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典型參數(shù)的檢測技術(shù)
日期：2024-09-30 17:38
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摘要：
**裕度和驗(yàn)收極限
當(dāng)采用普通測量器具測量孔、軸尺寸時(shí)，由于測量誤差的存在，被測尺寸的真值可能大于或小于其測量結(jié)果。因此，如果只根據(jù)測量結(jié)果是否超出圖樣給定的極限尺寸來判斷其合格性，有可能會(huì)造成誤收或誤廢。而在驗(yàn)收產(chǎn)品時(shí)，我們所采用的驗(yàn)收方法應(yīng)只接收位于規(guī)定的尺寸極限之內(nèi)的工件，位于規(guī)定的尺寸極限之外的工件應(yīng)拒收。為此需要根據(jù)被測件的精度高低和相應(yīng)的極限尺寸，確定其**裕度（A）和驗(yàn)收極限。
**裕度A是測量中總不確定度的允許值（u），主要由測量器具的不確定度允許值u1及測量測量條件引起的測量不確定度允許值u2這兩部分組成。**裕度A值按被檢驗(yàn)工件的公差大小來確定，一般為工件公差的1/10。國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T3177-1997）對A值有明確的規(guī)定。
驗(yàn)收極限是檢驗(yàn)工件尺寸時(shí)判斷其合格與否的尺寸界限。確定驗(yàn)收極限的方式有內(nèi)縮方式和不內(nèi)縮方式。選擇驗(yàn)收方式時(shí)應(yīng)綜合考慮被測尺寸的功能要求、重要程度、公差等級(jí)、測量不確定度和工藝能力等。當(dāng)采用內(nèi)縮方式時(shí)：
孔尺寸的驗(yàn)收極限：上驗(yàn)收極限=*小實(shí)體尺寸（DL）-**裕度（A）
軸尺寸的驗(yàn)收極限：下驗(yàn)收極限=**實(shí)體尺寸（DM）+**裕度（A）
上驗(yàn)收極限=**實(shí)體尺寸（dM）-**裕度（A）
下驗(yàn)收極限=*小實(shí)體尺寸（dL）+**裕度（A）
測量器具的選擇
測量器具的選擇應(yīng)綜合考慮以下幾方面的因素：
⑴測量精度：所選的測量器具的精度指標(biāo)必須滿足被測對象的精度要求，才能保證測量的準(zhǔn)確度。被測對象的精度要求主要由其公差的大小來體現(xiàn)。公差值越大，對測量的精度 要求就越低；公差越小，對測量的精度要求就越高。一般情況下，所選測量器具的測量不確定度只能占被測零件尺寸公差的1/10～1/3，精度低時(shí)取1/10，精度高時(shí)取1/3。
⑵測量成本：在保證測量準(zhǔn)確度的前提下，應(yīng)考慮測量器具的價(jià)格、使用壽命、檢定修理時(shí)間、對操作人員技術(shù)熟練程度的要求等，選用價(jià)格較低、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)容易、操作培訓(xùn)費(fèi)用少的測量器具，盡量降低測量成本。
⑶被測件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及檢測數(shù)量：所選測量器具的測量范圍必須大于被測尺寸。對硬度低、材質(zhì)軟、剛性差的零件，一般選取用非接觸測量，如用光學(xué)投影放大、氣動(dòng)、光電等原理的測量器具進(jìn)行測量。當(dāng)測量件數(shù)較多（大批量）時(shí)，應(yīng)選用專用測量器具或自動(dòng)檢驗(yàn)裝置；對于單件或少量的測量，可選用萬能測量器具。
圓柱軸徑的測量
1、用專用量具和通用量具測量
