机械检测技术基础ppt课件.pptx

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1、3,检测技术基础,检测、计量器具、测量方法,HREE,检测的基本概念,3-1,一、测量,测量是将被测量和一个具有测量单位的标准量进行比较过程。此过程可用公式表示为 L=q E式中 L：被测量；q：比值；E：计量单位。一个完整的测量过程应包括四要素：测量对象测量单位测量方法测量精度,检测的基本概念,3-1,1被测对象：几何量：长度、角度、表面粗糙度、几何形状和相互位置等。2计量单位：长度单位：米（m） 毫米（mm） 微米（m）角度单位：弧度（rad）度（）分（）秒（）3测量方法：测量时所采用的测量原理、计量器具、测量条件的总和。4测量精度：测量结果与真值的一致程度。与之相对的概念即测量误差。,检

2、测的基本概念,3-1,二、检验 指确定零件的实际几何参数是否在规定的公差范围之内，从而判断是否合格。检验特点： 不能测得被测量的实际数值，只能确定被测量是否在两极限尺寸之间。,检测的基本概念,3-1,(3)检测 测量与检验的总称； 保证产品精度和实现互换性生产的重要前提； 贯彻质量标准的重要技术手段； 生产过程中的重要环节。,检验+测量=检测,检测的基本概念,3-1,一、长度计量单位基准,1米（m）=1000毫米（mm）1毫米（mm）=1000微米（um）二、量值传递系统传递系统：长度基准、测量器具、工件尺寸。我国尺寸传递机构：国家计量局、各地区的省市计量机构 、工厂的中心计量室、车间计量站,

3、检测的基本概念,3-1,最高基准谱线开始，通过线纹尺和量块两个平行的系统向下传递,检测的基本概念,3-1,三、量块（又名块规） 是由两个相互平行的测量面之间的距离来确定其工作长度的一种高精度量具。,检测的基本概念,3-1,1、量块的特性： 稳定性、准确性和粘合性是量块的重要特性，利用它可从成套量块中选择适当的量块组合成各种尺寸。2、方法：（1）首先去除尾数（从最后一位数字开始选择量块）（2）总块数力求不超过45块，以减少测量误差。,检测的基本概念,3-1,3、量块精度的划分两种方法：（1）按中心长度的制造偏差分为五级： 0，1，2，3、4 0级精度 最高 ，4级精度 最低。 （2）按中心长度的

4、检定精度分为六级： 1，2，3，4，5，6 1级精度 最高,检测的基本概念,3-1,“等”、“级”之分,量块按“级”使用时，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。 量块按“等”使用时，应以检定后所给出的量块中心长度的实际尺寸作为工作尺寸，该尺寸排除了量块制造误差的影响，仅包含较小的测量误差。量块按“等”使用比按“级”使用时的测量精度高。 例如，标称长度为30mm的0级量块，其长度的极限偏差为0.00020mm按“级”使用，不管该量块的实际尺寸如何，均按30mm计，引起的测量误差为0.00020mm。若该量块经过检定后，确定为3等，其实际尺寸为30.00012mm，测量极限

5、误差为0.00015mm。按“等”使用，即按尺寸为30.00012mm使用的测量极限误差为0.00015mm，比按“级”使用测量精度高。,检测的基本概念,3-1,例1 试用91块套别的量块组成46.027mm的尺寸。解 46.027 -) 1.007-第一块量块尺寸 45.02 -) 1.02 -第二块量块尺寸 44 -) 4 -第三块量块尺寸 40 -第四块量块尺寸,检测的基本概念,3-1,例2 试用38块套别的量块组成59.995mm的尺寸。 59.995 -) 1.005 -第一块量块尺寸 58.99 -) 1.09 -第二块量块尺寸 57.9 -)1.9 -第三块量块尺寸 56 -)

