互换性与技术测量实验指导书

互换性与技术测量

实验指导书

机械工程实验室

2008-10

合象水平仪测量直线度误差

一、实验目的

1、掌握用合象水平仪测量直线度误差的方法及数据处理。

2、加深对直线度误差的定义及理解。

二、实验内容

用合象水平仪测量直线度误差。

三、计量器具说明与测量原理

为了控制机床、仪器导轨及长轴的直线度误差，常在给定平面（垂直平面或水平平面）内进行检测，常用的测量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等测定微小角度变化的精密量仪。

由于被测表面存在直线度误差，测量器具置于不同的被测部位上时，其倾斜角将发生变化，若节距（相邻两点的距离）一经确定，这个微小倾角与被测两点的高度差就有明确的函数关系，通过逐个节距的测量，得出每一变化的倾斜度，经过作图或计算，即可求出被测表面的直线度误差值。合象水平仪因具有测量准确、效率高、价格便宜、携带方便等特点，在直线度误差的检测工作中得到广泛采用。

合象水平仪的结构，主要由微动螺杆、螺母、底盘水准仪、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V形工作面和底座等组成。如图3-1所示。

1、水准器

2、棱镜

3、放大镜

4、杠杆

5、测量机构

6、底板

7、测量机构

8、微动螺杆

图3-1 合象水平仪

合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡像复合放大，以提高读数时的对准精度，利用杠杆和微动螺杆传动机构来提高读的精度和灵敏度,其工作原理见本

指导书第二篇。合象水平仪置于被测工件表面上，若被测两点相对自然水平线不等高时，将引起两端的气泡像不重合，转动度盘使气泡像重合，此时合象水平仪的读数值即为该两点相对自然水平面的高度差，刻度盘读数与桥板跨距L之间的关系为：

h= i·L·a

四、测量步骤；

1、量出零件被测表面总长，将总长分为若干等分段（一般为6～12段）确定每一段的长度（跨距）L，并按L调整可调桥板两圆柱的中心距。

2、将合像水平仪放于桥板上，然后将桥板从首点依次放在各等分点位置上进行测量。到终点后，自终点再进行一次回测，回测时桥板不能调头，同一测点两次读过的平均值为该点的测量数据。如某测点两次读数相差较大，说明测量情况不正常，应查明原因并加以消除后重测。

测量时要注意每次移动桥板都要将后支点放在原来前支点处（桥板首尾衔接），测量过程中不允许移动水平仪与桥板之间的相对位置。

3、从合象水平仪读数时，先从合像水平仪的侧面视窗处读得千位数，，再从其上端读数鼓轮处读得十位和个位数。

4、把测得的值依次填入实验报告中，并用计算法按最小条件进行数据处理，求出被测表面的直线度误差。

五、数据处理

1、为了作图的方便，最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差。

2、根据各测点的相对差，在坐标纸上描点。作图时不要漏掉首点（零点），且后一点的坐标位置是在前一点座标位置的基础上累加。用直线依次连接各点，得出误差折线。

3、两条平行直线包容误差折线，其中一条直线必须与误差折线两个最高（或最低）点相切，在两切点之间有一个最低（或最高）点与另一条平行线相切。这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域。两平行线在纵坐标上的截距即为被测表面的直线度误差值△a(角度格值)。

4、差值△f（μm）按下式折算成线性值，并按国家标准GB1184－1996确定被测表面直线度的公差等级。

△f =i·L·△a

式中：i —合像水平仪的分度值

L—桥板跨距

△a一被测件的直线度误差值（格）

例：用合象水平仪测量一长平面的直线度误差，仪器的分度值为0.01mm，

选用的桥板节距L＝200mm，测量直线度的记录数据见下表。若被测面的直线度公差为5级，试用作图法评定该的直线度误差是否合格。

解：数据处理的步骤如下：

⑴先将各点的顺测值与回测值取平均,

⑵简化测量数据：a值可取任意数值，但要有利于相对差数字的简化，本例取a＝274格。

⑶将相对差中的各点读数格值在直角坐标系中逐一累加描点（如图3－2）。

⑷求最小包容区：先过1点和第5点作一直线，再过第4点作一平行线。则两条平行线在纵坐标上的截距6.5格，即为该被测件的直线度误差值（格值）。

⑸求直线度误差的线值：△f = 0.01×200×6.5 = 13 (μm)

⑹按GB1184－1996，直线度5级公差值为25μm。其测量出的误差值小于公差值，所以被测零件直线度误差合格。

测量数据

测点序号i 0 1 2 3 4 5

仪器读数ai 顺测—273 278 275 283 270 回测—275 280 277 285 272 平均—274 279 276 284 271

相对差△ai 0 0 +5 +2 +10 -3 坐标值yi 0 0 +5 +7 +17 +14

图3-2 被测件直线度误差折线图

六、思考题

1、目前部分工厂用作图法求解直线度误差时，仍沿用以往的两端点连线法，即把误差折线的首点（零点）和终点连成一直线作为评定标准，然后再作平行于评定标准的两条包容直线，从平行于纵坐标来计量两条直线之间的距离作为直线度误差值。那么：

1）、以例题作图为例，试比较按两端点连线和按最小条件评定的误差值，何者合理？为什么？

2）假若误差折线只偏向两端点连线的一侧（单凸、单凹），上述两种评定误差值的方法的情况如何？

2、用作图法求解直线度误差值时，如前所述，总是按平行于纵坐标计量，而不是垂直于两条平行包容直线之间的距离，原因何在？

实验零件的内径测量

一、实验目的

1、了解内径指示表的工作原理和使用方法。

2、掌握由测量结果（尺寸偏差和几何形状偏差）来判断工件的适用性。

一、仪器说明

由内径指示表和装有械杆系统的测量装置所组成，如图1所示。仪器附有一套固定测头以备选用。它是用相对比较法测量长度的，活动量头的移动经杠杆系统传给指示表，内径指示表的两测量头放入被测孔内，应位于直径方向上，这是由弦片来保证的。弦片借助弹簧力始终和被测孔接触，其接触点的连线和直径是垂直的，这样就保证了两测量头位于被测孔的直径上。

三、实验步聚

1、根据被测孔的基本尺寸，选择相应的固定量头旋入量杆上。

2、按被测孔的基本尺寸，选择量块，并组合到量块夹中。

3、如图1（C）所示，调整指示表的零点

4、将已调整好零点的提示表放入被测孔内摆动，找到指针偏转的最小值，即为孔的实际读数。

5、按测量示意图所示，在孔的三个截面两个方向上，共测六处按孔的验收极限判断工件的合格性。