项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 知识点1.测量的有关概念 1. 测量与检验

Presentation on theme: "项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 知识点1.测量的有关概念 1. 测量与检验"— Presentation transcript:

1 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 知识点1.测量的有关概念 1. 测量与检验
测量是指为确定被测量值而进行的一组操作过程，其实质是将被测的量L与具有计量单位的标准量E进行比较，从而确定比值q的过程，即q=L/E。 一个完整的测量过程应包括以下四个要素： （1）被测对象，在长度计量中，测量对象的表现形式多样，如孔和轴的直径，槽的宽度和深度、螺纹的螺距、表面粗糙度、零件表面几何误差等都属于长度测量。 （2）计量单位，我国采用国际单位制，长度主单位是m，机械行业常用单位是mm。 （3）测量方法，计量器具的比较步骤。方法、检测条件的总称。 （4）测量误差,指测量结果与被测要素实际值的差。 检验是指为确定被测量是否达到预期要求所进行的测量，从而判断是否合格，不一定得出具体的量值。

2 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2. 测量误差 测量误差有下列两种形式： 1）绝对误差（绝对值）
指测量值X与真实值X0之差的绝对值。记为δ=|X-X0|。 一般来说，不能准确知道δ的大小，可以通过测量或计算 δ=|X-X0|≤ε 估计其绝对值的上界，如δ=|π0-π|≤0.002，π=3.14±0.002。 2）相对误差（%） f =（δ/X0）×100% ≈（δ/X）×100% 式中：f—实际相对误差，一般用百分数给出；δ—绝对误差；X0—真值 由于测量值的真值是不可知的，因此我们提到相对误差时，指的一般是相对误差限，即相对误差可能取得的最大值（上限）。 绝对误差的缺点并不能完全表示测量值的精密程度，相对误差更能说明测量的精密程度。 例：X=10±1，Y=1000±5，哪一个精度高呢？

3 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3. 测量误差的来源 1）计量器具的误差
计量器具的误差是指计量器具本身所具有的误差，包括计量器具的设计、制造和使用过程中的各项误差，这些误差的综合反映可用计量器具的示值精度或确定度来表示。 2）测量方法误差 测量方法误差是指测量方法不完善所引起的误差。 3）测量环境误差 测量环境误差是指测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。 4）人员误差 人员误差是指测量人员的主观因素所引起的误差。

4 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 4.测量误差的种类和特性 测量误差按其性质分为系统误差、随机误差和粗大误差。 1）系统误差
系统误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量时，误差的大小和符号均保持不变或按一定规律变化的误差。前者称为定值（或常值）系统误差，后者为变值系统误差。 2）随机误差 随机误差是指在一定测量条件下，多次测量同一量值时，其数值大小和符号以不可预定的方式变化的误差，它是由于测量中的不稳定因素综合形成的，是不可避免的，随机误差的大小可通过对测量结果的分析确定。 3）粗大误差 在测量过程中看错、读错、记错以及突然的冲击振动而引起的测量误差。

5 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 按变化规律的不同，变值系统误差又分为以下三种类型：
（1）线性变化的系统误差 是指在整个测量过程中，随着测量时间或量程的增减，误差值成比例增大或减小的误差。 （2）周期性变化的系统误差 是指随着测得值或时间的变化呈周期性变化的误差。 （3）复杂变化的系统误差 按复杂函数变化或按实验得到的曲线图变化的误差。

6 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 大多数情况下，随机误差符合正态分布，如图8-1、8-2所示。
随机误差具有以下特性：对称性、单峰性、抵偿性、有界性

7 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 5. 精密度、正确度、准确度与测量误差
测量精度是指被测量的测得值与其真值的接近程度，测量精度和测量误差从两个不同角度说明了同一个概念。因此，可用测量误差的大小来表示精度的高低。测量误差越小，则测量精度就越高；反之，测量精度就越低。图8-3所示为测量误差与精密度、正确度、准确度的对应关系。 1）精密度 受随机误差影响程度 2）正确度 受系统误差影响程度 3) 准确度受随机误差、系统误差影响程度

