物理与机电工程学院《互换性与测量技术》实验指导书曾强编写适用专业：机械工程类本科专业四川文理学院二O一四年八月前言 (2)学生实验守则 (3)实验一通用量具应用及量块组合选择（孔轴测量）实验二立式光学计测量轴径 (10)实验三万能测长仪测量孔径 (13)实验四用双向自准直仪测量直线度误差............ 实验五表面粗糙度的测量. (21)实验六影像法测量螺纹主要参数................ 24 (4)17、八前在“设计、制造、测量”三大环节中，测量占有极其重要的地位，测量是检查、判定机械产品的几何精度是否达到设计和使用要求的最有效手段。

测量技术的基本任务是保证产品质量，防止废品产生，降低成本，实现互换性。

通过测量技术实验，要求达到以下主要目的：1、了解有关测量技术的知识，学会控制产品质量的基本方法，加强对机械制造的质量观念；2、基本掌握典型零件的测量方法；3、了解机械制造中常用计量器具的构造原理和一般保养方法；4、掌握计量器具的选用原则及常用计量器具的使用方法；5、了解测量结果的处理方法，并学会作精度分析，从而掌握提高测量精度的途径。

本实验指导书共设置了六个实验：1.通用量具应用及量块组合选择；2.立式光学计测量轴径；3.万能测长仪测量孔径；4.形位误差测量；5.表面粗糙度的测量；6.基于图像处理万能工具显微镜的测量。

学生实验守则1、测量技术实验室相当于工厂的中心计量室，主要是常用量具和光学仪器，要求恒温、恒湿、防尘、防震。

进入实验室后不能乱动仪器，不得高声喧哗，严禁吸烟、吐痰、丢垃圾。

2、实验前学生必须认真预习实验指导书，明确实验目的，了解实验原理和方法。

3、进入实验室后要注意听指导教师讲解示范，并经许可后才能进行实验操作。

4、实验时应保持良好的秩序，以严肃认真的科学态度进行实验，实验过程中注意独立思考，细心观察，对出现的问题进行认真分析并查出其原因。

5、实验时应按操作规程进行，否则不能得到要求的测量结果，而且还有可能损坏仪另外，仪器上的镜头不能用手或布擦，仪器上上防锈油的地方不能用手接触。

6实验时如遇仪器发生故障，应立即报告指导教师。

7、实验报告是实验成绩的评分依据，必须认真填写实验报告、处理实验数据。

三分之一实验未参加或实验成绩不及格均不能参加实验课考试。

实验一通用量具应用及量块组合选择(孔轴测量)一、实验目的：1. 了解量块、千分尺、游标卡尺的构造和工作原理。

2•掌握量块尺寸组合、千分尺、游标卡尺测量尺寸的方法3•掌握由测得数据进行数据处理的一般方法，并分析产生误差的原因及误差类型。

二、实验内容用量块、千分尺、游标卡尺按直接法根据测量部位图测量孔、轴的直径，并判断其合格性。

三、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学。

四、实验设备及测量原理千分尺、游标卡尺、83块一套的量块4.1游标尺游标尺由主尺和游标组成。

主尺的刻线间距为lmm游标的刻线间距比主尺的刻线间距小，其刻线差值(分度值)有0.1、0.02、0.05mm三种。

在生产中直接用游标尺测量工件的外径、内径、宽度、深度及高度尺寸，应用相当广泛。

游标尺按用途分有，游标卡尺、游标深度尺和游标高度尺(图I —1)三种。

图I—1游标尺(a)-游标卡尺1-主尺；2框架；3-调节螺母；4-螺杠；5-游框；6-游标；7、8、9、10-量爪；11、12-锁紧螺母(b)-游标深度尺1-主尺；2-调节螺母；3-游框；4-横尺；5、7-锁紧螺母；6-游标(c)-游标高度尺1-底座；2-游框;3、4-锁紧螺母；5-主尺；6、9-量爪；7-调节螺母；8-游标图1 —2和图I—3所示的是数显卡尺和数显高度尺。

