第2章 技术测量基础 互换性与技术测量

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第二章、技术测量基础章节提纲技术测量的基础知识Fundamentalsof测量数据的处理commercialmeasurement技术测量的基本原则2012/3/262.1、技术测量的基础知识2、测量measurmentp8p92.1.1、技术测量的基本概念将被测量与测量单位或标准量在数值上进行1、什么是技术测量？比较，从而确定两者比值的过程研究对零件几何量进行测量与检验，以确定零部件加工后是否符合设计图样上的技术要求被测量测量值x长度、角度、qE形状和位置误差、表面粗糙度等测量单位或标准量2012/3/262012/3/26检验和检定3、测量过程的四个要素p9p9检验：确定被测几何量是否在规定被测对象measurand：零件的几何量的极限范围内，从而判断其是否合计量单位measureunit：几何量中长度、角度格的实验过程，而不要求量值单位测量方法measuringmethod：测量时采用的检定：为评定计量器具的精度指标测量原理、计量器具和测量条件的综合是否合乎该计量器具的检定规程的测量精度measurmentaccuracy：测量结果全部过程的可靠程度2012/3/262012/3/261 4、技术测量的基本要求2.1.2测量基准和尺寸传递系统1、长度尺寸基准和传递系统如图2.2保证测量精度长度的基本尺寸：米（p11）米的定义：1m是光在真空中在1/299792458秒的时间效率要高间隙内的行程长度我国国家长度基准：碘吸收稳频的0.633μm氦氖激光辐成本要低射波长避免废品产生在实际生产和科学研究中，通过工件基准——线纹尺和量块，将长度基准的量值准确地逐级传递到计量器具和零件上2012/3/262012/3/262、角度尺寸基准和传递3、量块MeasuringBlockp11（1）定义直接检定一种无刻度的标准端面量具基准多自准直仪多面棱体标准直接检比较检材料：特殊合金钢面棱体比较法工作基准测角仪定定形状：长方六面体结构涂色法各种角度工件角度量块测量器具光隙法测量面测量面图2.3角度量值传递系统工作尺寸2012/3/262012/3/26（2）量块的作用（3）量块的尺寸p12p12量块长度：一个测量面上任意一点（距边缘0.5mm尺寸传递系统中的中间标准量具区域除外）到与另一个测量面相研合的平晶表面的作为标准件调整仪器的零位垂直距离直接测量零件中心长度：测量面上中心点的量块长度L测量面工作尺寸2012/3/262012/3/262 量块按一定的尺寸系列成套生产（3）量块的尺寸（3）量块的尺寸国标中规定了17种成套的量块系列p13标称长度：量块上标出的数字最少的块数组成所需的尺寸获得更高的尺寸精度尺寸＜6mm长度标记刻在测量面上尺寸≥6mm长度标记刻在非测量面上5151995.995需要的尺寸－1.005第一块量块尺寸50.99－1.49第二块量块尺寸549.525－9.5第三块量块尺寸40第四块量块尺寸5252012/3/262012/3/26（3）量块的尺寸(4）量块的精度p13量块的精度依据不同的要求分为级和等按制造精度分为：0,K,1,2,3级级表2.2各级量块的精度指标（p13）1.4939.95工作尺寸：量块的标称尺寸49.5忽略量块的制造误差和磨损误差0按检定精度从高到低分为：1～5五等8.5等表2.3各等量块的精度指标（p13）51.995工作尺寸：检定后所给出的实际中心长度尺寸30忽略检定测量方法误差2012/3/262012/3/262.1.3计量器具和测量方法(5）量块的使用p16p15按“级”使用:应以量块的标称长度作为工作尺寸，该尺寸包含了量块的制造误差。按“等”使用:应以检定所测得中心长度的实际尺寸作1、计量器具：测量仪器和测量工具为工作尺寸，该尺寸包含检定的测量误差。基准量具：量块等例如：标称长度为20mm的二级量块，若按级通用计量器具：千分尺、立式光学比较仪等使用，即为20mm；若按等使用，则应测出它的极限量规类：塞规、卡规、螺纹量规等实际值，如19.9996检验夹具按“等”和按“级”使用时哪种精度高呢？