8 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 6. 测量精度的影响因素与保证测量精度的措施 1）测量精度的影响因素
测量精度受很多因素影响，如：测量工具精度、测量部位是否正确、操作水平高低、比较法对比标准的精度、间接测量时数学运算的精度、单次测量不准等。 阿贝误差,即违背阿贝原则所产生的测量误差。 阿贝原则是指将测量装置的标尺应位于被测尺寸的延长线上，否则将会产生较大的测量误差。 如图8-4所示，游标卡尺不满足阿贝原则，当游标卡尺的活动测爪有偏角φ时，产生的测量误差δ1＝l1tgφ≈l1φ，而千分尺满足阿贝原则，微分筒有偏角φ时，产生的测量误差δ2=l2-l2cosφ≈l2φ2比游标卡尺小得多。卡尺类计量器具精度往往很低的原因就是因为违背了阿贝原则。

9 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 图8-5所示为操作不当、测量部位不准确引起的误差。

10 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2）保证测量精度的措施包括： ①正确选择工具或测量方法（尽可能符合阿贝原则）；
②合理确定测量工具的不确定度； ③合理使用测量工具； ④采用多次重复测量。

11 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 7. 长度尺寸的测量方法

12 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 1）绝对测量与相对测量
从读数是否为被测量的整个量值可分为绝对测量、相对测量。如图8-6（a）所示为相对测量。一般，相对测量精度比绝对测量精度高。 2）直接测量与间接测量 从获得结果的方法可分为直接测量与间接测量。图8-6（b）所示用三针法测量螺纹中径及图8-6（c）所示用弓高弦长规测量大圆柱体直径，读数值与被测量有一定函数关系，为间接测量。为减少测量误差，一般多采用直接测量，必要时才采用间接测量。 3）单项测量与综合测量 按同时测量的参数多少，测量可分为单项测量与综合测量，如分别测量螺纹中径、牙型半角、螺距等参数属于单项测量，用螺纹规通规检验单一中径、牙型半角、螺距的综合作用的结果，判断螺纹是否合格属于综合测量。综合测量测量效率高，多用于产品合格性检验，单项测量用于加工工艺分析。 4）接触测量与非接触测量 按计量器具测头是否与被测件接触，测量可分为接触测量与非接触测量，如用光切显微镜测量表面粗糙度属于非接触式测量，用游标卡尺、千分尺测量工件长度属于接触式测量。接触式测量测量力大小要合适，非接触式测量无测量力，不会引起工件变形。

13 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 知识点2 计量器具的类型 计量器具包括测量工具（量具）和测量仪器（量仪）两大类。
测量工具是直接测量几何量的测量器具，不具有传动放大系统，如游标卡尺、90度角尺，量规等。具有传动放大系统的计量器具统称测量仪器，如机械比较仪、投影仪、测长仪等。

14 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 计量器具可按结构特点分为： 1、标准测量工具
标准测量工具是以固定形式复现测量值的计量工具，一般比较简单，没有量值放大系统。 测量工具依其复现的测量数值分为单值测量和多值测量工具，如直角尺、量块等。多值测量工具用来复现一定范围内的一系列不同测量数值的测量工具，又称为通用计量工具。如：钢直尺、角度尺、游标卡尺千分尺等。 2、量规 一种没有刻度的专用测量器具，它不能得出具体测量数据，只能判断零件是否合格，主要有各种极限量规。

15 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3、测量仪器 测量仪器指通过一定传动放大系统讲被测几何量转化为可以直接观察的指示值的计量器具。
按结构和工作原理分为： 1）机械式计量器具 是指通过机械结构实现对被测量的感应、传递和放大的计量器具。如机械式比较仪、指示表和扭簧比较仪等。 2）光学式计量器具 是指用光学方法实现对被测量的转换和放大的计量器具。如光学比较仪、投影仪、自准直仪和工具显微镜、光学分度头、干涉仪等。 3）气动式计量器具 是指靠压缩空气通过气动系统的状态（流量或压力）变化来实现对被测量的转换的计量器具。如水柱式和浮标式气动量仪等。 4)电动式计量器具 是指将被测量通过传感器转变为电量，再经变换而获得读数的计量器具。如电动轮廓仪和电感测微仪、圆度仪等。 5)光电式计量器具 是指利用光学方法放大或瞄准，通过光电组件再转换为电量进行检测，以实现几何量的测量的计量器具。如光电显微镜、光电测长仪等。

16 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 4、计量装置
计量装置值为确定被测几何量数值所必须的计量器具和辅助设备。一般结构较为复杂，功能较多，能用来测量较多的几何量和较复杂的零件，可以实现自动化和智能化，检测精度较高，一般用于大批量零件的检测中。如齿轮综合精度检查仪、发动机缸底孔集合精度测量仪等。

