机械测量仪器介绍大全

测量技术是一门具有自身专业体系、涵盖多种学科、理论性和实践性都非常强的前沿科学。而熟知测量技术方面的基本知识，则是掌握测量技能，完成对机械产品几何参数测量的基础。

1.1 测量的定义

一件制造完成后的产品是否满足设计的几何精度要求，通常有以下几种判断方式。 测量：是以确定被测对象的量值为目的的全部操作。在这一操作过程中，将被测对象与复现测量单位的标准量进行比较，并以被测量与单位量的比值及其准确度表达测量结果。例如用游标卡尺对一轴径的测量，就是将被对象（轴的直径）用特定测量方法（用游标卡尺测量）与长度单位（毫米）相比较。若其比值为30.52，准确度为±0.03mm，则测量结果可表达为（30.52±0.03）mm。

任何测量过程都包含：测量对象、计量单位、测量方法和测量误差等四个要素。 测试：是指具有试验性质的测量。也可理解为试验和测量的全过程。

检验：是判断被测物理量是否合格（在规定范围内）的过程，一般来说就是确定产品是否满足设计要求的过程，即判断产品合格性的过程，通常不一定要求测出具体值。因此检验也可理解为不要求知道具体值的测量。

计量：为实现测量单位的统一和量值准确可靠的测量。

1.2 测量基准

测量基准是复现和保存计量单位并具有规定计量单位特性的计量器具。

在几何量计量领域内，测量基准可分为长度基准和角度基准两类。

长度基准：1983年第十七届国际计量大会根据国际计量委员会的报告，批准了米的新定义：即“一米

是光在真空中在1／299 792 458秒时间间隔内的行程 图1－1 长度计量检定系统表（简化） 长度”。根据米的定义建立的国家基准、副基准和工作基准，一般都不能在生产中直接用于对零件进行测量。为了确保量值的合理和统一，必须按《国家计量检定系统》的规定，将具有最高计量特性的国家基准逐级进行传递，直至用于对产品进行测量的各种测量器具。图1－1为长度（端度）计量检定系统表（简化）。

角度基准：角度量与长度量不同。由于常用角度单位（度）是由圆周角定义的，即圆周角等于360°，而弧度与度、分、秒又有确定的换算关系，因此无需建立角度的自然基准。

1.3 量块

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量块是一种平行平面端度量具，又称块规。它是保证长度量值统一的重要常用实物量具。除了作为工作基准之外，量块还可以用来调整仪器、机床或直接测量零件。

量块是以其两端面之间的距离作为长度的实物基准（标准），是一种单值量具，一般特性：

其材料与热处理工艺应满足量块的尺寸稳定、硬度高、耐磨性好的要求。通常都用铬锰钢、铬钢和轴承钢制成。其线胀系数与普通钢材相同，即为（11.5±1）×10－6 /℃，尺稳定性约为年变化量不超出±0.5～1μm／m。

结构：绝大多数量块制成直角平行六面体，如图

每块量块都有两也有制成φ20的圆柱体。1－2所示；

个表面非常光洁、平面度精度很高的平行平面，称为量块的测量面（或称工作面）。量块长度（尺寸）是指量块的一个测量面上的一点至与量块相研合的辅助体（材质与量块相同）表面（亦称辅助表面）之间

的距离。为了消除量块测量面的平面度误差和两测量面间的平行度误差对量块长度的影响，将量块的工作尺寸定义为量块的中心长度，即两个测量面的中心点的长度。

精度：量块按其制造精度分为五个“级”：00、0、1、2和3级。00级精度最高，3级最低。分级的依据是量块长度的极限偏差和长度变动量允许值。量块生产企业大都按“级”向市场销售量块，此时用户只能按量块的标称尺寸使用量块，这样必然受到量块中心长度实际偏差的影响，将反制造误差带入测量结果。

在量值传递工作中，为了消除量块制造误差对测量的影响，常常按量块检定后得到的实际尺寸使用。各种不同精度的检定方法可以得到具有不同测量不确定度的量块，并依此划分量块的等别，如图1－1所示。检定后的量块可得到每量块的中心长度的实际偏差，显然同一套量块若按“等”使用可以得到更高的测量精度（较小的测量不确定度）。但由于按“等”使用比较麻烦，且检定成本高，固在生产现场仍按“级”使用。

使用：单个量块使用很不方便，故一般都按序列将许多不同标称尺寸的量块成套配置，使用时根据需要选择多个适当的量块研合起来使用。通常，组成所需尺寸的量块总数不应超过四块。例如，为组成.765mm的尺寸，可由成套的量块中选出1.005、1.26、7.5、80mm四块组成，即

.765 ………所需尺寸 －) 1.005 ………第一块 88.76

－) 1.26 ………第二块 87.5

－) 7.5 ………第三块

80 ………第四块

注意事项：量块在使用过程中应注意以下几点：

①量块必须在使用有效期内，否应及时送专业部门检定。

②所选量块应先放入航空汽油中清洗，并用洁净绸布将其擦干，待量块温度与环境湿度相同后方可使用。

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③使用环境良好，防止各种腐蚀性物质对量块的损伤及因工作面上的灰尘而划伤工作面，影响其研合性, 。

④轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。

⑤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。 ⑥使用完毕应，先用航空汽油清洗量块，并擦干后涂上防锈脂放入专用盒内妥善保管。

1.4 测量方法分类

根据获得测量结果的不同方式可分为：

直接测量和间接测量：从测量器具的读数装置上直接得到被测量的数值或对标准值的偏差称直接测量。如用游标卡尺、外径千分尺测量轴径等。通过测量与被测量有一定函数关系的量，根据已知的函数关系式求得被测量的测量称为间接测量。如通过测量一圆弧相应的弓高和弦长而得到其圆弧半径的实际值。

绝对测量和相对测量：测量器具的示值直接反映被测量量值的测量为绝对测量。用游标卡尺、外径千分尺测量轴径不仅是绝对测量，也是绝对测量。将被测量与一个标准量值进行比较得到两者差值的测量为相对测量。如用内径百分表测量孔径为相对测量。

接触测量和非接触测量：测量器具的测头与被测件表面接触并有机械作用的测力存在的测量为接触测量。如用光切法显微镜测量表面粗糙度即属于非接触测量。

单项测量和综合测量：对个别的、彼此没有联系的某一单项参数的测量称为单项测量。同时测量个零件的多个参数及其综合影响的测量。用测量器具分别测出螺纹的中径、半角及螺距属单项测量；而用螺纹量规的通端检测螺纹则属综合测量。

被动测量和主动测量：产品加工完成后的测量为被动测量；正在加工过程中的测量为主动测量。被动测量只能发现和挑出不合格品。而主动测量可通过其测得值的反馈，控制设备的加工过程，预防和杜绝不合格品的产生。

1.5 测量误差

由于测量过程的不完善而产生的测量误差，将导致测得值的分散入不确定。因此，在测量过程中，正确分析测量误差的性质及其产生的原因，对测得值进行必要的数据处理，获得满足一定要求的置信水平的测量结果，是十分重要的。

测量误差定义：被测量的测得值x与其真值x 0之差，即：△= x －x0 由于真值是不可能确切获得的，因而上述善于测量误差的定义也是理想要概念。在实际工作中往往将比被测量值的可信度（精度）更高的值，作为其当前测量值的“真值”。

误差来源：测量误差主要由测量器具、测量方法、测量环境和测量人员等方面因素产生。 ①测量器具：测量器具设计中存在的原理误差，如杠杆机构、阿贝误差等。制造和装配过程中的误差也会引起其示值误差的产生。例如刻线尺的制造误差、量块制造与检定误差、表盘的刻制与装配偏心、光学系统的放大倍数误差、齿轮分度误差等。其中最重要的是基准件的误差，如刻线尺和量块的误差，它是测量器具误差的主要来源。

②测量方法：间接测量法中因采用近似的函数关系原理而产生的误差或多个数据经过计算后的误差累积。

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③测量环境：测量环境主要包括温度、气压、湿度、振动、空气质量等因素。在一般测量过程中，温度是最重要的因素。测量温度对标准温度（＋20℃）的偏离、测量过程中温度的变化以及测量器具与被测件的温差等都将产生测量误差。

④测量人员：测量人员引起的误差主要有视差、估读误差、调整误差等引起，它的大小取决于测量人员的操作技术和其它主观因素。

误差分类：测量误差按其产生的原因、出现的规律、及其对测量结果的影响，可以分为系统误差、随机误差和粗大误差。

①系统误差：在规定条件下，绝对值和符号保持不变或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。其中绝对值和符号不变的系统误差为定值系统误差，按一定规律变化的系统误差为变值系统误差。如量块的误差、刻线尺的误差、度盘偏心的误差。系统误差大部分能通过修正值或找出其变化规律后加以消除。

②随机误差：在规定条件下，绝对值和符号以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。就某一次测量而言，随机误差的出现无规律可循，因而无法消除。但若进行多次等精度重复测量，则与其它随机事件一样具有统计规律的基本特性，可以通过分析，估算出随机误差值的范围。随机误差主要由温度波动、测量力变化、测量器具传动机构不稳、视差等各种随机因素造成，虽然无法消除，但只要认真、仔细地分析产生的原因，还是能减少其对测量结果的影响。

③粗大误差：明显超出规定条件下预期的误差，称为粗大误差。粗大误差是由某种非正常的原因造成的。如读数错误、温度的突然大幅度变动、记录错误等。该误差可根据误差理论，按一定规则予以剔除。

1.6 测量数据的处理

在修正了已定系统误差和剔除了粗大误差以后，测得值中仍含有随机误差和部分系统误差，还需估算其测量误差的大小，评定测得值的不确定度，知道测得值及该测得值的变化范

，才能获得完整的测量结果。 围（可信程度）

测量不确定度的评定：用标准偏差表示测量结果的不确定度，称为标准不确定度，按照评定方法不同，它可分为两类：用对一系列重复观测值进行统计分析以计算标准不确定度的方法，称为A类评定；用不同于统计分析的其他方法来评定标准不确定度，称为B类评定。

A类评定：由统计理论可知，随机变量期望值的最佳估计值是n次测得值xi的算术平均值x 。 x = ∑ x i∕n 该组测得值的标准差的估算值S为

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S＝√∑（x i－x ）∕（n－1）=√∑ui∕（n－1） 若以其算术平均值作为结果时，其标准不确定度为

S ＿ X = S∕√n 测量结果可表达为 x = x ±S ＿ X B类评定：在多数实际测量工作中，不能或不需进行多次重复测量，则其不确定度只能用非统计分析的方法进行B类评定。B类评定需要依据有关的资料作出科学的判断。这些资

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料的来源有：以前的测量数据，测量器具的产品说明书，检定证书，技术手册等。如由产品说明书查得某测量器具的不确定度为6μm，若期望得到按正态分布规律中3倍标准差的置信水准（99.73﹪），则按B类评定时标准不确定度应取u = 6/3 =2μm。

合成标准不确定度的估算：测量过程中一般都会有多个的误差源共同对测量的不确定度产生影响，因测量方法的不同，各误差源的影响程度也不相同。各误差源标准不确定度的合成按测量方法的不同可分为以下两类：

①直接测量的合成标准不确定度：取各类误差源的标准不确定度的平方和的正平方根，即

2 2u=√∑u i+ ∑uj

②间接测量的合成标准不确定度：间接测量时，测量结果需经各间接测量值按事先设计好的函数关系计算后求得。由于各间接测量值的标准不确定度对测量结果的影响程度不同，在估算测量结果的不确定度时，要先分别对函数中各测量值求偏导数，算出其不确定度的传播系数。各测量值的标准不确定度乘以相应的传播系数后，取平方和的正平方根得到测量结果的不确定度。

1.7 基本测量原则

在实际测量中，对于同一被测量往往可以采用多种测量方法。为减小测量不确定度，应尽可能遵守以下基本测量原则：

阿贝原则：要求在测量过程中被测长度与基准长度应安置在同一直线上的原则。若被测长度与基准长度并排放置，在测量比较过程中由于制造误差的存在，移动方向的偏移，两长度之间出现夹角而产生较大的误差。误差的大小除与两长度之间夹角大小有关外，还与其之间距离大小有关，距离越大，误差也越大。

基准统一原则：测量基准要与加工基准和使用基准统一。即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终检测量应以设计基准作为测量基准。

最短链原则：在间接测量中，与被测量具有函数关系的其它量与被测量形成测量链。形成测量链的环节越多，被测量的不确定度越大。因此，应尽可能减少测量链的环节数，以保证测量精度，称之为最短链原则。

当然，按此原则最好不采用间接测量，而采用直接测量。所以，只有在不可能采用直接测量，或直接测量的精度不能保证时,才采用间接测量。

应该以最少数目的量块组成所需尺寸的量块组，就是最短链原则的一种实际应用。 最小变形原则：测量器具与被测零件都会因实际温度偏离标准温度和受力（重力和测量力）而产生变形，形成测量误差。

在测量过程中，控制测量温度及其变动、保证测量器具与被测零件有足够的等温时间、选用与被测零件线胀系数相近的测量器具、选用适当的测量力并保持其稳定、选择适当的支承点等，都是实现最小变形原则的有效措施。

1.8 测量器具的主要技术性能指标

量具的标称值：标注在量具上用以标明其特性或指导其使用的量值。如标在量块上的尺

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寸，标在刻线尺上的尺寸等。

刻度：在测量器具上指示出不同量值的刻线标记的组合称为刻度。

刻度间距：沿着刻线尺（标尺）长度方向所测得的两个相邻刻线标记中心之间的距离称为刻度间距，也称标尺间距。

分度值：两相邻刻线所代表的量值之差称为仪器的

它是一台仪器所能读出的最小单位量值。一般地分度值。

说，分度值越小，测量器具的精度越高。

数字式量仪没有标尺或度盘，而与其相对应的为分分辨率是仪器显示的最末位数字间隔所代表的被测辨率。量值。

示值范围：测量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围称为示值范围。

测量范围：在允许不确定度内，测量器具所能测量的被测量值的下限值至上限值的范围。

测量范围与示值范围的区别在于：测量范围既包括 图1－3 比较测量示意图

示值范围又包括仪器某些部件的调整范围。如外径百分尺的测量范围有0～25mm、25～50mm、50～75mm等，其示值范围则均为25mm。比较仪的测量范围为180mm，其示值范围则为±0.1mm(如图1－3所示)。示值范围与标尺有关，测量范围取决于结构。

量程：测量范围的上限值和下限值之差称为量程。量程大的仪器使用起来比较方便，但仪器的线性误差将随之变大使仪器的准确度下降。

灵敏度：测量器具对被测量值变化的反应能力称为灵敏度。对于一般长度测量器具，灵敏度等于标尺间距a与分度值I之比，又称放大比或放大位数K，即

K= a / I

测量力：采用接触法测量时，测量器具的传感器与被测零件表面之间的接触力。测量力及其变动会影响测量结果的精度。因此，绝大多数采用接触测量法的测量器具，都具有测量力稳定机构。

示值误差：测量器具的示值与被测量的真值之差。例如用百分尺测量轴的直径得读数值为31.675mm，而其真值为31.678mm，则百分尺的示值误差等于31.675－31.678=－0.003mm.

