01-长度基准与量值传递系统
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第二节机械制造中的互换性一、互换性及其意义1、什么叫互换性?例如:组成现代技术装置和日用机电产品的各种零件,如电灯泡、自行车、手表、缝纫机上的零件、一批规格为M10-6H的螺母与M10-69螺栓的自由旋合。
在现代化生产中,一般应遵守互换性原则。
(1)定义在制成的同一规格的一批零件中,不需任何挑选或附加加修配或再调整,就可装上机器(或部件)上,而且达到规定的使用性能要求,具有上述要求的零部件称为具有互换性的零部件。
(2)互换性给产品的设计、制造和使用带来很大方便1)从设计方面按互换性进行设计可以最大限度地采用标准件、通用件,大大减少绘图、计算等工作量,缩短设计周期,并有利于产品多样化和计算机辅助设计。
2)从制造方面互换性有利于组织大规模专业化生产,有利于采用先先进工艺和高效率的专用设备,有利于计算机辅助制造、实现加工、装配过程的机械化、自动化,减轻工人的劳动强度,提高生产效率,证产品质量,降低生产成本。
3)从使用方面零部件有互换性,可及时更换已经磨损、损坏了的零部件,减少了机器的维修时间和费用,保证机器能够连续而持久的运转,提高了机器的使用寿命。
所以互换性对保证产品质量,提高生产率和增加经济效益具有重要意义,因此互换性是现代机械制造业中一个普遍遵守的原则。
二、互换性的分类按互换的范围分功能互换、几何参数互换本课程研究几何参数互换。
什么是几何参数互换?几何参数互换是指零部件的尺寸、形状、位置及表面粗糙度等参数具有互换性。
按互换程度分完全互换、不完全互换什么是完全互换?一批零件、部件在装配时不需分组、挑选、调整和修配、装配后既能满足预定的要求称为完全互换。
什么是不完全互换?当装配精度要求较高时采用完全互换,将使零件精度要求提高、加工困难、成本增高。
这时可适当降低零件制造精度,使之便于加工。
而在加工好后通过测量将零件按实际尺寸的大小分为若干组,同一组内零件有互换性、组与组之间不能互换、属不完全互换,称为不完全互换。
第一章长度计量概述第一节长度计量的任务和内容长度计量(又称几何量计量)是一项历史悠久、基础性很强的技术。
长度计量与人们生活、生产活动、国民经济各个部门、科学技术各个领域有着十分密切的联系。
在日常生活中,做衣服要用尺子量体裁衣,盖房要丈量土地;在工业生产中,长度计量是保证加工零件的尺寸和形状符合设计要求,保证装配的零部件和整机达到质量指标的技术手段;科学的进步更离不开长度计量,许多科学实验往往是通过长度计量来获得实验结果的。
如研究宏观世界,测量天体间距离;研究微观世界,测量分子结构等。
长度计量的重要任务是:研究和确定长度单位;研究建立和保存长度计量基准、标准;建立长度各项计量检定系统,组织量值传递,开展计量检定与修理,以保证量值的准确一致;研究新的长度计量测量方法和手段,确定测量准确度;应用新的科学技术理论,开拓长度计量的新领域。
长度计量按其测量对象来分,可包括以下几个方面的内容:(1)长度尺寸——如端度、轴孔直径、坐标尺寸、线纹间尺寸、箱体结构尺寸等;(2)角度一如平面角(斜率等)、圆分度、空间位置角(如两轴交错的夹角)、锥度等;(3)表面形状和位置—平面度、直线度、圆度、垂直度、平行度等;(4)表面粗糙度(微观不平度)和波度;(5)齿轮。
螺纹、花键及各类加工刀具等的各种工程参量。
第二节长度计量的单位几何量表征物体的大小、长短、形状和位置,其基本参量是长度和角度。
长度的单位是“米”(m)。
角度量分为平面角和立体角,其单位分别为弧度(rad)和球面度(sr)。
“米”的倍数单位和分数单位按SI规定,是在“米”前加十进制词头构成。
如常用单位有毫米(mm)、微米(μm)、千米(km)等。
平面角在日常应用中,保留使用以度(°)、[角]分(′)、[角]秒(″)为单位的60进制。
