文章詳情
典型參數的檢測技術
日期：2025-01-11 17:15
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摘要：
**裕度和驗收極限
當采用普通測量器具測量孔、軸尺寸時，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果。因此，如果只根據測量結果是否超出圖樣給定的極限尺寸來判斷其合格性，有可能會造成誤收或誤廢。而在驗收產品時，我們所采用的驗收方法應只接收位于規定的尺寸極限之內的工件，位于規定的尺寸極限之外的工件應拒收。為此需要根據被測件的精度高低和相應的極限尺寸，確定其**裕度（A）和驗收極限。
**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值按被檢驗工件的公差大小來確定，一般為工件公差的1/10。國家標準（GB/T3177-1997）對A值有明確的規定。
驗收極限是檢驗工件尺寸時判斷其合格與否的尺寸界限。確定驗收極限的方式有內縮方式和不內縮方式。選擇驗收方式時應綜合考慮被測尺寸的功能要求、重要程度、公差等級、測量不確定度和工藝能力等。當采用內縮方式時：
孔尺寸的驗收極限：上驗收極限=*小實體尺寸（DL）-**裕度（A）
軸尺寸的驗收極限：下驗收極限=**實體尺寸（DM）+**裕度（A）
上驗收極限=**實體尺寸（dM）-**裕度（A）
下驗收極限=*小實體尺寸（dL）+**裕度（A）
測量器具的選擇
測量器具的選擇應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必須滿足被測對象的精度要求，才能保證測量的準確度。被測對象的精度要求主要由其公差的大小來體現。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，精度低時取1/10，精度高時取1/3。
⑵測量成本：在保證測量準確度的前提下，應考慮測量器具的價格、使用壽命、檢定修理時間、對操作人員技術熟練程度的要求等，選用價格較低、操作方便、維護保養容易、操作培訓費用少的測量器具，盡量降低測量成本。
⑶被測件的結構特點及檢測數量：所選測量器具的測量范圍必須大于被測尺寸。對硬度低、材質軟、剛性差的零件，一般選取用非接觸測量，如用光學投影放大、氣動、光電等原理的測量器具進行測量。當測量件數較多（大批量）時，應選用專用測量器具或自動檢驗裝置；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
對于生產批量較大的工件可選用光滑極限量規中的環規、卡規進行檢驗，判定其是否在合格范圍內。此方法工作效率較高，對使用環境無特殊要求，在生產現場中應用廣泛。
對于中、低精度的工件，常使用游標卡尺、外徑千分尺、杠桿千分尺等通用量具進行測量。
2、用立式光學比較儀測量
在立式光學比較儀上測量圓柱軸徑屬于比較測量，即用量塊作為標準尺寸，將儀器調至零位，然后測出被測軸徑與量塊標準尺寸的差值，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，可進行直接測量，當被測直徑大于100mm時，以量塊為基準進行比較測量。
4、用萬能工具顯微鏡測量
當在被測圓柱體兩端有中心孔時，可在萬能工具顯微鏡上用影像法進行非接觸測量。用影像法測量圓柱體軸徑，由于調整光圈的誤差及對準精度，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，測量刀與被測圓柱體母線接觸后，用這條細刻線與和米字線中心線平行的**條平行虛線進行壓線對準并讀數，被測圓柱體同一截面兩側的讀數差即為被測直徑。用這種方法測量直徑時，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
對于生產批量較大的工件可選用光滑極限量規中的塞規進行檢驗，判定其是否在合格范圍內。此方法工作效率較高，對使用環境無特殊要求，在生產現場中應用廣泛。
對于中、低精度的工件，常使用游標卡尺、內徑千分尺、內徑百分表等通用量具進行測量。
2、在工具顯微鏡上測量
用影像法測量時，可先將被測件置于儀器玻璃工作臺上，并使被測直徑與工作臺面平行，然后調焦，使被測孔的輪廓影像清晰后，移動工作臺縱、橫坐標，使測角目鏡中垂直于坐標的米字線與被測孔的輪廓影像兩次相切，兩次的讀數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、并且端面經過研磨的工件。
光學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產生的一些誤差，所以測量精度相對較高。用光學靈敏杠桿法測量孔徑，其誤差與測頭的測量誤差有關，同時還與儀器的示值誤差及瞄準誤差有關，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，先用一個標準環規（或由量塊組成的標準尺寸）調整儀器的初始值，然后換上被測孔進行測量，測也被測孔與標準環規的差值后，計算出被測孔徑的實際值。