显然，测量器具在不同的示值处的示值误差一般是各不相同的。目前，测量器具的精度大多仍用示值极限误差来表示测量器具示值误差的界限值。

回程误差：是指在相同条件下，被测量值不变，测量器具行程方向不同时，两示值之差的绝对值。该项误差是由于测量器具中测量系统的间隙、变形和磨擦等原因引起的。当要求测量值的显示呈连续的往返性变化时（有连续的正、负值变化），则应选用回程误差较小的测量器具。

测量不确定度：测量不确定度是在测量结果中表达被测量值分散性的参数。由于测量过程的不完善，测得值对真值总是有所偏离，这种偏离又是不确定的，表达这种不确定程度的参数，就称为不确定度。

修正值：为修正某一测量器具的示值误差而在其检定证书上注明的特定值。它的大小与

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示值误差的绝对值相等，符号相反。在测量结果中加入相应的修正值后，可提高测量精度。

1.9 测量器具的选择

过去，大部分工厂是根据经验来选择计量器具的。通常选择计量器具的测量极限误差占工件公差的1／3～1／5或1／3～1／10。对一些高精度工件，甚至有取1／2的。总之，就没有一个统一的标准，往往因人因厂而异。不仅如此，而且大多数工厂用计量器具检测工件时，均按图样上标注的极限尺寸作验收极限。这种验收极限与工件的极限尺寸重合的方法，由于计量器具内在误差及测量条件的影响，往往导致“误收”和“误废”，造成不少质量问题及不应有的损失。所谓“误收”，就是把不合格的产品，误判为合格予以接收；所谓“误废”，就是把本来合格的产品，误判为不合格予以拒收。

选择原则:合理选择计量器具对保证产品质量，提高测量效率和降低费用具有重要意义。

一般说来，器具的选择主要取决于被测工件的精度要求，在保证精度要求的前提下，也要考虑尺寸大小、结构形状、材料与被测表面的位置，同时也要考虑工件批量、生产方式和生产成本等因素。

对批量大的工件，多用专用计量器具，对单件小批则多用通用计量器具。

选择方法:首先，根据被测工件公差值由表1－4查出安全裕度A和计量器具不确定度允

／

许值U1，然后查表1－5至表1－7选定计量器具，使计量器具不确定值U1≤U1，最后计算验收极限。

举例：工件在图样上的标注为，问应选用什么计量器具进行测量并确定验收极限。 解：（1）确定安全裕度A和计量器具不确定度允许值U1

由工件公差值0.46mm由表1－4查得 A＝0.032mm U1＝0.029mm

（2）选择计量器具

工件尺寸250mm在表1－5中属于大于200mm至500mm的尺寸段内，查得分度值为0.02mm

／／

的游标卡尺的不确定度值U1＝0.02mm, U1＝0.02mm（3）确定验收极限

上验收极限＝最大实体尺寸－A＝250mm－0.032mm＝249.968mm

下验收极限＝最小实体尺寸＋A＝250mm－0.46mm＋0.032mm＝249.572mm

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第二篇 测量器具简介

2.1 游标类量具

常用的游标量具有：游标卡尺（图2－

、游标深度尺（图2－b1所示）、、1a所示）

游标高度尺（图2－1c所示）游标测齿卡尺、游标角度规等。前四种用于长度测量，后一种用于角度测量。

结构：游标量具在结构上的共同特征是都有主尺、游标尺以及测量基准面，另外还有便于使用而设的微动机构和锁紧机构等。

主尺上有毫米刻度，游标尺上的分度值有 (a) (b) (c) 0.1、0.05、0.02mm三种。 图2-1

读数原理：游标读数（或称为游标细分）原理是利用主尺刻线间距与游标刻线间距的间距差实现的。

常用的主尺刻度间距a=1mm。若使主尺刻度（n-1）格的宽度等于游标刻度n格的宽度，则游标的刻度间距b=[(n-1)/n]*a。若主尺刻度间距为1毫米，游标刻度间距为0.9毫米，当游标尺零刻线与主尺零刻线对准时，除游标的最后一根刻线（第10根刻线）与主尺上第9根刻线重合外，其余刻线均不重合。若将游标向右移动0.1mm，则游标的第一根刻线与主尺的第一根刻线重合；游标向右移动0.2mm时，则游标的第二根刻线与主尺的第二根刻线重合。依此类推。这就是说，游标在1mm内（1个主尺刻度间距），向右移动距离可由游标刻线与主尺刻线重合时游标刻线的序号来决定。

使用注意事项：

① 使用前应将测量面擦干净，检查两测量爪间不能存在显著的间隙，并校对零位。 ② 移动游框时力量要适度，测量力不易过大。 ③ 注意防止温度对测量精度的影响，特别是测量器具与被测件不等温产生的测量误差。 ④ 读数时其视线要与标尺刻线方向一致，以免造成视差。 ⑤ 尽量减少阿贝误差对测量的影响。

2.2千分尺类量具

、深度千分千分尺按用途可分为外径千分尺（如图2—2a）、内径千分尺（如图2—2b）

尺（如图`2—2c）、螺旋千分尺等。

结构：主要由尺架、微分筒、固定套筒、测量力装置、测量面、锁紧机构等组成。其结构特征是：

① 结构设计符合阿贝原则。

② 以丝杆螺距作为测量的基准量，丝杆和丝母的配合应该精密，配合间隙应能调整。

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③ 固定套筒和微分筒作为示数装置，

用刻度线进行读数。

④ 有保证一定测力的棘轮棘爪机构。 读数原理：千分尺的读数原理是：通过螺旋传动，将被测尺寸转换成丝杆的轴向位移和微分筒的圆周位移，并以微分筒上的刻度对圆周位移进行计量，从而实现对螺距的放大细分。

当测量丝杆连同微分筒转过Φ角时，丝杆沿轴向位移量为L。因此千分尺的传动

方程式为 图`2-2

L=p*Φ/2π

式中 p―丝杆螺距；Ф―微分筒转角。

一般p=0.5mm,而微分套筒的圆周刻度数为50等分，故每一等分所对应的分度值为0.01mm。

读数的整数部分由固定套筒上的刻度给出，其分度值为1mm；读数的小数部分由微分筒上的刻度给出。

使用注意事项：

① 使用前必须校对零位。

② 手应握在隔热垫处，测量器具与被测件必须等温，减少温度对测量精度的影响。 ③ 当测量面与被件表面将接触时，必须使用测量力装置。 ④ 测量读数时要特别注意半毫米刻度的读取。

2.3 指针式量具

游标卡尺和千分尺虽然结构简单，使用方便，但由于其示值范围较大及机械加工精度的，故其测量准确度不易提高。

指针式机械量仪主要用于相对测量，可单独使用，也 它安装在其它仪器中作测微表头使用。

这类量仪的示值范围较小，示值范围最大的（如百分表）不超出10mm最小的（如扭簧比较仪）只有±0.015mm。其示值误差从±0.01～0.0001mm。另外，这类量仪都有体积小、重量轻、结构简单、造价低等特点，不须附加电源、光源、气源等，也比较坚固

耐用。因此仍应用十分广泛。 图2-3 百分表结构及工作原理

工作原理：指针式机械量仪的工作昌通过各种机械传动原理，将测杆的微小直线位移转变成指针的角位移，指出相应的被测量值。不同的类型的指针式机械量仪其结构各不相同。

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分类：按其传动方式的不同，可以分为四类： ① 杠杆传动量仪：刀口式测微仪。 ② 齿轮传动量仪：百分表（如图2－3）。 ③ 扭簧传动量仪：扭簧比较仪。

④ 杆齿轮传动量仪：杠杆齿轮式比较仪、杠

杠杆式千分尺、杠杆百分表（如杆式卡规、

图2—4）、内径百分表。 使用注意事项：

① 测头移动要轻缓，距离不要太大，更不能

超量程使用。

② 测量杆与被测表面的相对位置要正确，防

止产生较大的测量误差。 图2-4 杠杆百分表结构及工作原理 ③ 表体不得猛烈震动，被测表面不能太粗糙，以免齿轮等运动部件损坏。

2.4 立式光学计

主要利用量块与零件相比较的方法，来测量物体外形的微差尺寸，是测量精密零件的常用测量器具。

主要技术参数： 型号：LG－1

总放大倍数：约1000倍 分度值：0.001mm 示值范围：±0.1mm

测量范围：最大长度180mm

仪器的最大不确定度：±0.00025mm 示值稳定性：0.0001mm

测量的最大不确定度：±（0.5＋L/100）μm 工作原理：利用光学杠杆的放大原理，将微小的位移量转换为光学影象的移动。其工作原理如图2－5所示。

结构：立式光学比较仪结构如图2－6所示，主

要由以下部分组成： 图2－5 立式光学比较仪工作原理图

① 光学计管：测量读数的主要部件； ② 零位调节手轮：可对零位进行微调整；

③ 测帽：根据被测件形状，选择不同的测帽套在测杆上。选择原则为：与被测件的接触面积要最小；

③ 工作台：对不同形状的被测件，应选用不同的工作台，选择原则与上基本相同； 使用方法：

① 粗调：仪器放在平稳的工作台上，将光学计管安在横臂的适当位置；

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② 测帽选择：测量时被件与测帽间的接触面

必须最小，即近于点或线接触。 ③ 工作台校正：工作台校正的目的是使工作

面与测帽平面保持平行。一般是将与被测件尺寸相同的量块放在测帽的边缘的不同位置，若读数相同，则说明其平行。否则可调整工作台旁边的四个调节旋扭。 ④ 归零：把已选用的量块放在一个清洁的平

台上，转动粗调节环使横臂下降至测头刚好接触量块时，将横臂固定在立柱上。再松开横臂前端的锁紧装置，调整光管与横臂的相对位置，当从光管的目镜中看到零刻线与指示虚线基本重合后，固定光管。调整光管微调旋扭，使零刻线与指示虚线完全对齐。拨动提升器几次，若零位稳定，

则仪器可进行工作。 图2－6 立式光学比较仪结构图 仪器保养：使用精密仪器应注意保持清洁，不用时宜用罩子套上防尘。

① 使用完毕后必须在工作台、测量头以及其他金属表面，用航空汽油清洗、拭干，再

涂上无酸凡士林。

② 光学计管内部构造比较复杂精密，不宜随意拆卸，出现故障应送专业部门修理。 ③ 光学部件避免用手指碰触，以免影响成像质量。

2.5 万能测长仪

刻仪器是一种由精密机械、光学系统和电气部分 相结合起来的长度测量仪器。除可用来对零件的外形尺寸进行直接测量和比较测量之外，还可以使用仪器的附件进行各种特殊测定工作。

主要技术参数： 分度值：0.001mm 测量范围：

直接测量：0～100mm 电眼装置测量：1～20mm 外尺寸测量：0～500mm 外螺纹中径测量：0～180mm 内尺寸测量：10～200mm 内螺纹中径测量：10～200mm 仪器误差：

测外尺寸：±（1.5＋L/100）μm 测内尺寸：±（2＋L/100）μm

测量原理：万能测长仪是按照阿贝原则设计制造的，其测量精度较高。在万能测长仪上进行测量，是直接把被测件与精密玻璃尺作比较，然后利用补偿式读数显微镜观察刻度尺，进行读数。玻璃刻度尺被固定在测体上。因其在纵向轴线上，故刻度尺在纵向上的移动量完全与被测件之长度一致，而此移动量可在显微镜中读出，如图2－7所示。

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仪器结构：如图2－8所示，主要由底座1、万能工作台10、测量座、尾座15、各种测量设备附件等所组成。

底座的头部和尾部分别安装着测量座和尾座，它们可在导轨沿测量轴线方向移动，在底座中部安装着万能工作台，通过底座尾部的平衡装置，可使工作台连同被测零件一起轻松地升降。平衡装置是通过尾座下方的手柄使弹簧产生不同的伸长和拉力，再通过杠杆机构和工作台升降机构

连接，使与工作台的重量相平衡。 图2-7 卧式测量长仪测量原理图

万能工作台可有5个自由度的动运。中间手轮5是调整其升降运动，范围为0～105毫米，并可由刻度盘上读了。旋转前端微分筒4可使工作台产生0～25毫米的横向移动。扳动侧面两手柄可使工作台具有±3°的倾斜运动或使工作台绕其垂直轴线旋转±4°。在测量轴线上工作台可自

由移动±5毫米。

测量座是测量过程中感应尺寸变化并

进行读数的重要部件，主要由测杆、读数 图2－8 卧式万能测长仪结构图

显微镜、照明装置及微动装置所组成。它可以通过滑座在底座床面的导轨上滑动，并能用手轮在任何位置上固定。测座的壳体是由内六角螺钉与滑座紧固成一体。

尾座是放在底座右侧的导轨面上，它可以用手柄固定在任意位置上，尾管是装在尾座的相应孔中，并能用手柄固定，旋转其后面的手轮时可使尾管测头作由向微动。测头上可以装置各种需要的测帽，同时通过螺钉的调节，可使其测帽平面与测座上的测帽平面平行。尾座上的测头是测量中的一个固定测点。

测量附件主要包括内尺寸测量附件、内螺纹测量附件、电眼装置等三类。

仪器使用：卧式万能测长仪可测量两平行平面间的长度、圆柱体的直径、球体的直径、内尺寸长度、外螺纹中径、内螺纹中径等。由于仪器能测量的被测件类型较多，测量方法各不相同，其基本步骤为：选择并装调测头、安放被测件、校正零位、寻找被测件的最佳测量点、测量读数。在具体操作仪器前须仔细阅读使用说明书。

维护保养：仪器室不得有灰尘、振动及各种腐蚀性气体，室温应维持在20℃左右，相对湿度最好不超过60％，防止光学部件产生霉斑。每次使用完毕后，必须在工作台、测帽以及其他附属设备的表面用汽油清洗，并涂上无酸凡士林，盖上仪器罩。

2.6 偏摆检查仪

该仪器主要用于检测轴类、盘类零件的么向圆跳动和端面圆跳动，具有结构简单、操作方便维护容易等特点，运用十分广泛。

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主要技术指标：

PBY5017型：最大测量长度： 500毫米 最大测量直径： 270毫米 PBY5012型：最大测量长度： 500毫米 最大测量直径： 170毫米 仪器精度：两顶尖连线对仪器座导轨面的平行度 ≤0.04毫米

仪器结构：如图2－9所示，主要由固定顶尖座1、顶尖2、底座3、指示表夹4、表支架座5、顶尖座锁紧手柄6、活动顶尖座7、顶尖锁紧手把8、活动顶尖移动手柄9组成。

使用方法：首先用锁紧手柄6将固定顶尖座在仪器底座上固定。按被零件长度将活动顶尖座固定在合适的位置。压下活动顶尖移动手柄9装入零件使其中心孔顶在仪器的两顶尖上，拧紧把手8将活动顶尖固定。移动表支架座5至所需位置后固定，通过其上所装的百分表（或千分表）

即可进行检测工作。 图2－9 偏摆检查仪结构图

维护保养：

① 安装被测件时，要特别小心，防止碰坏仪器顶尖。

② 仪器滑动部分要经常给以润滑油，但油层不易过厚，以免影响仪器示值精度。 ③ 使用完毕，顶尖、仪器导轨等重要零件和部位应用汽油洗净并涂上防锈油，然后盖

上防尘罩。

2.7 光学合像水平仪

该仪器主要应用于测量平面和无柱面对水平的倾斜度，以及机床与光学机械仪器的导轨或机座等的平面度、直线度和设备安装位置的正确度等。

主要技术指标：

分度值： 0.01mm/m 最大测量范围： ±5mm/m 工作面长度：165毫米

示值误差：±1毫米／米范围内： ±0.01mm/m 全部测量范围内： ±0.02mm/m 工作原理：合像水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡象符合放大，来提高读数的瞄准精度，利用杠杆、微动螺杆等传动机构进行读数。

仪器结构：合像水平仪结构如图2－10所示，主要由微动螺杆、螺母、度盘、水准器、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V

形工作面的底等组成。 图2－10 合像水平仪结构图

使用方法：将合像水平仪安置在被测零件的表面上，由于被测表面的倾斜而引起两气泡

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象的不重合。当转动度盘，使两气泡像重合时，即可通过读数机构读出被测件表面实际倾斜读数，并按下式计算实际倾斜值：

实际倾斜值＝刻度值×支点距离×刻度盘读数 使用注意事项：

① 使用前工作面要清洗干净。

② 湿度变化对仪器中的水准器位置影响很大，固必须隔离热源。 ③ 测量时旋转度盘要平稳，必须等两气泡像完全符合后方可读数。

2.8 光切法显微镜

光切法显微镜以兆法测量和观察零件表面的微观几何形状，在不破坏表面的条件下，测出截面轮廓的微观几何形状和沟槽宽度的实际尺寸。此外，还可测量表面上个别位置的加工痕迹和坡损。

主要技术指标： 测量范围Rz视场直径 系数E 物镜组件与被件

所需物镜 总放大倍数

（毫米） 值（微米） 微米/格 的距离（毫米）

0.8～1.6 60× 510× 0.04 0.3 0.16 1.6～6.3 30× 260× 0.2 0.6 0.29 6.3～20 14× 120× 2.5 1.3 0.63 20～80 7× 60× 9.5 2.5 1.28 工作原理：

如图2－11所示，狭缝被光源发出的光线照射后，通过物镜发出一束光带以倾斜45°方向照射在被测量的表面上。被测表面的微观形状，被光亮的具有平直缘狭缝像亮的带照射后，表面的波峰在S点产生反射，波谷在S’点产生反射，通过观测显微镜的物镜，它们各自成像在分划板的a和a’。在目镜中观察到的即为具有与被测表面一样的齿状亮带，通过目镜的分划板与测微器测出a点至a’点之间的距离N，被测表面的微观不平度h即为：

h=N/Vcos45° (N－物镜放大倍数) 图2-11 光切显微镜工作原理图 仪器结构：仪器外形如图2－12所示，基座（6）上装有立柱（5），显微镜的主体通过横臂（2）和立柱联结，转动手轮（4）将横臂沿立柱上下移动，此时显微镜进行粗调焦，并用旋手（1）将横臂固定在立柱上。显微镜的光学系统压缩在封闭的横臂内。横臂上装有可替换的物镜组（8）、测微目镜（13）等。微调手轮（3）用于显微镜的精细调焦。仪器的座标工作台（7）利用其螺旋测微器对工件进行座标测量与调整。对平的工件可直接放在工作台上进行测量，对圆柱形的工件，可放在仪器工作台上的V形块上进行测量。

