校准品互换性实验

实验一 用立式光学计测量塞规外径

一、实验目的

1. 了解立式光学计的测量原理； 2. 熟悉用立式光学计测量外径的方法； 3. 加深理解计量器具与测量方法的常用术语。

二、实验内容

1. 用立式光学计测量塞规外径；

2. 根据测量结果，按国家标准GB/T 1957—1981《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，并作出适用性结论。

三、测量原理及计量器具说明

立式光学计是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准，按比较测量法来测量各种工件的外尺寸。

图1.1为立式光学计的外形图。它由底座1、立柱5、支臂3、直角光管6和工作台11等几部分组成。光学计是利用光学杠杆放大原理进行测量的仪器，其光学系统如图1.2b所示。照明光线经反射镜1照射到刻度尺8上，再经直角棱镜2、物镜3，照射到反射镜4上。由于刻度尺8位于物镜3的焦平面上，故从刻度尺8上发出的光线经物镜3后成为平行光束，若反射镜4与物镜3之间相互平行，则反射光线折回到焦平面，刻度尺像7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动使测杆5推动反射镜4绕支点转动某一角度α（图1.2a），则反射光线相对于入射光线偏转2α角度，从而使刻度尺像7产生位移t（图1.2c），它代表被测尺寸的变

测量误差及数据处理

1、测量误差：是指测量值ι与真值L之差。δ=ι-L 2、测量误差的分类

系统误差：在同一种条件下对同一量值进行多次测量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或是在测量条件改变的情况下，误差按某一确定的规律变化。

随机误差：在同一条件下，对同一被测值进行多次重复测量时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。

粗大误差：指由于测量不确定等原因引起的大大超出规定条件下预计误差限的误差。 3、精度

相对误差而言，精度有精密度、正确度、精确度之分。

精密度：指同一条件下多次测量所得到的数值重复一致的程度； 正确度：表示测量结果中系统误差大小的程度；

精确度：指测量结果与真值的一致程度，是测量的精密度和正确度的综合反映。 4、随机误差数据处理

（1）随机误差的分布特征：

①绝对值越小的随机误差出现的概率越大，反之绝对值越大的随机误差出现的概率越小（稳定性、集中性）

②绝对值相等的正、负随机误差出现的概率相等（对称性）

③在一定的测量条件下，随机误差的分布范围不会超过一定的限度（有界性） ④随机误差的算术平均值随测量次数增加趋于零（抵偿性）

?反映随机误差特性的理论方程式： ?12 ?2?

随机误差出现在区间（- ，+

测量误差及数据处理

1、测量误差：是指测量值ι与真值L之差。δ=ι-L 2、测量误差的分类

系统误差：在同一种条件下对同一量值进行多次测量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或是在测量条件改变的情况下，误差按某一确定的规律变化。

随机误差：在同一条件下，对同一被测值进行多次重复测量时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。

粗大误差：指由于测量不确定等原因引起的大大超出规定条件下预计误差限的误差。 3、精度

相对误差而言，精度有精密度、正确度、精确度之分。

精密度：指同一条件下多次测量所得到的数值重复一致的程度； 正确度：表示测量结果中系统误差大小的程度；

精确度：指测量结果与真值的一致程度，是测量的精密度和正确度的综合反映。 4、随机误差数据处理

（1）随机误差的分布特征：

①绝对值越小的随机误差出现的概率越大，反之绝对值越大的随机误差出现的概率越小（稳定性、集中性）

②绝对值相等的正、负随机误差出现的概率相等（对称性）

③在一定的测量条件下，随机误差的分布范围不会超过一定的限度（有界性） ④随机误差的算术平均值随测量次数增加趋于零（抵偿性）

?反映随机误差特性的理论方程式： ?12 ?2?