6、6 -第四块量块尺寸 50 -第五块量块尺寸,计量器具和测量方法的分类,3-2,一、测量器具和测量方法的分类 1、测量器具的分类：量具：以固定形式复现一给定量的一个或多个已知值的一种测量器具 。量仪：将被测的量值转换成可直接观察指示值或等效信息。,计量器具和测量方法的分类,3-2,按测量器具的结构特点和用途分：1）基准量具、量仪:测量中用作基准的量具。2）极限量规：没有刻度的专用检验工具。3）通用量具、量仪：有刻度并能量出具体数字值的量具和量仪。4）检测装置：量具、量仪、定位元件等构成的组合体，是一种专用检验工具。,计量器具和测量方法的分类,3-2,二、计量器具的基本技术指标,(1)标尺间距

7、计量器具刻度标尺或刻度盘上两相邻刻线中心线间的距离。 一般为：12.5mm(2)分度值 计量器具标尺上每刻线间距所代表的被测量的量值。 一般为0. 1mm. 0.0lmm. 0.001等。如图3-3所示，表盘上的分度值为1m。(3)测量范围 计量器具所能测量的最大与最小值范围。 如图3-3所示测量范围为0180mm。(4)示值范围 计量器具标尺或刻度盘内全部刻度所代表的最大与最小值的范围。 图3-3所示的示值范围为20m。,计量器具和测量方法的分类,3-2,(5)灵敏度 即放大比或放大倍数。(6)示值误差 测量器具示值减去被测量的真值所得的差值。(7)测量的重复性误差 相同的测量条件下，对同一

8、被测量进行连续多次测量时，所有测得值的分散程度即为重复性误差。(8)不确定度 表示由于测量误差的存在而对被测几何量不能肯定的程度。,计量器具和测量方法的分类,3-2,2、测量方法的分类1）按测量值取得方法不同分：直接测量：直接测量被测参数来获得被测尺寸。间接测量：测量与被测尺寸有关的几何参数，经过计算获得被测尺寸。（例右图圆弧直径的获得）,计量器具和测量方法的分类,3-2,2）按测量参数指标多少可分： 单项测量： 对被测零件的每个参数分别单独测量。 综合测量： 测量反映零件有关参数的综合指标。 3）按有无机械测量力可分为：接触测量： 测量头与被测零件表面接触，并有机械作用的测量力存在。非接触测

9、量： 测量头不与被测零件表面接触。,计量器具和测量方法的分类,3-2,4）按量具量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数值可分为：绝对测量：读数值直接表示被测尺寸的大小。相对测量：读数值只表示被测尺寸相对于标准量的偏差。5）按测量在加工过程中所起的作用分：主动测量 ：零件在加工过程中进行测量，其结果直接用来控制零件的加工过程，防止废品的产生。被动测量：零件加工后进行的测量。,计量器具和测量方法的分类,3-2,6）按工件在测量过程中的状态分： 动态测量： 测量时被测表面与测量头模拟工作状态中相对运动。静态测量： 测量相对静止。,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,（一）游标类量具：是利用游标读数原

10、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。种类：游标卡尺深度游标尺高度游标尺,a）游标卡尺 b）深度游标卡尺 c）高度游标卡尺,带表卡尺,电子数显卡尺,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,长量爪卡尺,偏置卡尺,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,背置量爪型中心线卡尺,测量两中心间距离,测量边缘到中心距离,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,尺身 量爪为一根圆型杆，适于管壁厚度测量,管壁厚度卡尺,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,旋转型游标卡尺,可旋转移动量爪便于测量阶梯轴,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,内槽卡尺,外

11、槽卡尺,专门用于难以测量位置的卡尺,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,高度游标尺,配有双向电子测头，确保了测量的高效性和稳定性，分辨力为0.001mm； 配有测量及划线功能并带有数据保持与输出功能.,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,深度游标尺,钩型尺身不仅可进行标准的深度测量，还可对凸台阶或凹台阶、阶差深度和厚度测量。,尺身顶端有普通型顶端及钩型顶端。,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,（二）螺旋测微类量具利用螺旋副运动原理进行测量和读数的装置按用途分有：外径千分尺内径千分尺深度千分尺,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,图3-15 带表测砧式千分尺 a)示意图 b）校对量杆

