1、1,第2章 技術測量基礎,2,2.1 技術測量的基礎知識,2.1.1 技術測量的基本概念 技術測量主要研究對零件的幾何量（包括長度、角度、表面粗糙度、幾何形狀和相互位置誤差等）進行測量和檢驗，以確定機器或儀器的零部件加工后是否符合設計圖樣上的技術要求。,3,幾何量的測量,測量是指為確定被測對象的量值而進行的實驗過程。幾何量測量過程應包括以下四要素： 測量對象 測量單位 測量方法 測量精度,零件的幾何量,幾何量中的長度角度單位,測量時所采用的測量原理、計量器具和測量條件的綜合,測量結果與真值的一致程度,4,檢驗與檢定,檢驗是確定被檢幾何量是否在規(guī)定的 極限范圍內，從而判斷其是否合格的實驗 過程。

2、檢驗通常用量規(guī)、樣板等專用定值 無刻度量具來判斷被檢對象的合格性，所 以它不能得到被測量的具體數值。 檢定是指為評定計量器具的精度指標 是否合乎該計量器具的檢定規(guī)程的全部過 程。例如，用量塊來檢定千分尺的精度指 標等。,5,2.1.2 測量基準和尺寸傳遞系統(tǒng),1.長度尺寸基準和傳遞系統(tǒng) 在我國法定計量單位制中，長度的基本單位是 米(m)。1983年第十七屆國際計量大會的決議， 規(guī)定米的定義為： 國際計量大會推薦用穩(wěn)頻激光輻射來復現它。,一米是光在真空中，在 1/299 792 458 s的時間 間隔內的行程長度,6,長度量值傳遞系統(tǒng),7,線紋量具和端面量具,線紋量具可讀出具體測得值。分為1、2

3、、3等線紋尺，1等精度最高。 線紋量具的常用計量器具有游標尺、千分尺等。 端面量具沒有具體測量值，僅能判斷零件是否合格。 端面量具的主要量具有量塊。,8,游標卡尺,9,千分尺,10,千分尺,11,角度計量也屬于長度計量范疇,弧度可用長度比值求得,一個圓周角定義為360,因此角度不必再建立一個自然基準。角度傳遞系統(tǒng)如圖所示：,2.角度尺寸基準和傳遞系統(tǒng),12,3. 量 塊,量塊是一種無刻度的標準端面量具。其制造材料多為特殊合金鋼，形狀主要有長方六面體結構，六個平面中有兩個互相平行的極為光滑平整的測量面，兩測量面之間具有精確的工作尺寸L。,13,（1）量塊的尺寸,測量面上中心點的量塊長度L,為量塊

4、的中 心長度。量塊上標出的數字為量塊長度的標稱值，稱為標稱長度。尺寸6mm的量塊,長度標 記刻在測量面上；尺寸6mm的量塊,長度標記 刻在非測量面上 。,14,量塊的特性與應用,尺寸的準確性； 尺寸的穩(wěn)定性； 尺寸的耐磨性； 量塊與量塊間的粘合性,15,量塊尺寸系列及應用,量塊按一定的尺寸系列成套生產，國家量塊標準中規(guī)定了17種成套的量塊系列，表2.1為從標準中摘錄的幾套量塊的尺寸系列。 在組合量塊尺寸時，為獲得較高尺寸精度，應力求以最少的塊數組成所需的尺寸。例如，需組成尺寸為38.965mm，若使用83塊一套的量塊，參考表2.1，可按如下步驟選擇量塊尺寸 。,38.965 需要的量塊尺寸 -

5、 1.005 第一塊量塊尺寸 37.96 - 1.46 第二塊量塊尺寸 36.5 - 6.5 第三塊量塊尺寸 30 第四塊量塊尺寸,16,（2）量塊的精度,GB6093-2001將量塊的制造精度從高到低分為0、 K(校準級)、1、2、3共5個級別。量塊的分“級”主要是按量塊長度的極限偏差、長度變動量允許值、量塊測量面的平面度、粗糙度及量塊的研合性等質量指標劃分的。 JJG146-2003將量塊按檢定精度由高到低分為 15 共五等。量塊的分“等”主要是根據量塊的長度的測量不確定度、長度變動量允許值、平面平行性允許偏差和研合性等指標劃分的。,17,（3）量塊的使用和檢驗,量塊的使用方法可分為按“級

6、”使用和按“等”使用。 量塊按“級”使用時，是以量塊的標稱長度為工作尺寸，量塊按“等”使用時，是用量塊經檢定后所給出的實際中心長度尺寸作為工作尺寸。,18,2.1.3 計量器具和測量方法,1 計量器具 (1)計量器具的分類 基準量具 通用計量器具 極限量規(guī)類 檢驗夾具,用來校對或調整計量器具，或作為標準尺寸進行相對測量的量具,能將被測量轉換成可直接觀測的指示值或等效信息的測量工具,一種沒有刻度的專用檢驗工具,和相應的計量器具配套使用的一種專用的檢驗工具,19,（2）計量器具的度量指標, 分度值 刻度間距 示值范圍 測量范圍 不確定度,計量器具刻尺或度盤上相鄰 兩刻線所代表的量值之差,量儀刻度尺