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使用方法：基本步骤为：①选择物镜；②安放被件；③调整目镜焦距；④调整物镜焦距；⑤采集数据；⑥数据处理。详细方法见实验十“表面粗糙的测量”。

维护与保养：

① 要注意防止灰尘、潮湿及其它有害物质的

侵蚀。

② 仪器光源采用的是低压电源照明，必须使

用专用的变压器，防止事故发生。

③ 所有的透镜和未作防锈处理的表面不得

用手直接接触。

④ 使用完毕应将仪器擦拭干净，立柱及工作

台表面要涂防锈油并盖上仪器罩。 图-12 光切显微镜结构图

2.9 JJI—22A型表面粗糙度测量仪

该仪器主要用于测量表面粗糙度和不同型面的粗糙度。其结构简单小巧，传感器灵敏度高。由于该仪器采用了计算机进行信号处理技术，测量精度高，测量人员只需按动一个测量键即可进行测量，仪器自动显示测量结果。

主要技术指标：

传感器种类：压电式标准传感器 触针圆弧半径： 10±2.5μm 触针材料：金刚石 驱动器移动长度：15mm 测量长度：4mm 12.5mm 移动速度：3.2mm/s

测量范围：Ra 0.1～3.2µm Rz 0.5～30µm Ry 0.5～30µm 仪器误差： ﹤±15%

可测零件形状：长度 ﹥15mm 内孔直径 >10mm

工作原理：驱动器带动压电式传感器在零件表面移动进行采样。信号经放大器及计算机的处理，通过显示屏同时读出被测量表面的Ra、Rz、Ry实测值。

仪器使用：基本步骤为：①安装仪器；②校准仪器放大倍数；③安放被测件；④采集数据；⑤数据处理。详细方法见实验十“表面粗糙的测量”。

维护与保养：

① 被测表面温度不得高于40℃，且不得有水、油、灰尘、切屑、纤维及其它污物。 ② 使用现场不得有震动，仪器不以能发生跌撞。

③ 传感器在使用中避免撞击触尖，触尖不能用酒精清洗，必要时只能用无水汽油清洗。 ④ 随仪器附带的多刻线样板如有严重划伤时,应及时更换，否则造成校准的误差增大。

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2.10 19JA型万能工具显微镜

万能工龄显微镜是一种在工业生产和科学研究部门中使用十分广泛的光学测量仪器。它具有较高的测量精度，适用于长度和角度的精密测量。同时由于配备多种附件，使其应用范围得到充分的扩大。仪器可用影像法、轴切法或接触法按直角坐标或极坐标对机械工具和零件的长度、角度和形状进行测量，主要的测量对象有：刀具、量具、模具、样板、螺纹和齿轮类工件等。

主要技术参数：

测量范围：X坐标（纵向）：200毫米 Y坐标（横向）：100毫米 分度值：0.001毫米 测量目镜分度值：1分 光学分度台分度值：10秒 光学分度头分度值：1分

轮廓目镜：圆弧分划板（半径从0.1～100mm） 螺纹分划板（螺距从0.25～6mm） 光学定位器：测头直径：Ф3±0.1mm 最大测量深度 15mm 高顶针架：最大夹持直径：Ф180mm 最大夹持长度：600mm 最大承载量：40公斤 测量原理：

万能工作显微镜主要是应用直角或极坐标原理，通过主显微镜瞄准定位和读数系统读取坐标值而实现测量的一种光学仪器。

根据被测件的形状、大小及被测部位的不同，一般有以下几种方法：

①影像法：显微镜将被测件的影像放大后，成像在“米”字分划板上，利用“米”字分划板对被测点进行瞄准，由读数系统读取其坐标值，相应点的坐标值之差即为所需尺寸的实际值。

②轴切法：为克服影像法测量大直径外尺寸出现衍射现象而造成较大的测量误差，利用仪器所配附件测量刀上的刻线，来替代被测表面轮廓进行瞄准，从而完成测量。 ③接触法：用光学定位器直接接触被测表面来进行瞄准、定位并完成测量。适用于影像成像质量较差或根本无法成像的零件的测量，如：有一定厚度的平板件、深孔零

件、台阶孔、台阶槽等。 图2－13 万能工具显微镜结构图

仪器结构：仪器外形如图2－13所示，主要由底座（19）、X轴滑台（20）、Y轴滑台（10）、立臂、横梁（8）、瞄准显微镜（5）、投影读数装置（1）组成。

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主要附件：

①物镜：瞄准显微镜备有1X、3X和5X三种不同放大倍数的物镜可供测量选用，镜管上有刻字标明倍数。

②测角目镜：用于瞄准被测件，并可作角度测量。它安置在瞄准显微镜镜箱的定位架上，镜内设置有供瞄准被测件用的“米”字线分划板和作角度读数的度盘。米字线分划板和被测件的影像通过目镜观察。转动其上的滚花环能作视度调节。转动侧面的手轮可使米字线分划板连同度盘一起作360°的转动，其读数由下端的显微镜读出。

③轮廓目镜：轮廓目镜上配置有标准轮廓分划板，通过被测轮廓和标准的比较，可对轮廓进行快速测定。同时也可利用分划板上的刻线作为瞄准被测件影像的基线。

④双象目镜：用双像目镜进行瞄准，可方便、精确地测定工件上两对称轮廓（如孔）的中心距离，也可测定对称轮廓本身的长度尺寸。

⑤光学分度台：安装于纵向滑座上，用于极坐标和角度的测量。 ⑥光学分度头：可对安装在顶针架上的工件进行角度的分度和测定。 ⑦光学定位器：在内尺寸和外尺寸的接触法测量中起定位作用。

⑧测量刀：测量刀是轴切法的主要附件，测量对象为螺纹或一般遥圆柱体和圆锥体，也可用于测量平工件。

⑨反射照明器：在测量不透光工件表面状态（如金属刻线尺）时作反射照明用。

⑩工件夹持附件：顶针架：用于顶持有中心孔的工件。高顶针架：对于直径超出顶针架的最大夹持范围的工件可顶持在一对高顶针架间进行测量。V形架：用于搁置无中心孔或者长度超出顶针架夹持范围的圆柱形工件以及直径差不大的阶梯轴。玻璃工作台：用来放置一般的工件。

使用方法：不同的被测件所采用的测量原理也各不相同，详细的操作使用方法可查阅其使用说明书和有关的参考书。

维护保养：与立式光学比较仪、万能测长仪、光切法显微镜等光学仪器相似。

2.11 万能测齿仪

万能测齿仪为纯机械式的手动测量仪器，可测量齿轮和蜗轮的齿距偏差△fpt、齿距累积误差△Fp、基节偏差△fpb、公法线平均长度偏差△Ewm、公法线长度变动△Fw、齿圈径向跳动△Fr等。

主要技术参数：

被测齿轮的模数： 1～10mm 被测齿轮的最大直径： 360mm 两顶尖间的极限距离： 50～330mm 测量台能高速的高度范围：150mm 读数装置的刻度值： 0.001mm

仪器组成：仪器主要由以下部件组成：

①带顶尖的弓形支架：通过转动手轮以带动内部的圆锥齿轮和蜗轮付，使支架绕水平轴回转，并可与弧形支座一起沿底座的环形T形槽回转，且有可用螺钉紧固在任一位置上。

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②测量工作台：其上装有特制的单列向心球轴承组成纵横方向导轨，使工作台纵横方向的运动精密而灵活，保证测头能顺利的进入测位。通过液压阻尼器，使测工作台前后方向的运动保持衡速，且快慢可以调整。除齿圈子径向跳动外，其它四项参数的测量都是在测量工作台上通过更换各种不同的测量头来进行测量。

③螺旋支承轴：用于支承测量工作台，旋转与其相配合的大螺帽，可使测量工作台上升和下降，并能锁紧于任一位置。整个支承轴和测量台又可通过转动手柄，使其沿着纵横T形槽移动，并紧固在任一位置。

④测量齿圈径向跳动的附件：专门用于测量齿圈径向跳动误差，其测量心轴可在向心球轴承所组成的导轨上灵活地移动，测量齿圈径向跳动的可换球形测头就紧固在测量心轴轴端的支臂上。

⑤定位装置：定位杆可前后拖动，以便逐齿分度。 测量原理：

①齿距偏差和齿距累积误差的测量：以被测齿轮的旋转轴心定位，用被测齿轮的任意一个齿距对零后逐齿测量其余各齿相对偏差值，通过数据处理得到测量结果。

②基节偏差的测量：根据被测齿轮的基节公称值用量块将两测头对零后，逐齿与被测齿轮两个相邻的同名齿廓接触，从读数装置中获得其偏差值。

③公法线平均长度偏差及变动的测量：根据被测齿轮的公法线公称值用量块将两测头对零，然后用定位装置定位并测量读数。逐齿测量完毕后全部读数的平均值为公法线平均长度偏差，最大读数与最小读数之差为公法线长度变动误差。

④齿圈径向跳动的测量：根据被测齿轮的模数选取球形测头，用径向跳动测量附件逐齿测量，其最大读数与最小读数之差即为测量结果。

维护保养：仪器使用时室温以20°±7℃为宜；不要测量七级精度以下的齿轮，以免损伤测头；其它与一般精密仪器相似。

2.12 几种专用的齿轮单项参数测量仪器：

齿距检查仪：用于检查7级及以下精度的内外啮合直齿或斜齿圆柱齿轮的齿距偏差和齿距累积误差。仪器以齿顶圆定作测量定位，用相对法进行测量。其被测齿轮模数范围为2～16mm，指示表分度值为0.001mm，具体使用方法见测量练习的有关内容。

基节检查仪：用于检查直齿及斜齿的外啮合圆柱齿轮的基节偏差。仪器通过测量两相邻同名齿廓间之最小距离得到基节偏差值。其被测齿轮模数范围为1～16mm，分度值为0.001mm，示值范围为±0.06mm，示值误差为±0.002mm。具体使用方法见测量练习的有关内容。

齿圈径向跳动检查仪：可测量圆柱齿轮和圆锥齿轮的齿圈径向跳动误差。可测量被测齿轮的最大直径为300毫米，其分度值为0.001mm。具体使用方法见第三篇测量练习的有关内容。

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第三篇 检测练习

检测是综合运用相关知识和技能，对产品的合格性作出判断的全过程。其一般步骤为：①熟悉产品的相关质量标准与技术规范；②阅读产品图纸，明确检测项目；③确定检测方案及检测仪器；④对产品进行检测，取得检测数据；⑤进行数据处理，填写检测报告或有关单据并作出合格性判断；⑥对不合格品进行处理（返修或报废），对合格品作出安排（转下道工序或入库）。

3.1 轴径和孔径的测量

就结构持征而言，轴径测量属外尺寸测量，而孔径测量属内尺寸测量。在机械零件几何尺寸的检测中，轴径和孔径的测量占有很大的比例，其测量方法和器具较多。根据生产批量多少、被测尺寸的大小、精度高低等因素，可选择不同的测量器具和方法．

生产批量较大的产品，一般用光滑极限量规对外圆和内孔进行检测。光滑极限量规是一种无刻度的专用测量工具，用它检测零件时，只能确定零件是否在允许的极限尺寸范围内，不能测量出零件的实际尺寸。

一般精度的孔、轴，生产数量较少时，可用杠杆千分尺、外径千分尺、内径千分尺、游标卡尺等进行绝对测量，也可用千分表、百分表、内径百分表等进行相对测量．

对于较高精度的孔、轴，应采用机械式比较仪，光学比较仪，万能测长仪，电动测微仪，气动量仪，接触式干涉仪等精密仪器进行测量。

练习目标：

1、 加深对测量技术中常用术语及测量误差的认识和理解。

2、 正确、规范地使用游标卡尺和外径千分尺进行孔、轴尺寸的测量。 3、 了解产品检测的基本过程。

4、 初步掌握用内径百分表、内径千分尺测量孔径。 5、 初步掌握用立式光学比较仪测量轴径。 实验前应掌握的知识：

1、 光滑圆柱体结合的公差与配合知识。

2、 测量技术的有关基本概念和常用名词、术语。 3、 误差理论及数据处理方法。

4、 游标卡尺、外径千分尺的工作原理及结构。 5、 立式光学比较仪的工作原理及结构。 6、 测量器具的选择原则与方法。 练习项目：

1、 测量的认识。

2、 用内径百分表和内径千分尺测量孔径。 3、 用立式光学比较仪测量轴径。

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实验一 测量的认识

一、实验预习测问（未完成本部分内容者不得参加实验）

1、填空：

⑴产品几何精度主要包括 、 及其复合量的大小与精确程度。 ⑵允许零件几何参数的变动量称为 。

⑶零部件在装配时不需要挑选和辅助加工的称为 互换。 ⑷由设计给定的尺寸称为 尺寸。 ⑸通过测量所得的尺寸称为 尺寸。 2、选择：

⑴测量时的标准温度为 ℃

A 、10 ； B、15 ； C、 20 ； D、 25。 ⑵量块不能用来 。

A、进行量值传递； B、用作等高块来垫被测件； C、直接用于精密测量。

⑶若一游标卡尺的分度值为0.02mm，则其游标刻线间距为 ，主尺刻线间距为 。 A、0.02mm； B、0.1mm； C、0.98mm； D、1.0mm； E、1.02mm； F、2.0mm。

⑷φ40h8所标注尺寸的上偏差为 毫米，下偏差为 毫米。

A、0 ； B、+0.033mm； C、-0.033mm； D、+0.039mm； E、-0.039mm。 ⑸φ25H9所标注尺寸的上偏差为 毫米，下偏差为 毫米。

A、0 ； B、+0.033mm； C、-0.033mm； D、+0.052mm； E、-0.052mm。 3、判断：

⑴因一个封闭的圆周为360°，所以不需要建立自然基准。 （ ） ⑵游标卡尺和千分尺一样都符合阿贝原则。 （ ） ⑶仪器的示值误差即为测量误差。 （ ）

⑷为保证测量精度，不论测量什么样的零件，测量器具的精度应越高越好。 （ ） ⑸外径千分尺使用前必须校对其零位。 （ ） 二、游标卡尺和外径千分尺的结构、原理及使用 1、游标卡尺：

⑴结构：主尺、游框、游标、外量爪、内量爪、测深尺、锁紧装置、微调装置等。 ⑵读数原理：利用主尺刻线间距与游标刻线部距之差，提高人眼对主尺毫米刻线的细分能力。

⑶使用注意事项：

① 使用前应将测量面擦干净，检查两测量爪间不能存在显著的间隙，并校对零位。 ② 移动游框时力量要适度，测量力不易过大。 ③ 注意防止温度对测量精度的影响，特别是测量器具与被测件不等温产生的测量误差。 ④ 读数时其视线要与标尺刻线方向一致，以免造成视差。 ⑤ 尽量减少阿贝误差对测量的影响。

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⑥ 测量时量爪的位置要正确，避免图3-1所示的错误。

图3-1 游标卡尺量爪错误的测量位置

⑷测量练习：用游标卡尺测量一轴套类零件，并在图3-2中标出相应的实际尺寸及游标卡尺的主要度量指标。

游标卡尺：

测量范围 mm

分度值 mm

外径千分尺： 测量范围 mm 分度值 mm

图3-2 被测零件图

2、外径千分尺：

⑴结构：尺架、测量面、微分筒、固定套筒、测力装置、锁紧装置、隔热垫等。 ⑵工作原理：通过螺旋付传动，将被测尺寸的直线位移（即丝杆的轴向位移），转换成微分筒的角位移。

⑶使用注意事项：

① 使用前必须校对零位。

② 手应握在隔热垫处，测量器具与被测件必须等温，以减少温度对测量精度的影响。 ③ 当测量面与被件表面将接触时，必须使用测量力装置。 ④ 测量读数时要特别注意半毫米刻度的读取。

⑷测量练习：选用适当测量范围的外径千分尺对以上轴套零件的外尺寸进行测量，将实

，并注明所用外径千分尺的主测值标注在相应尺寸线上（外径千分尺测量的尺寸打上括弧）

要度量指标。

3、量具的维护与保养：

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⑴应与腐蚀性物质隔离，防止表面锈蚀。 ⑵不得作工具使用。

