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机械的测量技术基础知识
发布时间: 2011-7-13

一、概述

在机械制造过程中,需要对零件的几何参数进行严格的度量与控制,并将这种度量与控制纳入一个完整且严密的研究、管理体系,这个体系被称为几何量计量。它包括长度基准的建立,尺寸量值的传递、检验与精度分析,各级计量器具的检定与管理,新的计量器具及检测方法的研制、开发和发展等内容。而测量技术是几何量计量在生产中的重要实施手段,是贯彻质量标准的技术保证。

在一般的机械制造工厂中,除车间现场使用的检测手段外,还设立专门的计量室,配备专门的计量人员和各种计量设备,以完成较高精度的检测任务和长度量值的传递工作。各种级别的计量室,是机械制造工厂的眼睛,是机械产品质量管理中不可缺少的机构。

二、测量与检验
在机械制造中,测量技术主要是研究对零件几何参数进行测量和检验的问题。
所谓测量就是将被测量(如长度、角度等)和作为计量单位的标准量进行比较,以确定其量值的过程。
检验是与测量相似的概念,但通常只判定被测量是否合格,如用光滑极限量规检验零件。检验的特点是不必测得被测量的实际数值,只需确定被测量是否合格。
任何一个测量过程都包括四个要素,即被测对象、计量单位、测量方法和测量精度。测量方法是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。测量精度是指测量结果与真值的一致程度,它体现了测量结果的可靠性。
三、长度基准和量值传递
为了保证测量的准确度,首先需要建立统一、可靠的测量单位基准。我国是以米(m)作为法定的基本长度单位。米的定义是:光在真空中,在1/299 792 458秒时间间隔内所经过的距离。
米定义的复现主要采用稳频激光。我国采用碘吸收稳定的0.633/-m氦氖激光幅射作为波长标准,这就是国家计量基准器。这样,不仅可以保证测量单位稳定、可靠和统一,而且使用方便,从本质上提高了测量精度。
尺寸量值传递的媒介是各级计量标准器,上一级的计量标准器用来检定下一级的标准器,以实现量值的准确传递。计量标准器有量块和标准线纹尺两大类。尺寸量值通过两个平行的系统向下传递。一个是线纹量具系统,一个是端面量具系统。
四、量块
量块又称块规,是无刻度的端面量具,在计量部门和机械制造中应用较广。它除了作为计量标准器进行尺寸量值传递以外,还可用于计量器具、机床、夹具的调整以及工件的测量和检验。
目前量块的材料多用轴承钢,具有尺寸稳定、硬度高和耐磨性较好等特点。
量块的形状有长方体和圆柱体两种,常用的是长方体。如图5-2a所示,长方体量块具有上、下测量面和四个非测量面。上、下测量面是经过精密加工的很平、很光的平行平面。标称尺寸0.5~10mm的量块,其截面尺寸为30ram X 9mm;标称尺寸10~1000mm的,其截面尺寸为35mmX 9mm。
1.量块中心长度
量块的精度虽然很高,但是上、下测量面也不是绝对平行的,因此量块的工作尺寸以量块中心长度来代表。所谓量块中心长度是指量块一个测量面的中心点至量块另--N量面之间的垂直距离L,如图5.2b所示,图中£,为量块任意点长度。
2.量块的研合性与组合
a)量块的外形与结构 b)量块中心长度
量块的测量面十分光滑和平整,这使量块具有研合性。如将一量块的测量面沿着另一量块的测量面滑动,同时用手稍加压力,两量块便能研合在一起。量块的这种通过分子吸引力的作用而粘合在一起的性能称为量块的研合性。
量块的研合性使量块可以组合使用,即将几个量块研合在一起组成需要的尺寸,因此量块是成套供应的。根据GB 6093—85的规定,我国生产的成套量块有91块、83块、46块、38块等17种规格。现以83块一套为例,列出尺寸如下:
间隔0.01mm:从1.0l,1.02,…,1.49,共49块;
间隔0.imm:从1.5,1.6,…,1.9,共5块;
间隔0.5mm:从2.0,2.5,…,9.5,共16块;
间隔10mm:从10,20,…,100,共10块;
组合量块的原则是量块的数目尽可能少,一般不应多于4~5块。选用的方法是首先选择能去除最后一位小数的量块,然后逐级递减选取。
3.量块的级和等
为了满足各种不同的应用场合,对量块规定了若干精度等级。GB 6093—85《量块》对量块的制造精度规定了六级:00,0,1,2,(3)和K级。其中00级最高,精度依次降低,K级为校准级。量块的″级″主要是根据量块长度极限偏差和长度变动量的允许值来决定的。测量面上最大与最小量块长度之差称为量块长度变动量。带括号的等级根据订货供应。
国家计量局标准JJGl00--81《量规检定规程》对量块的检定精度规定了六等:1,2,3,4,5,6等。其中1等最高,精度依次降低,6等最低。量块分″等″主要是根据量块中心长度测量的极限误差和平面平行性允许偏差来决定的。
量块按级使用时,以量块的标称尺寸作为工作尺寸,其误差为量块中心长度的制造误差,使用方便,用于车间一般测量中;量块按等使用时,将量块中心长度的实际尺寸检定出来,然后使用其实测值。显然,量块按等使用比按级使用要精确,故量块用做标准器进行尺寸传递和精密测量时应按等使用。
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