7、或度盤上兩 相鄰刻線的中心距離,計量器具指示或顯示的 最低值到最高值的范圍,計量器具所能測量的零件 最低值到最高值的范圍,由于測量誤差的存在， 對測量值不能肯定的程度,20,2 測量方法及其分類,1）按測得示值方式不同可分為絕對測量和相對測量； 2）按測量結果獲得方法分為直接測量和間接測量； 3）按同時測量被測參數的多少可分為單項測量和 綜合測量； 4）按被測量在測量過程中所處的狀態(tài)可分為靜態(tài) 測量和動態(tài)測量； 5）按被測表面與量儀間是否有機械作用的測量力 可分為接觸測量與不接觸測量； 6）按測量精度的因素或條件是否相對穩(wěn)定可分為 等精度測量和不等精度測量等等。,21,2.2 測量誤差及數據處

8、理,2.2.1. 測量誤差及其產生的原因 1. 測量誤差 測量誤差是測得值與被測量真值之差。若以x表示測量結果 ,Q表示真值，則有 =X-Q Q=X,22,2. 測量誤差產生的原因, 測量器具誤差 基準件誤差 測量方法誤差 環(huán)境條件引起的誤差 人為誤差,23,測量器具誤差,由測量器具內在因素所造成的誤差，它與計量器具的工作原理，制造和裝配、調整等因素有關。 測量器具的設計應符合阿貝原則：工件的被測長度與量具的基準刻線在同一直線上的原則。,24,游標尺測量誤差,如圖：游標尺量爪傾斜 角而產生的測量誤差1： 1= S.tg = S. 設S=30mm d=20mm =0.0003弧度 則 1=300

9、.0003=0.009mm=9m,25,千分尺測量誤差,而千分尺測頭傾斜角產生的測量誤差2 2= dd = d(1-cos ) = d（1-1+ /2 ）=1/2d 2 2=1/2200.00032=910-4m,26,2.2.2 測量誤差分類與處理,測量誤差分為,隨機誤差,系統(tǒng)誤差,粗大誤差,1.隨機誤差及其評定 隨機誤差 在相同測量條件下，多次測量同一量值時，誤差的絕對值和符號以不可預定的方式變化的誤差。,27, 隨機誤差的分布規(guī)律和特性,絕對值小的誤差比絕對值大的誤差出 現的概率大。 絕對值相等的正、負誤差出現的概率 相等。 在一定的測量條件下，隨機誤差的絕 對值不會超過一定界限。 隨著

10、測量次數的增加，隨機誤差的算 術平均值趨于零。,單峰性,對稱性,有界性,抵償性,28,標準偏差對概率密度的影響,29,隨機誤差的評定,1.測量列的算術平均值 2.殘余誤差 3.標準偏差 4.算術平均值的標準偏差 5.測量的極限誤差 6.測量列算術平均值的極限誤差 7.測量結果,30,比較兩列測量數據,第一列 12.005、11.996、12.003、11.994、12.002 x1=(12.005+11.996+12.003+11.994+12.002)/5=12mm 第二列 11.990、12.006、11.995、12.015、11.994 x2=(11.990+12.006+11.995

11、+12.015+11.994)/5=12mm,31,兩列測量數據的標準偏差,設上例的真值Q=12mm，則,12第一列的測量精度較高。,32,2.系統(tǒng)誤差及其消除,系統(tǒng)誤差 在相同測量條件下，多次重復測量同一量值，測量誤差的大小和符號保持不變或按一定規(guī)律變化的誤差。,系統(tǒng)誤差,定值系統(tǒng)誤差,變值系統(tǒng)誤差,線性系統(tǒng)誤差,周期系統(tǒng)誤差,復雜系統(tǒng)誤差,33,系統(tǒng)誤差分類及處理,34,3. 粗大誤差及其剔除,粗大誤差（也稱過失誤差）超出在規(guī)定條件下預期的誤差。 粗大誤差的產生是由于某些不正常的原因所造成的。發(fā)現和剔除粗大誤差的方法，通常是用重復測量或者改用另一種測量方法加以核對。對于等精度多次測量值，判

12、斷和剔除粗大誤差較簡便的方法是按3準則。,35,4. 測量精度的分類,表示測量結果中隨機誤差的影響程度。 若隨機誤差小，則精密度高。 表示測量結果中系統(tǒng)誤差的影響程度。 若系統(tǒng)誤差小，則正確度高。 (也稱精確度) 表示測量結果中隨機誤 差和系統(tǒng)誤差綜合的影響程度。若隨機誤差 和系統(tǒng)誤差都小，則準確度高。,精密度,正確度,準確度,36,1. 直接測量法 已定系統(tǒng)誤差按代數和法合成，即 對于符合正態(tài)分布、彼此獨立的隨機誤差和 未定系統(tǒng)誤差，按方根法合成，即,2.2.3 測量誤差合成,37,2. 間接測量法,間接測量是被測的量y與直接測量的量x1、x2、xn有一定的函數關系： 當測量值x1、x2、x