设游标的刻线间距数为n,刻线间距为b,主尺的刻线间距数为则游标长度n-1b = an游标分度值如分度值为0.1mm的游标尺。

取主尺上的9格(9mm)长度，在游标上刻成10格，则游标的刻线间距为10mm游标分度值i=1- 10=0.1mm>为了使游标的刻线间距不致过小，读数时清晰方便，可把游标的刻线间距增大，如附图l-5(a)所示的分度值i=0.1mm的游标尺。

游标的刻线间距数仍为n= 10格，主尺的刻线间距19 b —数为(2n--1) = 19格，游标的刻线间距10mm=1.9mml则游标分度值(2n —1 ) ai =2a —b =2a -- -------- a =— = 0.1mmn n写成一般式：式中，r 游标模数。

2 .度数方法图1-2数显卡尺1 •刻度原理图1-3数显高度尺n-1，刻线间距为a(a=1mm).L=nb=(n-1)a游标长度L =nb = 2n -1 aL =nb - rn -1 a游标尺是利用游标的一个刻线间距与主尺一或二个刻线间距的微小差值(游标分度值)其累积数来估计主尺上的小数读数的。

若游标零线正好对准主尺刻线，则游标尺仅最未一根刻线与主尺刻线重合；若游标零线与主尺刻线错开，则游标尺的某一刻线将和主尺的某一根刻线重合。

其读数方法如附图1-4的右边部分所示。

先确定主尺零刻线（上）与游标零刻线（下）错开的格数，读出整数，然后在游标上找三根刻线，中间的一根应与主尺的某一刻线对齐、两旁的两刻线均偏向中间刻线，游标对齐刻线的序号乘上游标分度值，即为主尺上的小数读数（若游标上直接标出读数，则可直接读数而不必计算）。

二者相加为所测尺寸。

图1 —4游标尺的刻度原理与读数方法3•选择与使用1）按工件形状、各被测部位基本尺寸与公差大小选择游标尺。

2 检查零位读数是否正确。

将游标卡尺两测量面合拢，检查主尺和游标的零刻线是否对齐，否则记下零位示值误差，测量时加以校正。

至于游标深度尺和游标高度尺的检查，则要在使其测量面与平板（或校正块）接触的条件下才能进行。

3）进行测量。

如图1 —1（a）所示，松开螺钉II与12，调节两量爪距离。

当量爪与工件表面接触时锁紧螺钉12。

旋转螺母3，进行微调后读数。

对指定部位测量三次，取其平均值作为测量结果。

4注意事项1）被测工件尽可能靠近主尺安放。

如图I —5所示。

若被测尺寸与刻线尺不在同一直线a1 上，量爪就会因测量力P的作用及间隙1的影响而歪斜，从而会产生测量误差 b 。

为减少此误差，应减小a。

图1-5游标卡尺的结构误差2）控制测量力。

用游标尺测量时，测量力凭测量者的感觉控制，工件在两测量面间不应被压得太紧，但也不允许松动。

3）寻找正确测量部位。

测量面接触工件的部位必须正确，以保证所测尺寸的准确性。

4）正确读数。

读数时要减少斜视引起的误差，要弄清楚游标刻线上标的是刻线序号还是读数。

4.2百分尺（千分尺）百分尺用于测量工件内、外尺寸，深度和高度。

按用途可分为外径百分尺、内径百分尺和深度百分尺等（图1 —6）。

图1 —6百分尺（a）一外径百分尺1-弓架；2-量头；3-螺母；4-套筒；5-微分筒；6-棘轮；7-测微螺杠（b）—内径百分表1-量头；2-螺母；3-套筒；4-锁紧螺母；5-微测螺杠；6-微分筒；7-调节螺母（c）一深度百分尺1-量杠；2-横尺；3-螺母；4-套筒；5-微分筒；6-棘轮百分尺的分度值为0.01mm测量范围有0〜25mm 25〜50mm等多种。