17 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 知识点3 常用长度计量器具及使用
在各种几何量的测量中，长度测量是最基础的。几何量中形状、位置、表面粗糙度等误差的测量大都是以长度值来表示的，它们的测量实质上仍然是以长度测量为基础的。因此，许多通用性的长度测量器具并不只限于测量简单的长度尺寸，它们也常在几何误差的测量中使用。 1.钢直尺、内外卡钳、塞尺、半径规

18 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 常用长度计量器具及使用 图8-9 塞（厚薄）规与半径规

19 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2.量块 量块常作为标准量与被测量进行比较，它分为角度量块和长度量块，如图8-10所示。
量块在机械制造厂和各级计量部门中应用较广，常作为尺寸传递的长度标准和计量仪器示值误差的检定标准，也可作为精密机械零件测量、精密机床和夹具调整时的尺寸基准。 （a）角度量块 （b）长度量块 图8-10 角度量块与长度量块

20 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 长度基准与尺寸传递
长度基准：1m＝光在 1/ s 内在真空中走过的距离。尺寸传递系统： 为保证量值统一，从长度的最高基准到被测工件建立一套尺寸传递系统。有两种：量块（端面量具）、线纹尺（线纹量具） 尺寸传递系统

21 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 1）量块的材料、形状和尺寸
如图8-11所示，长度量块是没有刻度的平面平行端面量具，是横截面为矩形的六面体；量块按一定的尺寸系列成套生产供应；量块是用特殊合金钢制成，具有线膨胀系数小、不易变形、耐磨及研合性好等特点。 量块截面尺寸： 标称长度≤10mm时， 30x9mm 标称长度＞10mm时， 35x9mm 标称长度≤ 5.5mm时， 尺寸标在测量面上 标称长度＞ 5.5mm时， 尺寸标在非工作面上

22 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2）量块的等与级 （1）量块的精度（级）：
GB/T6093－2001按制造精度将量块分为00，0，1，2，3级共5级，其中00级精度最高，3级精度最低。分级主要是根据量块长度极限偏差、测量面的平面度、粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。量块按“级”使用时，以量块的标称长度为工作尺寸，该尺寸包含了量块的制造误差，并将被引入到测量结果中。 （2）量块的精度（等）： 国家计量局标JJG146－2003《量块检定规程》按检定精度将量块分为六等，即1、2、3、4、5、6等，其中1等精度最高，6等精度最低，“等”主要依据量块中心长度测量的极限偏差和平面平行性允许偏差来划分的。 （3）量块的“级”与“等” ：量块的“级”和“等”是从成批制造和单个检定两种不同的角度出发，对其精度进行划分的两种形式。 按“级”使用时，以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含其制造误差。 按“等”使用时，必须以检定后的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了检定时的测量误差。 就同一量块而言，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以，量块按“等”使用时其精度比按“级”使用要高。

23 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3）量块的的构成和使用 （1）量块的构成
作为尺寸标准量，单个量块使用很不方便，一般都按系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。组合量块时，为减少量块组合的累积误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过4块。选用量块时，应从所需组合尺寸的最后一位数开始，每选一块至少应减去所需尺寸的一位尾数。如图8-12所示，为了组合量块得到尺寸28.785，选择的量块组合是1.005、1.28、6.5和20。

24 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 （2）量块的使用
量块在机械制造厂和各级计量部门中应用较广，常作为尺寸传递的长度标准和计量仪器示值误差的检定标准，也可作为精密机械零件测量、精密机床和夹具调整时的尺寸基准。 （3）量块使用的注意事情项： 量块必须在使用有效期内，否则应及时送专业部门检定。 使用环境良好，防止各种腐蚀性物质及灰尘对测量面的损伤，影响其粘合性。 分清量块的“级”与“等”，注意使用规则。图8-13 游标卡尺读数原理 所选量块应用航空汽油清洗、洁净软布擦干，待量块温度与环境温度相同后方可使用。 轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。 不得用手直接接触量块，以免造成汗液腐蚀量块及手温影响测量精确度。 使用完毕，应用航空汽油清洗所用量块，并擦干后涂上防锈脂存于干燥处。