13、n有系統(tǒng)誤差 時，則函數y有測量誤差 當測量值x1、x2、xn有隨機誤差 時，則函數也必然存在隨機誤差,38,間接測量的例子,例：用杠桿千分尺測量如圖定位塊的尺寸，測得：x1=20mm、x1=+40m、 limx1=4m、x2=8mm、x2=30m、limx2=3m，求y的實際值及其測量的極限誤差。,39,2.3 用普通測量器具檢測,用普通計量器具測量工件應參照國家標準 GB/T 31771997進行。該標準適用于車間用 的計量器具(游標卡尺、千分尺和分度值不小于 0.5m的指示表和比較儀等)，主要用以檢 測公稱尺寸至500mm,公差等級為IT6IT18的光滑工件尺寸,也適用于對一般公差尺寸的

14、檢測。,40,1.尺寸誤檢的基本概念,由于各種測量誤差的存在，有可能將本來處于零件公差帶內的合格品判為廢品，或將本來處于零件公差帶以外的廢品誤判為合格品，前者稱為“誤廢”,后者稱為“誤收”。誤廢和誤收是尺寸誤檢的兩種形式。,41,2. 驗收極限與安全裕度(A),驗收極限是指檢測工件尺寸時判斷合格與否的尺寸界限。 上驗收極限尺寸=上極限尺寸-A 下驗收極限尺寸=下極限尺寸+A,42,驗收極限方式的確定,方法 1：驗收極限是從圖樣上標定的最大極限尺寸和最小極限尺寸分別向工件公差帶內移動一個安全裕度A來確定,如圖2.9所示。安全裕度A由工件公差T確定，A的數值一般取工件公差的1/10 。 方法 2：

15、驗收極限等于圖樣上標定的最大極限尺寸和最小極限尺寸,即安全裕度A等于零。,43,3. 計量器具的選擇原則, 選擇的計量器具應與被測工件的外形 位置、尺寸的大小及被測參數特性相適應，使 所選計量器具的測量范圍能滿足工件的要求。 選擇計量器具應考慮工件的尺寸公差，使所選計量器具的不確定度值既要保證測量精度要求，又要符合經濟性要求。,44,例 題 1,被檢驗零件尺寸為孔90H9 ,試確定驗收極限、選擇適當的計量器具。 解 查得：90H9的極限偏差為90 由表2.6中查得：A=8.7m，u1=7.8m 。 按照方法1的原則確定驗收極限，則： 上驗收極限=90+0.087-0.0087=90.0783m

16、m 下驗收極限=90+0+0.0087=90.0087mm 由表2.8查得分度值為0.01mm的內徑千分尺，在 尺寸大于50100mm內,不確定度數u1=0.008mm， 因0.008 u1=0.0078，故基本可滿足使用要求。,E,45,例 題 2,工件尺寸為 ，試選擇合適的測量器具并求出上、下驗收極限尺寸。 解 因為此工件遵守包容要求，故應按方法1（即內移原則）確定驗收極限。 由表7-6查得A=3.3m u1=3m 由表7-8查得i=0.005mm的比較儀的不確定1=3m=u1，能滿足要求。 確定驗收極限： 上驗收極限=dmax-A=30-0.0033=29.9967mm 下驗收極限=dm

17、in+A=29.967+0.0033=29.9703mm,46,例 題 3,上述工件，因受檢測條件的限制，今采用i=0.01mm的外徑千分尺測量，試確定安全裕度A的值及驗收極限。 解 由表7-7查得千分尺不確定度1=4m，故1u1=3m A=1/0.9=0.004/0.90.004mm 確定新的驗收極限： 上驗收極限=dmax- A=30-0.004=29.996mm 下驗收極限=dmin+ A=29.967+0.004=29.971mm,47,習 題 2,2.1 測量的實質是什么？一個完整的幾何測量過程包括哪幾個要素？ 2.2 量塊按“等”或按“級”使用，哪一種使用情況存在著系統(tǒng)誤差？哪一種使用情況僅存在著隨機誤差？ 2.3 什么是測量誤差？測量誤差有幾種表示形式？為什么規(guī)定相對誤差？,48,習 題 2,2.4 隨機誤差的評定指標是什么？隨機誤差能消除嗎？應怎樣對它進行處理？ 2.5 怎樣表達單次測量和多次測量重復測量的測量結果？測量列單次測量值和算術平均值的標準偏差有何區(qū)別？ 2.6 GB/T3177-1997光滑工件尺寸的檢驗規(guī)定了哪兩種驗收極限方式來驗收工件？這兩種方式