质量控制教案一：测量方法及量具概述通常，将结构简单，在车间使用的测量器具称为量具；将结构复杂，精确度高，主要在计量室和实验室使用的测量器具成为量仪[2]。

一、量具的定义为了保证机械制造的零件符合图纸规定的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求，需要用测量器具进行检测，用于测量的器具称为量具。

量具是用来测量零件线性尺寸、角度以及检测零件形位误差的工具。

为保证被加工零件的各项技术参数符合设计要求，在加工前后和加工过程中，都必须用量具进行检测。

选择使用量具时，应当适合于被测零件的形状、测量范围，适合于被检测量的性质。

测量方法可分为接触、非接触测量；单项、综合测量以及直接、间接测量等方式。

测量器具的选择：（1）单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等。

（2）大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪等。

（3）测量器具的不确定度应等于或小于国家标准规定的计量器具不确定度的允许值。

量具的精度必须与加工精度相适应通常选用的读数精度应小于被测量公差的1/10-1/3倍（一般情况下取1/5）。

二、常用量具生产加工中常用的量具有钢板尺、卡钳、游标卡尺、百分尺、百分表、内径量表、角尺、塞尺、刀口尺、万能角度尺及专用量具（塞规、卡规）等。

根据不同的检测要求选择不同的量具。

在我国机械制造中，测量采用的长度单位制是国际单位制，常以毫米为基本单位。

教案二：常用的测量方法及量具测量器具按照测量原理、结构特点及用途等，分为基准量具、极限量规、检查夹具、通用测量量具四类。

[2]一、钢尺钢尺能直接得出工件有关尺寸的粗略测量读数，其测量方法简单，精度不高。

或用卡钳在钢尺上先取得所需要的尺寸。

再去检验工件是否符合规定的尺寸。

钢尺的长度规格有150、300、500、1000mm四种，常用的是150mm和300mm两种。

钢尺的使用方法如图4-153所示。

(a) 使用钢板尺测量宽度(b) 使用钢板尺测量长度(c) 使用钢板尺测量毛坯直径图4-153 钢尺的使用方法使用钢尺测量零件时应注意：1．测量矩形零件的宽度时，钢尺和被测零件的一边垂直，和零件的另一边平行；2．测量圆柱体的长度时，要把钢尺准确地放在圆柱体的母线上;3．测量圆柱体的外径或圆孔的内径时，要使钢尺靠着零件一面的边线来回摆动，直到获得最大的尺寸。

二、卡钳对于尺寸检测精度不高的场合，可使用卡钳配合其它量具进行尺寸测量，卡钳一般分为外卡钳和内卡钳，如图4-154、4-155所示。

图4-154卡钳的类型图4-155 内外卡钳测量方法三、游标卡尺游标卡尺是一种比较精密的量具，在机械制造中是最为常用的一种量具，它可以直接量出工件的内径、外径、宽度、深度等。

常用的游标卡尺读数准确度0.02mm。

常用的游标卡尺的测量范围有0～125mm、0～200mm、0～300mm等规格。

(一)刻线原理及读数方法1. 刻线原理。

如图4-156以l/50的游标卡尺为例，当尺框与内外量爪贴合时，游标上的零线对准尺身的零线（见图4-157），尺身每一小格为1mm，取尺身49mm长度在游标上等分为50格，即尺身上49mm刚好等于游标上50格。

图4-156游标卡尺图4-158 用游标卡尺测量工件图4-159 游标卡尺测量不准的原理使用游标卡尺测量工件所读取的尺寸与实际尺寸存在测量误差，如图4-159所示，测量过程中，要注意游标卡尺必须放正，切忌歪斜，并多次测量，以免测量不准。

