2.2 基准与量值传递
2.2.1 长度基准与量值传递
为了保证工业生产中长度测量的精度，首先要建立国际统一、稳定可靠的长度基准。我国在采用先进的国际单位制的基础上，进一步统一了我国的计量单位，并规定法定计量单位制中，长度的基本单位为米（m）。作为长度基准，按1983年第十七届国际计量大会的决议规定米的定义为：“米是光在真空中于1/299792458s时间间隔内行程的长度。”
采用辐射线的波长作为长度基准具有极好的稳定性和复现性。1985年，我国用自己研制的碘吸收稳定的0.633μm氦氖激光辐射作为波长标准来复现“米”定义。显然这个长度基准无法直接用于实际生产中的尺寸测量。为了将基准的量值传递到实体计量器具和产品工件上去，就需要有一个统一的量值传递系统，即将米的定义长度一级一级地传递到生产中使用的各种计量器具上，再用其测量工件尺寸，从而保证量值的准确一致。为了保证零件在国内、国际上具有互换性，必须把长度基准的量值准确地传递到生产中应用的计量器具和被测工件上，以保证量值的准确一致，如图2-1所示。
2.2.2 量块
从波长标准到生产中应用的测量器具和机械零件的量值传递，是依靠量块来实现的。量块又称块规，是由两个相互平行的侧面之间的距离来确定其工作长度的高精度量具，在机械制造和计量部门中应用较多。量块除了作为长度基准的传递媒介外，还可有以下的作用：
生产中被用来检定和校准测量工具或量仪；
相对测量时用来调整量具或量仪的零位；
有时量块还可以直接用于精密测量、精密划线和精密机床的调整。
图2-1 长度量值的传递
1.量块的形状与特点
量块是没有刻度、截面为矩形的平面平行端面量具，采用特殊合金钢（一般用铬锰钢）或能被精加工成可研合表面的其他材料制成。量块的形状有长方体和圆柱体两种，常用的是长方形六面体，如图2-2所示。它有两个相对且平行的研磨十分光滑的平面，具有线胀系数小、不易变形、耐磨性能好、工作表面粗糙度值小、研合性好等特点。
2.量块的构成
量块用铬锰钢等特殊合金钢或线胀系数小、性质稳定、耐磨以及不易变形的其他材料制成。
常用的量块是长方体，它有两个平行的测量面和四个非测量面。测量面极为光滑、平整，其表面粗糙度为Ra=0.008～0.012μm。两测量面之间的距离即为量块的工作长度，称为标称长度（公称尺寸）。标称长度到5.5mm的量块，其标称长度值刻印在上测量面上；标称长度大于5.5mm的量块，其标称长度值刻印在上测量面的左侧平面上。标称长度到10mm的量块，其截面尺寸为30mm×9mm；标称长度为10～1000mm的量块，其截面尺寸为35mm×9mm，如图2-3所示。
图2-2 量块
3.量块的黏合性
由于量块的两个测量面精度高，十分光滑平整，如将一量块的工作表面沿着另一量块的工作表面滑动时，用手稍加压力，两量块便能黏合在一起。由于量块具有这样的黏合性，因此，可以用多个量块组成量块组，而构成所需要的尺寸，这样就为量块的成套生产创造了条件。
4.量块的精度
按国标GB/T 6093—2001《几何量技术规范（GPS）长度标准量块》的规定，量块按制造精度分为6级，即00、0、1、2、3和K级。其中00级精度最高，3级精度最低，K级为校准级。级主要是根据量块长度极限偏差、量块长度变动量允许值、测量面的平面度、量块测量面的表面粗糙度及量块的研合性等指标来划分的。
量块长度是指量块上测量面上任意一点到与此量块下测量面相研合的辅助体（如平晶）表面之间的垂直距离。量块的中心长度是指量块测量面上中心点的量块长度，如图2-3中的L0。量块长度的极限偏差是指量块中心长度与标称长度之间允许的最大误差；量块长度变动量是指量块的最大量块长度与最小量块长度之差。
各级量块长度的极限偏差和量块长度变动量允许值如表2-1所示。
制造高精度量块的工艺要求高、成本也高，而且即使制造成高精度量块，在使用一段时间后，也会因磨损而引起尺寸减小。所以按“级”使用量块（即以标称长度为准），必然要引入量块本身的制造误差和磨损引起的误差。因此，需要定期检定出全套量块的实际尺寸，再按检定的实际尺寸来使用量块，这样比按标称尺寸使用量块的准确度高。按照JJG 146—2011《量块》的规定，量块按其检定精度分为五等，即1、2、3、4、5等，其中1等精度最高，5等精度最低。等主要是根据量块测量的不确定度的允许值、量块长度变动量v的允许值tv和量块测量面的平面度公差td来划分的，如表2-2和表2-3所示。
图2-3 量块的长度定义
表2-1 各级量块的精度指标（摘自GB/T 6093─2001）
注：1.根据特殊订货要求，对00级、0级和K级量块可以供给成套量块中心长度的实测值；
2.对K级和3级，根据订货供应；
3.表中所列偏差为保证值；
4.据测量面边缘0.5mm范围内不计。
表2-2 各等量块的精度指标（摘自JJG 146—2011）
注：距离量块测量面边缘0.8mm范围内不计。
表2-3 各个精度等级的量块的平面度公差（摘自JJG 146—2011）
注：1.距离量块测量面边缘0.8mm范围内不计；
2.距离量块测量面边缘0.8mm范围内的表面不得高于测量面的平面。
量块按“级”使用时，是以标记在量块上的标称尺寸作为工作尺寸，该尺寸包含了量块实际制造误差。按“等”使用时，则是以量块检定后给出的实测中心长度作为工作尺寸，该尺寸不包含制造误差，但包含了量块检定时的测量误差。一般来说，检定时的测量误差要比制造误差小得多。所以量块按“等”使用时其精度比按“级”使用要高。
量块的“级”和“等”是表达精度的两种方式。我国进行长度尺寸传递时用“等”，许多工厂在精密测量中也常按“等”使用量块，因为除可提高精度外，还能延长量块的使用寿命（磨损超过极限的量块经修复和检定后仍可作同“等”使用）。
5.量块的选用
量块是定尺寸量具，一个量块只有一个尺寸。为了满足一定尺寸范围的不同要求，量块可以利用黏合性组合使用。根据国际GB/T 6093—2001规定，我国成套生产的量块共有17种套别，每套的块数为91、83、46、12、10、8、6、5等。表2-4所示为83块和91块一套的量块尺寸系列。
表2-4 成套量块尺寸表（摘自GB/T 6093—2001）
量块的组合原则：
①使用量块时，为了减少量块的组合误差，应尽量减少量块的组合块数，一般不超过4块。
②选用量块时，应从消去所需尺寸最小尾数开始，逐一选取，每选一块，至少使尺寸的位数减少一位。
【例2-1】从91块一套的量块中组合尺寸为68.589mm的量块组，所组量块的竖式和横式如下：