图I—7和图1 —8所示的是数字显示千分尺和数字显示深度千分尺。

1.刻度原理与读数方法百分尺是利用螺旋的直线位移与角位移成比例的原理进行测量和读数的。

如图1—9所示，套筒上刻有上、下两排刻线，同排刻线间距为1mm上下两排刻线错开o—Emm即与测微丝扛的螺距相等。

微分筒刻有50等分别线.当宣旋转一周。

丝杠位移0.5mm转动一格，丝杠移动0.01mm=所以百分尺的分度值为O.OImmo读数时，先从套筒上下两排刻度上读出整数和0.5mm读数(二者均以微分筒端面作为活动指标线)，然后从微分筒上读出0.5mm以下的读数(以套筒上的长横线作为指标线)。

二者相加即为所测尺寸。

图1-9(b)所示的读数为(8+0.5+0.27)mm = 8. 77mm 附图 1 —9(a)所示的读数为(8 十0.27)mm= 8. 27mmR图1-8数字显示深度千分尺图1-9百分尺读数举例2 •选择与使用1)按工件形状、被侧部位基本尺寸与公差大小选择百分尺。

2)检查零位读数是否正确。

对0〜25mm的外径百分尺，直接将两测量面合拢来检查。

当百分尺测量范围大于25mm时，用校对杆或量块校对。

内径百分尺用标准环规、装在量块夹中的量块或外径百分尺校对。

3)进行测量。

如图I —6(a)所示，测量时手持弓架I，旋转微分筒5,使测微螺杆4前进。

当螺杆前端测量面与工件表面接近时，再旋转棘轮定压机构6至测量面与工件接触抵紧后，棘轮就会在销子上打滑而发出响声，螺杆也就停止前进，此时便可读数。

对指定部位测量三次，取其平均值作为测量结果。

五、实验方法及数据记录1.实验步骤(1)根据零件的尺寸及极限偏差选择长度尺寸的测量仪器。

(2)对照各实际测量仪器认识其主要部件及其作用，掌握各测量仪器的工作原理及测量使用方法。

(3)分别对零件轴径和孔径进行测量，并将测量数据记录、整理和进行处理。

(4)将测量结果与图样上的技术要求进行比较，判断其合格与否。

(5)写出实验报告。

2.注意事项(1)实验前一定要预习实验指导书，拟定实验方案与测量步骤，经指导老师检查认可，方可进行测量实验。

(2)使用各测量仪器要严格遵守仪器的操作规程。

实验二立式光学计测量轴径一、实验目的1、了解立式光学计的测量原理和操作方法；2、掌握用立式光学计测量轴径的方法；3、巩固轴径尺寸公差的概念二、实验内容用立式光学计按相对法根据测量部位图测量轴的直径，并判断其合格性。

三、实验原理、方法和手段利用光学杠杠放大原理将读数精确到微米进行比较测量轴的直径，并按轴的验收极限判断其合格性。

四、实验组织运行要求以学生自主训练为主的开放模式组织教学。

五、实验条件JD3型投影立式光学计、JDG-1型立式光学计、被测轴（$ 12u6）、量块（4等）立式光学计是精密光学机械端度计量仪器之一。

它是利用量块与被测零件相比较的方法来测量零件外形的微差尺寸，主要用于测量圆柱形、球形等工件的直径或样板工件的厚度以及外螺纹的中径。

立式光学计主要组成见外形图2-1。

JD3型投影立式光学计的主要技术指标:分度值：0.001mm示值范围：± 0.1mm测量范围：0 〜180mm光学计管的示值误差在土60 m范围内为土0.2m移动，其光学系统图2-2所示。

光线由进光反射镜 6进入光学计管中，由通光棱镜7将光线 转折90度，照亮了分划板4上的刻度尺9。

刻度尺上有土 100格的刻线，此处刻线作为目标，位于物镜2的焦平面上。

由刻度尺 9发出的光线经棱镜 3后转折90度，透过物镜2成为平 行光线，射向平面反射镜，平行光线被反射回来，重新透过物镜2,再经棱镜3汇聚于分划板4的另一半上，此处有一指示线 &当测量杆5上下移动时，推动平面反射镜1产生摆动， 于是刻度尺9的像相对于指示线产生了移动，移动量可通过目镜 10进行读数（投影立式光学计可通过读数放大镜直接读数）。