25 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3. 游标类量具
游标类量具是利用游标读数原理制成的一种常用量具，它具有结构简单、使用方便、测量范围大等特点。 1）结构原理与读数方法 如图8-13所示，游标卡尺制造时，使游标卡主尺上n-1格刻度的宽度与游标上n格的宽度度相等，即主体上每格刻度与游标上每格刻度的差距为一固定值，通常为0.02、0.05等。以游标读数值为0.02mm的游标卡尺为例，主体上每格刻度与游标上每格刻度的差距为0.02mm，当游标零线的位置在尺身刻线“12”与“13”之间，且游标上第8根刻线与主体尺身刻线对准时，则被测尺寸为： 12+x=12+8*0.02=12+8*0.02=12.16mm。 图8-13 游标卡尺读数原理

26 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2）游标卡尺的种类
为方便读数，有的游标卡尺上装有测微或数显表头，如图8-14所示，测微表是通过机械传动装置，将两测量爪相对移动转变为指示表的回转运动，并借助尺身刻度和指示表，对两测量爪相对移动所分隔的距离进行读数。电子数显卡尺，它具有非接触性电容式测量系统，由液晶显示器显示读数。 常用的游标量具有游标卡尺、深度游标尺、高度游标尺，它们的读数原理相同，所不同的主要是测量面的位置不同，如图8-15所示。

27 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3）游标卡尺的使用 （1）擦干净零件被测表面和千分尺的测量面；
（2）校对游标卡尺的零位，若零位不能对正时，记下此时得代数值，将零件的各测量数据减去该代数值； （3）用游标卡尺测量标准量块，根据标准量块值熟悉掌握游标尺卡脚和工件接触的松紧程度； （4）根据零件的图纸标注要求，选择合适的游标卡尺或深度游标卡尺； （5）如果测量外圆，应在圆柱体不同截面、不同方向测量3—5点，记下读数；若测量长度，可沿圆周位置测量几点，记录读数； （6）测量外圆时，可用不同分度值的计量器具测量，对结果进行比较，判断测量的准确性； （7）剔除粗大误差的实测值后，将其余数据取平均值并和图纸要求比较，判断其合格性。

28 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 4. 螺旋测微类量具
螺旋测微类量具又称千分尺。可分为外径千分尺、内经千分尺、深度千分尺、杠杆千分尺、螺纹千分尺、齿轮公法线千分尺等。 1）结构原理与读数方法 原理：利用测微杆与微分筒间的螺旋副传动将角度位移转化为直线位移，进行尺寸测量读数。 如一测微杠螺距为0.5mm，固定套筒上刻度也是0.5mm，螺旋副微分筒圆锥面上均匀刻有50等分的圆周刻度，当微分筒转动一格时，测微杆移动0.5mm的1/50，即0.01mm，千分尺的分度值为0.01mm。 常用外径千分尺的测量范围有0—25mm、25—50mm、50—75mm以至几米以上，但测微螺杆的测量位移一般均为25mm，内径千分尺用来测50mm以上实体内部尺寸。

29 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2）外径千分尺使用步骤 （1）擦干净零件被测表面和千分尺的测量面； （2）校对外径千分尺的零位；
（3）根据零件的图纸标注要求，选择合适规格的千分尺； （4）如果测量外圆，应在圆柱体不同截面、不同方向测量3—5点，记下读数；若测量长度，可沿圆周位置测量几点，记录读数； （5）剔除粗大误差的实测值后，将其余数据取平均值并和图纸要求比较，判断其合格性。

30 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3）使用外径千分尺注意事项： （1）微分筒和测力装置在转动时不能过分用力；
（2）当转动微分筒带动活动测头接近被测工件时，一定要改用测力装置旋转接触被测工件，不能直接旋转微分筒测量工件； （3）当活动测头与固定测头卡住被测工件或锁住锁紧装置时，不能强行转动微分筒； （4）测量时，应手握隔热装置，尽量减少手和千分尺金属部分接触； （5）外径千分尺使用完毕，应用布擦干净，在固定测头和活动测头的测量面间留出空隙，放入盒中。如长期不使用可在测量面上涂上防锈油，置于干燥处。

