几何量公差与检测实验指导书1

几何量公差与检测实验教案

实验一 几何量测量基础知识

一、 几何量测量的基本概念

零件加工后，其几何量需要加以测量或检验，以确定它们是否符合零件图样上给定的技术要求。几何量测量是指为了确定被测几何量的量值，将被测几何量与作为计量单位的标准量进行比较，从而得出两者比值的过程。

二、 测量方法的分类

测量方法主要有以下几种。

1、按所测的几何量是否欲测的几何量，可分为直接测量和间接

测量。

2、按计量器具上的示值是否被测几何量的整个量值，可分为绝

对测量与相对测量。

3、按测量时计量器具的测头与被测表面是否接触，可分为接触

测量与非接触测量。

4、按工件上同事测量被测几何量的多少，可分为单项测量与综

合测量。

三、 计量器具的主要计量参数

计量器具的计量参数是表征计量器具技术性能和功用的指标，也

是选择和使用计量器具的依据。计量器具的主要计量参数如下。

1、刻度间距

2、分度值

3、示值范围

4、测量范围

四、 量块

量块是指一对相互平行的测量面间具有精确尺寸且截面形状为矩形的长度计量器具。量块的两个测量面极为光滑、平整，具有研合性。

1、量块长度。量块一个测量面上的一点至与此量块另一测量面

相研合的辅助体表面之间的垂直距离，称为量块长度。

2、量块的精度。根据量块长度的极限偏差和长度变动量允许值

等精度指标，量块的制造精度分为00、0、1、2、（3）级五个级别，其中00级的精度最高，精度依次降低，（3）级的精度最低。此外，还有一个校准级---K 级。

3、量块的使用。由于量块的一个测量面与另一量块的测量面间

具有能够研合的性能，因此可从成套的各种不同尺寸的量块

中选取几块适当的量块组成所需要的尺寸。

五、 最常用的计量器具

1、游标尺

游标尺用于测量线性尺寸，有游标卡尺、游标深度尺、游标

高度尺和齿轮卡尺等几种。它们都是利用游标读数原理制成的计量器具。

参看实物，说明它们的读数原理和读数方法。

2、千分尺

千分尺用于测量线性尺寸，有外径千分尺、内径千分尺、深

度千分尺和专用千分尺（如公法线千分尺）等几种。它们都是利用螺旋副运动原理制成的计量器具。以外径千分尺为例，说明它们的读数原理与读数方法。

3、百分表

百分表是一种指示表，用于测量线性尺寸、形位误差和齿轮

误差等。它利用齿轮传动将测杆的微量直线位移放大变成指针的角位移，在刻度盘上显示出来。

实验二 用比较仪测量光滑极限量规

一 实验目的：

1、了解光学比较仪和机械比较仪的结构并熟悉它们的示值零位

调整方法和使用方法；

2、掌握用相对测量法测量外尺寸和内尺寸的原理；

3、熟悉量块的使用与维护方法。

二 测量原理

用立式光学比较仪测量光滑极限塞规：立式光学比较仪也称立式光学计，式一种精度较高且结构部复杂的光学仪器，用于测量外尺寸。

参看书中所示的光学比较仪测量原理图，从物镜焦平面上的焦点C 发出的光线，经物镜后变成一束平行光投射到平面反射镜P 上。若平面反射镜P 垂直于物镜主光轴，则从反射镜P 反射的光束由原光路回到焦点C ，象点C ‘与焦点C 重合。

三、实验步骤

1、根据被测表面的几何形状，选择测头并把它安装在测杆上。

2、根据被测塞规工作部分的基本尺寸或极限尺寸选取几块量

规，并把它们研合成量块组。

3、参看图或实物，接通电源，拧动四个螺钉，调整工作台的位

置，使它与测杆运动方向垂直。

4、调整量仪示值零位。将量仪放在工作台上，并使测头对准量

块测量面的中央，按下列三个步骤进行调整。

（1） 粗调整（2）细调整（3）微调整

5、按动测头提升器，使测头抬起，取下量规组，换上被测塞规。

6、取下被测塞规，再放上量规组复查示值零位。其误差不得超

过±0。5μm 。

7、按塞规图样或GB1957—81《光滑极限量规》，判断被测塞规

的合格性。

四、讲解卧式测长仪、大型工具显微镜、万能工具显微镜的结构及测量原理，并进行具体演示说明。

实验三 用双管显微镜测量表面粗糙度

一、实验目的

1、双管显微镜的结构并熟悉其使用方法；

2、熟悉用双管显微镜测量表面粗糙度的原理；

二、量仪说明与测原理

双管显微镜是利用光切原理制成的表面粗糙度量仪，用于测量0。8--8μm 的微观不平度十点平均高度R Z 值。参看图，双管显微镜有两个光管右为照明灯，左为观测灯。这两个光管的轴线互相垂直。