電眼裝置是萬能測長儀的一個附件，可對孔徑作無測量力的接觸測量。測量范圍為φ1～φ20mm。測量時，被測孔的軸線要求與端面垂直，工作臺在使用前應調水平，測量心甘情愿軸在測量時**不能加測力，操作中注意力應集中，以免產生測量誤差及損傷設備。
4、用氣動量儀測量
氣動量儀是將被測尺寸的變化量轉換成空氣壓力、流量或流速的變化，并通過壓力計或流量計進行讀數的一種儀器。具有重復性及穩定性較好，可實現非接觸測量、動態測量和自動測量，對測量環境要求不高等特點，但由于不同尺寸的孔徑需配備相應的氣動量儀專用測量塞規和標準環規，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。
比較測量的實質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。此法的常用角度量個有：角度量塊、角度樣板、直角尺和圓錐量規等。
直接測量就是直接從角度計量器具上讀出被測角度。對于精度不高的角度工件，常用萬能角度尺進行測量，它可在0º～320º測量范圍內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，則需用光學分度頭或測角儀進行測量。也可能用萬能工具顯微鏡和光學經緯儀測量。
間接測量就是先測量與被測角度有關的長度尺寸，通過三角函數計算出被測角度值。常用的計量器具有正弦尺，滾柱或鋼球。
形位誤差的檢測原則
（1）與理想要素比較原則——將被測實際要素與相應的理想要素作比較，在比較過程中獲得數據，根據這些數據來評定形位誤差。
如將被測實際直線與模擬理想直線的刀口的刀刃相比較，根據光隙的大小來確定該直線的直線度誤差值。
(2)測量坐標值原則——通過測量被測要素上各點的坐標值來評定被測要素的形位誤差。如利用直角坐標系測量孔中心的縱橫坐標以確定其位置誤差值。
(3)測量特征參數原則——通過測量實際被測要至少上的特征參數，評定有關的形痊誤差。特征參數是指能近似反映有關形位誤差的參數。例如，用兩點法測量回轉表面的橫截面的局部實際尺寸，并以其**差值的一半作為該截面的圓度誤差。
(4)測量跳動原則——按照跳動的定義進行檢測的原則，主要用于檢測圓跳動和全跳動。例如，測量實際被測要素對基準軸線的徑向圓跳動。
(5) 控制實效邊界原則——檢測被測實際要素是否超過實效邊界，以判斷被測實際要素是否合格。該原則用于采用相關要求的場合，一般用光滑極限量規或功能量規來檢驗。例如，按緊大實體要求設計的、基本尺寸等于孔的**實效尺寸的垂直度量規，檢驗孔軸線對端面和垂直誤差。
當采用普通測量器具測量孔、軸尺寸時，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果。因此，如果只根據測量結果是否超出圖樣給定的極限尺寸來判斷其合格性，有可能會造成誤收或誤廢。而在驗收產品時，我們所采用的驗收方法應只接收位于規定的尺寸極限之內的工件，位于規定的尺寸極限之外的工件應拒收。為此需要根據被測件的精度高低和相應的極限尺寸，確定其**裕度（A）和驗收極限。
**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值按被檢驗工件的公差大小來確定，一般為工件公差的1/10。國家標準（GB/T3177-1997）對A值有明確的規定。
驗收極限是檢驗工件尺寸時判斷其合格與否的尺寸界限。確定驗收極限的方式有內縮方式和不內縮方式。選擇驗收方式時應綜合考慮被測尺寸的功能要求、重要程度、公差等級、測量不確定度和工藝能力等。當采用內縮方式時：
孔尺寸的驗收極限：上驗收極限=*小實體尺寸（DL）-**裕度（A）
軸尺寸的驗收極限：下驗收極限=**實體尺寸（DM）+**裕度（A）
上驗收極限=**實體尺寸（dM）-**裕度（A）
下驗收極限=*小實體尺寸（dL）+**裕度（A）
測量器具的選擇
測量器具的選擇應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必須滿足被測對象的精度要求，才能保證測量的準確度。被測對象的精度要求主要由其公差的大小來體現。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，精度低時取1/10，精度高時取1/3。
⑵測量成本：在保證測量準確度的前提下，應考慮測量器具的價格、使用壽命、檢定修理時間、對操作人員技術熟練程度的要求等，選用價格較低、操作方便、維護保養容易、操作培訓費用少的測量器具，盡量降低測量成本。
⑶被測件的結構特點及檢測數量：所選測量器具的測量范圍必須大于被測尺寸。對硬度低、材質軟、剛性差的零件，一般選取用非接觸測量，如用光學投影放大、氣動、光電等原理的測量器具進行測量。當測量件數較多（大批量）時，應選用專用測量器具或自動檢驗裝置；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
