2.4 常见量具的选用及测量

根据零件的加工精度，合理选用量具并实施正确的测试方法是保证零件测量数值的正确性及其测量精度的重要因素之一。

1.零件的加工精度

选用量具必须根据零件的精度要求、零件的形状及测量尺寸的大小，以便发挥量具的作用并降低加工成本。零件的加工质量包括多种因素，属于机械加工的因素统称为加工精度。零件的机械加工精度包括以下4类：

1）尺寸精度。尺寸精度是指零件经机械加工后的尺寸准确程度，以公差来表示。零件的精度越高，公差数值越小。

2）表面形状精度。表面形状精度是指零件经机械加工后表面几何形状的准确程度，以形状偏差的大小来表示。形状偏差是机械加工后，零件的实际形状与理论形状之间的偏差。

3）相互位置精度。相互位置精度是指零件经机械加工后各表面之间、表面与轴线之间或轴线与轴线之间相互位置的准确程度，以位置偏差来表示。位置偏差是指零件各表面之间的实际相互位置与理论上的相互位置之间的偏差。

4）表面粗糙度。表面粗糙度是指机械加工后零件表面的粗糙程度。

2.尺寸的测量及量具

对高度、长度、厚度、深度、外径和内径等简单几何体的尺寸，选用测量量具时，一要考虑测量尺寸的大小，二要考虑测量精度，如表2-2、表2-4和表2-5分别列出了游标卡尺、外径千分尺和百分表适用测量精度的范围。

例如，测量长度尺寸145mm±0.035mm（测量尺寸为145mm，精度要求为±0.035mm）时如果选用

的游标卡尺或测量范围为125～150mm的外径百分尺（测量精度分别为0.02mm及0.01mm），则不仅保证能测尺寸145mm，而且还能保证测量准确。

又如测孔mm，可选用测量范围为35～50mm的内径百分表、量程为25～50mm外径百分尺或量规按尺寸40mm对准内径百分表，将表针调至零位，即可利用该内径百分表进行测量。这种比较测量法的测量精度为0.01mm。

若孔的尺寸为mm，因精度要求低，则可直接用精度为0.05mm或0.1mm的游标卡尺进行测量。

3.表面几何形状的测量及量具

零件几何形状的误差一般不超过零件的尺寸公差。对于精度要求高的零件，由于使用性能的需要，往往其几何形状公差要求也严，此时在零件图上应注明。

例如，某零件图上的轴径尺寸只注明而没提出其他要求，测量时轴的圆度等几何形状公差以不超过0.033mm为合格；若图中技术条件要求轴径的圆度偏差不大于0.015mm，则此时轴的几何形状公差为0.015mm而不是0.033mm。

对于高精度的零件，其几何形状公差可取尺寸公差的1/3～1/2。对于尺寸公差数值较小的零件，其几何形状公差可取其尺寸公差的2/3。

（1）直线度的测量量具 直线度是指零件表面直线性误差的程度。常用的测量方法及量具如下：

1）塞尺插入法。即利用刀口尺和直尺配合塞尺测量直线度。这种方法适用于测量精度要求大于0.02mm的一般长度表面的直线度，测量方法如图2-13所示。

2）透光估测法。透光估测法的测量量具及方法如图2-14所示。主要用于对平面直线度的估测。

3）光缝比较法。光缝比较法用于平面直线度要求很高时的测量。测量方法是将刀口形直尺放在被测表面上，观察其光缝的大小并与标准光缝进行比较，以判断平面的直线度偏差。

标准光缝是由平板、刀口形直尺及块规组合而成，如图2-38所示。

在刀口形直尺两端与平板之间放两块尺寸为1mm的块规，中间按需要放不同尺寸的块规，如0.999mm、0.998mm、0.997mm等。测量时将被测表面观察到的光缝与标准光缝进行比较，以判断平面直线度的偏差值。

4）水平仪测量法。对于长而精度要求高的表面（如导轨面）的直线度常用水平仪来测量。水平仪每格刻度的精度为0.02～0.05mm，即气泡每移动一格，相当于每米长度上的倾斜度为0.02～0.05mm。表2-8列出了水平仪的精度等级。

