长度计量基础知识

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1、第一章 長度計量基礎知識 第一節 長度計量的任務和內容 長度計量（又稱幾何計量）是一項歷史悠久、基礎性很強的技術。長度計量與 人們生活、生産活動、國民經濟各個部門、科學技術各個領域有著十分密切的關 係。在日常生活中，做衣服要用尺子量體載衣，蓋房子要丈量土地；在工業生産 中，長度計量是保證加工零件的尺寸和形狀符合設計要求，保證裝配的零部件和 整機達到質量指標的技術手段；科學的進步更離不開長度計量，許多科學實驗室 往往是通過長度計量來獲得實驗結果的。如研究宏觀世界，測量天體間距離；研 究微觀世界，測量分子結構等。長度計量的重要任務是：研究和確定長度單位；研究建立和保存長度計量基 准、標準；建立長度

2、各項計量檢定系統，組織量值傳遞，開展計量檢定和修理， 以保證量值的準確一致；研究新的長度計量檢定方法和手段，確定測量準確度； 應用新的科學技術理論，開拓長度計量的新領域。長度計量按其測量對象來分，可包括以下幾個方面的內容：（1）長度尺寸如端度、軸孔直徑、座標尺寸、線紋間尺寸、箱體結構尺寸 等；（2）角度如平面度（斜率等）、圓分度、空間位置角（如兩軸交錯的夾角）、 錐度等；（3）表面形狀和位置平面度、直線度、圓度、垂直度、平行度等；（4）表面粗糙度（微觀不平度）和波度；（5）齒輪、螺紋、花鍵及各類加工刀具等的各種工程參量。第二節 長度計量器具的分類長度計量器具的種類、型式繁多，按其在量值傳遞中的

3、作用，可分為計量基 准、計量標準和工作計量器具；按其結構的複雜程度和功能的完備程度，可分為 實物量具、計量儀器和計量裝置；按用途分為標準量具極限量規、檢驗夾具和計 量儀器。另外，還按照長度計量器具的準確度等級、標準化水平、自動化程度等 特征進行分類。下面從結構和功能角度對長度計量器具進行分類介紹。一、實物量具（簡稱量具）實物量具是具有固定形態，用來直接複現或提供定量的一個或多個已知量值 的計量器具。所謂固定形態，是指量具應具有恒定的物理和化學狀態，以保證在 使用時，量具能確定地複現並保持已知量值。在長度計量中，屬於量具的有量塊、 線紋尺。量具的特征是，沒有測量機構，沒有指示器或運動著的零部件，

4、只是複現單 位量值的一個實物，一般情況下不能直接而配用一些儀器進行測量，因而常常是 一種被動式的計量器具。從定義可知。量具要分為單值量具和多值量具。單值量具是指用來複現測量 單位的某一倍數或分數值的量具，例如量塊。單值量具一般成套出售。多值量具 是指用來複現測量單位的多個倍數或分數值的量具，例如毫米分度的線紋米尺。二、計量儀器（簡稱量儀）計量儀器是將被測量值轉換成可直接觀測示值或等效信息的計量器具，簡稱 量儀。量儀的主要特性在於它將被測量或被測量與已知量的比較結果，經過轉換 後輸出。量儀的主要特征是：1、其本身不是單位量值的複現，而是通過轉換得到的指示值或等效信息， 如示值、數字、脈沖信號、電

5、信號等。2、在結構上有測量機構，有指示器或有可活動的測量零部件，可以直接測 出被測對象的量值，因此是一種主動式計量器具。量儀按其工作原理可分為：機械式量儀、光學量儀、電動量儀和氣動量儀。機械式量儀是通過機械傳動原理測量幾何量的儀器。常見的如百分表、千分 表、杠杆百分表、杠杆卡規、扭簧比較儀等。光學量儀是利用光學原理對幾何尺寸進行測量的儀器。常見的如光學計、測 長儀、測長機、工具顯微鏡、光學分度頭、接觸式幹涉儀等。電動量儀是應用電學原理測量幾何量的儀器。與機械量儀、光學量儀相比， 電動量儀具有準確度高、操作簡便、效率高的特點。電動量儀一般由三部分組成： 傳感器、電子電路系統、顯示器（或記錄儀、執