它们与弧度的换算关系为1°=(π/180)rad,1′=(π/10800)rad,L″=(π/648000)rad。
量块的量值传递系统及量块的检定(一)(1)量块的量值传递系统建立量值传递系统的意义,在于保证正确地、合理地举行量值传递,以保证量值的精确和统一。
量块是长度量值传递的实物标准,担负着量值传递的任务.在传递过程中,不同等级的量块,测量不确定度有不同的要求。
必需实行不同等级的量块作为标准,并选取相应精确度的计量仪器及测量办法来测量,这就形成了量块本身的量值传递系统:量块计量检定工作基准波长,目前实际用法的有稳定的氦-氖激光波长和氪-86辐射光波波长,配以相应的量块激光干涉仪或柯式干涉仪作为工作基准仪器,用来检定最高等级标准量块。
我国现行的量块量值传递系统的框图1.4.19所示。
图中符号Ur为测量结果总的相对不确定度;U为测量结果总的肯定不确定度(或称总不确定度)(um);l为所考虑的长度(m),不确定度的置信水平均为0.99。
框图内量值的单位均为毫米(mm)。
图1.4.19 长度计量器具(量块部分)检定系统框图(JJG 2056-90) (2)量块的检定为保证量块量值的精确,必需对量块采取周期检定。
量块检定必需按国家计量检定规程JJG 146-2003举行。
①量块的检定项目:按照国家计量检定规程的要求,量块的检定项目及主要检定工具列于表1.4.9中。
表1.4.9 量块检定项目和主要检定设备注:表中需检定的项目用“+”表示;可以不检定的项目用“-”表示。
②量块的检定条件: a·标准条件。
量块长度检定证书给出的测量结果,应是标准条件下的值。
标准条件规定如下: b.量块检定时的温度要求。
量块检定时,室内温度应稳定,匀称和临近20℃,详细的要求随量块的长度和等级不同而有所差别,其值可参考表1.4.10的规定。
表中所列温度控制项目1是指量块长度测量时,量块和比较仪的温度对20℃偏差的允许值(±℃)。
温度控制项目2指的是长度测量时,量块附近空气的稳定性,温度变幻速度的允许值(℃/h)。
温度控制项目3是指当量块经研合性等表面检定后,放置在恒温风室内比较仪旁边敞盖木盘上,为使温度平衡到与室温相同(20℃)的时光(min)。
长度计量的量值传递把长度计量基准所复现的“⽶”的准确长度﹐按照国家规定的检定系统通过检定﹐逐级或直接传递给⼯作⽤的﹑不同精度等级的长度测量⼯具﹐以保证所测得的量值准确和⼀致的过程。
它是长度计量技术的主要内容之⼀。
中国的长度计量的量值传递系统由国家基准﹑副基准﹑⼯作基准和计量标准等组成。
国家基准是指复现“⽶”的整套装备﹐包括端⾯长度国家基准和线纹长度国家基准。
副基准是通过与国家基准⽐对来确定精确度的整套装备。
⼯作基准是通过与国家基准或副基准⽐对﹐并经国家鉴定实际⽤于检定计量标准的整套装备。
设⽴⼯作基准是为了不使国家基准和副基准因使⽤频繁⽽丧失其应有的精确度。
计量标准是国家根据测量精确度要求和经济原则﹐规定不同精度等级﹐作为传递量值⽤的长度测量⼯具和标准器。
在中国﹐国家法定的长度标准器有量块和线纹尺。
在机械制造中使⽤的长度测量⼯具﹐应该按照国家规定的检定系统检定﹐才能使在不同地点﹑不同时间﹑⽤不同⽅法加⼯出的零件具有互换性﹐并保证其尺⼨精度。
端⾯长度量值检定系统以量块作为标准器。
利⽤端⾯长度国家基准中测量范围为 0.5~1000毫⽶的激光量块⼲涉仪或柯⽒⼲涉仪﹐以绝对测量法检定 1等量块﹐然后利⽤⽐较测量法以1等量块检定2等量块﹐以2等量块检定3等量块﹐照此类推依次检定各等量块。
按照测量精确度的要求﹐再⽤各等量块检定⼯作⽤的﹑具有相应精确度的长度测量⼯具。
线纹长度量值检定系统以线纹尺作为标准器。
利⽤线纹长度国家基准中的测量范围到1000毫⽶﹐精确度为±0.2微⽶的激光⼲涉⽐长仪﹐检定殷钢基准线纹尺和⽯英基准线纹尺﹔然后利⽤具有相应精确度的⽐长仪﹐逐“等”传递﹐检定 1﹑2﹑3等标准线纹尺。
按测量精确度的要求﹐再⽤各等线纹尺检定⼯作线纹尺和⼯作⽤的﹑具有相应精确度的长度测量⼯具。