對于生產(chǎn)批量較大的工件可選用光滑極限量規(guī)中的環(huán)規(guī)、卡規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)，判定其是否在合格范圍內(nèi)。此方法工作效率較高，對使用環(huán)境無特殊要求，在生產(chǎn)現(xiàn)場中應(yīng)用廣泛。
對于中、低精度的工件，常使用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、杠桿千分尺等通用量具進(jìn)行測量。
2、用立式光學(xué)比較儀測量
在立式光學(xué)比較儀上測量圓柱軸徑屬于比較測量，即用量塊作為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，將儀器調(diào)至零位，然后測出被測軸徑與量塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸的差值，求出被測軸徑。
3、用立式測長儀測量
在立式測長儀上測量圓柱體軸徑，在100mm測量范圍內(nèi)，可進(jìn)行直接測量，當(dāng)被測直徑大于100mm時(shí)，以量塊為基準(zhǔn)進(jìn)行比較測量。
4、用萬能工具顯微鏡測量
當(dāng)在被測圓柱體兩端有中心孔時(shí)，可在萬能工具顯微鏡上用影像法進(jìn)行非接觸測量。用影像法測量圓柱體軸徑，由于調(diào)整光圈的誤差及對準(zhǔn)精度，故測量誤差較大，被測圓柱體軸徑越大，測量誤差也越大。因此，一般很少采用影像法測量圓柱體軸徑。
萬能工具顯微鏡上配備有直刃測量刀用于測量圓柱體軸徑。直刃測量刀在距刃口0.3mm處有一條平行于刃口的線刻線。測量時(shí)，測量刀與被測圓柱體母線接觸后，用這條細(xì)刻線與和米字線中心線平行的**條平行虛線進(jìn)行壓線對準(zhǔn)并讀數(shù)，被測圓柱體同一截面兩側(cè)的讀數(shù)差即為被測直徑。用這種方法測量直徑時(shí)，必須用3倍物鏡，并使用反光照明。
圓柱孔徑的測量
1、用專用量具和通用量具測量
對于生產(chǎn)批量較大的工件可選用光滑極限量規(guī)中的塞規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)，判定其是否在合格范圍內(nèi)。此方法工作效率較高，對使用環(huán)境無特殊要求，在生產(chǎn)現(xiàn)場中應(yīng)用廣泛。
對于中、低精度的工件，常使用游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑百分表等通用量具進(jìn)行測量。
2、在工具顯微鏡上測量
用影像法測量時(shí)，可先將被測件置于儀器玻璃工作臺(tái)上，并使被測直徑與工作臺(tái)面平行，然后調(diào)焦，使被測孔的輪廓影像清晰后，移動(dòng)工作臺(tái)縱、橫坐標(biāo)，使測角目鏡中垂直于坐標(biāo)的米字線與被測孔的輪廓影像兩次相切，兩次的讀數(shù)之差即為被測孔的直徑。因受孔壁表面粗糙度及孔深等因素的影響，該方法只適于測量精度較低、孔深不大、并且端面經(jīng)過研磨的工件。
光學(xué)靈敏杠桿系工具顯微鏡上用接觸法測量孔徑的附件。用靈敏杠桿法測量孔徑可以消除用影像法測量時(shí)產(chǎn)生的一些誤差，所以測量精度相對較高。用光學(xué)靈敏杠桿法測量孔徑，其誤差與測頭的測量誤差有關(guān)，同時(shí)還與儀器的示值誤差及瞄準(zhǔn)誤差有關(guān)，在下常使用情況下，該方法的極限誤差為±2μm。
3、在萬能測長儀上測量
在萬能測長儀上可用雙鉤法測量孔徑，是孔徑測量中*常用的方法之一。儀器配有大小兩套測鉤，小測鉤可測孔徑范圍為10～100mm，**孔深15mm；大測鉤可測孔徑范圍為50～150mm，**孔深為50mm。測量時(shí)，先用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)（或由量塊組成的標(biāo)準(zhǔn)尺寸）調(diào)整儀器的初始值，然后換上被測孔進(jìn)行測量，測也被測孔與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)的差值后，計(jì)算出被測孔徑的實(shí)際值。
