实验一(互换性与公差测量).doc

实验一 尺 寸 测 量

实验1—1 用立式光学计测量塞规

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。
2． 根据测量结果，按国家标准GB1957——81《光滑极限量规》查出被测塞规的尺寸公差和形状公差，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为立式光学计外形图。

图1

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2（B）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，刻度尺象7与刻度尺8对称。若被测尺寸变动使测杆推动反射镜4绕支点转动某一角度A（图2（A）），则反射光线相对于入射光线偏转2A角度，从而使刻度尺象7产生位移T（图2（C）），它代表被测尺寸的为动量。物镜至刻度尺8之间的距离为物镜焦距F，设B为测杆中心至反射镜支点间的距离，S为测杆5移动的距离，则仪器的放大比K为：

当A很小时，TG2A=2A, TGA=A,
因此：K=
光学计的目镜放大倍数为12，F=200MM,B=5MM,
故仪器 的总放大倍数N为：
N=12K= =960
由此说明，当测杆移动0.001MM时，在目镜中可见到0.96MM的位移量。

图2

四、测量步骤
1、测头的选择：测头有球形、平面形和刀口形三种，根据被测零件表面的几何形状来选择，使测头与被测表面尽量满足点接触。所以，测量平面或圆柱表工作时，先用球形测头。测量球面工作时，选用平面形测头。测量小于10MM的圆柱面工件时，选用刀口形测头。
2、按被测塞规的基本尺寸组合量块。
3、调整仪器零位
（1）参看图1，先好量块组后，将下测量面置于工作台11的中央，并使测头10对准上测量面中央。
（2）粗调节：松开支臂紧固螺钉4，转动调节螺母2，使支臂3缓慢下降，直到测头与量块，并能在视场中看到刻度尺象时，将螺钉4锁紧。
（3）细调节：松开紧固螺钉8，转动调节螺母2,使支臂3缓慢下降,直到测头与量块上测量面轻微接触,并能在视场中看到刻度尺象时,将螺钉4锁紧。
（4）细调节：松开紧固螺钉8，转动调节凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺象与指示接近为止（图3A）。然后拧紧螺钉8。
（5）微调节：转动刻度尺微调螺钉6（图2B）,使刻度尺的零线影象与指示线重合（图3B），然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。
(6)将测头抬起，取下量块。
4、测量塞规：按实验规定的部位（在三个横截面上的两个相互垂直的径向位置上）进行测量，把测量结果填入实验报告。
5、从国家标准GB1957——81查出塞规的尺寸公差和形状公差，并判断塞规的适用性。

图3

思考题
凸轮7，直至在目镜中观察到刻度尺象与U指示线接近为止（图3A）。然后拧紧螺钉8。
（4）微调节：转动刻度尺微调螺钉6（图2B），使刻度尺的零线影象与U指示线重合（图3B），然后压下测头提升杠杆9数次，使零位稳定。
（5）将测头抬起，取下量块。
4、测量塞规：按实验规定的部位（在三个横截面上的两个相互垂直的径向位置）进行测量，把测量结果填入实验报告。
5、从国家标准GB1957——81查出塞规的尺寸公差和形状公差，并判断塞规的适用性。
思 考 题
1、用立式光学计测量塞规属于什么测量方法？绝对测量与相对测量各有何特点？
2、什么是分度值、刻度间距？它们与放大比的关系如何？
3、仪器工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响？工作台与测杆轴线垂直度如何调节？
4、仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何不同？

实验1—2 用内径百分表或卧式测长仪测量内径
一、 实验目的
1、 熟悉测量内径常用的计量器具和方法。
2、 加深对内尺寸测量特点的了解。
二、 实验内容
1、 用内径百分表测量内径。
2、 用卧式测长仪测量内径。
三、 测量原理及计量器具说明
内径可用内径千分尺直接测量。但对深孔式公差等级较高的孔，则常用内径
百分表式卧式测长仪作比较测量。
1、 内径百分表
国产的内径百分表，常由活动测头工作行程不同的七种规格组成一套，用以测量10——450MM内径，特别适用于测量深孔，其典型结构如图1所示。

图1
内径百分表是用它的可换测头3（测量中固定不动）和活动测头2跟被测孔壁接触进行测量的，仪器盒内有几个长短不同的可换测头，使用时可按被测尺寸的大小来选择。测量时，活动测头2受到一定的压力，向内推动镶在等臂直角杠杆1上的钢球4，使杠杆1绕支轴6回转，并通过长接杆5推动百分表的测杆而进行读数。
在活动测头的两侧，有对称的定位板8。装上测头2后，即与定位板连成一个整体。定位板在弹簧9作用下，对称地压靠在被测孔壁上，以保证测头的轴线处于被测孔的直径截面内。
2、 卧式测长仪
卧式测长仪是以精密刻度尺为基准，利用平面螺旋线式读数装置的精密长度计量器具。该仪器带有多种专用附件，可用于测量外尺寸、内尺寸和内、外螺纹中径。根据测量需要，既可用于绝对测量，又可用于相对（比较）测量，故常称为万能测长仪。
卧式测长仪的外观如图2所示。