6、行器）。傳感器將被測量轉化為 電信號，傳遞給電子電路系統，經電子電路系統的放大運算處理的電信號使顯示 器顯示被測信號的大小，或者使記錄儀記錄曲線，或者使執行器執行預設的控制 功能。常見的有電感測微儀、圓度儀、三座標測量機等。氣動量儀是根據流體靜力學和動力學原理，以壓縮空氣為介質，利用壓縮空 氣流動時的特性進行長度測量的儀器。三、計量裝置為確定時間被測量值所必需的計量器具和輔助設備的總體稱為計量裝置，也 稱為測量系統。計量裝置一般包括：計量器具、夾持部件、運動部件、傳感器、 控制部件、電源等。例如，百分表檢定儀、某些複雜的檢驗夾具等屬於計量裝置。第三節 長度計量器具的計量特性計量特性反映了計量器

7、具本身的質量，是評定計量器具是否合格、能否繼續 使用的重要依據。下面介紹長度計量器具的計量特性以及反映其計量特性的技術 指標。一、計量特性1、標稱值：測量儀器上標明其特性或指導其使用的量值，該值為圓整值或近似 值。通常對實物量具而言。2、示值：由計量器具所指示的被測量值稱為示值。就是說，在讀數瞬間，由計 量器具的指示裝置所指示。3、測量範圍和量程（1）標稱範圍：也稱為示值範圍。是計量學器具的操縱器件調到特定位置 時可得到的示值的範圍。（2）測量範圍：計量器具的誤差處在規定極限內的一組被測量值的範圍。（3）量程：標稱範圍兩極限差的模。 測量範圍和量程是選擇計量器具時所要考慮的重要方面。4、分度值

8、：兩個相鄰標尺標記所對應的標尺值的差。分度值通常以標在標尺上 的單位表示。5、準確度：計量器具給出接近於被測量真值的響應的能力。它反映了在計量器 具的示值中，由於系統誤差和隨機誤差的影響，示值接近真值的程度。在 JJF1001 1998通用計量術語及定義中准確度的定義是“測量結果與被測 量真值之間的一致程度”。6、准確度等級：符合一定的測量要求，使其示值誤差保持在規定極限以內的計 量器具的等別或級別。7、穩定度（性）：在規定條件下，計量器具保持其計量特性恒定不變的能力。 影響計量器具穩定度的有：環境因素、材料因素、內應力等。 穩定度是計量的一個很重要的性能是保證量值統一的重要方面。如果計量器具

9、的量值頻繁地變化，那麽檢定和校准就失去了意義。穩定度是決定計量器具的 檢定或校準周期必須考慮的重要方面。穩定度的表示，通常以示值誤差的年變化量來表示。例如對於量塊，其穩定 度以其長度在一年的變化量來表示。8、靈敏度：是計量器具對被測量變化（激勵）的反映能力。它反映了在規定條 件下，激勵和對應的響應之間的關係。靈敏度（S）以計量器具的響應變化（4）除以相應的激勵變化（山）來表 示：S=AL/AXL被觀測量的增量（響應變化） AX被測量的增量（激勵變化） 對於線性計量器具，靈敏度 S 是一個常數；對於非線性計量器具，靈敏度 S 是一個變量，可能與激勵無關。9、鑒別力閾（靈敏閾、靈敏限）：鑒別力閾，

10、是計量器具産生未察覺的響應 變化的最大激勵變化，這種激勵變化應緩慢而單調地進行。 鑒別力與分度值無必然關係，它可能大於分度值，也可能小於分度值；在計量器具不同示值的點段，可能會有不同的鑒別力。鑒別力可能與諸如內部或外部的噪音、磨擦、阻尼、慣性、量化值等有關。 需要經調的是，測定鑒別力時所施的激勵變化應是緩慢的、單調的。10、分辨力：指示裝置能有效辨別的最小的示值差。一般認為，模擬指示裝 置的分辨力為標尺分度值的一半，數字式指示裝置的分辨力為末位數的一個字碼。二、計量器具的技術指標1、示值誤差量具的示值誤差是量具的標稱值和其真值之差。 量儀的示值誤差是量儀的示值與被測量的真值之差。2、修正值：為