電眼裝置是萬能測長儀的一個(gè)附件，可對孔徑作無測量力的接觸測量。測量范圍為φ1～φ20mm。測量時(shí)，被測孔的軸線要求與端面垂直，工作臺(tái)在使用前應(yīng)調(diào)水平，測量心甘情愿軸在測量時(shí)**不能加測力，操作中注意力應(yīng)集中，以免產(chǎn)生測量誤差及損傷設(shè)備。
4、用氣動(dòng)量儀測量
氣動(dòng)量儀是將被測尺寸的變化量轉(zhuǎn)換成空氣壓力、流量或流速的變化，并通過壓力計(jì)或流量計(jì)進(jìn)行讀數(shù)的一種儀器。具有重復(fù)性及穩(wěn)定性較好，可實(shí)現(xiàn)非接觸測量、動(dòng)態(tài)測量和自動(dòng)測量，對測量環(huán)境要求不高等特點(diǎn)，但由于不同尺寸的孔徑需配備相應(yīng)的氣動(dòng)量儀專用測量塞規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)，因此，一般適用于大批量加工的檢測。
角度的測量
角度的測量分比較測量、直接測量和間接測量。
比較測量的實(shí)質(zhì)是將角度量具與被測角度或錐度相比較，用光隙法或涂色法估計(jì)出被測角度或錐度的偏差，或判斷被檢角度或錐度是否在允許的公差范圍內(nèi)。此法的常用角度量個(gè)有：角度量塊、角度樣板、直角尺和圓錐量規(guī)等。
直接測量就是直接從角度計(jì)量器具上讀出被測角度。對于精度不高的角度工件，常用萬能角度尺進(jìn)行測量，它可在0º～320º測量范圍內(nèi)任意角度的示值誤差分別不超出±2′和±5′。對于高精度的角度工件，則需用光學(xué)分度頭或測角儀進(jìn)行測量。也可能用萬能工具顯微鏡和光學(xué)經(jīng)緯儀測量。
間接測量就是先測量與被測角度有關(guān)的長度尺寸，通過三角函數(shù)計(jì)算出被測角度值。常用的計(jì)量器具有正弦尺，滾柱或鋼球。
形位誤差的檢測原則
（1）與理想要素比較原則——將被測實(shí)際要素與相應(yīng)的理想要素作比較，在比較過程中獲得數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來評定形位誤差。
如將被測實(shí)際直線與模擬理想直線的刀口的刀刃相比較，根據(jù)光隙的大小來確定該直線的直線度誤差值。
(2)測量坐標(biāo)值原則——通過測量被測要素上各點(diǎn)的坐標(biāo)值來評定被測要素的形位誤差。如利用直角坐標(biāo)系測量孔中心的縱橫坐標(biāo)以確定其位置誤差值。
(3)測量特征參數(shù)原則——通過測量實(shí)際被測要至少上的特征參數(shù)，評定有關(guān)的形痊誤差。特征參數(shù)是指能近似反映有關(guān)形位誤差的參數(shù)。例如，用兩點(diǎn)法測量回轉(zhuǎn)表面的橫截面的局部實(shí)際尺寸，并以其**差值的一半作為該截面的圓度誤差。
(4)測量跳動(dòng)原則——按照跳動(dòng)的定義進(jìn)行檢測的原則，主要用于檢測圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)。例如，測量實(shí)際被測要素對基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)。