⑶不能将游标卡尺和外径千分尺的锁紧装置锁紧后作卡规使用。 ⑷不要测量运动着的工件。

⑸使用完毕要擦净测量面并涂上专用防锈油后置于盒内保管。 ⑹使用有效期满后，要及时送计量部门检修。

三、测量误差的认识

1、用游标卡尺测量轴套外径的同一部位5次（等精度测量），将测量值记入下表中，并完成后面的计算：

⑴平均值：将5次测量值相加后除以5，作为该测量点的实际值。 ⑵变化量：测量值中的最大值与最小值之差。

⑶测量结果：按规范的测量结果表达式写出测量结果。

测量器具

测 量 值 （毫米）

游标卡尺 外径千分尺

1

2

3

4

5

平均值 （毫米） 变化量 （毫米）

2、用外径千分尺测量轴套外径的同一部位5次（等精度测量），将测量值记入上表中，

并完成后面的计算：

⑴平均值：将5次测量值相加后除以5，作为该测量点的实际值。 ⑵变化量：测量值中的最大值与最小值之差。

⑶测量结果：按规范的测量结果表达式写出测量结果。 3、分析比较：

用两种不同的测量器具对同一尺寸的测量后，分析比较测量结果。 四、实验小结 1、填空：

⑴外径千分尺可估计读数到 毫米。

⑵温度对测量将产生很大影响。假设用外径千分尺测量一铁制的1米长的工件，若工件温度从0℃升至30℃，外径千分尺温度保持0℃不变，已知铁的线膨胀系数为0.011mm/m℃，则由此而产生的测量误差为 毫米。

⑶若外径千分尺校对零位时其读数为+0.005mm，测量轴径时的读数为21.003mm，则轴径的实际尺寸为 。

2、选择：

⑴由实验的测量结果可见游标卡尺的测量精度 外径千分尺的测量精度。 A、高于； B、等于； C、低于。

⑵测量外尺寸时，为减少阿贝误差被测件在游标卡尺测量面的位置在 最佳。 A、刀口部分； B、靠近主尺部分； C、任意位置。

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⑶外径千分尺零位不准时可采取以下措施： 。

A、测量读数时修正零位偏差值； B、自己将差值调整过来；C、送计量部门修理。 3、判断：

⑴当以上被测轴套的全部轴径的基本偏差为h，精度等级为IT8时，其实际尺寸全部符合要求。 （ ）

⑵你所使用的游标卡尺的零位是正确的。 （ ） ⑶外径千分尺的示值范围即测量范围。 （ ）

实验二 用内径百分表和内径千分尺测量孔径

一、实验预习测问（实验前请完成下列练习）

1、填空

⑴测量器具的分度值越小，其测量精度越 。

以保证测量的稳定性。 ⑵使用内径百分表时，百分表装入量杆内需预压 毫米左右，

⑶所选的内径千分尺接长杆，应从 到 依次连接在测微头上。 2、选择

⑴内径百分表校对零位时不能使用的方法是： 。

A、量块及其附件； B、外径千分尺； C、游标卡尺； D、标准环规。 ⑵从内径百分表上读出的读数值是 。

A、极限偏差； B、实际偏差； C、公差； D、上偏差； E、下偏差。 ⑶内径千分尺测量孔径需在孔内操作，故一般适于测量 的孔径。 A、较小； B、较大； C、任何。 3、判断

⑴内径千分尺使用前必须用精度与其相适应的其它量具校对零位。 （ ） ⑵验收极限尺寸为图纸给定的最大极限尺寸和最小极限尺寸。 （ ）

⑶为防止人体温度对测量的影响，使用内径百分表时，手应握在隔热垫上。 （ ） 二、测量器具名称 l、内径百分表 2、内径千分尺 3、量块及其附件 4、外径千分尺

三、测量器具结构及工作原理介绍

l、内径百分表：

内径百分表是用相对法测量孔径的通用量具，适用于测量一般精度的深孔零件，其原理如图3-3所示。

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内径百分表主要由百分表1、接长杆2、活动测头3、等臂杠杆4、可换测量头5、定心及锁紧装置等组成。工件的尺寸变化通过活动测头3，传递给等臂转向杠杆4及接长杆2，然 后由分度值为0．01毫米的百分表指示出来。为使内径百分表的测量轴线通过被测孔的圆心，内径百分表一般均设有定心装置，以保证测

量的快捷与准确。 图3-3 内径百分表工作原理

内在百分表的分度值为0.01mm，测量范围有6～10mm、10～18mm、18～35mm、35～50mm、50～160mm、100～250mm、250～450mm等多种规格。根据不同的被测孔直径可选择相应测量范围的内径百分表及适当的可换测量头，通过比其精度高的量具调整零位后进行测量。

2、内径千分尺：

内径于分尺是用绝对法测量孔径的计量器具。它主要由测微头，接长杆、零位校对规等组成。测微头的工作原理、读数方法与外径千分尺基本相同，但因无测力装置，测量误差相应增大。测量时先根据被测件的基本尺寸按照其所附的接长杆连接顺序表进行连接组合，再将其放入被孔内找到测量点，通过测微头读取其偏差值。由于测量时是双手拿着仪器在孔内操作，故一般只适合于测量较大孔径。 三、测量步骤

1、用内径百分表测量孔径： ⑴预调整：

①将百分表装入量杆内，预压缩1毫米左右（百分表的小指针指在1的附近）后锁紧。 ②根据被测零件基本尺寸选择适当的可换测头装入量杆的头部，用专用扳手扳紧锁紧螺母。此时应特别注意可换测量头与活动测量头之间的长度须大于被测尺寸0.8～1毫米左右，以便测量时活动测量头能在基本尺寸的正、负一定范围内自由运动。 ⑵对零位：

因内径百分表是相对法测量的器具，故在使用前必须用其它量具根据被测件的基本尺寸校对内径百分表的零位。校对零位的常用方法有以下三种： ①用量块和量块附件校对零位

按被测零件的基本尺寸组合量块，并装夹在量块的附件中，将内径百分表的两测头放在量块附件两量脚之间，摆动量杆使百分表读数最小，此时可转动百分表的滚花环，将刻度盘的零刻线转到与百分表的长指针对齐。

这样的零位校对方法能保证校对零位的准确度及内径百分表的测量精度，但其操作比 较麻烦，且对量块的使用环境要求较高。

②用标准环规校对零位

按被测件的基本尺寸选择名义尺寸相同的标准环规，按标准环规的实际尺寸校对内径百

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分表的零位。

此方法操作简便，并能保证校对零位的准确度。因校对零位需制造专用的标准环规，固此方法只适合检测生产批量较大的零件。

③用外径千分尺校对零位

按被测零件的基本尺寸选择适当测量范围的外径千分尺，将外径千尺对在被测基本尺寸外，内径百分表的两测头放在外径千分尺两量砧之间校对零位。

因受外径干分尺精度的影响，用其校对零位的准则度和稳定性均不高，从而降了内径百分表的测量精确度。但此方法易于操作和实现，在生产现场对精度要求不高的单件或小批量零件的检测，仍得

到较广泛时应用。 图3-4 测量示意图

⑵测量 ①手握内径百分表的隔热手柄，先将内径百分表的活动量头和定心护桥轻轻压入被测孔径中，然后再将固定量头放人。当测头达到指定的测量部位时，将表微微在轴向截面内摆动（如图3-5），读出指示表最小读数，即为该测量点孔径的实际偏差。

测量时要特别注意该实际偏差的正、负符号：当表针按顺时针方向未达到零点的读数是正值，当表针按顺时针方向超过零点的读数是负值。

②按图3-5所示，在孔轴向的三个截面及每个截面相互垂直的两个方向上，共测六个点，将数据记入测量报告单内，按孔的验收

极限判解其合格与否。 图3-5 测量位置

2、用内径千分尺测量孔径： ⑴根据被测零件的基本尺寸，按内径干分尺接长杆连接顺序表选择相应的接长杆，并按顺序要求连接可靠。

⑵因内径千分尺没有定心装置，为保证能测到真正的实际孔径，在径向要左右摆动找到最大值，在轴向在前后摆动找到最小值，然后从测微头上读出该测量点孔径的实际偏差（如图3-6）。 图3-6 内径千分尺测量位置

⑶在孔轴向的三个截面及每个截面相互垂直的两个方向上，并测六个点，将数据记入测量报单内，按孔的验收极限判断其合格与否。

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四、零件合格性的评定

考虑到测量误差的存在，为保证不误收废品，应先根据被测孔径的公差大小，查表得到相应的安全裕度A，然后确定其验收极限，若全部实际尺寸都在验收极限范围内，则可判此孔径合格。即：

Es-A≥Ea≥Ei+A 式中：Es——零件的上偏差 Ei——零件的下偏差 Ea——局部实际尺寸 A——安全裕度 五、填写测量报告单

1、 用内径百分表测量孔径

按要求将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单（1）中。

测 量 报 告 单（1）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量部位

A-A’

上剖面

B-B’

A-A’

中剖面

B-B’

A-A’

下剖面

B-B’

测量器具 测量日期

年 月 日

结论 测量者

实际偏差值

基本尺寸、上下偏差、测量简图

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2、用内径千分尺测量孔径

按要求将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单（2）中。

测 量 报 告 单（2）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量部位

A-A’

上剖面

B-B’A-A’

中剖面

B-B’A-A’

下剖面

B-B’

测量器具 测量日期

年 月 日

实际偏差值

基本尺寸、上下偏差、测量简图

结论 测量者

六、实验小结 1、填空：

⑴用内径百分表测量孔径时所使用的测量器具的测量范围是 。 ⑵用内径千分尺测量孔径时所使用的测量器具的测量范围是 。 ⑶因外径千分尺与内径百分表的分度值都是0.01mm，为提高对零精度应选择 级的外径千分尺。

2、选择：

⑴用内径百分表测量孔径时在径向要 。

A、找最大值； B、找最小值； C、不需要找最大值或最小值。 ⑵内径百分表与内径千分尺相比其 。

A、测量精度相当； B、工作原理相似； C、使用范围相同。

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⑶被测孔径的实验偏差全部小于上偏差且全部或部分小于下偏差时，在判断合格性时该零件孔径为 。

A、合格品； B、废品；C、返修品。 3、判断：

⑴孔径测量时被测直径应在径向的最小值处，轴向的最大值处。 （ ）

⑵内径百分表因其有定心护桥，所以在被测孔的径向不需要找最大值。 （ ） ⑶测量报告单不得用铅笔填写。 （ ）

实险三 用立式光学比较仪测量轴径

一、实验预习测问（实验前请完成下列练习）

1、填空

⑴量块是按制造精度分为 五级。 ⑵型号为LG—1的立式光学比较仪的分度值为 。 ⑶型号为LG—1的立式光学比较仪的测量范围为 。 2、选择

⑴量块按“等”使用比按“级”使用可得到 的测量精度。 A、更高； B、更低； C、相同。

⑵当测量球形零件时，应选择 测帽。

A、大平面； B、小平面； C、球面； D、刀刃形。 ⑶工作台的调整主要是为了保证 。

A、仪器工作台的平面度； B、仪器测杆与工作台面的垂直度； C、工作台的稳定性。 3、判断

⑴立式光学比较仪的测量范围与示值范围相同。 （ ） ⑵在调整工作台时应选择最大直径的平面测帽。 （ ） ⑶量块在组合使用时，使用的量块数越少越好。 （ ） 二、测量器具

l、立式光学比较仪 2、块规

三、测量器具简介

光学比较仪是一种精度较高、结构简单的常用光学仪器。常用来检定5等、6等量块、光滑极限量规及测量相应精度的零件。

本次实验所用立式光学比较仪的型为LG—1，其结构及主要技术指标见本指导书第二篇。

四、测量步骤：

1、选择测帽：测量时被测物体与测帽间的接触面必须最小，即近于点或线接触。因此在测量平面时，须使用球面测帽，测量柱面时宜采用刀刃形或平面测帽，对球形物体则应采

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用平面测帽。

2、工作台的选择与校正：

工作台分平面工作台和槽面工作台，其选择原则与测帽的要求相同。

对于可调整工作台，为保证测杆与工作台面垂直，测量前必须进行校正。先选择一与被测工件尺寸相同的量块大致放在工作台的，光学计管换上最大直径的平面测帽，使测帽平面的1/4与量块接触。调整仪器至目镜中看到分划板刻度为止。然后旋动工作台调节螺丝，使其前后移动，并从目镜中观看分划板示值的变化，若在测帽平面的四个位置的读数变化小于1／5格分度值，则表示工作台的校正已完成。

3、调整反射镜，并缓慢地拨动测帽提升杠杆，从目镜中能看到标尺影象，若此影象不清楚可调整目镜视度环。

4、松开横臂紧固螺钉，调整手柄，使光管上升至最高位置后固紧螺钉。

5、按被测零件的基本尺寸组合所需量块尺寸。一般是从所需尺寸的未位数开始选择，将选好的量块用汽油棉花擦去表面防锈油，并用绒布擦净．用少许压力将两量块工作面相互研合。

6、将组合好的块规组放在工作台上，松开横臂紧固螺钉，转动调节螺母，使横臂连同光管缓慢下降至测头，与量块中心位置极为接近处（约0．lmm的间隙）将螺钉拧紧。

7、松开光管紧固螺钉，调整手柄，使光管缓馒下降至测头与块规中心位置接触，并从目镜中看到标尺象，使零刻线外于指标线附近为止。调节目镜视度环，使标尺像完全清晰（可配合微调反光镜）。锁紧螺钉，调整微调旋钮，使刻度尺像准确对好零位。

8、按压测帽提升杠杆2～3次，检查示值稳定性，要求零位变化不超过l／10格，如超过过多应寻找原因，并重新调零（各紧固螺钉应拧紧但不能过紧，以免仪器变形）。

9、按下测帽提升杠杆，取下规块组，将被测部件

（注意一定要使被测轴的母线与工作台接放在工作台上

触，不得有任何跳动或倾斜）。

10、按压测帽提升杠杆多次，若示值稳定，则记下标尺读数（注意正负号）。此读数即为该测点轴线的实际差值。

11、在轴的三个横截面上，相隔90度的径向位置上共测六个点（如图3－7），并按其的验收极限判断其

合格性。 图3-7 测量位置

五、注意事项 1、测量前应先擦净零件表面及仪器工作台。

2、操作要小心，不得有任何碰憧，调整时观察指针位置，不应超出标尺示值范围。 3、使用量块时要正确推合，防止划伤量块测量面。

4、取拿量块时最好用竹摄子夹持，避免用手直接接触量块．以减少手温对测量精度的

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影晌。

5、注意保护量块工作面，禁止量块碰撞或掉落地上。

6、量块用后，要用航空汽油洗净，用绸布擦干并涂上防锈油。

7、测量结束前，不应拆开块规，以便随时校对零位。 六、测量数据处理及零件合格性的评定

考虑到测量误差的存在，为保证不误收废品，应先根据被测轴径公差的大小，查表得到相应的安全裕度A，然后确定其验收极限。若全部实际尺寸都在验收极限范围内，则可判此轴径合格，即： Es-A≥Ea≥Ei+A

式中：Es——零件的上偏差 Ei——零件的下偏差 Ea——局部实际尺寸 A——安全裕度 七、填写测量报告单

按要求将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单（3）中。

测 量 报 告 单（3）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量部位

A-A’

上剖面

B-B’

A-A’

中剖面

B-B’

A-A’

下剖面

B-B’

测量器具 测量日期

年 月 日

结论 测量者

实际偏差值

基本尺寸、上下偏差、测量简图

33

八、实验小结 1、填空：

⑴量块在使用前应用 将其表面清洗干净。

⑵在实验过程中测量圆柱类零件时选用的是 测帽。

⑶当被测件尺寸为70mm时，立式光学比较仪测量的最大不确定度为 ± mm。

2、选择：

⑴量块组合使用时最多不得超过 块。 A、3； B、4； C、5； D、6。

⑵仪器在粗调整时，指标线应对在 处。

A、零刻线； B、正90～100格； C、负90～100格。

⑶被测轴径的实验偏差全部小于上偏差且全部或部分小于下偏差时，在判断合格性时该零件孔径为 。

A、合格品； B、废品；C、返修品。 3、判断：

⑴量块使用过程中不得用手直接接触。 （ ）

⑵当无法看清视场中的刻线时，可调整目镜视度环或用手擦拭目镜。 （ ） ⑶实验过程中测量圆柱零件时，被测件要前后推动找到被测点的最大值。 （ ）

3.2 形状和位置误差的测量

由于形位误差的项目多达十四个，加上零件结构形式多种多样，所以测量形位误差的仪器较多，方法灵活。

基于这种情况，国家标准GB1958—1996《形状和位置公差检测规定》确定了形位误差的五条检测原则。检测形位误差时，应根据零件的特点和检测条件，按照这些原则确定出合理的检测方法和相应的测量装置。