等2012/3/262012/3/263 计量器具的度量指标计量器具的度量指标p16分度值(i)divisionvalue灵敏阈能引起计量器具示值可觉察变化的被测量的最小变化值相邻两刻线所代表的量值之差测量力刻度间距(a)scalespacing计量器具与被测表面之间的接触力两相邻刻线的中心距离示值误差示值范围（b）indicatingggvaluerange计量器具示值与被测量真值之间的差值计量器具所指示或显示的最低值到最高值的范围示值变动性测量范围（B）measuringrang相同测量条件下，对同一被测量多次重复测量时，读数在允许误差限内，计量器具所能测量零件的最低值到的最大变动量最高值的范围回程误差灵敏度(K)sensitivityratio往返两个方向测量时，量仪的示值变化不确定度计量器具对测量变化的反应能力对测量值不能肯定的程度2012/3/262012/3/262、测量方法及其分类立式光学比较仪(立式光学计)p17按测得值的示值方式不同分在计量器具的读数装采用相对测量法，以量块为长度基准，来测绝对测量：置上可表示出被测量的全值量物体外形的微差尺寸，是测量精密零件的常用测量器具游标卡尺测量零件轴径值工作原理：利用光学杠杆放大原理，将微小在计量器具的读数装置相对测量：上只表示出被测量相对的位移量转换为光学影象的移动已知标准量的偏差值如比较仪用量块调零后，测量轴的直径，比较仪的示值就是量块与轴径的量值之差2012/3/262012/3/262、测量方法及其分类p17按测量结果获得方法不同分直接测量：用计量器具直接测量被测量的整个数值或相对于标准量的偏差外径千分尺测量外圆直径测量与被测量有函数关系间接测量：的其他量，再通过函数关系式求出被测量2shR8h22012/3/262012/3/264 2、测量方法及其分类2、测量方法及其分类p17p17按同时测量被测参数的多少分接触测量和不接触测量静态测量和动态测量单项测量：对被测件的个别参数分别进行测量等精度测量和不等精度测量同时检测工件上的几个有关参数，综合测量：综合判断工件是否合格测量方法的选择应考虑零件结构特点、精度要求、生产批量、技术条件及经济效果等2012/3/262012/3/262.2测量数据的处理2.2.1测量误差的概念p18p181.测量误差δ：测量结果与被测量的真值之差测量误差及其原因用多次测量的算δ＝x－Q术平均值代替测量数据处理方法绝对误差测量结果被测量的真值数据处理案例相对误差100%100%Qx评定不同尺寸的测量准确度2012/3/262012/3/26例2.测量误差产生的原因p19仪器读数在100mm处的示值误差为-0.005mm测量器具误差，当用它测量工件，读数正好为100mm时，问基准件误差工件的实际尺寸是多少？测量法差量方法误差解：δ＝x－Q分析误差时，应找出产生误差环境条件引起的误差的主要原因，采取相应的措施，－0.005＝100－Q人为误差消除或减少其对测量结果的影响，保证测量结果的精度∴工件的实际尺寸Q＝100.005mm2012/3/262012/3/265 2.2.2测量数据处理方法1、随机误差(偶然误差)p20定义误差分类在相同测量条件下，多次测量同一量随机误差randomerror值时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式变式变化的化的误差称为随机误差y系统误差fixederror分布规律粗大误差massiveerror分布曲线多呈正态分布0δ2012/3/262012/3/261、随机误差(偶然误差)随机误差的评定p20p20y正态分布曲线的数学表达式分布特征y2112ye2单峰性22对称性概率密度σ:标准偏差3n有界性2xix0抵偿性0δi1δn11<<231nxxiσ越小分布曲线越陡峭ni1测量精度越高2012/3/262012/3/26yy随机误差的评定随机误差的评定1p2020δ表2.4P223由概率论可知，全部随机误差的概率之和为1212Pyde2d1不超出|δ|的±3σ1δ2±3σtδ＝±tσ2随机误差出现在区间(－δ，＋δ)内的概率为概率P＝2(t)±3σ3212Pe2d11σ0.68262测量极限误差t2t222σ0.95443d1t2tlim若令t，则dtPe2dte2dt2(t)2t2033σ0.99732tx1tn(t)e2dt44σ0.99936拉普拉斯函数203limxx2012/3/262012/3/266 举例举例2.