31 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 5.机械量仪
百分表，是应用最广的机械量仪，是一种精度较高的比较量具，它只能测出相对数值，不能测出绝对数值，主要用于测量形状和位置误差，也可用于机床上安装工件时的精密找正。它的外形如图8-17所示。百分表的示值范围有0—3mm、0—5mm、0—10mm三种。 1）结构原理与读数方法 百分表的读数原理是百分表的测量杆移动推动齿轮传动系统转动，测量杆移动1mm，通过齿轮传动系统带动大指针转一圈，小指针转一格。刻度盘在圆周上有100个等分格，各格的读数值为0.01mm。小指针每格读数为l mm。测量时指针读数的变动量即为尺寸变化量，刻度盘可以转动，以便测量时大指针对准零刻线。百分表的读数方法为：先读小指针转过的刻度线(即毫米整数)，再读大指针转过的刻度线(即小数部分)，并乘以0.01，然后两者相加，即得到所测量的数值。

32 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2）使用注意事项
（1）使用前，应检查测量杆活动的灵活性。轻轻推动测量杆时，测量杆在套筒内的移动要灵活，没有如何轧卡现象，每次手松开后，指针能回到原来的刻度位置。 （2）使用时，必须把百分表固定在可靠的夹持架上。切不可贪图省事，随便夹在不稳固的地方，否则容易造成测量结果不准确，或摔坏百分表。 （3）测量时，不要使测量杆的行程超过它的测量范围，不要使表头突然撞到工件上，也不要用百分表测量表面粗糙度或有显著凹凸不平的工作。 （4）测量平面时，百分表的测量杆要与平面垂直，测量圆柱形工件时，测量杆要与工件的中心线垂直，否则，将使测量杆活动不灵或测量结果不准确。 （5）为方便读数，在测量前一般都让大指针指到刻度盘的零位。 （6）百分表不用时，应使测量杆处于自由状态，以免使表内弹簧失效

33 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3）内径百分表
内径百分表是一种用相对测量法测量孔径的常用量仪，它可测量6～1000mm的内孔尺寸，特别适合于测量深孔，如图8-18所示，它主要由百分表和表架等组成。

34 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 4）杠杆百分表，又称靠表，它通过机械传动系统把杠杆侧头的位移转变为指示表指针的转动，杠杆百分表表盘圆周上刻有均匀刻度，分度值为0.01mm，示值范围一般为±0.4mm，如图8-19所示。杠杆百分表体积小，杠杆侧头位移方向可以改变，因此在校正工件和测量时十分方便，尤其对小孔量测和机床上校正零件时，由于空间限制，百分表放不进去或量侧杆无法垂直被测表面，使用杠杆百分表十分方便。 5）扭簧比较仪 扭簧比较仪是利用扭簧作为传动放大机构，将测量杆的直线位移转变为指针的角位移，其外形图如图8-20所示。

35 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 6. 光学量仪 光学量仪是利用光学原理制成的量仪，在长度测量中应用比较广泛的有立式光学计。
图中型号为LG-1的立式光学计总放大倍数为1000倍，不确定度为0.001mm。

36 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 7.万能测长仪 万能测长仪外形结构如图8-22所示。万能测长仪是一种精密量仪，它是利用光学系统和电气部分相结合的长度测量仪器。可按测量轴的位置分为卧式测长仪和立式测长仪两种。立式测长仪用于测量外尺寸，卧式测长仪除对外尺寸进行测量外，更换附件后还能测量内尺寸及内、外螺纹中径等，故称万能测长仪。

37 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 8.电动量仪
电感测微仪是一种常用的电动量仪。它是利用磁路中气隙的改变，引起电感量相应改变的一种量仪。其外形如图8-23所示。

38 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 9.角度量具 1）万能角度尺图8-24 万能角度尺
万能角度尺又被称为角度规、游标角度尺和万能量角器，它是利用游标读数原理来直接测量工件角或进行划线的一种角度量具。万能角度尺是用来测量可测 0°~320°外角及40°~130°内角，按最小刻度分为2′和5′两种，适用于机械加工中的内、外角度测量，如图8-24所示。

39 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2）正弦规
利用正弦定义测量角度和锥度等的量规，也称正弦尺。它主要由一钢制长方体和固定在其两端的两个相同直径的钢圆柱体组成。两圆柱的轴心线距离L一般为100毫米或200毫米。图8-25为利用正弦规测量圆锥量规的情况。