對于生產批量較大的工件可選用光滑極限量規中的環規、卡規進行檢驗，判定其是否在合格范圍內。此方法工作效率較高，對使用環境無特殊要求，在生產現場中應用廣泛。
對于中、低精度的工件，常使用游標卡尺、外徑千分尺、杠桿千分尺等通用量具進行測量。
2、用立式光學比較儀測量
在立式光學比較儀上測量圓柱軸徑屬于比較測量，即用量塊作為標準尺寸，將儀器調至零位，然后測出被測軸徑與量塊標準尺寸的差值，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，可進行直接測量，當被測直徑大于100mm時，以量塊為基準進行比較測量。
4、用萬能工具顯微鏡測量
當在被測圓柱體兩端有中心孔時，可在萬能工具顯微鏡上用影像法進行非接觸測量。用影像法測量圓柱體軸徑，由于調整光圈的誤差及對準精度，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，測量刀與被測圓柱體母線接觸后，用這條細刻線與和米字線中心線平行的**條平行虛線進行壓線對準并讀數，被測圓柱體同一截面兩側的讀數差即為被測直徑。用這種方法測量直徑時，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
對于生產批量較大的工件可選用光滑極限量規中的塞規進行檢驗，判定其是否在合格范圍內。此方法工作效率較高，對使用環境無特殊要求，在生產現場中應用廣泛。
對于中、低精度的工件，常使用游標卡尺、內徑千分尺、內徑百分表等通用量具進行測量。
2、在工具顯微鏡上測量
用影像法測量時，可先將被測件置于儀器玻璃工作臺上，并使被測直徑與工作臺面平行，然后調焦，使被測孔的輪廓影像清晰后，移動工作臺縱、橫坐標，使測角目鏡中垂直于坐標的米字線與被測孔的輪廓影像兩次相切，兩次的讀數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、并且端面經過研磨的工件。
光學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產生的一些誤差，所以測量精度相對較高。用光學靈敏杠桿法測量孔徑，其誤差與測頭的測量誤差有關，同時還與儀器的示值誤差及瞄準誤差有關，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，先用一個標準環規（或由量塊組成的標準尺寸）調整儀器的初始值，然后換上被測孔進行測量，測也被測孔與標準環規的差值后，計算出被測孔徑的實際值。
電眼裝置是萬能測長儀的一個附件，可對孔徑作無測量力的接觸測量。測量范圍為φ1～φ20mm。測量時，被測孔的軸線要求與端面垂直，工作臺在使用前應調水平，測量心甘情愿軸在測量時**不能加測力，操作中注意力應集中，以免產生測量誤差及損傷設備。
4、用氣動量儀測量
氣動量儀是將被測尺寸的變化量轉換成空氣壓力、流量或流速的變化，并通過壓力計或流量計進行讀數的一種儀器。具有重復性及穩定性較好，可實現非接觸測量、動態測量和自動測量，對測量環境要求不高等特點，但由于不同尺寸的孔徑需配備相應的氣動量儀專用測量塞規和標準環規，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。
比較測量的實質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。此法的常用角度量個有：角度量塊、角度樣板、直角尺和圓錐量規等。
直接測量就是直接從角度計量器具上讀出被測角度。對于精度不高的角度工件，常用萬能角度尺進行測量，它可在0º～320º測量范圍內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，則需用光學分度頭或測角儀進行測量。也可能用萬能工具顯微鏡和光學經緯儀測量。
間接測量就是先測量與被測角度有關的長度尺寸，通過三角函數計算出被測角度值。常用的計量器具有正弦尺，滾柱或鋼球。
形位誤差的檢測原則
（1）與理想要素比較原則——將被測實際要素與相應的理想要素作比較，在比較過程中獲得數據，根據這些數據來評定形位誤差。
如將被測實際直線與模擬理想直線的刀口的刀刃相比較，根據光隙的大小來確定該直線的直線度誤差值。
(2)測量坐標值原則——通過測量被測要素上各點的坐標值來評定被測要素的形位誤差。如利用直角坐標系測量孔中心的縱橫坐標以確定其位置誤差值。
(3)測量特征參數原則——通過測量實際被測要至少上的特征參數，評定有關的形痊誤差。特征參數是指能近似反映有關形位誤差的參數。例如，用兩點法測量回轉表面的橫截面的局部實際尺寸，并以其**差值的一半作為該截面的圓度誤差。
(4)測量跳動原則——按照跳動的定義進行檢測的原則，主要用于檢測圓跳動和全跳動。例如，測量實際被測要素對基準軸線的徑向圓跳動。
(5) 控制實效邊界原則——檢測被測實際要素是否超過實效邊界，以判斷被測實際要素是否合格。該原則用于采用相關要求的場合，一般用光滑極限量規或功能量規來檢驗。例如，按緊大實體要求設計的、基本尺寸等于孔的**實效尺寸的垂直度量規，檢驗孔軸線對端面和垂直誤差。