随机误差出现在区间（- ，+

习题1： 答案可能有错误请同学们纠正。 1．1

判断下列说法是否正确：

1．一般来说，零件的实际尺寸愈接近公称尺寸愈好。答：错 2．公差通常为正，在个别情况下也可以为负或零。答：错

3．孔和轴的加工精度愈高，则其配合精度也愈高。答：对

4．过渡配合的孔轴结合，由于有些可能得到间隙，有些可能到过盈，因此过渡配合可能得到间隙配合，也可能到过盈配合。答：对

5．若某配合的最大间隙为15μm，配合公差为41μm，则该配合一定是过渡配合。 Tf=Xmax-Ymax；Ymax= Xmax-Tf=15-41=-26μm 1．2填空：

1．国家标准规定的基本偏差孔、轴各有 28 个，其中H为 下偏差 的基本偏差代号，其基本偏差为 零 ，且偏差值为 正值 ；h为 上偏差 的基本偏差代号，其基本偏差为 零 ，且偏差值为 负值 。

2．国家标准规定有 基孔制 和 基轴制 两种配合制度，一般优先选用 基孔制 ，以减少 定值刀具、量具的规格和数量 ，降低生产成本。

3．国家标准规定的标准公差有 20 级，其中最高级为 IT01 ，最低级为 IT18 ，常用的配合公差等级为IT5～IT11

思考题与习题 1、形状和位置公差各规定了哪些项目？它们的符号是什么？ 答：形位公差项目分为14种，各项目的名称及符号下表所示： 分类 项 目 特征符号 直线度 平面度 形状公差 形状 圆度 圆柱度 有或无基准要求 无 无 无 无 线轮廓度 形状或位置 轮廓 面轮廓度 平行度 有或无 有或无 有 定向 垂直度 有 倾斜度 有 位置公差 定位 同轴度(同心度) 对称度 跳动 圆跳动 有 有 有 位置度 有或无 2、形位公差带由哪些要素组成？形位公差带的形状有哪些？ 答：形位公差带具有形状、大小、方向和位置四个要素。形位公差带的形状由被测要素的理想形状和给定的公差特征项目所确定。常见的形位公差带的形状有：两平行直线、两等距曲线、两同心圆、一个圆、一个球、两平行平面、两等距曲面、一个圆柱、两同轴圆柱。

3、最小包容区域、定向最小包容区域和定位最小包容区域三者有何差异？如果同一要素需要同时规定形状公差、定向公差和定位公差时，三者的关系如何？

答：最小包容区域是指与形状公差带形状相同、包容被测实际要素，且具有最小宽度或直径的区域，简称最小区域，

定向最小包容区域与定向公差带形状相同

一、 判断题 〔正确的打√，错误的打X〕

1．某平面对基准平面的平行度误差为0．05mm，那么这平面的平面度误差一定不大于0．05mm。（ T ）

2．对同一要素既有位置公差要求，又有形状公差要求时，形状公差值应大于位置公差值。（ X ）

3．零件图样上规定Φd实际轴线相对于ΦD基准轴线的同轴度公差为Φ0．02 mm。这表明只要Φd实际轴线上各点分别相对于ΦD基准轴线的距离不超过0．02 mm，就能满足同轴度要求。（ X ）

4．若某轴的轴线直线度误差未超过直线度公差，则此轴的同轴度误差亦合格。（ X ）

5．端面全跳动公差和平面对轴线垂直度公差两者控制的效果完全相同。（ T ）

6．端面圆跳动公差和端面对轴线垂直度公差两者控制的效果完全相同。（ X ）

7．尺寸公差与形位公差采用独立原则时，零件加工的实际尺寸和形位误差中有一项超差，则该零件不合格。（ T ）

8．作用尺寸是由局部尺寸和形位误差综合形成的理想边界尺寸。对一批零件来说，若已知给定的尺寸公差值和形位公差值，则可以分析计算出作用尺寸。（ X ）

9．可逆要求应用于最大实体要求时，当其形位误

互换性与技术测量

实验指导书

武汉工程科技学院机械与电子信息学部

二○一四年十二月

实验一 用机械比较仪测量塞规

一、实验目的

1、学习机械比较仪的结构原理及其使用方法。 2、学习直接测量结果的处理方法。

3、加深理解计量器具与测量方法的常用术语。

二、设备与器材

机械比较仪（带基座和百分表）7台、被测塞 规和量块各7组。

三、仪器及使用说明

机械比较仪主要用于长度比较测量，可测圆柱 形、球形等物体的直径及零件的长度尺寸。用这类

仪器测量时，先用量块将仪器标尺或指针调到零位，被测尺寸对量块尺寸的偏差可以从仪器刻度标尺上读得。百分表是应用最为广泛的一种机械式量仪。

图2 机械式百分表的传动系统

图2为机械式百分表的传动系统，被测件的尺寸或形状变化→测头→测杆→齿条→齿轮Z1 →齿轮 Z2 →齿轮Z3 →长指针，长指针在表盘上指示出其转过的数值，从表盘上读出指针转过的数值。当测杆向上移动时，长指针向顺时针方向旋转；当测杆向下移动时，长指针向反时针方向旋转。