40 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 10. 三坐标测量机 1）三坐标测量机的应用
三坐标测量机是集精密机械、电子技术、传感器技术、计算机技术之大成的现代先进测量仪器。三坐标测量机对任何复杂的几何表面与几何形状，只要测头能感受到的地方，就可以测出他们的几何尺寸和相互位置关系，并借助计算机完成数据处理。目前已在机械制造、电子、汽车制造、航空、航天等领域得到越来越广泛的应用。图8-26为活动桥式三坐标测量机。

41 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2）三坐标测量机的结构类型 三座标测量机的结构形式如图8-27所示，主要有以下几种：
（1）活动桥式：是使用最为广泛的一种结构形式。其特点是结构简单，开敞性好，视野开阔，装卸零件方便，运动速度快，精度较高，有小型、中型、大型几种。 （2）固定桥式：桥架固定，刚性好，动台中心驱动，中心光栅阿贝误差小，测量精度非常高，是高精度和超高精度测量机的首选结构。 高架桥式：适合大型和超大型测量机的结构，用于航空、航天、造船行业大型零件或大型模具的测量。一般采用双光栅、双驱动等技术提高测量精度。 （3）水平臂式： 开敞性好，测量范围大，可由两台机器共同组成双臂测量机，广泛应用于汽车工业钣金件的测量。 （4）关节臂式：测量灵活性好，适合现场测量，对环境要求较低。

42 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3）三坐标测量机的测座、测头系统
三坐标测量机的测座、测头系统是负责数据采集的传感器系统，是三坐标测量机的重要组成部分。测座分为手动和自动两种，手动测座由人工方式旋转测座，自动测座可由测座控制器用命令或程序控制自动旋转到指定位置。测头部分，由测头传感器和测针组成（还可增加中间连接杆），测头传感器在探针接触被测点时发出触发信号。 测头按其功能，测头有：触发式、扫描式、非接触式（激光、光学）等。触发式侧头是使用最广泛的一种测头，其工作原理是一个高灵敏开关传感器。当测针与零件接触而产生角度变化时，发出一个开关信号，这个信号传送到控制器后，控制系统对此刻的光栅计数器中的数据锁存，经处理后传送给测量软件，表示测量了一个点,图8-28是几种测座、触头（触发式）系统的图片。

43 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 知识点4 普通计量器具的选择 1、误收与误废
在进行检测时，把超出公差界限的废品误判为合格品而接收称为误收；将接近公差界限的合格品误判为废品而给予报废称为误废。 2、验收极限与安全裕度A 国家标准规定的验收原则是：所用验收方法应只接收位于规定的极限尺寸之内的工件。即允许有误废而不允许有误收，为了保证这个验收原则的实现，保证零件互换性，将误收减至最小，规定了验收极限、生产公差、安全裕度（图8-29）。 图中安全裕度A是从规定的最大极限尺寸和最小极限尺寸分别向工件公差带内移动一个尺寸值，这个内缩数值就称为安全裕度。安全裕度A值由公差确定，约取工件公差1/10，见表8-1。对不重要的非配合尺寸，可不考虑安全裕度，即取A＝0。

44 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量

45 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3. 计量器具的选择原则
选择计量器具应与被测工件的外形、位置、尺寸的大小及被测参数特性相适应，使所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。选择计量器具应考虑工件的尺寸公差，要使所选计量器具的不确定度值既要保证测量精度要求，又要符合经济性要求。 计量器具的不确定度愈小，测量结果与被测量真值愈接近，不确定度越大，测量结果的质量越低。 计量量器具的测量不确定度允许值见表8-1，一般情况下应优先选用I档，其次选II、III档。常用计量器具指示表的不确定度见表8-2，千分尺和游标卡尺的不确定度见表8-3、比较仪的不确定度见表8-4。通常，选择计量器具应使其不确定度小于测量要求的不确定度允许值

46 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量

47 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量

48 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量

49 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 例题1 被检验工件尺寸要求为φ45h9（ ）E ，试确定验收极限并选定适当计量器具。
解: 该尺寸为工件重要配合尺寸，查表8-1知安全裕度A=6.2，不确定度允许值I档u1=0.0056。 上验收极限= = mm 下验收极限= = mm 查表8-3知，分度值0.01的外径千分尺测量该尺寸段的不确定度为0.004，小于不确定度允许值0.0056，满足测量要求。