11、消除或減少系統誤差，用代數法加到未修正測量結果上的值稱為 修正值。修正值值等於未修正測量結果的已經確定的系統誤差，但正負號相反。3、基本誤差：計量器具在標準條件下所具有的誤差稱為基本誤差。標準條件是 指檢定時所規定的工作條件，基本誤差也稱固有誤差，通常在正常工作條件 下的示值誤差就是基本誤差。4、附加誤差：計量器具在非標准條件下所增加的誤差稱為附加誤差。5、允許誤差：技術標准、檢定規程中對計量器具所規定的允許的誤差極限值稱允許誤差是一個許可的誤差界線。允許誤差不僅針對示值，還可以指其它計 量性能的誤差允許極限。6、回程誤差：在相同條件下，計量器具正反行程在同一示值點時，被測量值之 差的絕對值，

12、即為回程誤差，也稱為滯後誤差或變差。7、相鄰示值誤差：計量器具相鄰受檢點的示值誤差之差稱為相鄰示值誤差。 某些計量器具要控制其誤差分布狀況，不允許突變或要求反映示值比較均 勻，則往往用相鄰示值誤差進行考核。例如百分表。8、示值變動性：在測量條件不變的情況下，對同一被測量進行多次重復測量讀 數，其示值變化的最大差值稱為示值變動性。在進行多次重復測量時，不改變被測量的輸入量，也不改變計量器具的安裝 位置，主要檢查讀數機構所引起的示值變化。例如對帶測杆的表類計量器具， 通常要檢定其示值變動性。9、零值誤差：當被測量為零值時，計量器具偏離零位的示值稱為零值誤差。10、傾斜誤差：由於計量器具的正常位置傾

13、斜而産生的示值變化。傾斜誤差往往 是由於計量器具安裝不正確，或者調整不水平，不垂直、不平行而引起的。11、測量不確定度：對測量結果不能肯定的程度。第四節 長度度計量器具的選擇計量器具的選擇原則是：保證測量的準確性，並且要有一定的的經濟性。所 謂“保證測量的準確性”，是指能夠滿足被測件的精度要求；所謂“經濟性”， 是指應使所選的計量器具與被測件的特性，如尺寸、形狀、材料、批量等相適應。對長度計量而言，計量器具的選擇有如下兩種：一、按檢驗標準選擇即按照GB3177光滑工件尺寸的檢驗來選擇選擇計量器具。GB3177對常用長度計量器具的選擇作了規定，適用於對公差為0.0093.2mm 光滑工件的尺寸檢

14、驗。由於被測工件形狀誤差和測量誤差的影響，使檢驗不能夠完全按照理想的公 差極限進行，因而會産生誤收或誤廢的现象。为了避免誤收或誤廢的现象，采用 了内缩的验收极限，以适应地减少被测工件形狀誤差和測量誤差的影響。这个内 缩量称为安全裕度，用字母A表示。安全裕度A的值，由被测工件的公差决定，约为被测尺寸公差下限的10%。 另一方面，安全裕度A由计量器具的不确定度1和溫度、工件形狀誤差及測量 頭的變形等因素引起的不確定度2所組成，當取1=0.9A, 2=0.45A兩者按獨立 隨機誤差合成：A=七(0.9 A2 (0.45 A2GB3177按照工件公差列出了安全裕度和計量器具測量不確定度的允許值, 如表

15、 1安全裕度及計量器具不確定度允許值零件公差安全裕度A計量器具不確 定度允許值1=0.9A大於等於0.0090.0180.0010.00090.0180.0320.0020.00180.0320.0580.0030.00270.0580.1000.0060.00540.1000.1800.0100.0090.1800.3200.0180.0160.3200.5800.0320.0290.5801.0000.0600.0541.0001.8000.1000.0901.8003.2000.1800.160表1)選擇計量器具時，先根據工件的公差查出A值和1值，所選的的計量器具 的不確定度應不大於 1