(5) 控制實(shí)效邊界原則——檢測被測實(shí)際要素是否超過實(shí)效邊界，以判斷被測實(shí)際要素是否合格。該原則用于采用相關(guān)要求的場合，一般用光滑極限量規(guī)或功能量規(guī)來檢驗(yàn)。例如，按緊大實(shí)體要求設(shè)計(jì)的、基本尺寸等于孔的**實(shí)效尺寸的垂直度量規(guī)，檢驗(yàn)孔軸線對端面和垂直誤差。
當(dāng)采用普通測量器具測量孔、軸尺寸時(shí)，由于測量誤差的存在，被測尺寸的真值可能大于或小于其測量結(jié)果。因此，如果只根據(jù)測量結(jié)果是否超出圖樣給定的極限尺寸來判斷其合格性，有可能會(huì)造成誤收或誤廢。而在驗(yàn)收產(chǎn)品時(shí)，我們所采用的驗(yàn)收方法應(yīng)只接收位于規(guī)定的尺寸極限之內(nèi)的工件，位于規(guī)定的尺寸極限之外的工件應(yīng)拒收。為此需要根據(jù)被測件的精度高低和相應(yīng)的極限尺寸，確定其**裕度（A）和驗(yàn)收極限。
**裕度A是測量中總不確定度的允許值（u），主要由測量器具的不確定度允許值u1及測量測量條件引起的測量不確定度允許值u2這兩部分組成。**裕度A值按被檢驗(yàn)工件的公差大小來確定，一般為工件公差的1/10。國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T3177-1997）對A值有明確的規(guī)定。
驗(yàn)收極限是檢驗(yàn)工件尺寸時(shí)判斷其合格與否的尺寸界限。確定驗(yàn)收極限的方式有內(nèi)縮方式和不內(nèi)縮方式。選擇驗(yàn)收方式時(shí)應(yīng)綜合考慮被測尺寸的功能要求、重要程度、公差等級(jí)、測量不確定度和工藝能力等。當(dāng)采用內(nèi)縮方式時(shí)：
孔尺寸的驗(yàn)收極限：上驗(yàn)收極限=*小實(shí)體尺寸（DL）-**裕度（A）
軸尺寸的驗(yàn)收極限：下驗(yàn)收極限=**實(shí)體尺寸（DM）+**裕度（A）
上驗(yàn)收極限=**實(shí)體尺寸（dM）-**裕度（A）
下驗(yàn)收極限=*小實(shí)體尺寸（dL）+**裕度（A）
測量器具的選擇
測量器具的選擇應(yīng)綜合考慮以下幾方面的因素：
⑴測量精度：所選的測量器具的精度指標(biāo)必須滿足被測對象的精度要求，才能保證測量的準(zhǔn)確度。被測對象的精度要求主要由其公差的大小來體現(xiàn)。公差值越大，對測量的精度 要求就越低；公差越小，對測量的精度要求就越高。一般情況下，所選測量器具的測量不確定度只能占被測零件尺寸公差的1/10～1/3，精度低時(shí)取1/10，精度高時(shí)取1/3。
⑵測量成本：在保證測量準(zhǔn)確度的前提下，應(yīng)考慮測量器具的價(jià)格、使用壽命、檢定修理時(shí)間、對操作人員技術(shù)熟練程度的要求等，選用價(jià)格較低、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)容易、操作培訓(xùn)費(fèi)用少的測量器具，盡量降低測量成本。
⑶被測件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及檢測數(shù)量：所選測量器具的測量范圍必須大于被測尺寸。對硬度低、材質(zhì)軟、剛性差的零件，一般選取用非接觸測量，如用光學(xué)投影放大、氣動(dòng)、光電等原理的測量器具進(jìn)行測量。當(dāng)測量件數(shù)較多（大批量）時(shí)，應(yīng)選用專用測量器具或自動(dòng)檢驗(yàn)裝置；對于單件或少量的測量，可選用萬能測量器具。
圓柱軸徑的測量
1、用專用量具和通用量具測量
對于生產(chǎn)批量較大的工件可選用光滑極限量規(guī)中的環(huán)規(guī)、卡規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)，判定其是否在合格范圍內(nèi)。此方法工作效率較高，對使用環(huán)境無特殊要求，在生產(chǎn)現(xiàn)場中應(yīng)用廣泛。