12、1-尺架 2-百分表 3-测砧紧固螺钉 4-测砧5-测微螺6-制动器7-套管 8-微分筒 9-测力装置,1外径类千分尺(1)外径千分尺 它有刻线式和数显式等种类。(2)大外径分尺 它适合于大型零件的精确测量。其手测量范围为 10003000mm见图3-15所示。(3)对外尺寸精确测量的千分尺分度值为O.OOlmm、0.002mm，如图3-16所示。,3-16 杠杆千分尺1-制动把 2-调整螺母 3-尺架 4-可调测杆 5一活动测头 6-示机构 7-按钮 8-公差指示器 9-调零装置 10-定位柱 11-护板,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,图3-17 壁厚干分尺 1-测砧 2-测微螺杆

13、3-测量面,1) 壁厚千分尺,可测管壁厚、板厚的千分尺及特殊用途的千分尺如下：,1-尺架 2-测砧 3-测微螺杆 4-锁紧装置 5一固定套管 6-微分筒 7-测力装置,2)板厚千分尺,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,尖头千分尺,尖头千分尺1-测砧 2-测微螺杆 3-测量面,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,4)奇数沟千分尺 具有特制的V形测砧，可测量带有3、5和7个沿圆周均匀分沟槽工件的外径,1-测量面 2-尺架,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,主要用于测量工件内径，也可用于测量槽宽和两个平行表面之的距离。内径干分尺一般有单杆型、测量范围：

14、50300mm,内径千分尺 1-测量头 2-接长杆 3-心杆 4-锁紧装置 5-固定套管 6-微分筒 7-测微头,2内径类千分尺 其特点是：运用螺旋副原理；具有圆弧测头（爪）；测量前用校对环规校对尺寸。,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,三爪内径千分尺,图3 -23 三爪内径千分尺（a）示意图 b）A部详图1-测量爪 2-测量头 3-套筒 4-固定套筒 5-微分筒 6-测力装置,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,图3-24 数显型深度千分尺 1-基座 2-锁紧装置 3-微分筒 4-测力装置 5-可换测杆,3.深度千分尺： 由测量杆、基座、测力装置等

15、组成，它是利用螺旋副原理，对底座基面与测量杆测量面分隔的距离进刻度（或数显）读数的量具。用于测量工件的孔、槽深度和台阶高度度.,图3-25 深度千分尺 1-基座 2-锁紧装置 3-微分筒 4一测力装置 5-可换测杆,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,三、指示表,常见的种类：百分表 内径百分表杠杆百分表扭簧比较仪机械比较仪,图211 百分表1小齿轮 2、7大齿轮 3中间齿轮 4弹簧5测量杆 6指针 8游丝,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,2、百分表的特点和用途：,特点: 传动比大，结构简单、使用方便。用于: 机械零件的长度尺寸、形状和位置偏差的绝对测量和相对测量，也能在某些机床或测量装

16、置中作定位和指示用。,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,3、百分表的量程：,百分表的分度值为0.01mm，表盘上有100条等分刻线。百分表的齿轮传动系统应使测量杆移动1mm，指针回转一圈。其测量范围一般有:03mm、05mm 、0 10mm，特殊情况下有:0 20mm、0 100mm大量程的表。,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,四、内径指示表,内径指示表是用相对法测量孔径、深孔、沟槽等内表面尺寸的量具。 使用时，将量表7插入表架4的孔内，使指示表的测量杆与表架传动杆5接触，当表盘指示出一定预压值后，用旋合螺母10的锥面锁紧表头。 用环规或千分尺校出“0”位后即可进行比较测量。,常用长