练习目标：

1、掌握箱体类、支架类等常见零件位置误差的检测方法。

2、掌握内然机的连杆、活塞等常见零件位置误差的检测方法。

3、掌握直线度、平面度、圆度等形状误差的检测及数据处理方法。

4、掌握径向圆跳动和端面圆跳动的测量方法。

5、了解合像水平仪、跳动检查仪等一些常有量具、量仪的基本原理、主要技术参数及使用方法。

6、加深对各项形位公差定义的理解。

7、掌握测量和检验的一般步骤，能完成对常见零件的各种几何量的测量和检验。

练习前应掌握的知识：

1、国家标准对形状和位置公差各个项目及其公差的定义。 2、形位公差的标注。 3、有关的公差原则。

4、 形位误差的检测原则。

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5、 偏摆检查仪的正确使用。 6、 合像水平仪的正确使用。

7、 直线度、平面度、圆度等形位误差测量数据的处理。 练习项目：

1、 箱体类零件的位置误差的测量。

2、 支架类零件的尺寸及位置误差的测量。 3、 径向圆跳动和端面圆跳动的测量。 4、 用合像水平仪测量直线度误差。 5、 平面度误差的测量。

实验四 箱体类零件位置误差的测量

一、实验预习测问（实验前请完成下列练习）

1、填空

⑴形状和位置误差项目较多，共 项。 ⑵“平台测量法”的主要测量器件是 。 ⑶被测孔和基准孔的轴心线可用 模拟。 2、选择

⑴在下列形位误差中，属位置误差的是 误差。 A、直线度； B、圆度； C、平行度。 ⑵“平台测量法”适于测量 。

A、精度较低的零件； B、精度较高的零件； C、精度中等的零件。 ⑶当测量 时得到fX、fY ，则其实际误差值为 。 A、f=fX+fY； B、f=（fX+fY）/2 C、孩子 。 3、判断

⑴位置误差即为位置度误差。 （ ）

⑵“平台测量法”可对零件进行大批测量和检验。 （ ） ⑶用“平台测量法”只能对圆度误差进行近似测量。 （ ） 二、测量原理与特点：

形状和位置误差因测量项目较多，且受零件结构与精度要求的不同等多种因素的，其测量方法也千差万别。本次实验的被测件为一箱体类零件，根据其结构及精度要求可选择“平台测量法”进行测量。

所谓的“平台测量法”是以精密测量平板为基本的测量器件，并辅以百分表、千分表、高度尺、直角尺等通用量具，通过不同的组合完成测量。该测量方法具有以下主要特点：

1、 对测量条件要求不高，容易实现；

2、 适用面广，一般的中等精度零件均可测量；

3、 受测量器具精度，该方法不适合测量较高精度的零件；

2

2

35

4、 该方法的测量效率不高，一般不适合大批量的检验与测量。 三、器具： 1、百分表

2、杠杆百分表 3、内径百分表

4、外径千分尺 5、宽坐直角尺 6、游标高度尺” 7、其它辅助检具 四、测量步骤：

1、位置度误差的测量：

⑴将被测零件的基面A放在平板上（见

。 图3一8）

⑵测量孔径：按孔径基本尺寸选好测量头，装在内径百分表上，用外径千分尺对

零位，测出孔径D实。 图3-8 位置度误差测量 ⑶用高度游标尺分别测出孔壁到基准面A的距离La．

⑷再将被测件的基准面B放在平板上，用高度游标尺测出孔壁到基准面B的距离Lb。 ⑸将La、Lb．分别加上实际孔的半径，求出孔中心到基准面A、B的距离X实、Y实。

⑹将实测值与相应的理论正确尺寸比较，得出偏差fX、fY，则孔的位置度误差为：

⑺进行合格性评定。当实测值小于给定的公差值时该项目合格，若被测孔径偏离MMC状态时则应考虑补偿值。 2、垂直度误差的测量

⑴用一长心轴模拟被测孔的公共轴

心线。用一短心轴模拟基准孔的轴心线。

⑵将被测零件的B平面放在三个可调支承上（见图3-9）。 ⑶用宽坐直角尺分别在任意方向上检查基准孔的心轴与平板的垂直度（用光隙法），若不垂直可通过调整可调支承使基准轴心线与平板平行。

⑷用百分表分别在被测孔靠近箱体壁的左右两侧读取最高点的读数。两读数之差即为被测孔与基准孔轴线的垂直度误

差。 图3-9 垂直度误差测量

⑸进行合格性评定。当实测值小于给定的公差值时该项目合格。

36

3、平行度误差的测量

⑴孔轴线与基准平面平行度误差的测量

①将被测零件的基准面F直接置于平板上．如图3-10，被测孔中放入模拟心轴．

②用百分表分别靠近箱体壁的左右两侧在心轴最高点处读取读数，二读数之差即为被测轴线对基准平面的平行度误差。

⑵被测平面与基准于面平行度误差的测量用百分表测量被测平面上各点的读数，读数的最大值与最小值之差即为该被

测平面对基准平面的平行度误差。 图 3-10 平行度误差测量

⑶进行合格性评定。当实测值小于给定的公差值时该项目合格 4、同轴度误差的测量

⑴用心轴分别模拟基准孔与被测孔的轴心线，将被测零件的A平面置于三个可调支承上（见图3—11）．

⑵将基准孔的模似心轴，调整到与平板平行（可用百分表在该孔两端的两点进行测量，调整到与两端最高点读数相等，即表示心轴与平板平行），记下此时的读

数，则该点至平板的距离为：

L+（φD/2）

图3-11 同轴度误差测量

⑶用百分表在靠近被测孔模似心轴的两端A、B两点处分别测出最高点读数，并计算与高度L＋（φD/2）的差值fAX、fBX。

fBX（由于测量空间较小，要改用杠杆百分表）。 ⑷将被测件翻转90度上述方法测出fAX、

⑸计算被测孔两端的同轴度误差。 A点处的同轴度误差为： B点处的同轴度误差为：

取其中较大者作为该被孔的圆度误差。

⑹进行合格性评定。当实测值小于给定的公差值时该项目合格。 五、填写测量报告单

按要求将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单（4）中。

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测 量 报 告 单（4）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量项目 位置度 误差

左 右

测量值

转90°后

结论

年 月 日

测量者

误差值

公差值

合格性

基准孔与被测孔 的垂直度误差 平行度 误差 同轴度 误差

孔轴线对平面平面对平面 第一位置

测量方法 测量日期

六、实验小结 1、填空：

⑴在“平台测量法”中精密测量平板被用作 。

⑵在实验中当实测孔径为30.02mm，则可获得位置度误差的补偿值为 mm。 ⑶测量平面与孔的平行度误差时，其数据采集方式与测量垂直度误差相似，而测量项目却根本不同，这是因为 发生了改变。

2、选择：

⑴用“平台测量法”测量同轴度误差时实际误差值需经计算才能得到，故属 。 A、直接测量； B、间接测量； C、非接触测量； D、比较测量。 ⑵在测量孔与孔的垂直度误差时，百分表的测量点应在 。

A、模拟心轴的两端处； B、模拟心轴的任意处； C、模拟心轴靠近箱体处。 ⑶在垂直度误差测量中，用作基准的是测量器具是 。 A、外径千分尺； B、百分表；C、宽座直角尺。 3、判断：

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⑴在测量平行度误差时，百分表第一次读数可调“零”，也可不调“零”。 （ ） ⑵在位置度误差测量过程中，应将高度尺量爪全部放入孔内测量孔壁至基面距离。（ ）

⑶“平台测量法”比较灵活，只要符合《形状和位置公差检测规定》确定了形位误差的五条检测原则和被测件精度要求，任何方法都可采用。 （ ）

实验五 支架类零件的尺寸及形位误差的测量

本次实验为自行设计测量方案并完成测量的实验。实验前根据被测零件图分析其技术要求，确定测量项目。按照不同的测量项目自己设计测量方案，选择测量方法和测量器具，写出预习报告，经教师检查后，即可按方案完成零件测量的全过程，并写出测量报告。

一、被测零件

被测零件为一支架，各项要求见图3—12。 二、测量要求

对图3—12所示零件的几何尺寸精度进行检测，标注有公差的尺寸以及形位误差均须测量出实际值，并判断其合格性。

图3-12 被测零件——支架

39

三、预习

预习时须综合运用以前所学的知识，并查阅有关方面的参考资料、书籍、手册等，选择最合理的测量器具和方法，以最简单的操作程序和步骤，完成测量工作。

预 习 报 告

测量项目

孔径

尺寸误差

测量简图 主要测量器具名称和规格

基本测量步骤

垂直度误差

平行度误差

40

四、测量并填写测量报告单

按预习步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单（5）中。

测 量 报 告 单（5）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量方法 测量日期

年 月 日

结论 测量者

41

实验六 径向国跳动和端面圆跳动的测量

一、测量器具： l、偏摆检查仪

2、百分表或千分表 3、杠杆百分表

二、偏摆检查仪的主要技术指标： 型号：PHY5017

测量范围： 最大长度：500mm 最大直径：270mm

精度：两顶尖连线对仪器导轨面的平行度误差小于等于0.04mm 三、测量步骤：

1、径向圆跳动的测量：

⑴将零件擦净，置于偏摆仪两顶

，使尖之间（带孔零件要装在心轴上）

零件转动自加，但不允许轴向串动，然后固紧二顶尖座，当需要卸下零件时，一手扶着零件，一手向下按手把L即取下零件。

⑵将百分表装在表架上，使表杆通过零件轴心线，并与轴心线大至垂直，测头与零件表面接触，并压约缩

1～2圈后紧固表架。 图3-13 圆跳动测量

⑶转动被测件一周，记下百分表读数的最大值和最小值，该最大值与最小值之差，为I－I截面的径向圆跳动误差值。

⑷测量应在轴向的三个截面上进行（如图3-13），取三个截面中圆跳动误差的最大值，为该零件的径向圆跳动误差。

2、端面圆跳动的测量：

⑴将杠杆百分表夹持在偏摆检查仪的表架上，缓慢移动表架，使杠杆百分表的测量头与被测端面接触，并予压0.4mm测杆的正确位置如图3－8所示。

⑵转动工件一周，记下百分表读数的最大值和最小值，该最大值与最小值之差，即为直径处的端面跳动误差。

⑶在被测端面上均匀分布的三个直径处测量，取其三个中的最大值为该零件端面圆跳动误差。

6、 根据图纸所给定的公差值，判断零件是否合格。 四、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告（7）。

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实验七 用合象水平仪测量直线度误差

一、实验器具： 1合象水平仪 2桥板

二、测量原理与器具简介

为了控制机床、仪器导轨及长轴的直线度误差，常在给定平面（垂直平面或水平平面）内进行检测，常用的测量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等测定微小角度变化的精密量仪。

由于被测表面存在直线度误差，测量器具置于不同的被测部位上时，其倾斜角将发生变化，若节距（相邻两点的距离）一经确定，这个微小倾角与被测两点的高度差就有明确的函数关系，通过逐个节距的测量，得出每一变化的倾斜度，经过作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差值。合象水平仪因具有测量准确、效率高、价格便宜、携带方便等特点，在直线度误差的检测工作中得到广泛采用。

合象水平仪的结构，主要由微动螺杆、螺母、底盘水准仪、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V形工作面和底座等组成。

合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡像复合放大，以提高读数时的对准精度，利用杠杆和微动螺杆传动机构来提高读的精度和灵敏度,其工作原理见本指导书第二篇。合象水平仪置于被测工件表面上，若被测两点相对自然水平线不等高时，将引起两端的气泡像不重合，转动度盘使气泡像重合，此时合象水平仪的读数值即为该两点相对自然水平面的高度差，刻度盘读数与桥板跨距L之间的关系为：

h=i·L·a

三、测量步骤；

1、量出零件被测表面总长，将总长分为若干等分段（一般为6～12段）确定每一段的长度（跨距）L，并按L调整可调桥板两圆柱的中心距。

2、将合像水平仪放于桥板上，然后将桥板从首点依次放在各等分点位置上进行测量。到终点后，自终点再进行一次回测，回测时桥板不能调头，同一测点两次读过的平均值为该点的测量数据。如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应查明原因并加以消除后重测。

测量时要注意每次移动桥板都要将后支点放在原来前支点处（桥板首尾衔接），测量过程中不允许移动水平仪与桥板之间的相对位置。

3、从合象水平仪读数时，先从合像水平仪的侧面视窗处读得百位数，，再从其上端读数鼓轮处读得十位和个位数。

4、把测得的值依次填入实验报告中，并用计算法按最小条件进行数据处理，求出被测表面的直线度误差。

四、数据处理

1、为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差。

43

2、根据各测点的相对差，在坐标纸上描点。作图时不要漏掉首点（零点），且后一点的坐标位置是在前一点座标位置的基础上累加。用直线依次连接各点，得出误差折线。

3、两条平行直线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高（或最低）点相切，在两切点之间有一个最低（或最高）点与另一条平行线相切。这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域。两平行线在纵坐标上的截距即为被测表面的直线度误差值△a(角度格值)。

4、差值△f（μm）按下式折算成线性值，并按国家标准GB1184－1996确定被测表面直线度的公差等级。

△f =i·L·△a

式中：I—合像水平仪的分度值 L—桥板跨距

△a一被测件的直线度误差值（格）

例：用合象水平仪测量一长平面的直线度误差，仪器的分度值为0.01mm，选用的桥板节距L＝200mm，测量直线度的记录数据见下表。若被测面的直线度公差为5级，试用作图法评定该的直线度误差是否合格。

解：数据处理的步骤如下：

⑴先将各点的顺测值与回测值取平均

⑵简化测量数据：a值可取任意数值，但要有利于相对差数字的简化，本例取a＝274格。

测 量 数 据

测点序号i 0 1 2 3 4 5

273 278 285 283 270 仪器 顺测 —

读数 回测 — 275 280 287 285 272 ai 平均 — 274 279 286 284 271

0 +5 +12 +10 -3 相对差△ai 0

0 0 +5 +7 +17 +14 坐标值yi ⑶将相对差中的各点读数格值在直角坐标系中逐一累加描点（如图3－14）。

⑷求最小包容区：先过0点和第4点作一直线，再过第3点作一平行线。则两条平行线

。 在纵坐标上的载距7格，即为该被测件的直线度误差值（格值）

⑸求直线度误差的线值： △f=0.01×200×7=14 (μm)

⑹按GB1184－1996，直线度5级公差值为25μm。其测量出的误差值小于公差值，所以被测零件直线度误差合格。

图3-14 被测件直线度误差折线图

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五、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单（6）中。

测 量 报 告 单（6）

被测件名称 送检单位 测点序号i 仪顺测 器回测 读数 平均 ai 相对差△ai 坐标值yi 送检数量 测 量 数 据 1 2 3 4 0 5 误 差 曲 线 图 测量结果 测量器具 测量日期

△f =i·L·Δa= 年 月 日 结论 测量者 45

实验八 平面度误差的测量

一、测量器具

1、 测量平板 2、 千分表 3、 万能表架 4、 可调支掌 二、测量原理

如图3-15所示，将被测平板放在测量平板上，以测量平板为基准，从百分表上读出被测平板上各点的读数值，通过计算求出其平面度误差。

三、测量步骤 图3-15 平面度误差测量 1、 将被测平板用可调支承置于测量平板上，将百分表装夹在万能表架上。

2、百分表测头与被测表面接触，使小指针指到1左右，为了读数方便，可转动表盘，

使大指针为零，移动百分表，调节可调支承，使被测表面的其中三个角相对于测量平板等高。

3、在被测表面上均匀取9点，移动百分表，记下在每点的读数，测量三次并作好记录。 四、数据处理 1、三点法：

以三等高点为基准平面，作平行于基准平面且过最高点和最低点两平行平面，则其平面度误差为上、下两平行平面之间的距离，即：最高点读数值减去最低读值。

2、对角线法：

采集数据前先分别将被测平面的两对角线调整为与测量平板等高，然后在被测表面上均匀取9点用百分表采集数据，作平行于两对角线且过最高点和最低点两平行平面，则其平面度误差为上、下两平行平面之间的距离，即：最高点读数值减去最低读值。

3、最小区域法：

通过基面转换，按最小区域原则求出平面度误差值。对三组数据分别进行数据处理，以最大的平面度误差值作为测量结果。

是否符合最小区域法的判别方法是：由两平行平面包容被测实际表面时，至少有三点或四点相接触，相接触的高低点分如有下列三种形式之一者，即属最小区域。 （1）三个相等最高点与一个最低点（或相反）：最低（或高）点垂直投影位于三个相等最高（或低）点组成的三角形之内。