16、 值。二、按測量方法的精度系數選擇對於GB3177沒有包括的其他工件的檢測，選擇計量器具時即按測量方法的精度系數選擇。測量方法的精度系數K=計量器具的極限誤差/被測工件的公差Tm一般取K值為1/101 /3。對於Tm小的工件，可取為等於或接近於1/3；對 於Tm大的工件，可取等於或接近於1/10。對於不同的精度等級，有不同的理想的Ko值。要求用所選的計量器具的極 限誤差求出的KWKo。Ko 值見表 2。常用計量器具的測量極限誤差見表 3。測量方法精度系數零件的公差等級IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11 IT16Ko (%)32.53027.525201510表 2 ）第五節 測量條

17、件 為了保證測量結果的準確性，應選擇適當的測量條件。這些測量條件包括溫 度、濕度、振動、灰塵等。1、溫度：在長度測量中，以20C為標準溫度。 消除溫度對測量的影響，有三種途徑：（1）在標準溫度下測量；（2）正確選擇計量器具使其線膨脹係數盡可能與被測零件的線膨脹系 統一致；（3）采用平衡溫度的方法。即將被測零件與計量器具置於同一溫度條 件下，經過一定的時間，使兩者與周圍的溫度一致。2、濕度：相對濕度 60703、防振：對於精密測量而言，例如光學長度計量儀器，須在振動很小的 條件下進行。4、防塵，也是對精密測量而言，如光學長度計量儀器。 長度計量器具的維護第六節 長度計量器具的維護保養 長度計量用

18、的器具和儀器,大多都是精度要求高的、使用條件要求嚴格、且 價格昂貴。為了保證量值傳遞和計量檢定、檢測的準確度，除了計量檢定規程 外，還必須十分注意對量具和儀器的維護、保養。由於長度計量器具大部分是 由光學原件和光學零件組成，所以主要應做好以下幾項工作。1 防止銹蝕（1）工作室（計量室）除溫度要求外，要保持相應濕度，一般以5060為宜。（2）檢定操作過程中，不得用手直接觸摸標準器及計量器具的各工作 面，應戴上細紗手套進行操作。（3）標準器、計量器具使用後，應及時清洗。清洗後用潔淨綢布擦拭幹 淨。標準器、儀器測量附件（如量塊、測量刀、三針等）如不塗油， 應收入有幹燥劑的密封容器裏保存。短時間（一、

19、兩日）不使用的 計量儀器各工作面可塗上無水變壓器油；標準器、量儀如較長時間 不用,應塗上純淨無水的凡士林油，油層不宜太厚。（4）防銹油的酸鹼度應符合規定要求。一般宜采用中性油脂。2清洗 對標準器、計量器具必須按時地進行擦洗、保養，它是防止銹蝕、劃 傷、黴斑的重要措施。清洗金屬表面可使用航空汽油（1級），純度 99.5的無水酒精或乙 醚。（清洗一般通用量具也可使用工業汽油）。擦洗材料應使用脫脂棉、白 細布、綢布或高級衛生紙。清洗光學玻璃零件可使用航空汽油（1 級）、無水酒精或乙醚、無水酒 精與乙醚的混合溶劑，擦洗材料應使用脫脂長細棉（為防止在光學零件上 沾絨毛）和脫脂紗布。3防止劃痕 由於計量室

20、、實驗室空氣中不可避免地含有灰塵，被測件表面缺陷（毛 刺、劃痕、碰傷）等，被測件、標準器、量儀在使用過程中不小心發生碰 撞等原因，都可能導致在測量中因相對運動而産生劃痕。為此，在檢測前 對要使用的標準器、計量器具、被測零件進行目測檢查，在零件被測面、 標準器工作面、計量器具工作面（台），不得有目可見的缺陷，並應將測 量面、被測面擦拭幹淨。檢測過程中要細心操作，避免碰撞和跌落。 4潤滑對計量器具中的相對運動表面，應定期加注儀錶油，以使各部分相對 運動自如，不致産生阻滯現象。5預防變形 對一些大尺寸標準器（標準線紋尺、大量塊、大千分尺校對杆等）、 大尺寸量具（大卡尺等）、大尺寸待檢零件（絲杆、細長