图2-38 标准光缝

测量时常将水平仪与平尺配合使用，如图2-39所示。图中支撑距离L=400～500mm，将水平仪及平尺放在被测平面上，可测出400～500mm长度上的直线度。

例如对导轨直线度的测量。若导轨长度为2000mm，可将其分为5段。测量时，水平仪的起始位置规定为零（相应地调整气泡处于零位），然后依次移动水平仪对其他部位进行检测。把与水平仪的移动方向相同的气泡移动值规定为正值，相反方向的移动值规定为负值，然后将测得的被测线上等距离的各次数值绘成坐标图，在坐标图上正值向上倾斜，负值向下倾斜（见图2-40），再用直线连接曲线首尾两端点a、f，则曲线与af直线在垂直方向上的最大差值Δy即为所测导轨面的直线度误差。

图2-39 直线度的水平仪测量

1—水平仪 2—工字平尺 3—支撑块

图2-40 水平仪测量直线度坐标图

（2）平面度的测量及量具 平面度是指平面的平整程度，其测量方法和量具是：

1）刀口形直尺和直尺测法。用刀口形直尺和直尺测量平面度，这种方法仅适用于精度不高的平面凹、凸的测量。还可用直尺或刀口形直尺测量被测表面不同位置、不同方向的直线度，并借助于塞尺得到误差数值。根据各次测量结果，按几何公差规定做出包容实际表面且距离为最小的两平行平面（见图2-41），此两平行平面间的距离Δ即为平面的平面度误差。

2）平面对研测法。用平面对研法检查平面的平面度，这种方法适用于检查精度要求较高的平面。做法是先在被测表面涂上显示剂，再用标准平板与其对研，研后检查在25mm×25mm面积内的研点数。

若被测平面不是刮研表面，可看其研后接触面积的大小和均匀程度来确定平面度。

用对研法检查平面度时，选用标准平板的面积应大于被测平面的表面。若被测表面的尺寸过大时，也可用水平仪检查。

3）平板、百分表测法。用平板、百分表检查平面度（见图2-42），首先需将被测工件放置于平板上，调整被测平面上的a、c两点等高及b、d两点等高，再用百分表检查整个被测平面，表针显示的最大与最小读数差就是被测表面的平面度误差。

图2-41 平面度误差

图2-42 平面度检查

1—百分表 2—被测零件 3—平板

（3）圆度的测量及量具 圆度误差是指包容同一横剖面实际轮廓的两个相差最大的圆半径之差Δ，即Δ=R_最大-R_最小，如图2-43所示。圆度的测量方法有多种，视零件的具体情况而定。常用的测量方法有：

1）对于两端保留顶尖孔的轴，使用两顶尖及百分表测量最为方便，即将轴支承于两顶尖上，百分表放在被测部位，将轴轻轻旋转，表针指示的最大和最小读数之差即为轴的圆度误差。