對于中、低精度的工件，常使用游標(biāo)卡尺、外徑千分尺、杠桿千分尺等通用量具進(jìn)行測量。
2、用立式光學(xué)比較儀測量
在立式光學(xué)比較儀上測量圓柱軸徑屬于比較測量，即用量塊作為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，將儀器調(diào)至零位，然后測出被測軸徑與量塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸的差值，求出被測軸徑。
3、用立式測長儀測量
在立式測長儀上測量圓柱體軸徑，在100mm測量范圍內(nèi)，可進(jìn)行直接測量，當(dāng)被測直徑大于100mm時(shí)，以量塊為基準(zhǔn)進(jìn)行比較測量。
4、用萬能工具顯微鏡測量
當(dāng)在被測圓柱體兩端有中心孔時(shí)，可在萬能工具顯微鏡上用影像法進(jìn)行非接觸測量。用影像法測量圓柱體軸徑，由于調(diào)整光圈的誤差及對準(zhǔn)精度，故測量誤差較大，被測圓柱體軸徑越大，測量誤差也越大。因此，一般很少采用影像法測量圓柱體軸徑。
萬能工具顯微鏡上配備有直刃測量刀用于測量圓柱體軸徑。直刃測量刀在距刃口0.3mm處有一條平行于刃口的線刻線。測量時(shí)，測量刀與被測圓柱體母線接觸后，用這條細(xì)刻線與和米字線中心線平行的**條平行虛線進(jìn)行壓線對準(zhǔn)并讀數(shù)，被測圓柱體同一截面兩側(cè)的讀數(shù)差即為被測直徑。用這種方法測量直徑時(shí)，必須用3倍物鏡，并使用反光照明。
圓柱孔徑的測量
1、用專用量具和通用量具測量
對于生產(chǎn)批量較大的工件可選用光滑極限量規(guī)中的塞規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)，判定其是否在合格范圍內(nèi)。此方法工作效率較高，對使用環(huán)境無特殊要求，在生產(chǎn)現(xiàn)場中應(yīng)用廣泛。
對于中、低精度的工件，常使用游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑千分尺、內(nèi)徑百分表等通用量具進(jìn)行測量。
2、在工具顯微鏡上測量
用影像法測量時(shí)，可先將被測件置于儀器玻璃工作臺(tái)上，并使被測直徑與工作臺(tái)面平行，然后調(diào)焦，使被測孔的輪廓影像清晰后，移動(dòng)工作臺(tái)縱、橫坐標(biāo)，使測角目鏡中垂直于坐標(biāo)的米字線與被測孔的輪廓影像兩次相切，兩次的讀數(shù)之差即為被測孔的直徑。因受孔壁表面粗糙度及孔深等因素的影響，該方法只適于測量精度較低、孔深不大、并且端面經(jīng)過研磨的工件。
光學(xué)靈敏杠桿系工具顯微鏡上用接觸法測量孔徑的附件。用靈敏杠桿法測量孔徑可以消除用影像法測量時(shí)產(chǎn)生的一些誤差，所以測量精度相對較高。用光學(xué)靈敏杠桿法測量孔徑，其誤差與測頭的測量誤差有關(guān)，同時(shí)還與儀器的示值誤差及瞄準(zhǔn)誤差有關(guān)，在下常使用情況下，該方法的極限誤差為±2μm。
3、在萬能測長儀上測量
在萬能測長儀上可用雙鉤法測量孔徑，是孔徑測量中*常用的方法之一。儀器配有大小兩套測鉤，小測鉤可測孔徑范圍為10～100mm，**孔深15mm；大測鉤可測孔徑范圍為50～150mm，**孔深為50mm。測量時(shí)，先用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)（或由量塊組成的標(biāo)準(zhǔn)尺寸）調(diào)整儀器的初始值，然后換上被測孔進(jìn)行測量，測也被測孔與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)的差值后，計(jì)算出被測孔徑的實(shí)際值。