21、件等）等，要注 意由於其自重且支承點位置不正確所引起的變形。為此，計量檢定前要正 確確定其支承點，在不使用時放置在專用盒裏或懸吊起來。6其他 計量儀器要有相對固定位置，不要經常搬動，尤其是光學計量儀器或 大型儀器設備；若須搬動時，要嚴防震動；要遠離磁場、震動源、熱源等 要有嚴格的管理制度和定期檢查制度。第七節 長度計量的幾項基本原則1阿貝原則長度計量中有個著名原則，稱為比較原則。因是愛斯脫阿貝 （Ernst.Abbe）最先提出來的，所以也稱為阿貝原則。阿貝原則要求測量 軸線應串聯地放在同一條直線上，才能獲得準確的測量結果。否則就將産 生較大的誤差。2最小變形原則長度計量中引起變形的原因有幾種：

22、一是被測件與儀器測頭機械接觸 時變形，二是被測件與儀器由於本身的自重而産生的變形，三是溫度變化 引起被測件與儀器（包括標準器）的熱脹冷縮的變化。因此，為使測量結 果準確可靠，在測量中應該盡量做到使各種原因所引起的變形為最小，這 就是測量的最小變形原則。（ 1） 接觸變形接觸變形對測量結果的影響，它與測量力的大小、接觸形式、接觸體 的材料和具體的測量方式有關。因此要體現最小變形原則，就須在測量過 程中進行合理的選擇。 測量力引起的變形測量時，為克服環境震動、接觸表面上的油膜和灰塵的影響，必須有 足夠的測量力，以保持工件與測頭的必要而可靠的接觸。但測量力的存 在，又將産生接觸處的壓陷變形而産生的測

23、量誤差。一般工作環境越差，工件的公差越大，測量力也就越須大些。按工件 公差來確定測量力的大小，一般當工件公差大於 10 m 時，測量力小於 10N；工件公差為210 m時，測量力應小於4N ；工件公差小於2 m時， 測量力應小於 2.5N。 接觸形式對接觸變形的影響常見的接觸形式可分為點接觸、線接觸和面接觸。從變形的角度看， 接觸面積越大，壓強越小，變形也就越小。顯然，面接觸的變形最小，點 接觸變形最大。但必須指出，接觸變形對測量結果的影響不是直接的。因為測量一工 件時，首先得用標準件來對零或儀器兩測頭接觸對零，再對工件進行接觸 測量。因此，對任何接觸式測量來說，都有兩次接觸定位，就分別産生兩

24、 次接觸變形。而對測量結果的影響正是這兩次接觸變形的差值，即所謂的 相對變形量。相對變形的産生原因是：（a）被測件和測頭或標準件的材料不同；（b）對零時和測量時瞬時測量力的變化；（c）對零時和測量時的接觸形式不同。如用外徑千分尺測鋼球直徑，對零時是平面接觸，而測鋼球是平面對球面的接觸。（d）測量力的方向變化。如用靈敏杠杆測孔徑時，測球與左右孔壁 時，測量的方向改變 180，這兩次接觸變形量不是相抵消， 而是相加，因此這種測量方式的影響是最大的。（2） 自重變形對細長工件而言，自重變形影響格外顯著。變形量的大小和變形狀態 與支承的方式和支承點的位置有關。（3） 熱變形由材料不均勻或受熱不均勻引起

25、的局部熱變形，主要是為了使平晶在 與手接觸過程中，避免局部受人體溫度的影響或者幾塊平晶輪換使用，或 者在平晶外緣上套一圈隔熱橡皮。在大型儀器設備的使用過程上，更應注 意室內溫度穩定，防止局部熱源和人體輻射熱的影響。3最短測量鏈原則在精密測量中，被測量的微小變化量只能通過放大機構來體現。如百 分表的測量，被測量的變量首先由測杆感受並傳遞，通過齒條傳遞到軸齒 輪，再通過一對齒輪放大，傳遞到表針上，通過表針與表盤刻度的角位移 來指示被測當量。從測杆接觸工件到表盤讀數就組成了百分表測量時的測 量鏈。測量鏈中每個構成元件，在制造和裝配中都存在誤差，構成元件越 多，也即測量鏈越長，影響誤差的因素也就越多，