（2）两个相等最高点与两个相等最低点：两相等最高点垂直投影位于两相等最低点连线之两侧。

（3）两个相等最高点与一个最低点（或相反）：最低（或高）点垂直投影位于两相等最高（或低）点连线之上。

五、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

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3.3 表面粗糙度的测量

国家标准规定的评定表面粗糙度的参数为Ra、Rz、Ry，这三项均属高度特性参数（按微

。其常用的测量仪器有：光切法显微镜、干涉显微观不平的高度值区分表面粗糙度的优劣）

镜和电动轮廓仪等。随着科学技术的进步，测量表面粗糙度的方法和仪器也在不断进步和完善。

练习目标：

1．初步掌握用光切法显微镜和表面粗糙度测量仪测量表面粗糙度的原理及方法。 2、加深对表面粗糙度评定参数的Ra、Rz的理解。 练习项目：

l、用电动轮廓仪测量表面粗糙度。 2、用光切法显微镜测量表面粗糙度。

实验九 表面粗糙度的测量

一、测量仪器及主要技术指标 1、 表面粗糙度测量仪：

⑴JJI-22A型三参数表面粗糙度测量仪 传感器种类：压电式标准传感器 触针圆弧半径： 10±2.5μm 触针材料：金刚石 驱动器移动长度：15mm 测量长度：4mm 12.5mm 移动速度：3.2mm/s

测量范围：Ra 0.1～3.2µm Rz 0.5～30µm Ry 0.5～30µm 仪器误差： ﹤±15%

可测零件形状：长度 ﹥15mm 内孔直径 >10mm

⑵型号为BCJ—2（哈尔滨量具刃具厂生产）表面粗糙度测量仪 测量范围：读表Ra从0．04～10μm

示值误差：电表指示：＜土10％记录器垂直放大比误差＜土5％ 触针：测力：＜1mN，圆弧半径＜2

有效行程：读表时；2、4、7mm记录时：40mm 切除长度；0.25mm；0.8mm；2.5mm 2、 光切法显微镜 型号：9J

测量参数为：Rz Ry 测量高度：0．8～80μm

仪器的主要性能见本指导书第二篇。

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二、测量器具工作原理： 1、 表面粗糙度测量仪

按传感器工作原理，可分为电感式、感应式及压电式多种。若配以微机进行数据处理后，能测量表面粗糙度的多种参数。

BDJ－2型表面粗糙度测量仪外形如图3-16所示，是由哈尔滨量具刃具厂生产的用于实验室的一种测量表面粗糙度的高精度义器。仪器主要由电传感器，驱动箱，底座，记录器等部分组成，设有；2.5mm，0.8 mm，及0.25 mm三种切除长度可测量平面、圆柱面及6 mm以上内孔表面的粗糙度．通过电表可直接读出Ra值，也可通过记录器将被测表

面轮廓曲线描绘出来。 图3-16 BCJ—2表面粗糙度测量仪

JJI-22A型三参数表面粗糙度测量仪的驱动器所带动的为压电式传感器，按动测量按钮后传感器即在零件表面移动进行采样，信号经放大器及计算机的处理，通过显示屏同时读出被测量表面的Ra、Rz、Ry实测值。

2、 光切法显微镜

其工作原理见本指导书第二篇。 三、测量步骤

1、 BDJ－2型表面粗糙度测量仪 ⑴仪器的调整与校准：

①连接电路的各部分插接件，检查并确信连接正确后接通电源。把电器箱电源开关打开，预热15分钟。

②校准：将测量方式选择开关拔到“读表”处．驱动箱上变速手柄转到位置Ⅱ处，并根据标准样板标定的Ra值，选择相应的切除长度，将标准样板置于工作台上，旋转测量架的升降手柄使传感器的触针、导头接触标准样板，并使传感与标准样板刻线垂直．拨动启动开关，随着传感器在被测样板上移动，指示表的指针将开始摆动，当传感器停止移动后，指示表所指示的Ra数值应与标准样板相同，若显示的数值与标准样板上标定的数值不符，要用螺丝起子调整电气箱“校准”孔内电位器，校对积分表、指零表及记录器。

⑵安装被测件

将被测件放在工作台上，使传感器与被测表面加工痕迹垂直，调整升降手轮，使传感器触针接触工件，并观察指零表，使指零表的指针位于度盘“零”点的两条红线之间。

⑶用“读表”方式测量表面粗糙度：

①将测量方式选择开关拨到读表处，驱动箱上变速手柄转到Ⅱ处。

②目测估计被测工件表面的粗糙度值，选择相应的取样长度，取样长度与Ra的对应值的关系如下表：

Ra(μm) 0.02～0.1 0.1～2.0 2.0～10 取样长度（mm） 0.25 0.8 2.5

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③拨动启动开关，驱动箱带动传感器在被测件表面上移动，指示表的指针同时摆动．当传感器停止移动后，即可从指示表上读取Ra值。

④若Ra值与所选的取样长度不相一致，应根据读取的Ra值重新选择取样长度，再进行测量。

⑤将启动开关拨回原处，再重复测量2次取其平均值，即为该测量部位的表面粗糙度值。 ⑥按上述步骤，取被测件的五个不同部位进行测量，五次测量结果的平均值，即为工件的表面粗糙度Ra值。

⑷用记录器描绘被测表面轮廓图形：

①将测量方式选择开头拨到记录档，变速手柄置于Ⅰ处。

②把行程长度拨到40mm处。并选择适当的放大比和记录器的送纸速度．

③拨动驱动箱的启动开关，同时打开记录器开关，则驱动箱带动传感器在被测件表面上移动，记录器的记录笔开始在记录纸上描绘被测表面的实际轮廓图形，当需停止记录时，可先关闭记录器后，再将驱动器上的启动开关拨回原处。

⑸使用注意事项：

①在使传感器与被测件的接触过程中，移动要非常小心，不得碰撞和冲击传感器及其触针，以免影响仪器的测量精度和使用寿命。

②记录器的记录笔有高压电，使用时要特别小心、注意人身安全。 2、 JJI-22A型三参数表面粗糙度测量仪 ⑴仪器放大率的校准：

仪器在使用前均需对仪器的放大位率进行校准，以保证仪器使用的准确度。仪器安装好后用仪器的专用多刻线样板进行校准，使Ra值误差σ﹤±5%。误差可以通过主机上的微电位器调整。

⑵仪器的测量：

将驱动器的运动方向与加工纹路相垂直，按动仪器的测量键即可通过显示屏同时得到Ra、Rz、Ry的测量参数值。

⑶使用注意事项：

①被测表面温度不得高于40℃，被测瓿位不得有水、油、灰尘、切屑及其它污物。 ②使用现场不得有震动，仪器不能发生跌落、碰撞等。

③传感器在使用中避免撞击触尖，触尖不能用酒精清洗，必需用无水汽油清洗。 ④仪器附带的多刻线样板如有严重划伤时应及时更换，否则造成校准的误差增大。 3、 光切法显微镜测量表面粗糙度 ⑴仪器调整：

①选择物镜：目测初步估计被测表面的Rz值范围，选择相应放大倍数的物镜安装在仪器上。

②安放被件：将零件擦净后放在仪器工作台上，其零件表面加工纹路应目镜视场上狭缝影像垂直。若被测表面为圆柱形表面，其表面素线还应与狭缝平行，且表面最高点要位于物镜下端。

③调整目镜焦距：松开目镜锁紧旋钮，取下目镜，对着亮处观察分划板上的刻线是否清

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晰，否则转动最上端的目镜视度调节环至清晰为止。

④调整物镜焦距：松开旋钮，转动调节环使横臂下降到最低的安全位置（比零件表面略

，然后观察目镜视场，若未见被测表面轮廓影像（一绿色光带），高，物镜切不可接触零件）

则缓慢向上调整横臂至光带基本清晰。然后转动微调旋钮，使被测量表面轮廓影像清晰。

⑵读取数据（图3-17）：

①调目镜分划板十字线：将读数目镜偏转45°，使分划板上的十字刻线中的一条与光带大多数的峰或谷基本相切，拧紧目镜紧固螺钉。

②读数：在光带最清晰的一边，用分划板中的横线

a3、a4、a5)在取样长度范围内与五个最高峰点(a1、a2、

和五个最低谷点(a6、a7、a8、a9、a10)相切，读出10

个读数格值。取样长度与评定长度应根据下表选择。 图3-17 压线读数 Rz或Ry(μm) >0.025～0.10 >0.1～0.5>0.5～10.0 >10.0～50.0 >50.0～320 取样长度(mm) 0.08 0.25 0.8 2.5 5.0 评定长度 0.40 1.25 10.0 12.5 41.0 读数时，视场内每变化一格，目镜百分尺套筒即转过一周（一百格）所以每次读数要将视场内读数加上套筒上的读数。

⑶数据处理：

①一次测量值：根推10个读数计算Rz：

Rz=E·[(a1+a2+a3+a4+a5)-(a6+a7+a8+a9+a10)]/5

式中：E为目镜套筒分度值。

②根据加工表面的均匀性，在评定长度范围内，测5个取样长度的Rz值，取其平均值作为测量结果。

Rz=(Rz1+Rz2+Rz#+Rz4+Rz5)/5

四、填写测量报告单

按要求将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

3.4 角度和锥度测量

角度和锥度的测量方法可分为直接测量与间接测量。

直接测量是从通用量具（如万能角度尺、光学量角器）和仪器（如测角仪，光学分度头、光学倾斜仪等）的刻度盘上直接读出被测角度。也可通过被测角度与标准角度（角度块规）或定值角度量具（如直角尺、角度样板、锥度量规等）进行比较测量。

间接测量是先通过测量一些相关尺寸再根据确定的函数关系，计算出被测角度。如利用正弦规或用精密钢球、钢柱测量锥度、角度等。

练习目标：

1、学会用万能角度尺测量角度。 2、学会用正弦规测量锥度。 3、巩固角度公差的有关概念。

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练习项目：

l、用万能角度尺测量角度。 2、用正弦规测量锥度。

实验十 角度和锥度的测量

一、测量器具：

1、万能角度尺：是一种结构简单的通用角度量具，其读数原理为游标读数原理。结构如图3-18所示由主尺1、游标尺2、基尺3、压板4、角尺5、直尺6组成。利用基尺、角尺、直尺的不同组合，可进行0～320°范围内角度的测量。

主要技术指标：

测量范围：0～320° 测量外角：0～180° 测量内角：40°～180° 分度值： 2′

直尺长度： 150毫米 示值误差：±2′

图3-18 万能角度尺 图3-19 正弦规

2、正弦尺：是利用直角三角形正弦函数的关系，以间接法测量角度的常用量具之一。其结构如图3-19所示主要由测量板1、测量柱2、前档板3、侧档板4等组成。测量测量时需要与量块、指示表等配合使用，原理如图3-21所示，测量时，根据被测把件的公称锥角α组合量块，量块高度h为：

h=Lsinα （L为正弦尺两圆柱的中心距）

二、测量步骤：

1、 万能角度尺测量角度：

⑴根据被测角度的大小按图3-20所示的四种组合方式之一选择附件后，调整好万能角度尺。图3-20(a)所示组合可测角度范围α为0～50°；图3-20(b)所示组合可测角度范围α为50°～140°；图3-20(c)所示组合可测角度范围α为140°～230°；图3-20（d)所示组合可测角度范围α为230°～320°，β为40°～130°。

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图3-20 万能角度尺测量组合方式 图3-21 正弦规测量示意图

⑵松开万能角度尺锁紧装置，使万能角度尺两测量边与被测角度贴紧，目测观察应封锁

可见光隙，锁紧后即可读数。测量时须注意保持万能角度尺与被测件之间的正确位置。

2、 用正弦尺测量锥度

⑴根据被测零件的基本圆锥角按h=Lsinα算出量块组高度h。 ⑵组合量块。

⑶在正弦尺的一个圆柱下面垫入组合好的量块组（如图3-21所示）。 ⑷将零件放在正弦规的工作平台上，其前端靠在正弦尺的前挡板上。

⑸用千分表分别测量a、b两点数值，用钢皮尺或游标卡尺量出a、b点之间的距离l。 ⑹计算锥度误差： △C =（a-b）/l（弧度）

。 换算后： △α=△C×2×105 （秒）当△C<0时则锥角小于公称锥角，反之则大于公称锥角。

三、填写测量报告单

按要求将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

3.4 螺纹测量

螺纹测量一般可分为综合测量与单项测量两类。综合测量一次能同时控制螺纹几个要素尺寸的合格与否，而不能测出螺纹各参数的具体数值，用螺纹量规检验普通螺纹就属于综合量法。大批量的螺纹生产中均采用此方法。

单项测量能测出螺纹的某一基本几何参数的实际值，在单件、小批量生产中，特别是精密螺纹生产中一般都采用单项测量。测量外螺纹常用的方法和仪器有：螺纹百分尺、三针量法、工具显微镜等。测量内螺纹可用卧式测长仪、印模法等进行间接测量。

练习目标：

l、学会用螺纹百分尺和三针法测量螺纹中径。 2、学会用影像法测量螺纹各参数。

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3、了解工具显微镜的测量原理及结构特点，学习其使用方法。 练习项目：

1、用螺纹百分尺及三针量法测量外螺纹中径。

2、用工具显微镜测量外螺纹的中径、螺距、牙形半角。

实验十一 用螺纹百分尺及三针量法测量外螺纹中径

一、测量器具 1、螺纹百分尺 2、三针

3、杠杆千分尺

二、测量器具及测量原理：

1、用螺纹百分尺测量外螺纹中径：

螺纹百分尺的结构与外径千分尺基本相同，只是在固定测砧和活动测量头上装有按理论牙形角做成的特殊测量头，用它可直接测量外螺纹中径。因测量头的角度是按理论的牙形角制造，所以测量中被测螺纹的半角误差对中径出量将产生较大影响。

2、用三针法测量外螺纹中径

三计量法是一种间接测量法，若使量外的接触点正好在中径处时，可避免半角误差和螺距误差对中径测量的影响。因此是中径测量中精度较高的一种方法。

测量时将三针置于相应的牙槽中（如图3—23所示）。然后用测微仪测出尺寸M值。所测中径由螺纹各参数的几何关系求得。其计算公式如下：

d 2 =M-d 0[1+1/sin(α/2)]+P/2·ctg(α/2)

d 0——量针直径 为避免牙形角误差对中径测量结果的影响，选择量针直径应恰好在中径上与牙面相接触，此量什为最佳量针，其直径要按下式汁算：

d 0=P/2cos(α/2) 三、测量步骤：

1、用螺纹百分尺测量螺纹中径：

⑴根据被测螺纹的公称螺距，选择一对合适的测量头。

⑵将圆锥形测量头嵌入主量杆的孔内V形测量头嵌入固定测量贴的孔内，然后进行零位调整。

⑶选取两个截面，每截面相互垂直的两个方向进行测量，记下读数。

⑷根据被测螺纹的公称直径、螺距和公差代号，从有关表格中查出中径的极限偏差，并计算被测中径的极限尺寸。

⑸评定被测量螺纹中径是否合格。 2、用三针量法测量螺纹中径：

⑴根据被测螺纹的公称螺距P，选择一副最佳三针。

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测量公制普通螺纹（牙形角=60’）时。最佳量针直径可由下式计算：

d0=0.577P

当无最佳直径量针时，可用最接近最佳量针直径的量针代替。量针精度分两个等级，0级量针用于测量中径公差为4～8μm的螺纹零件，1级量针用于测量中径公差大于8μm的螺纹零件。

⑵校正杠杆千分尺零位。

⑶将杠杆千分尺夹在尺座上，三根量针分别放人相应的螺纹沟槽内

，在两个截面的相互垂（如图3—22）

直的两个方向，分别测出辅助尺寸M。 图3-22 三针法测量外螺纹中径原理图

⑷计算出中径值d 2 。

当螺纹牙用角为60°时，按下式计算中径尺寸：

d 2 =M-d 0·1/2

⑸评定螺纹是否合格。

四、填写测量报告单：

按要求将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

实验十二 用工具显微镜测量螺纹中径、螺距、牙形半角

一、测量仪器

工具工显微镜是一种以影像法作为测量基础的精密光学仪器。加上测量刀后能以光切法进行更精确的测量，工具显镜可用于一光般长度和角度的测量，对外形较复杂的零件，如螺纹量规、各种成形刀具及轮廓样板等尤为适用。

工具显微镜分小型、大型、万能和重型四种，它们的测量精度和测量范围虽然不同，但基本原理是一致的。大型工具显微镜主要由目镜、工作台、底座、支座、立柱、悬臂和测微千分尺等部分组成。

在大型工具显微镜上，转动手轮可使立柱绕支座左右摆动。转动千分尺，可使工作台纵、横向移动。转动手轮可使工作台绕光轴线旋转。测量时，被测件放于工作台上，经光学系统放大后，将被测量件轮廓成像在目镜分划板上，通过目镜进行观察和测量。