50 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 例题2 被工件孔尺寸要求为φ80H8（ ）E ，试确定验收极限并选定适当计量器具。
解: 该尺寸为工件重要配合尺寸，查表8-1知安全裕度A=4.6μm，不确定度允许值I档u1=0.0041。 上验收极限= = mm 下验收极限= = mm 查表8-4知，分度值0.005的比较仪该尺寸段的不确定度为0.003，小于不确定度允许值0.0046，较为合适，但比较仪不适合测量内孔尺寸。 选用分度值0.01mm的内径千分尺，查表8-3，不确定度为0.008mm大于不确定度允许值0.0041mm，这时可扩大安全裕度至0.009mm。 此时有： 上验收极限= =80.037mm 下验收极限= =80.009mm

51 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 知识点5 零件尺寸的精密测量及数据处理
一般，精密测量时需在在相同的测量条件下，对同一被测量进行多次连续测量，得到一测量列。测量列中可能同时存在随机误差、系统误差和粗大误差，因此，必须对这些误差进行处理，找出被测量最可信的数值以及评定这一数值所包含的误差。 1. 系统误差的发现和消除 系统误差一般通过标定的方法获得。从数据处理的角度出发，发现系统误差的方法有多种，直观的方法是“残差观察法” 。 发现系统误差后需采取措施加以消除。可以在产生误差根源上消除;用加修正值的方法消除;也可用两次读数方法消除系统误差等。

52 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 2. 测量列中随机误差的处理
随机误差的出现是不可避免和无法消除的。为了减小其对测量结果的影响，可以用概率与数据统计的方法来估算随机误差的范围和分布规律，对测量结果进行处理。数据处理的步骤如下： 1）计算算术平均值 2）计算残差 3）计算标准偏差 4）计算测量列算术平均值的标准偏差 5）测量结果 置信率P=99.73%

53 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 3. 粗大误差的剔除 粗大误差的特点是数值比较大，对测量结果产生明显的歪曲，应从测量数据中将其剔除。
是否存在粗大误差常用拉依达(PaйTa))准则(又称3σ准则)判断。 即凡绝对值大于3σ的残差，就看作为粗大误差予以剔除。 在有限次测量时，其判断式为： |vi|>3S 剔除具有粗大误差的测量值后，应根据剩下的测量值重新计算S，然后再根据3σ准则去判断剩下的测量值中是否还存在粗大误差。每次只能剔除一个，直到剔除完为止。 测量次数较少(小于10次）时，最好不用3σ准则，而用其他准则。

54 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 8.2 项目任务
任务1、试对标准量块和如图8-30所示零件的外圆、内孔直径、深度、长度等尺寸进行测量，将测量结果填入下表，并填写测量体会。

55 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量

56 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 任务分析：
由于测量误差的存在，每种测量器具都有一定的测量不确定度因此选择计量器具时，应考虑工件的尺寸公差，还要使所选计量器具的不确定度值既要保证测量精度要求，又要符合经济性要求。 在各种几何量的测量中，用通用计量器具游标卡尺和千分尺进行长度尺寸测量是最基础、最经济的。 一般零件，精度要求不是特别高时，常采用通用量具进行长度尺寸测量。毛坯件尺寸，可采用钢尺、卡钳测量，被测工件的加工表面，用游标类量具或千分尺检测，其中用游标卡尺测量精度稍低，一般用于公差值0.05mm以上零件的测量。 批量尺寸检测还可采用专用量具、检具进行检验，这种检测不能获得尺寸的具体数值，但可以快速判断尺寸是否合格。 精度要求较高的精密测量可以采用比较仪、测长仪、投影仪、工具显微镜、三坐标测量机等精密量仪进行检测，通过对被测零件进行多次测量，将测量结果的平均值作为最终测量结果以获得高的测量精度。 本任务主要使用通用量具游标卡尺、千分尺对尺寸进行测量。测量时要注意量具的合理选择、正确使用。

57 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 任务2、用立式光学计对塞规尺寸进行多次重复测量，测量结果填入下表，对表中测量数据进行处理，判断被测塞规的尺寸是否合格。

58 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 任务分析： 本任务主要涉及立式光学计的使用及测量结果的数据处理。
对测量结果进行数据处理是为了找出被测量最可信的数值以及评定这一数值所包含的误差，涉及对随机误差、系统误差和粗大误差的识别和处理。（参知识点5）

59 项目8 机械零件长度及角度尺寸的测量 常用计量器具