系统误差在某仪器上对某零件尺寸进行在某仪器上对某零件尺寸进行1010次等精度测量，测量值次等精度测量，测量值p22为为(mm)(mm)：：40.008,40.004,40.40.008,40.004,40.008,40.009,40.008,40.009,40.007,40.008,007,40.008,40.007,40.006,40.007,40.006,40.008,40.00540.008,40.005定义110在相同测量条件下，多次重复测量同一量xxi40.007mm10i1值，测量误差的大小和符号保持不变或按n一定规律变化的误差，称为系统误差2xix22i1um1.6umn1101分类1.6定值的系统误差xum0.5um(40.008±0.005)mm已定系统误差n10变值的系统误差以单次测量值作为结果的精度为±3σ≈±5um(40.007±0.0015)mm未定系统误差以算术平均值作为结果的精度为±3σ＝±1.5umx2012/3/262012/3/262、系统误差3.粗大误差（过失误差）定义：超出在规定条件下预期的误差消除和减小系统误差的方法特点：数值大，对测量结果有明显的歪曲，应予从产生系统误差的根源消除以剔除用加修正值的方法消除发现方法：当出现∣δi∣＞3σ，即认为是有粗大用两次读数法消除误差的测量值剔除粗大误差的方法：重复测量或者改用另一种利用被测量之间的内在联系消除测量方法加以核对2012/3/262012/3/26举例举例用某测量方法在同等测量环境下对某一试件测量了20次，相应的测量值为用某测量方法在同等测量环境下对某一试件测量了20次，相（单位为mm）：20.742,20.743,20.740,20.741,20,739,20.740,用某测量方法在同等测量环境下对某一试件测量了应的测量值为（单位为mm）：20.742,20.743,20.740,20次，相20.739,20.741,20.742,20.740,20.743,20.739,20.743,20.742,应的测量值为（单位为20.741,20,739,20.740,20.739,20.mm）：20.742,20.741,20.742,743,20.740,20.741,20.721,20.742,20.743,20.739,20.740×20.741,20,739,20.20.740,20.743,20.739,740,20.739,20.20.743,20.742,741,20.742,20.741,20.721,20.740,20.743,20.739,20.742,20.743,20.739,20.74020.743,20.742,。试计算并写出该试件的尺寸20.741,20.721,(2)显然20.721为粗大误差，将其剔除，则重新计算1n11920.742,20.743,测量结果20.739,20.740。试计算并写出该试件的尺寸xxx20.741mmii测量结果ni119i11n120解(1)nxxixi20.740mmxx2ni120i1i40i1um1.5um0.0015mmn2n1191xix420i1um5um0.00150.00034mmn1201xn19（3）故该试件的尺寸测量结果为：30.015mmxx3(20.7410.001)mmx2012/3/262012/3/267 4.测量精度的分类2.2.3数据处理案例及其结果分析p24精密度：随机误差小，则精密度高直接测量法测量误差的合成正确度：系统误差小，则正确度高n准确度（精确度）：随机误差和系统误差都小已定系统误差xx1...xnxi，则准确度高i1随机误差或n222limlim1...limnlimi未定系统误差i1间接测量法测量误差的合成yf(x1,x2,...,xn)ff系统误差yx1...xnxx1n2精密度高精密度低精密度低精密度高随机误差nf2正确度低正确度高正确度低正确度高limyxlimxii1i2012/3/262012/3/262.3技术测量的基本原则1、量块精度有两种划分方法，其中，按划1．测量误差公理2．测量误差公理分，其依据量块的；按划分，其依3．最小变形原则据量块的。4．最小变形原则5．最小变形原则2、量块使用时不可避免地存在误差，其中，6．最小变形原则按使用时依据量块的尺寸，此时7．重复原则存在误差；按使用时依据量8．随机原则9．随机原则块的尺寸，此时存在误差。2012/3/268