四、高度尺、深度尺高度尺、深度尺是专用于测量高度和深度的游标高度尺和游标深度尺。

游标高度尺除用来测量工件的高度外，也可用来作精密划线用。

图4-160所示，高度尺、深度尺的读数与游标卡尺原理相同。

使用游标卡尺进行测量时应注意：1．校对零点：擦净尺框与内外量爪，贴合，查尺身、游标零线重合。

不重合，则在测量后应修正读数；2．测量时，内外量爪不得用力紧压工件，以免量爪变形或磨损，降低测量的准确度；3．游标卡尺仅用于测量已加工的光滑表面。

粗糙工件和正在运动的工件不宜测量，以免量爪过快磨损。

图4-160游标高度尺与游标深度尺五、千分尺千分尺又称百分尺或螺旋测微器，如图4-161所示，测量工件尺寸时，测微螺杆和微分筒连在一起，转动微分筒时，测微螺杆和微分筒一起向左或向右移动。

通常其测量准确度为0.01mm ，是机械制造中常用的一种量具。

常用千分尺的测量范围有0～25mm 、25～50mm 、75～100mm 等规格。

图4-161 千分尺结构（一）刻线原理及读数方法1．刻度原理。

固定套筒在轴线方向上刻有一条中线，中线上下方各刻一排刻线，上下两排刻线相互错开0.5mm ；在微分筒左端锥形圆周上有50等分的刻度线。

图4-162 千分尺读数2．读数方法。

千分尺的读数方法如图4-162所示，测量姿势，如图4-163所示。

千分尺读数原理：测微螺杆的螺距为0.5mm ，即螺杆转一周，同时轴向移动0.5mm ，微分筒上每1小格的读数为0.5/50mm=0.01mm 。

当千分尺的螺杆左端与砧座表面接触时，微分筒左端的边线与轴向刻度线的零线重合，同时圆周上的零线应与中线对准。

千分尺测量注意事项：(1）校对零点。

将砧座与螺杆接触，看圆周刻度零线是否与中线零点对齐，如有误差，在测量时，根据误差值修正读数； (2）当测量螺杆快要接触工件时，须使用端部棘轮(严禁使用微分筒，以防用力过大引起测量螺杆或工件变形）。

当棘轮发出“嗄嗄”打滑声时应停止转动；(3）工件测量表面要擦干净，并准确放在千分尺测量面间，不得偏斜；(4）测量时，不能先锁紧螺杆，后用力卡过工件，易导致螺杆弯曲或测量面磨损，从而降低准确度。

(5）读数时提防读错0.5mm 。

图4-163 外径千分尺的用法示意图六、万能角度尺万能角度尺是用来测量工件内、外角度的量具，万能角度尺的读数机构是根据游标原理制成的。

其结构如图4-164所示。

图4-164 万能角度尺应用万能角度尺测量工件时，其应用举例如图4-165所示。

图4-165 万能角度尺的应用七、百分表、千分表百分表、千分表属于比较量具，只能测量出相对的数值，是精密测量中用途很广的指示式量具。

主要用来测量工件的形状和位置公差。

（如圆度、平面度、垂直度、圆跳动等），也常用于工件的精密找正。

有0.0lmm （百分表）、0.005mm 、0.002mm 及0.00lmm （千分表）几种分度值。

1. 百分表百分表的结构如图4-166所示，齿轮传动结构。

万能角度尺读数原理：主尺尺身刻线每格1∘。

游标的刻线是取尺身的29∘等分为30格，因此游标刻线每格为30/29°，即尺身与游标一格的差值为'230/130/291=°=°−°，也就是万能角度尺读数准确度为'2。

其读数方法与游标卡尺完全相同。

万能角度尺使用要求：测量时应先校准零位。

万能角度尺的零位，是当角尺与直尺装上后，且角尺的底边及基尺与直尺无间隙接触，尺身与游标的“0”线对准。

调好零位后，通过改变基尺、角尺、直尺的相互位置，可测0～320∘范围内任意角度。

千分尺读数步骤： (1) 读出微分套筒距边线最近的轴向刻度线数(应为0.5mm 的整数倍）； (2) 读出微分套筒与轴向刻度中线重合的圆周刻度数；(3) 将上两部分读数加起来即为总尺寸。

