲(chǔ)，以提高檢測(cè)效率；⑦儀器成本：在滿足性能要求的前提下，考慮成本效益；⑧環(huán)境要求：測(cè)量環(huán)境（溫度、穩(wěn)定性）對(duì)儀器性能的影響。結(jié)合本題零