光带影象的弯曲高度用测微目镜头测量。它的结构如书中图所示。

三、实验步骤

1、参看图，把选好的一对物镜分别安装在量仪的照明灯和观测管上。将被测工件置于工作台上，接通电源，使光源照明。松开螺钉，旋转螺母，使横臂下降（注意物镜头和被测表面之间必须留有微量的间隙），进行粗调焦，直至目镜视场中出现绿色光带为止。转动工作台，使光带与被测表面加工痕迹垂直。然后，琐紧螺钉。

2、从目镜头观测光带。旋转手轮进行细调焦，使目镜视场中央出现最窄且有一边缘较清晰的光带。

3、转动目镜头，使视场中十字线的任一直线与光带平行，之后固紧目镜头。在取样长度范围内依次测量5个最大的轮廓峰高和5个最大的谷底深度，计算相应的R Z 值。取评定长度内测得的几个R Z 值的平均值作为测量结果。

实验四 直线度误差测量（合像水平仪、自准直仪）一、实验目的

1、了解合像水平仪与自准直仪的结构并熟悉使用它们测量直线度误差的方法。

2、掌握按最小条件和两端点连线作图求解直线度误差值的方法。

3、熟悉双测头消差法测量直线度误差的原理。

二、直线度误差的评定

直线度误差是指实际被测直线对其理想直线的变动量，理想直线的位置应符合最小条件。最小条件是指实际被测直线对其理想直线的最大变动量为最小。测量数据可以用指示表测量实际被测直线上各测点相对于平板的高度来获得，也可以用水平仪对实际被测直线均匀布点测量，测量两相邻测点之间的高度差来获得。然后，按照最小条件或以首、尾两个测点的连线作为评定基准，由获得的测量数据用作图或计算的方法求解直线度误差值。

（一）合像水平仪

1、量仪说明与测量原理

合像水平仪是一种精密测角仪器，用自然水平面作为测量基准。合像水平仪的结构见图，它的水准器是一个密封的玻璃管，管内注入精馏乙醚，并留有一定的空气，以形成气泡。管的内璧在长度方向具有一定的曲率半径。气泡在管中停住时，气泡的位置必然垂直于重力方向。就是说，当水平仪倾斜时，气泡本身并不倾斜，而始终保持水平位置。利用这个原理，将水平仪放在桥板上使用，便能测出实际被

测直线上相距一个桥板跨距的两点间高度差。

在水准器玻璃管管长的中部，从气泡的边缘开始向两端对称的按弧度值（mm/m）刻有若干均匀的刻度。水平仪的分度值；用（角）秒和mm/m）表示。

2、实验步骤

（1）把被测直线调整到大致水平，并在被测直线旁标出均匀布点的各测点的位置。

（2）根据两相邻测点间的距离选择跨距适当的桥板，将水平仪安放在桥板上，然后沿被测直线把桥板安放在被测直线的一端，记下水平仪第一个示值⊿1。按各测点的位置依次逐段的移动桥板，同时记录各测点的示只⊿I 。注意每次移动时，应使桥板的支承在前后位置上

首尾相接，而且水平仪不得相对于桥板产生位移。

（3） 测得的各测点示值⊿I 处理数据，求解直线度误差值。

3、直线度误差的评定方法

（1）按最小条件评定

（2）按两端点连线评定

4、数据处理

（1）按最小条件图解直线度误差值

（2）按两端点连线图解直线度误差值

（二）自准直仪

1、量仪说明及测量原理

自准直仪是一种精密测角仪器，用一束光线作为测量基准。它由本体和反射镜两部分组成，本体包括光管和读数显微镜。测量时，本体安放在被测工件之外的固定位置上，反射镜则安放在桥板上，并把桥板放置在实际被测表面上。参看自准直仪的光学系统图。

2、实验步骤

（1）参看图，沿工件被测直线的方向将自准直仪本体安放在工件体外，在被测直线旁标出均匀布点的各测点的位置。将反射镜安放在桥板上，然后，将桥板分别放置在被测直线的两端。接通电源，使光线照准安放在桥板上的反射镜。

（2）调整自准直仪本体的位置，使十字分划板的影象在反射镜位于被测直线的两端时均能进入视场。然后，将本体的位置加以固定。

（3）将安放着反射镜的桥板移到靠近自准直仪本体的被测直线那一端。调整目镜分划板的指示线位置，使它位于亮十字像的中间，从固定分划板的刻度尺及读数鼓轮上读出并记录起始示值⊿1（格数）。

（4）按各测点的位置依次逐步地移动桥板。注意桥板每次移动时，应使桥板的支承在前、后位置上首尾相接，并且反射镜不得相对于桥板产生位移。观察并记录目镜中亮十字影象相对于指示线的偏移量。

（5）将在各个测点间隔上记录的两次示值的平均值分别作为各个测量间隔的测量数据。若某个测量间隔两次示值的差异较大，则表明测量不正常，查明原因后重测。

（6）按最小条件或两端点连线处理测量数据，求解直线度误差值。

数据处理方法与前述合像水平仪测量数据处理方法相同。