二、仪器主要技术指标

纵向测量范围：0～150mrn 横向测量范围：0～75mm 分度值：0.01mm

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圆工作台：角度示值范围0～360°，分度值：3´ 测角目镜：角度示植范围0～360°，分度值：1´ 立住倾斜角度范围：土12° 三、测量步骤 1、仪器的调整

⑴高速灯丝：将孔径光栏开至最大并取掉滤色片，再在玻璃工作台上对准照明光束放上灯丝定位器。调整照明装置上的螺钉，使灯丝形像清晰地位于灯丝定位器玻璃屏的，调整工作即告完成。测量时仍应装上滤色片。（该项调整实验前已经完成，实验时可不进行）。 ⑵调整光阑：当用影像法测量轴线安放在水平面内的圆柱体（包括外螺纹）、圆锥体及其它的旋转体直径时，可变光栏的直径不能任意选择，而应严格按照下表的规定，根据被测直径的大小查取适用的光阑直径值。调整光阑大小，否则会带来较大的测量误差。 被测直径或螺纹中径（mm）1 2 4 10 16 22 28 36 45 照明光阑直径值（mm）

一般直径测量

27.8 22.1 17.5 12.9 11.0 9.9 9.2 8.4 7.8

螺纹中径测量

22.1 17.5 13.9 10.3 8.8 7.9 7.3 6.7 6.2

（α=60°）

⑶调整焦距：当用影像法测量装在顶针上的圆柱体（包括外螺纹）、圆锥体工件时，由于受工件母线成像质量的影响，直接瞄准被测件调整焦距的误差较大，容易产生较大测量误差，因此测量前应先将定焦杆安置在顶针架上，先转动目镜视度调节环，使目镜视场内的“米”刻钱清晰，然后显微镜对准调焦杆内的刀刃进行调焦，直至调焦杆内的刀刃影像清晰，即可取下调焦杆放上被测工件。此后，瞄准显微镜不能再有任何升降运动。 2、螺纹中径的测量：

⑴将被测螺纹装在顶针架上。

⑵转动手轮，顺着被边的螺旋线方向使

读数可在其偏转读数立柱倾料一个螺旋角β，

装置上读出。

⑶在纵、横两个方向移动工作台，使被测牙形的影像进人视场。转动目镜左侧滚花轮，旋转目镜中“米”字线，使其中间虚线与调整清晰的牙形影像边缘相压，“米”字线中心尽量压在牙形边缘中点上（如图3—23所示），

记下横向坐标的第一个读数。 图3-23 用工具显微镜测量螺纹中径

⑷转动立柱倾斜手柄，将立柱向相反方向倾斜一螺旋角β。

⑸纵向位置不动，被测件也不得转动，横向移动工作台，使“米”线中间虚线与对应牙

，记下的横坐标的第二个读数，两次横向读数之差即为该测点的中边影像重合（如图3-23）

径测量值。

⑹为减少安装误差对测量结果的影响，用上述方法再在另一牙边上进行测量，获得另一中径测量值，将这两个测量值取平均值，作为该被测螺纹的实际中径值。

3、螺距的测量：

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⑴顺着被边的螺旋线方向使立柱倾料一个螺旋角β。

⑵旋转“米”字线使其中心虚线与螺纹牙形的影像一侧相压，但应将“米”字线的中心选在螺纹牙形的中线附近，记下纵坐标的第一个读数。

⑶横向固定不动，零件也不得转动，纵向移动被测件，直至米”线与相邻及相隔n牙的同侧牙边影像重合，记下第二次纵向坐标的读数。这两次纵向读数之差，即为该测点的测量值。

⑷为减少安装误差对测量结果的影响，用上述方法再在另一牙侧上进行测量，获得另一螺距测量值，将这两个测量值取平均值，作为该被测螺纹的实际螺距值。

4、牙形半角的测量：

⑴将瞄准显微镜移到被测螺纹的第Ⅰ位置（如图3-24），转动“米”字线，使“米”字线中心虚线和螺纹牙形左侧相压（如图3-24(5)所示），在角度目镜视界中读数。图3-25(b)所示半角值为：α/2（Ⅰ） =360°-319°13´=30°47´。

⑵再将瞄准显微镜移到被测螺纹

，“米”字线的第Ⅱ位置（如图3-24）

中心虚线和螺纹牙形右侧相压，在角度目镜视界中读数。图3-25(c)所示半

角值为：α/2（Ⅱ）=30°08´。 图3-24 用工具显微镜测量螺纹螺距 ⑶为减少安装误差对测量结果的影响，需横向移动瞄准显微镜分别至如图3-24所示的Ⅲ、Ⅳ位置，同时将立柱向相反方向偏转螺旋角β，将“米”字线中心虚线和螺纹牙形Ⅲ、Ⅳ位置分别相压，读出读数α/2（Ⅲ）、α/2（Ⅳ）。

⑷计算牙形半角误差： 左侧牙形半角实际值

α/2（左）=[α/2（Ⅰ）+α/2（Ⅲ）] / 2

右侧牙形半角实际值

α/2（右）=[α/2（Ⅱ）+α/2（Ⅳ）] /

2 图3-25 测角目镜视场

牙形半角误差：

Δα/2（左）=α/2（左）-30° Δα/2（右）=α/2（右）-30°

四、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

56

3.5 直齿圆柱齿轮的测量

齿轮的测量方法一般可分为单项测量和综合测量两大类。

单项测量可以确定齿轮的各种单项误差，能够帮助进行工艺分析，查明齿轮制造工艺中产生这些误差的原因，提高制造质量。

综合测量能连续地反映其整个齿轮啮合点上的误差对传动精度的影响，是各单项误差的综合作用，接近于齿轮的实际工作状态，能较全面地评定齿轮的使用质量。但其测量仪器价格昂贵，了使用范围。因此，对于中、低精度的齿轮一般都采用单项测量的方法来控制其另工质量。

练习目标：

1、熟悉齿轮误差主要单项参数的检测方法。加深对齿轮误差项目的定义及其公差规定的理解。

2、熟悉常用齿轮测量仪器的工作原理和使用方法。

练习项目：

1、齿轮分度圆齿厚偏差的测量。

2、齿法线长度变动和公法线平均长度偏差的测量。

3、齿轮齿圈径向跳动误差的测量。

4、齿轮齿距偏差和齿距累积误差的测量。 5、齿轮基节偏差的测量。

实验十三 齿轮分度厚偏差的测量

一、测量原理及器具

齿厚偏差是在分度圆柱面上，法向齿厚的实际值与公称值之差。分度圆上的弧齿厚不好测量，故一般用分度圆上的弦齿厚来评定齿厚偏差。

理论上应以齿轮旋转中心确定分度圆位置，而实际测量时由于受齿轮游标卡尺结构的，只能根据实际齿顶圆来确定分度圆，即测量弦齿高处的弦齿厚偏差。故齿顶圆与分度圆不同心将产生一定的测量误差。

当测量一压力角为20°的非变位直齿圆柱齿轮时，其理论的弦齿高和理论的弦齿厚分别为：

ha = m·{1 + Z / 2·[1 – cos (90°/ Z ) ] }

S = m·Z·sin (90°/ Z ) 式中：m——模数 Z——齿数 因齿顶圆直径存在加工误差，为消除其对测量的影响，应用实际弦齿高代替理论弦齿高，即：

h = m·{1 + Z / 2· [1 – cos (90°/ Z ) ] } - (De - De´) / 2

式中：De——公称齿顶圆直径 De´——实验齿顶圆直径

57

测量齿厚所用的齿轮游标卡尺其结构如图3-26所示，它主要由两条互相垂直的刻线尺组成，垂直尺l用以确定弦齿高，水平尺2用以测量弦齿厚，通过游标读数原理进行毫米刻线的细分读数，其分度值均为0.02mm，测量范围为模数m=1~16mm。 二、测量器具 1、齿轮游标卡尺 2、外径千分尺 三、测量步骤 1、用外径千分尺出量出齿顶圆的实际直径De´，并计算理论的齿顶圆直径De。

2、计算出实际分度圆处的弦齿高h和弦齿厚的

公称值。 图3-26 齿厚测量

3、将垂直尺1准确地定位到公称弦齿高，并螺钉固紧。

4、将卡尺置于齿轮上，使垂直尺顶端2与齿圆接触，然后将量爪3和4靠近齿廓，从水平游标尺上读出分度圆弦齿厚的实际值。测量时一定使量爪测量面与被测齿面保持良好接触，否则将产生较大的测量误差。接触良好与否可以用透光法加以判断。测量应在齿轮圆周的四个等距离位置上进行。图3-26 齿厚测量

四、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

实验十四 齿法线长度变动和公法线平均长度偏差的测量

一、测量原理与器具

公法线长度变动ΔFw是指在齿轮一周范围内，实际公法线长度的最大值Wmax与最小值Wmin之差。测量ΔFw可以得到齿距累积误差ΔFp中的切向误差部分，反映齿轮的运动精度。

图3-27 用公法线百分尺测量公法线长度 图3-28 用公法线指示卡规测量公法线长度 58

公法线平均长度Δwm则是指在齿轮一周范围内，公法线实际长度的平均值与公称值之差。因公法线长度是由若干个基节Pb和一个基圆齿厚Ss组成，而基节偏差比齿厚偏差小得多，故公法线平均长度偏差Δwm主要反映被测齿轮的齿侧间隙。

公法线长度可用公法线千分尺（如图3-27）、公法线指示卡规（图3-28）或万能测齿仪等测量。本实验采用公法线百分尺测量。

公法线千分尺是在普通千分尺上安装两个大平面测头，其读数方法与普通千分尺相同。 二、测量步骤

1、确定被测齿轮的跨齿数K，并计算公法线公称长度W。 当测量一压力角为20°的非变位直齿圆柱齿轮时：

W= m·[ 1.4761×(2K – 1) + 0.014Z]

式中： m——模数 Z——齿数 K——跨齿数 跨齿数K = Z / 9 + 0.5或按下表选取： 齿数 Z 10～18 19～27 28～36 37～45 …… 跨齿数 K 2 3 4 5 …… 2、根据公法线公称长度W选取适当规格的分法线千分尺并校对零位。

3、测量公法线长度：根据选定的跨齿数K用公法线千分尺测量沿被测齿轮圆周均布的5条公法线长度。

4、计算公法线平均长度偏差Δwm：取所测5个实际公法线长度的平均值W后减去公称公法线长度，即为公法线平均长度偏差Δwm。

5、计算公法线长度变动ΔFw：取5个实际公法线长度中的最大值与最小值之差，为公法线平均长度变动ΔFw。

三、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

实验十五 齿轮齿图径向跳动的测量

一、测量原理及器具

齿圈径向跳动误差ΔFr是在齿轮一转范围内，将量头依次插入齿槽中，测得量头相对于

、万能测齿仪齿轮旋转轴线径向位置的最大变动量。可用齿圈径向跳动检查仪（如图3—29）

或普通偏摆检查仪上带小圆柱和千分表进行测量（如图3-30）。 二、仪器主要技术参数 型号：DD300

被测齿轮模数范围：1～16 m m 测量最大直径：300 m m 顶针最大高度：150 m m

59

图3-29 用齿圈径向跳动检查仪测量齿圈跳动 图3-30 用偏摆检查仪测量齿圈跳动

三、测量步骤

1、安装齿轮：将齿轮套在检验心轴上，用仪器的两顶尖顶在检验心轴的两顶尖孔内，心轴与顶尖之间的松紧应适度，即保证心轴灵活转动而又无轴向窜动。

2、选择测量头：测量头有两种形状，一种是球形测量头，另一种是锥形或V形测量头。若采用球形测量头时，应根据被测齿轮模数按下表选择适当直径的测量头。也可用试选法使量头大致在分度圆附近与齿廓接触。 被测量齿轮模数（mm） 1 1.25 1.5 1.75 2 3 4 5 测量头直径(mm) 1.7 2.1 2.5 2.9 3.3 5 6.7 8.3 3、零位调整：搬动手柄6放下表架，根据被测零件直径转动螺母4，使测量头插入齿槽内与齿轮的两侧面相接触，并使千分表具有一定的压缩量。转动表盘，使指针对零。 4、测量：测量头与齿廓相接触后，由千分表进行读数，用手柄6抬起测量头，用手将齿轮转过一齿，再重复放下测量头，进行读数如此进行一周，若千分表指针仍能回到零位，则测量数据有效，千分表示值中的最大值与最小值之差，即为齿圈径向跳动误差ΔFr。否则应重新测量。

四、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

实验十六 齿轮齿距偏差及齿距累积误差的测量

一、测量原理及器具

齿轮的齿距偏差Δfpt是分度圆上任意两同侧齿面间的实际弧长与公称弧长之差（允许在齿高中部测量）。Δfpt影响齿轮传动的平衡性。

齿轮的齿距累积误差ΔFp是分度圆上任意两同侧齿面间的实际弧长之差的最大绝对值（允许在高分子高中部测量）。ΔFp影响齿轮传动的运动精度。

60

齿轮的齿距偏差和齿距累积误差可采用绝对法或相对法进行测量。

绝对测量法的实质是直接将分度圆上一个齿距的实际弧长与相就的公称弧长进行比较，测出每一个实际的齿距角偏差Δfpti，通过数据处理求出齿距偏差Δfpt和齿距累积误差ΔFp。

相对测量法所依据的是角度测量的圆周封闭原则，即：闭合的圆周角为360°。测量时先以任意一个齿距作为初始基准（为便于计算，将仪器的指示表调至零位），然后沿着整个齿圈逐齿测量出各齿距的相对偏差。根据四周封闭原则，若第一个初始基准的齿距角误差为零，则各齿的相对偏差的累计之和必为零，若不为零，则说明初始基准的齿距角存在误差，并将这一误差代人了各齿的相对偏差值中。经过数据处理，可消除这一系统误差，得到齿轮的实际齿距偏差Δfpt和齿距累积误差ΔFp。

二、测量器具主要技术指标 齿距测量仪：

指示表分度值：0.001mm

可测齿轮模数范围：2～16 mrn 可测齿轮精度：7～11级 三、测量步骤：

1、将指示表6装在仪器的表座中，使批示表

然后用螺钉7固紧（如图3-31）。 测头与杠杆相接触，

2、将固定量爪8按被测齿轮模数调整到模数标

尺的相应刻度线上，用螺钉5固紧。 图3-31 齿距测量仪

3、将仪器置于检验平板上，注意必须使仪器底面上的三个支点均与平板表面相接触，使固定量爪3、活动量爪4分别与分度园附近的两相邻同名齿廓相接触，并使批示表具备一定的压缩量。然后调整两定位支脚1，使其末端与齿顶圆相接触，用螺钉2固紧，旋转指示表壳，使指针对零，以调零的这个实际齿距作为测量基准。

4、顺序逐齿测量各实际齿距相对于基准齿距的偏差，记下读数。 5、数据处理（以下例加以说明）：

[例] 测量一齿数Z=8的齿轮的齿距偏差和齿距累积误差，其读数记录如下表中的第二列一栏中。 ⑴计算法

测量齿序 相对齿距偏差 相对齿距累积误差 齿距偏差Δfpt齿距累积误差ΔFp

1 0 0 +1 +1 2 +15 +15 (+16) (+17) 3 -8 +7 -7 +10 4 -5 +2 -4 +6 5 -10 -8 -9 -3 6 -15 -23 -14 (-17) 7 +10 -13 +11 -6 8 +5 (-8) +6 0

①计算出各相对齿距偏差之和，见表中第三列，相对齿距累积误差一栏最一项（-8）。

61

②计算出K值，K值为测量时作为基准的齿距实际值与公称值之差。 （-8）/ 8 = - 1

③对各齿相对齿距偏差进行修正，即将各相对偏差减K，得出各齿距的绝对齿距偏差，其中第列中的最大值为+16μm，即为该齿轮的齿距偏差实际值Δfpt。

④将第四列逐个累积记入第五列，即为绝对齿距累积误差，该列中最大值与最小值之差，为齿轮的齿距累积误差ΔFp =（+17）-（-17）=34（μm） ⑵作图法：

以横坐标为齿序，纵坐标表示ΔFp，依次按上表第2列所记数据逐个累加标于图上，得出一系列点，依次连接各点，得到一条折线。过坐标原点与最后一点作一直线，此线即为相对齿距累积误差的计算基准线。取距此基准线上、下两个最远点沿纵坐标方向的距离之和，即为ΔFp如图3-32所示，其值为：17+17=34μm，与用计算法求得的误差结果一致。