17、度量具的基本结构与原理,3-3,五、杠杆指示表,杠杆指示表是将杠杆测头的位移，通过机械传动系统，转化为表针的转动。分度值为0.01mm的称为杠杆百分表，分度值为0.002mm或0.0Olmm的称为杠杆千分表。,常用长度量具的基本结构与原理,3-3,六、比较仪,（1）杠杆齿轮式比较仪： 主要用于以比较测量法测量精密制件的尺寸和形位偏差。 (2) 扭簧式比较仪 ： 结构简单，传动比大，在传动机构中没有摩擦和间隙，所以测力小，灵敏度高，广泛应用于机械、轴承、仪表等行业。,新技术在长度测量中的应用,3-4,一、光栅技术二、激光技术三、三坐标测量机,新技术在长度测量中的应用,3-4,三坐标测量机,1、分

18、类：（1）按其工作方式分为：点位测量方式和连续扫描测量方式（2）按测量范围可分为大型、中型和小型。,（3）按其精度可分为两类： 一类是精密型，一般放在有恒温条件的计量室，用于生产精密测量， 另一类为生产型。,新技术在长度测量中的应用,3-4,三坐标测量仪的特点,1)三坐标测量机与加工中心相配合，具有“测量中心”之功能。2)三坐标测量机及其配置的实物编程软件系统通过对实物与模型的测量，得到加工面几何形状的各种参数而生成加工程序，完成实物编程；借助于绘图软件和绘图设备，可得到整个实物的外观设计图样，实现设计、制造一体化的生产系统，并且该图样可3D立体旋转，是逆向工程的最佳工具。3)多台测量机联机使

19、用，组成柔性测量中心，可实现生产过程的自动检测，提高生产效率。正因如此，三坐标测量机越来越广泛地应用于机械制造、电子、汽车和航空航天工业领域。4)三坐标测量机通常配置有测量软件系统、输出打印机、绘图仪等外围设备，增强了数据处理和自动控制等功能。,新技术在长度测量中的应用,3-4,测量误差和数据处理,3-5,测量误差的概念：,任何测量结果都不可能绝对精确，只能在某种程度上近似于被测量的真值，它们之间的差值称为测量误差。,测量误差和数据处理,3-5,一测量误差的来源：1、测量器具误差：设计原理、制造、装配和使调整不准确而引起误差。2、测量方法误差：选择的测量方法和定位方式完善引起的误差。3、环境影

20、响：温度、湿度、振动等。4、人为误差：由于人为的原因所引起的测量误差。,测量误差和数据处理,3-5,二测量误差的分类,1) 随机误差： 在相同条件下，多次重复测量时绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。2)系统误差： 在相同条件下，多次重复测量时绝对值和符号保持不变或按一定规律变化的误差。3) 粗大误差：由于测量者主观上的疏忽或客观条件的剧变所造成的误差。,测量误差和数据处理,3-5,三、随机误差的特性：,1、对称性 2、单峰性3、有界性 4、抵偿性,测量误差和数据处理,3-5,3,3准则,lim=,当 3时，认为测量出现粗大误差，将该结果剔除。,测量误差和数据处理,3-5,三、测量精度,测

21、量精度是指测得值与真值的接近程度。精度是误差的相对概念。由于误差分系统误差和随机误差，因此笼统的精度概念不能反映上述误差的差异，从而引出如下的概念。,(1)精密度 表示测量结果中随机误差大小的程度，简称“精度”。(2)正确度 表示测量结果中系统误差大小的程度，是所有系统误差的综合。(3)精确度 指测量结果受系统误差与随机误差综合影响的程度，亦称为准确度。,精密度高，正确度不一定高；正确度高，精密度不一定也高。精密度和正确度都高，则精确度就高。,光滑工件尺寸的检验,3-6,第六节 光滑工件尺寸的检验,一、检验范围1标准公差等级为IT6IT182基本尺寸至500mm的光滑工件尺寸验收原则：所用验收