26、誤差合成就越大。因此 測量鏈越短，誤差也就越小，這就是最短測量鏈原則。4封閉原則圓周分度無論分割多少等分，各等分實際都存在誤差，但 0和 360 總是重合的，即圓周分度誤差總和為零。用公式表示：（a 1+ a 2+ an） +CAa l+Aa 2+Aa n）=360即Y Aa i =0因此，在测量中，如能满足封闭条件，则其误差的总和必然为零。这 就为这些测量创造了自检的条件，即不需要任何标准器就可以实现本身的 检定。封闭原则使角度计量及角度量值传递大为简化。所以封闭原则是角 度计量的最基本原则。其他如齿轮周节误差的检定，利用封闭原则就可大 大简化测量仪器的结构；在平板检定中，利用封闭原则，也可

27、实行自检自 校，控制测量误差。第八节 长度计量技术的发展当前，长度计量技术的发展趋势是由中小量程向大量程，由一般分辨 率向高分辨率，由静态向动态，由目测、手动、笔算向自动检测、记录、 数据处理等方向发展，计算机技术的应用又使长度计量技术朝着实时控制 和人工智能化的方向发展。从工业生产的发展历史可以看出，机械加工精度的每一步提高总是与 长度测量技术的发展水平紧密相关、相辅相成的。一种新的更高准确度的 计量器具，总是伴随着工业发展的需求而产生，而一种新的更高准确度的 计量器具的产生，也促进加工精度的进一步提高。从游标卡尺产生的时代，即加工精度为 0.1mm 量级的时代，经过了加 工精度为 0.01

28、mm 量级(千分尺类量具产生)的时代、加工精度为 0.001mm 量级(测微比较仪类产生)的时代，加工精度为0.0001mm (圆度仪等产 生)的时代到目前加工精度为0.00mm (高精度表面粗糙度测量仪产 生)的时代，长度计量伴随着工业的发展在不断提高其相测量的准确度。从整个长度计量领域来看，无论是对宇宙空间的星球间距离计量还是 微观世界极小尺寸的计量，都在不断探求提高其相对测量的准确度。如： 目前测量地球到月球表面之间的距离，其不确定度仅为几厘米；微观计量 方面，高度细分的光干涉和电容式测微仪已可达到10pm量级的分辨率， 比原子直径还小的一个量级。目前，我国长度计量为提高测量准确度、检测

29、速度，减少误判率，实 现大量程高分辨率、动态、自动化测量，改变以往的陈旧的测量方式，广 泛采用激光、光栅、光电、传感以及计算机控制、处理等技术改造传统仪 器设备、研制新的测量仪器。我国长度计量在建立基准、标准方面，在仪器研制和某些高精度零部 件的测试方面，有些项目已经达到或接近国际先进水平。尤其是近年来，长度计量技术在许多方面有较快的发展。(1) 不断应用新技术，如光电、激光、光栅、激光干涉、全息电视 图像分析等新技术。(2) 采用电子技术不断改进测量仪器的瞄准、读数及定位系统的精 度。在通用量具和仪器上广泛应用了数字显示技术。( 3) 采用计算机技术除采集和处理测量数据外，正在向实时控制和

30、人工智能方向发展。如：带计算机的三坐标测量机，既可模拟 手动操作进行自动测量，又可根据被测零件的状况选择布置测 量点的方案。(4) 实施在线测量。将加工与测量组成一个统一的系统，对加工过 程中工艺参数的变化进行；连续监控测量，使之保持在预定的 最佳范围内。第二章 通用卡尺 第一節 概述 通用卡尺是在制造業中廣泛使用的一種量具。按讀數原理卡尺可分為遊標卡 尺、數顯卡尺和帶表卡尺。如圖所示：卡尺的用途有：測量外尺寸和內尺寸、盲孔、階梯形孔、凹槽等。用卡尺的 外量爪測量工件的外尺寸，用內量爪測量工件的內尺寸、盲孔的孔徑、階梯形孔 的孔徑、凹槽的寬度，用深度測量杆測量工件的階梯形孔的孔深、凹槽的槽深等