图3-32 误差曲线图

四、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

实验十七 齿轮基节偏差的测量

一、测量原理及器具

基节偏差可用万能测齿仪或基节检查仪测量。本实验采用基节检查仪进行测量，其工作

。原理是根据基节长长等于相邻两同侧齿面所截取的公法线长度的原理而设计（如图3-33）

图3-34为切线式基节检查仪的测量原理图。仪器的固定测头1与活动测头2的测量平面是平行的，固定测头1和定位爪3用以定位，测量值从表4中读取

测量前，先用量块及专用附件将两测头之间的距离调整到被测齿轮基切的公称值。测量时，基节如有偏差将会引起活动测头的位置变化，即千分表指针的偏摆，读出的示值即为基节偏差Δfbp的值。

62

图3-33 测量原理 图3-34 测量示意图

二、测量器具主要技术指标 测量范围：M1～16mm 示值范围：±0.06mm 分度值：0.001mm 示值误差：0.003mm 三、测量步骤

1、指示表零位调整：

⑴组合一组量块，使其中心长度等于被测齿轮的公称基切Pb。 ⑵将量块组夹在基节调零附件上（如图3-35(a)）。

⑶将基节仪放在调零附件上，调节固定测头与活动测头之间距离，使之等于公称基节，此时指示表指针应在示值范围内出现。

⑷仔细调整指示表上微动旋扭，使指针对准零位。

2、测量：

在齿轮圆周上均布5点测量同一齿轮的左、右齿面的基节偏差，记下读数。测量时应认真调整支持爪3至固定测头的距离，以保证固定测头靠近齿顶部位与齿面相切，活动测头靠近齿根部位与齿面接触。为得到盼面间法向距离，测量过程中要使基节仪绕齿面做微微摆动，以获得指针的返回点，此点读数即为基

节偏差值。孩子 图3-35 零位校对

四、填写测量报告单

按步骤完成测量并将被测件的相关信息、测量结果及测量条件填入测量报告单7～12中。

63

3.6 综合练习

该部分实验为自行设计测量方案并完成测量的实验。实验前先到实验室借阅被测件的图纸并预约实验时间。然后进行预习准备，根据被测零件图分析其技术要求，确定测量项目。按照不同的测量项目自己设计测量方案，选择测量方法和测量器具，写出预习报告，经教师检查后，即可按方案完成零件测量的全过程，并写出测量报告。

预习时须综合运用以前所学的知识，并查阅有关方面的参考资料、书籍、手册等，选择最合理的测量器具和方法，以最简单的操作程序和步骤，完成测量工作。

测量预习报告应包括以下内容： 1、测量项目；

2、测量原理、测量方法及测量简图； 3、所选测量器具的名称、规格清单；

4、各测量项目的测量步骤；

5、数据记录表格及测量报告单。 练习目标：

1、巩固本课程所学各种检测方法。

2、提高进行零件几何参数的综合检测能力。 练习项目：

1、内然机连杆的测量：图3-36、图3-37。 2、内然机活塞的测量：图3-38。

3、成形刀具的测量：成形车刀、滚齿刀、插齿刀。

4、复杂样板的测量。内然机活塞然烧室型腔样板、模具型腔样板。 5、 复杂零件的检验与测量。

图3-36 连杆组件简图

图3-37 连杆体零件简图

图3-38 汽车发动机活塞零件简图

65

附录一 实验室通用量具明细表

类型 序号

1

游

2

标

3

类

4

量

5

具

6 1 2 3

螺

4

旋

5

测

6

微

7

类

8 9 10 1 2

指

3

示

4

表

5

类

6 7 1 2 3 4

6

其 它 类

7 8 9 10 11

名称 游标卡尺 游标卡尺 游标深度尺 游标高度尺 齿厚游标卡尺 万能角度尺 外径千分尺 外径千分尺 外径千分尺 外径千分尺 公法线千分尺 螺纹千分尺 杠杆千分尺 深度千分尺 壁厚千分尺 内径千分尺 百分表

杠杆百分表 千分表

杠杆千分表 内径百分表 万能表架 磁力表架 三针 量块

角度量块 正弦尺 宽座角尺 V型块 方箱 平尺 圆柱角尺 平板

平面平晶

表面粗糙度样板 塞尺 钢皮尺 半径规

规格

125×0.02 200×0.02 300×0.02 300×0.02 M1～26×0.02 0～320° 0～25 25～50 50～7575～100 100～125125～150 150～175175～200

25～50 50～75 0～25 25～50 0～25 25～50 0～100 0～25 50～250 0～5 0～0.8 0～1 0～0.2

18-35,35-50,50-160

1.732 83组 36组 100mm

80, 125, 160

1000mm 800mm

1000×70, 500×40060mm 1

150×0.02

150mm, 300mm 15～25

数量 6 5 4 6 5 6

各5件 1、 4 各1件 1

各4件 各3件 各5件 1 2 4 5 9 10 2

各4件 8 3 3 4 1 3

6 2 1 5 1 4 1

各3块 3 1 5

各2把 各5把

备注

66

附录二 实验室测量仪器明细表

类型 序号

1 2 3 4 光

5 学

仪 6 器 7

8 9 10 1

齿轮 2 测量3 仪器 4

5 1

其

2

它

3

类

4

仪

5

器

6

名称

立式光学比较仪 大型工具显微镜 大型工具显微镜 万能工具显微镜 重中型投影仪 光切法显微镜 光学分度头 凸轮测量头 合像水平仪

卧式万能测长仪 万能渐开线检查仪 万能测齿仪

齿圈径向跳动检查仪 齿轮齿距检查仪 齿轮基节检查仪 电感测微仪

表面粗糙度检查仪 表面粗糙度检查仪 杠杆齿轮比较仪 偏摆检查仪

薄膜式气动量仪 型号 LG—1 XQJ—1 蔡司 19JA

JJT—600—B1 9J JJF10 TC1

165×0.01 JDY—2

哈尔滨量具刃具厂WZY—360 M1—16 M1—16 DF M1—16 DGB—4 2201

JJI—22A GB6320——86 PBY5017 BMQ—3 数量 4 1 1 1 1 4 1 1 4 1 1 1 2 3 3 1 1 1 2 2 1 备注

67

附录三 实验预约及成绩登记表

类型 基本模块 必做实验 提高模块 限选实验

实 验 项 目

实验一、测量的认识

实验二、用内径百分表和内径千分尺测量孔径

实验三、用立式光学比较仪测量轴径 实验四、箱体类零件位置误差的测量 实验五、支架类零件的尺寸及形位误差的测量

实验六、径向圆跳动和端面圆跳动的测量 实验七、直线度误差的测量 实验八、平面度误差的测量 实验九、表面粗糙度的测量 实验十、角度和锥度的测量

实验十一、用螺纹百分尺及三针法测量外螺纹中径

实验十二、用工具显微镜测量螺纹中径、螺距和牙形半角

实验十三、齿轮分度圆齿厚偏差的测量 实验十四、齿法线长度变动和公法线平均长度偏差的测量

实验十五、齿轮齿圈径向跳动的测量 实验十六、齿轮齿距偏差和齿距累积误差的测量

实验十七、齿轮基节偏差的测量

难度系数

1 1 1 1 1 0.6 1 0.9 0.8 0.8 0.8 1 0.6 0.6 0.6 0.9 0.7 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

预约时间

实验成绩

实验十八、内燃机连杆的测量与检验 强化

模块 实验十九、内燃机活塞的测量与检验

任选实验二十、成形刀具的测量 实验

实验二十一、复杂样板的测量。 实验二十二、复杂零件的测量与检验

68

测 量 报 告 单（7）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量方法 测量日期

年 月 日

结论 测量者

69

测 量 报 告 单（8）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量方法 测量日期

70

年 月 日

结论 测量者

测 量 报 告 单（9）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量方法 测量日期

年 月 日

结论 测量者

71

测 量 报 告 单（10）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量方法 测量日期

72

年 月 日

结论 测量者

测 量 报 告 单（11）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量方法 测量日期

年 月 日

结论 测量者

73

测 量 报 告 单（12）

被测件名称 送检单位

图 号 送检数量

测 量 结 果 （毫米）

测量方法 测量日期

74

年 月 日

结论 测量者

实 验 指 南

一、测量技术概述

发展过程：随着社会的进步，通过提高机械加工精度来满足人们对机械产品使用性能越来越高的要求，促使了与之相适应的测量技术的不断进步和发展，测量技术的发展又保证了加工精度的提高，两者发展水平紧密相关。有了千分尺类量具，使加工精度达到0.01mm成为了可能；有了测微比较仪，使加工精度达到1μm左右；有了圆度仪，加工精度达到0.1μm；有了激光干涉仪，可使加工精度达到0.01μm。目前国际上机床的加工水平已能稳定地达到1μm的精度，正在向着稳定精度为0.1～0.01μm的加工水平发展，而与之相适应的测量技术正向着纳米级的精度方向发展。

重要地位：机械新产品，包括任何其他新产品中的机械部分，除了必须珠运动和动力功能以外，最重要的是应该具有一定的动态和静态几何精度。没有足够的几何精度，运载火箭不能将人造卫星送入预定轨道，远程导弹不能击中预定的目标,钟表不能准确地计时，机床不能加工合格的零件，医疗器械将导致医疗事故，汽车的尾气排放不能满足环境保护的要求，等等。机械新产品往往由于其精度的更新换代而报废。没有足够的几何精度，机械新产品就推动了就有的使用价值。而检查、判定机械新产品的几何精度是否达到设计和使用要求，最有效手段便是测量。测量技术是机械制造业发展的 决条件和不可缺9少的技术基础, 使是现代制造技术高度发展的今天，在“设计、制造、测量”这三大环节中，测量也占有极其重要的地位。因此，规范、熟练地掌握测量技术对新产品进行正确而有效地测量，是有关专业的高级职业技术人才必备的能力。

二、本实验课的研究对象和主要内容

研究对象：产品几何精度的测量技术。几何精度主要包括长度、角度及其复合量的大小与精确程度。

主要内容：学习测量的基本概念、常用量具的结构及正确使用、常用测量仪器的结构及正确使用、基本检测原理和方法，能完成各种典型参数及零件的测量等。

三、实验资源简介

实验室：测量技术实验室位于学院西实验楼的一楼，使用面积311.4平方米，主要分为“产品检验室”、“精密测量室”、“测量技术研究室”、“互换性与测量技术学习室”等四个功能区。2003年经省教育厅评估被授予“合格实验室”，国家教育部周济也曾亲临实验室检查指导工作，对实验室的管理与教学改革给予了肯定。

实验设备：根据各功能区的不同用途，实验室配备了较齐全的实验仪器设备，其规模与一般中型企业相当。如常用的不同规格的万能量具、精密测量平板、机械式比较仪、光学比较仪、万能卧式测长仪、万能工具显微镜、大型投影仪、光学分度头、万能测齿仪、万能渐开线检查仪、光切法显微镜、电动轮廓仪、电感测微仪、气动量仪等。其规格、型号、数量等详见附录一“实验室量具明细表”和附录二“实验室测量仪器明细表”，供学生在选择实验项目和实验前的预习时参考。

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四、实验方式与基本要求

实验方式：为培养其的工作能力和创新思维的发展，实验采取开放式教学方式。实验室全面开放，学生根据教学要求、专业特点、就业方向、自身能力等因素，选择适当的实验项目，确定恰当的实验时间预约实验，并在规定的时间内完成实验。实验分基础模块、提高模块、强化模块三部分。其中基础模块有四个实验，为必选内容。提高模块有13个实验，为限选内容，学生可根据专业要求及自身能力大小在规定的实验学时内任选择若干个实验项目，自己设计测量方案，在老师的指导下完成实验。强化模块有5个实验，为任选内容，学生可根据专业侧重点、自身发展方向及个人兴趣自由选择实验项目。

实验项目：三个模块的实验项目及实验方法见下表。

类型

实验方法

实验一、测量的认识

实验二、用内径百分表和内径千分尺测量孔径 实验三、用立式光学比较仪测量轴径 实验四、箱体类零件位置误差的测量 实验五、支架类零件的尺寸及形位误差的测量 实验六、径向圆跳动和端面圆跳动的测量 实验七、直线度误差的测量 实验八、平面度误差的测量 实验九、表面粗糙度的测量 实验十、角度和锥度的测量

实验十一、用螺纹百分尺及三针法测量外螺纹中径 实验十二、用工具显微镜测量螺纹中径、螺距和牙形半角 实验十三、齿轮分度圆齿厚偏差的测量

实验十四、齿法线长度变动和公法线平均长度偏差的测量 实验十五、齿轮齿圈径向跳动的测量

实验十六、齿轮齿距偏差和齿距累积误差的测量 实验十七、齿轮基节偏差的测量

根据就

强化模块 业倾向和学

生兴趣自由

任选实验 选择。

实验十八、内燃机连杆的测量与检验 实验十九、内燃机活塞的测量与检验 实验二十、成形刀具的测量 实验二十一、复杂样板的测量。 实验二十二、复杂零件的测量与检验

实 验 项 目

教师指

基本模块 导下的基本

能力训练。

必做实验

提高模块

限选实验

根据学生自身情况，按教学时数要求选择若干个实验，自己设计测量方案，完成测量与检验的全过程。

选择原则：实验项目的选择要遵循以下基本原则。

1、基础模块为必选内容，该模块的全部实验项目不论任何专业都必须完成。未参加基础模块实验者，不得进行后续模块的实验。

2、提高模块为限选内容，应根据所学专业的特点和自己技术测量能力的现状，在本专业规定的实验教学时数内，选择适当的实验项目完成实验。

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3、强化模块为任选内容，可根据今后的就业方向及个人兴趣，按学院有关的实验室开放管理办法，任意选择。

4、所选实验项目应与理论课程的教学内容基本同步，一般不要超前一周或滞后三周，并能基本做到经过自己充分准备后有一定把完成。

预约办法：必须在课程开始后的两周至课程结束前的三周内到实验室进行预约，其中基础模块（必做实验）必须在上半学期全部进行完毕。

预约方式：预约可以班级为单位集体预约，也可自己单独预约。集体预约由班级学习委员或课代表带上所选实验项目和实验时间的清单，到实验室进行登记，并将确定后的实验安排反馈给每一位同学。单独预约时请带上本人学生证和实验指导书到实验室登记。

预约时间：每周一、三、五下午2:00～4:00。 预约地点：西实验楼“测量技术实验室”。 基本要求：参加实验要遵守以下规定。

1、必须严格按预约的时间到实验室进行实验，不得迟到、早退。无正当理由缺席者本次实验不能补做。因特殊情况不能按期进行实验的，事前可持相关证明重新预约所缺实验。

2、按预约时间前来实验时，必须携带本人学生证、实验指导书、课程教材、有关参考资料、笔及草稿纸，经登记、核实并检查预习报告后，方可进入实验室进行实验。

3、实验前必须预习有关实验内容并完成实验预习测问。提高模块和强化模块的实验必须写出预习报告，否则不得进行实验。

4、进入实验室前须搞好个人卫生，并换拖鞋入内。除必要的书籍和文具外，其它无关物品不得带入实验室。注意养成良好的职业道德规范，保持实验室的环境卫生。

5、实验时必须严格遵守实验室的规章制度和仪器设备的操作规程。爱护仪器设备，未经允许不得动用与本次实验无关的仪器设备及其它物品。对违反上述规定而造成事故和损失者，将按学院有关制度处理。

6、实验须在规定的时间内完成，若不能完成应及时申请延时或另外安排时间进行。 7、实验完毕后要清理现场，所用仪器设备须放回原处，经老师检查并评定、登录实验成绩后方可离开。

五、实验成绩评定

1、 实验成绩分：优秀；良好；及格；不及格四个等级；

2、每次实验成绩中实际操作能力和实验报告质量各占50%，选做实验还需乘上所选实验的难度系数。实际操作与实验报告中有一项不及格者本次实验不及格。

3、实验总成绩中，必做实验和选做实验各占50%。必做实验缺一次实验总成绩不及格。 六、提高实验成绩要点

广泛查阅有关资料，设计出最佳的测量方案，充分准备：仔细阅读实验指导书相关内容，

写出较详细的预习报告。

认真实验：要按规范要求完成实验，做到即要大胆、有创新意识，又要严谨、规范、仔细，杜绝人身和设备事故的发生。

控制时间：实验过程中时间安排合理，确保能在规定的时间内完成实验。 实验报告：实验记录详细、整洁，测量报告填写规范，思考题回答正确。

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七、参考书目

《机械制造计量检测技术手册》 周富臣 等编著 机械工业出版社 《工厂精密测量指南》 徐孝恩 朴大植 编译 中国计量出版社 《精密测量技术》 花国梁 主编 中国计量出版社 《几何量计量仪器》 王岳林 编 中国计量出版社

《几何精度设计与检测基础》 齐宝玲 主编 北京理工大学出版社

《测量不确定度的表示方法》 沙定国 刘智敏 编 中国科学技术出版社

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