22、方法应只接收位于规定尺寸极限之内的工件。,解决“误收”（不允许）、“误废”（小规模允许）现象,光滑工件尺寸的检验,3-6,安全裕度,安全裕度是测量中的总的不确定度的允许值。 主要由测量器具的不确定度允许值及测量条件引起的测量不确定度允许值两部分组成。,查表可知,光滑工件尺寸的检验,3-6,三、验收极限 验收极限是检验工件尺寸时判断合格与否的尺寸界限。 1.验收极限方式的确定 (1)内缩方式 验收极限是从规定的最大实l体尺寸( MMS)和最小实体尺寸(LMS)分别向工件公差带内移动一个安全裕度(A)来确定，如图3-39所示。,图3-39 验收极限与工件公差带关系图,孔尺寸的验收极限：上验收极限=

23、最小实体尺寸(LMS)安全裕度(A)下验收极限=最大实体尺寸(MMS) +安全裕度(A)轴尺寸的验收极限：上验收极限=最大实体尺寸(MMS)安全裕度(A)下验收极限=最小实体尺寸(LMS)+安全裕度(A) A值按工件公差的1/10确定，其数值见表3-4。安全裕度A相当于测量中总的不确定度，它表征了各种误差的综合影响。,(2)不内缩方式 验收极限等于工件的最大实体尺寸( MMS)和最小实体尺寸( LMS)，即A值等于零。,光滑工件尺寸的检验,3-6,四、计量器具的选择,按照计量器具所导致的测量不确定度允许值(ul)选择计量器具。所选用的计量器具的测量不确定度数值等于或小于选定的u1值。有关量仪u

24、1值见表3-5表3-8。,光滑工件尺寸的检验,3-6,2验收极限方式的选择,1)对遵循包容要求的尺寸、公差等级高的尺寸，其验收极限方式要选内缩方式。2)对非配合和一般公差的尺寸，其验收极限方式则选不内缩方式。3)当过程能力指数Cp1时，其验收极限可以按不内缩方式；但对遵循包容要求的尺寸，其最大实体尺寸一边的验收极限仍应按内缩方式。,光滑工件尺寸的检验,3-6,包容要求(ER)是尺寸公差与形位公差相互有关的一种相关要求.它只适用于单一尺寸要素(圆柱面,两反向的平行平面)的尺寸公差与形位公差之间的关系。采用包容要求的尺寸要素,应在其尺寸极限偏差或公差带代号之后加注符号 。 过程能力指数是指过程能力

25、满足产品质量标准要求（规格范围等）的程度。也称工序能力指数，是指工序在一定时间里，处于控制状态（稳定状态）下的实际加工能力。它是工序固有的能力，或者说它是工序保证质量的能力。这里所指的工序，是指操作者、机器、原材料、工艺方法和生产环境等五个基本质量因素综合作用的过程，也就是产品质量的生产过程。,光滑工件尺寸的检验,3-6,例3-2 试确定140H9 的验收极限，并选择相应的计量器具,解 由表3-4可知，公称尺寸120180mm、IT9时A =lOm， =9m (1挡)由于工件尺寸采用包容要求，应按内缩方式确定验收极限。上验收极限= LMS A =(140 +0.1 -0.010)mm =140.090mm下验收极限= MMS + A =(140 +0.010)mm =140.OlOmm由表3-6可知，工件尺寸150mm时，分度值为0.Olmm的内径千分尺的不确定度为0.008mm，小于u，=0.009mm，可满足要求。,光滑工件尺寸的检验,3-6,验收极限的计算与计量方式的选择,1、根据包容要求和过程能力指数选择验收方式（内缩，不内缩）2、求得安全裕度A和不确定度u1（查表可知）3、根据工件尺寸和不确定度u1选择计量器具。,本章小结,