電眼裝置是萬能測長儀的一個(gè)附件，可對孔徑作無測量力的接觸測量。測量范圍為φ1～φ20mm。測量時(shí)，被測孔的軸線要求與端面垂直，工作臺(tái)在使用前應(yīng)調(diào)水平，測量心甘情愿軸在測量時(shí)**不能加測力，操作中注意力應(yīng)集中，以免產(chǎn)生測量誤差及損傷設(shè)備。
4、用氣動(dòng)量儀測量
氣動(dòng)量儀是將被測尺寸的變化量轉(zhuǎn)換成空氣壓力、流量或流速的變化，并通過壓力計(jì)或流量計(jì)進(jìn)行讀數(shù)的一種儀器。具有重復(fù)性及穩(wěn)定性較好，可實(shí)現(xiàn)非接觸測量、動(dòng)態(tài)測量和自動(dòng)測量，對測量環(huán)境要求不高等特點(diǎn)，但由于不同尺寸的孔徑需配備相應(yīng)的氣動(dòng)量儀專用測量塞規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)，因此，一般適用于大批量加工的檢測。
角度的測量
角度的測量分比較測量、直接測量和間接測量。
比較測量的實(shí)質(zhì)是將角度量具與被測角度或錐度相比較，用光隙法或涂色法估計(jì)出被測角度或錐度的偏差，或判斷被檢角度或錐度是否在允許的公差范圍內(nèi)。此法的常用角度量個(gè)有：角度量塊、角度樣板、直角尺和圓錐量規(guī)等。
直接測量就是直接從角度計(jì)量器具上讀出被測角度。對于精度不高的角度工件，常用萬能角度尺進(jìn)行測量，它可在0º～320º測量范圍內(nèi)任意角度的示值誤差分別不超出±2′和±5′。對于高精度的角度工件，則需用光學(xué)分度頭或測角儀進(jìn)行測量。也可能用萬能工具顯微鏡和光學(xué)經(jīng)緯儀測量。
間接測量就是先測量與被測角度有關(guān)的長度尺寸，通過三角函數(shù)計(jì)算出被測角度值。常用的計(jì)量器具有正弦尺，滾柱或鋼球。
形位誤差的檢測原則
（1）與理想要素比較原則——將被測實(shí)際要素與相應(yīng)的理想要素作比較，在比較過程中獲得數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)來評定形位誤差。
如將被測實(shí)際直線與模擬理想直線的刀口的刀刃相比較，根據(jù)光隙的大小來確定該直線的直線度誤差值。
(2)測量坐標(biāo)值原則——通過測量被測要素上各點(diǎn)的坐標(biāo)值來評定被測要素的形位誤差。如利用直角坐標(biāo)系測量孔中心的縱橫坐標(biāo)以確定其位置誤差值。
(3)測量特征參數(shù)原則——通過測量實(shí)際被測要至少上的特征參數(shù)，評定有關(guān)的形痊誤差。特征參數(shù)是指能近似反映有關(guān)形位誤差的參數(shù)。例如，用兩點(diǎn)法測量回轉(zhuǎn)表面的橫截面的局部實(shí)際尺寸，并以其**差值的一半作為該截面的圓度誤差。
(4)測量跳動(dòng)原則——按照跳動(dòng)的定義進(jìn)行檢測的原則，主要用于檢測圓跳動(dòng)和全跳動(dòng)。例如，測量實(shí)際被測要素對基準(zhǔn)軸線的徑向圓跳動(dòng)。
(5) 控制實(shí)效邊界原則——檢測被測實(shí)際要素是否超過實(shí)效邊界，以判斷被測實(shí)際要素是否合格。該原則用于采用相關(guān)要求的場合，一般用光滑極限量規(guī)或功能量規(guī)來檢驗(yàn)。例如，按緊大實(shí)體要求設(shè)計(jì)的、基本尺寸等于孔的**實(shí)效尺寸的垂直度量規(guī)，檢驗(yàn)孔軸線對端面和垂直誤差。