百分表的测量杆移动1mm时，通过齿轮传动系统，使大指针回转一周，刻度盘沿圆周刻有100个刻度，当指针转动1格时，表示所测量的尺寸变化为1/100

第一章

1.互换性按其_____可分为完全互换性和不完全互换性。 A.方法B.性质C.程度D.效果

2.具有互换性的零件，其几何参数制成绝对精确是_____。 A.有可能的B.有必要的C.不可能的D.没必要的 3.加工后零件的实际尺寸与理想尺寸之差，称为_____ A.形状误差B.尺寸误差C.公差D.形体误差

4.互换性在机械制造业种的作用有_____

A.便于采用高效专用设备B.便于装配自动化C.便于采用三化D.保证产品质量 5.标准化的意义在于_____

A.是现代化大生产的重要手段B.是科学管理的基础C.是产品的设计的基本要求D.是计量工作的前提

答案：C; CD B ABCD ABCD 判断：

1. 具有互换性的零件，其几何参数必须制成绝对精确。 2. 2.公差是允许零件尺寸的最大偏差。

3. 3.在确定产品的参数或参数系列时，应最大限度的采用优先数和优先数系数。 4. 4.优先数系数是由一些十进制等差数列构成的。 5. 5.公差值可以为零。

答案：BBABB（A:正确，B:错误） 填空：

1.不完全互换是指___________。 2.完全互换是指__________ 3.当装配要求很高时，若采用_____将使零件的尺

实验一 量块的使用

一、实验目的

1、能正确进行量块组合，并掌握量块的正确使用方法； 2、加深对量值传递系统的理解； 3、进一步理解不同等级量块的区别； 二、实验仪器设备

量块；百分表；测量平板；被测件。 三、实验原理

量块的测量平面十分光洁和平整，当用力推合两块量块使它们的测量平面互相紧密接触时，两块量块便能粘合在一起，量块的这种特性称为研合性。利用量块的研合性，就可以把各种尺寸不同的量块组合成量块组。

四、实验内容与步骤 （一）实验内容

采用合理的量块组合，测量被测零件尺寸高度。

（二）实验步骤

1.用游标卡尺测量被测件

2.据所需要的测量尺寸，自量块盒中挑选出最少块数的量块。 （每一个尺寸所拼凑的量块数目不得超过 4块，因为量块本身也具有 一定程度的误差，量块的块数越多，便会积累成较大的误差。）

3.量块使用时应研合，将量块沿着它的测量面的长度反向，先将端缘部分测量面接触，使初步产生粘合力，然后将任一量块沿着另一个量块的测量面按平行方向推滑前进，最后达到两测量面彼此全部研合在一起。

4.将研合后的量块与被测件同时放到测量平板上，在测量平板上移动指示表的测量架，使指示表的测头与量块上工作表面相接触，转动指示表的刻度盘，调整指示表示

一、判断题 〔正确的打√，错误的打X〕

1．公差可以说是允许零件尺寸的最大偏差。（ ）

2．基本尺寸不同的零件，只要它们的公差值相同，就可以说明它们的精度要求相同。（ ）

3．国家标准规定，孔只是指圆柱形的内表面。（ ）

4．图样标注φ200 （ ） -0.021mm的轴，加工得愈靠近基本尺寸就愈精确。 5．孔的基本偏差即下偏差，轴的基本偏差即上偏差。（ ）

6．某孔要求尺寸为φ20-0.046 -0.067，今测得其实际尺寸为φ19.962mm，可以判断该孔合格。（ ）

7．未注公差尺寸即对该尺寸无公差要求。（ ） 8．基本偏差决定公差带的位置。 （ ）

9．某平面对基准平面的平行度误差为0．05mm，那么这平面的平面度误差一定不大于0．05mm。（ ）

10．某圆柱面的圆柱度公差为0．03 mm，那么该圆柱面对基准轴线的径向全跳动公差不小于0．03mm。（ ）

11．对同一要素既有位置公差要求，又有形状公差要求时，形状公差值应大于位置公差值。（ ）

12．对称度的被测中心要素和基准中心要素都应视为同一中心要素。（ ）