图4-166百分表百分表使用时常装在专用百分表架上，典型应用情况，如图4-167所示。

图4-167 百分表常见的应用2. 内径百分表内径百分表是用来测量孔径及其形状精度的一种精密的比较量具，是测量公差等级IT7以上孔的常用量具。

其附有成套的可换插头，读数准确度为0.01mm 。

常用的测量范围有6～10mm 、10～18mm 、18～35mm 、35～50mm 、50～100mm 、100～160mm 等。

内径百分表的结构与使用方法，如图4-168所示。

图4-168 内径百分表的组成及应用八、量规量规是一种间接量具，是适用于成批大量生产的一种专用量具。

量规的种类很多，常用量规有以下几种：1. 塞规塞规是用来检验孔径或槽宽的，如图4-169（a ）所示，它的一端较长，直径等于工件的下限尺寸，称为过端，如图4-169 （b ）所示，一端长度较短，直径等于工件的上限尺寸，称为止端；检验工件孔径时，当过端能过去，止端进不去，说明工件的实际尺寸在公差范围之内，是合格的，否则不合格，如图4-169（a ）、（b ）所示。

百分表组成1-测量头；2-测量杆；3-大指针；4-小指针；5-表壳；6-刻度盘百分表读数原理测量杆上或上移动1mm 时，通过齿轮传动系统带动大指针转一圈，小指针转一格。

刻度盘圆周上100等分，其每格的读数值为1/100mm=0.0lmm ；小指针每格读数为l mm 。

大小指针所示读数之和为尺寸变化量。

图4-169塞规和卡规及其用法2. 卡规卡规是用来检验轴径或厚度的，如图4-169（c）、（d）所示，它和塞规相似也有“过端”和“止端”，但尺寸上下限规定与塞规相反。

测量方法与塞规相同。

3. 塞尺塞尺是测量间隙的薄片量尺。

它由一组厚度不等的薄钢片组成，如图4-170所示当一片或数片尺片能塞进被测间隙，则尺片厚度即为被测间隙的间隙值。

若某被测间隙能插入0.05mm的尺片，换用0.06mm的尺片则插不进去，说明该间隙在0.05～0.06mm之间。

图4-170 塞尺4. 90º角尺90º角尺用来检查工件的垂直度，可以检测垂直度误差。

它的两边成90º角，如图4-171所示。

当90º角尺的一边与工件一面贴紧，检查工件另一面与90º角尺的缝隙。

1.比较法比较法是将被测表面与已知评定参数值的粗糙度样板（简称样块）相比较，根据视觉和触觉比较被测表面与样板，选择并判断被测表面与相应粗糙度数值的样板一致（或接近）来评定被测表面的表面粗糙度。

样块（如图4-172所示）是一套具有平面或圆柱表面的金属块，表面经磨、车、镗、铣、刨等切削加工，电铸或其他工艺加工而成，而具有不同的表面粗糙度。

比较样板的选择应使其材料、形状和加工方法与被测工件尽量相同。

利用样块根据视觉和触觉评定表面粗糙度的方法虽然简便，但会受到主观因素影响。

如被测表面精度要求较高时，可借助于放大镜、比较显微镜进行比较，以提高检测精度。

图4-172 采用刨削、车削、铣削、镗削、磨削及喷砂等工艺方法加工的表面粗糙度比较样块2.针描法利用仪器的触针沿被测表面缓慢滑行，被测表面的微观不平度将使触针作垂直方向的位移，由传感器将位移量转换为电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示出表面粗糙度数值，也可用记录器记录被测截面轮廓曲线。

能显示表面粗糙度数值的测量工具称为表面粗糙度测量仪（如图4-173所示），能自动计算出轮廓算术平均偏差Rα、微观不平度十点高度R Z、轮廓最大高度R y和其他多种评定参数，测量效率高，适用于测量Rα0.025～6.3微米的表面粗糙度。