图2-43 圆度误差测量

2）当轴类零件不准两端保留顶尖孔时，通常用V形架或标准圆环配合百分表进行测量，如图2-44所示。

显然，用V形架测量时，由于零件转动角度不同，其几何中心高度也有变化，故测量误差大，不如用标准圆环测量准确。

3）对于孔圆度的测量，可用三点接触式内径百分表进行近似测量，但测得的偏差是直径上的偏差，折半之后才是圆度偏差。

4.位置精度测量及量具

零件各表面相互位置有多种情况，故位置精度的测量方法也有所不同，一般采用量具和仪器配合使用进行测量。

（1）测量孔轴线与平面的平行度孔轴线与平面的平行度，一般在零件图样上给出偏差要求。测量时常用平板、心轴、高度尺和百分表配合进行，如图2-45所示。

按图示方法测量时，表针的摆差即是两尺寸a、b之差，也就是在指定长度上孔的轴线与平面的平行度误差。

图2-44 圆度的测量

a）V形架、百分表测法 b）标准圆环、百分表测法

（2）两孔轴线平行度的测量 如图2-46a所示，在x方向标出两孔轴线的平行度Δ_x。有两种测量方法：

1）当两孔中心距尺寸不大时，可用心轴、游标卡尺或外径百分尺配合进行测量，量具的精度视被测件的尺寸精度而定。

2）当两孔中心距尺寸较大时，根据工件的外形，可选用平板、V形架、心轴、百分表、高度尺或滑动表座等配合使用。图2-47所示为连杆两孔轴线平行度的测量实例。

图2-45 孔轴线与平面平行度的测量

图2-46 两孔轴线的平行度

a）在x方向 b）在y方向

两孔轴线的平行度测量除x方向外，还有y方向的平行度测量方法，如图2-46b及图2-47所示。

（3）孔系中心距的测量 在箱体或法兰盘类零件的加工或装配中，常遇到孔系的测量。当孔的位置精度较高，孔距尺寸又不大时，可在孔中插入紧配合的标准心轴（见图2-48），然后用外径百分尺量得两心轴的外侧尺寸a，再将测得的尺寸a减去两孔的实际半径之和便可得到两孔的中心距。

当孔的位置精度要求较高，孔距尺寸较大时，常用平板、块规、块规架、游标高度尺、百分表和内径百分表等量具配合，用坐标方法进行测量，如图2-49所示。

图2-47 连杆两孔轴线平行度测量

1—百分表或杠杆百分表 2—平板 3—心轴

图2-48 法兰盘孔测量

图2-49 用坐标法测箱体孔距

1—工件 2—平板 3—杠杆百分表 4—第1组块规 5—第2组块规

测垂直方向Ⅰ、Ⅱ两孔的位置尺寸及145±0.025mm的方法是：

1）用内径百分表先测出孔及的实际尺寸，假设为ϕ70.02mm和ϕ75.02mm。

2）按图示要求将工件放在平板上，使A面与平板接触。

3）测孔Ⅰ的中心尺寸。按尺寸H₁=150mm-35.01mm=114.99mm组成第1组块规，再用装有杠杆百分表的游标高度尺测尺寸H₁的上面，并将表针调至零位后，拿开第1组块规，用已对好的高度尺及杠杆百分表测孔Ⅰ的最低点，观察表针对零位的偏摆，假如表针多偏摆了1小格，则表示孔的中心比名义尺寸高0.01mm，即孔Ⅰ的实际中心尺寸为150.01mm。

4）测孔Ⅱ相对于孔Ⅰ的中心高145±0.025时，应先将尺寸150.01mm反映在块规架上，可组成一组高度h₁=150.01mm的块规进行块规架调整（见图2-50），调好后将块规架锁紧。

按孔Ⅱ相对于孔Ⅰ的中心尺寸和孔Ⅱ的实际半径组成第2组块规，高度h₂=145mm-37.51mm=107.49mm。将这组块规放在已调好的块规架上，即得到了图2-49所示尺寸H₂=h₁+h₂=150.01mm+107.49mm=257.5mm。用装有杠杆百分表的高度尺测第2组块规的上面（即H₂=257.5mm）并将表针调整至零位后，拿开第2组块规及块规架。最后用两次调好的高度尺和杠杆百分表测孔Ⅱ的最低点，观察表针的偏摆，若表针多偏摆了1.5小格，则表示孔Ⅱ相对于孔Ⅰ在垂直方向上的实际中心距为145.015mm。

图2-50 用块规、杠杆百分表测孔距

将工件转90°，使B面与平板接触，用上述方法同样能测量孔Ⅰ、Ⅱ在x方向的尺寸160^+00.025mm及155^+00.025mm。

（4）孔间轴线垂直度的测量 图2-51所示是孔间轴线垂直度的测量实例。

测量孔间轴线的垂直度，是指测量在给定长度上的垂直度。测量图2-51中箱体Ⅰ、Ⅱ两孔在指定长度L上的垂直度，方法是先在Ⅰ、Ⅱ两孔内分别插入紧配的心轴，用千斤顶将工件支撑在平板上，再调整千斤顶，利用直角尺将心轴2调成垂直，最后用百分表测量心轴1在长度L内呈现的摆动量，该摆动量就是Ⅰ、Ⅱ两孔在此长度上的实测垂直度误差。

图2-51 孔间轴线垂直度的测量

1—工件 2—百分表 3—心轴 14—心轴2 5—千斤顶 6—直角尺 7—平板