图2
在测量过程中，镶有一条精密毫米刻度尺（图3A中的6）的测量轴3随着被测尺寸的大小在测量轴承座内作相应的滑动。当测头接触被测部分后，测量轴就停止滑动。图3A是测微目镜1的光学系统。在目镜1中可以观察到毫米数什，但还需细分读数，以满足精密测量的要求。测微目镜中有一个固定分划板4，它的上面刻有10个相等的刻度间距，毫米刻度尺的一个间距成名胜在它上面时恰与这10个间距总长相等，故其分度什为0.1MM。在它的附近，还有一块通过手轮3可以旋转的平面螺旋线分划板2，其上刻有十圈平面螺旋双刻线。螺旋双刻线的螺距恰与固定分划板上的刻度间距相等，其分度值也为0.1MM。在分划板2的中央，有一圈等分为100格的圆周刻度。当分划板2转动一格圆周分度时，其分度值为：
=0.001（MM）
这样就可达到细分读数的目的。这种仪器的读数方法如下：从目镜中观察，可同时看到三种刻线（图3B），先读毫米娄（7MM）,然后按毫米刻线在固定分划板4上的位置读出零点几毫米数（0.4MM）。再转动手轮3，使用权靠近零点几毫米刻度值的一圈平面螺旋双刻线夹住毫米刻线，再从指示线对准的圆周刻度上读得微米数（0.051MM）。所以从图3B中读得的数是7.451MM。

图3

四、 测量步骤
1、用内径百分表测量内径
（1）按被测孔的基本尺寸组合量块。换上相应的可换测头并拧入仪器的相应螺孔内。
（2）将选用的量块组和专用侧块（图4中的1和2）一起放入量块夹内夹紧（图4），以便仪器对零位。在大批量生产中，也常按照与被测孔径基本尺寸相同的标准环的实际尺寸对准仪器的零位。
（3）将仪器对好零位。用手拿着隔热手柄（图1中的7），另一只手的食指和中指轻轻压按定位板，将活动测头压靠在侧块上（或标准环内）使活动测头内缩，以保证放入可换测头时不与侧块（或标准环内壁）磨擦而避免磨损。然后，松开定位板和活动测头，使可换测头与侧块接触，就可在垂直和水平两个方向上摆动内径百分表找最小值。反复摆动几次，并相应地旋转表盘，使百分表的零刻度正好对准示值变化的最小值。零位对好后，用手指轻压定位板使活动测头内缩，当可换测头脱离接触时，缓缓地将内么百分表从侧块（或标准环）
内取出。
（4）进行测量。将内径百分表插入被测孔的轴线方向测几个截面。每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。
测量时轻轻摆内径百分表（图5），记下示值变化的最小值。根据测量结果和被测孔的

图4 图5
公差要求，判断被测孔是否合格。
2、用卧式测长仪测量内径
（1）接通电源，转动测微目镜的调节环以调节视度。
（2）参看图2，松开紧固螺钉12，转动手轮6，使工作台5下降到较低的位置。然后在工作台上安好标准环或装有量块组的量块夹子，如图4所示。
（1） 将一对测钩分别装在测量轴和尾管上（图6），测钩方向垂直向下，沿轴向移动测量轴和尾管，使两测钩头部的楔槽对齐，然后旋紧没钩上的螺钉，将测钩固定。
（3）上升工作台，使两测钩伸入标准环内或量块组两侧块之间，再阍手轮6的紧固螺钉12拧紧。
（2） 移动尾管10（11是尾管的微调螺钉），同时转动工作台横向移动手轮7，使测钩的内测在标准环端面上刻有标线的直线方向或量块组的侧块上接触，用紧固螺钉13锁紧尾管；然后用手扶稳测量轴3，挂上重锤，并使测量轴上的测钩内测头缓慢地与标准环或侧块接触。
（4）找准仪器对零的正确位置（第一次读数），
如为标准环，则需转动手柄7，同时应从目镜中找准转折点（图7A中的最大值），在此位置上，扳动手柄8，再找转折点（图7B中的最小值），此处即为直径的正确位置。然后，将手柄9压下固紧。

图6 图7
如为量块组，则需转动手柄4，找准转折点（最小值）。在此位置上扳动手柄8 找最小值转折点，正确对零位置。要特别注意在掀动手柄4和8时，其摆动幅度要适当，千万避免测头测出侧块，由于重锤的作用使测量轴急剧后退产生冲击，将毫米刻度尺损坏。为防止这一事故的发生，通过重锤挂绳长度对测量轴行程加以控制。当零位找准后，即可按前述读数方法读数。
（5）用手扶稳测量轴3，使测量轴右移一个距离，固紧螺钉2（尾管是定位基准，不能移动），取下标准环或量块组。然后安装被测工件，松开螺钉2，使测头与工件接触，按前述的方法进行调整与读数，即可读出被测尺寸与标准环或量块组尺寸之差。
（6）沿被测内径的轴线方向测几个截面。每个截面要在相互垂直的两个部位上各测一次。根据测量结果和被测内径的公差要求，判断该内径是否合格。

思考题
1、 用内径千分尺与内径百分表测量孔的直径时，各属何种测量方法？
2、 卧式测长仪上有手柄 4（图2）。能使万能工作台作水平转动，测量哪些形状的工件需要用它来操作？