31、。 除深度卡尺外，用卡尺進行的其它測量均有阿貝誤差。阿貝誤差是背離阿貝 原理而産生的誤差。阿貝原理是指測量軸線應與標準軸線一致。阿貝誤差的産生 如圖所示。可以就卡尺測量的誤差主要是由阿貝誤差構成的。遊標卡尺的讀數原理是在遊標上讀取毫米小數部分讀數，在主尺上讀取毫米 整數部分讀數；數顯卡尺的讀數原理是將卡尺量爪的位移量轉變為數字信號直接 讀數；帶表卡尺是把微小的直線位移換為角位移，在表盤上讀取毫米小數部分， 在主尺上讀取毫米整數部分讀數。卡尺用途注意事項：1不能用卡尺測量正在運動的或熾熱的工件；2避免磁場； 3大尺寸卡尺應平放。第二節 卡尺的計量性能要求及外觀要求一、計量性能要求1、標尺標記的寬

32、度和寬度差由於標尺標記寬度及其寬度差對讀數的準確性有很大影響，形成系統 誤差所以必須對其提出規範性的要求，這一要求如表所示。檢測工具為工 具顯微鏡。標尺標記的寬度的寬度差（mm）分度值標尺標記寬度標尺標記寬度差0.020.08 0.180.020.050.030.100.052、測量面的表面粗糙度 控制卡尺測量面的粗糙度，是為了減少卡尺測量面在使用過程中的磨損， 提高卡尺的使用壽命。其要求如圖所示。對測量面的表面粗糙度的檢查，一般 采用樣板測量面的表面粗糙度分度值（分辨率）/mm表面粗糙度Ra/ m外量爪測量面內量爪測量面深度卡尺的基准 面和測量面深度測量杆和測 量面0.01, 0.020.2

33、0.20.05, 0.100.40.40.40.83、測量面的平面度 測量面的平面度對測量的準確度有一定的影響，造成系統誤差，所以對其 做出規定。如圖所示。檢查時使用刀口直尺用光隙法進行檢測。測量面的平面度（mm）測量範圍外量爪測量面的平面度深度卡尺的基准面和測量面 在冋平面時的平面度0 10000. 0030. 005100020000. 0050. 006注：測量邊緣0.2 mm範圍內允許塌邊。4、圓弧內量爪的基本尺寸和平行度圓弧內量爪的用途是測量工件內徑，測量時，以卡尺示值與圓弧內量爪的 基本尺寸之和確定工件內徑，故圓弧內量爪的基本尺寸與平行度對測量值的準 確度有影響，必須對其提出要求，

34、如表所示。檢查時，用千分尺進行測量。對 於圓弧內量爪的平行度，在內量爪距外端2 mm處開始 在平行尺身方向測量， 以量爪全長範圍內最大與最小尺寸之差確定。圓弧內量爪的基本尺寸和平行度（mm）分度值圓弧內爪尺寸偏差平行度0.01, 0.020.010.010.050.020.100.035、刀口內量爪的基本尺寸和平行度刀口內量爪的基本尺寸和平行度要求如圖所示。檢查時，先將1塊尺寸為 10mm的3級或5等量塊的長邊夾持於兩外量爪測量面之間，緊固螺釘後，該 量塊應能在量爪測量面間滑動而不脫落。用測力為（67） N的外徑千尺測量。 刀口內量爪的尺寸和平行度（mm）分度值刀口內里爪尺寸偏差平行度新制造和

35、修理後使用中+0.020+0.0200.01, 0.02+0.005-0.0100.01+0.035+0.0350.05+0.010-0.0156、零值誤差 遊標卡尺的量爪測量面相接觸時，遊標上的“零標記”和“尾標記”與主 標尺相應標記應相互長期共存重合，其偏移量即零誤差，重合度要求如表所示：“零”標記和“尾”標記與主尺相應標記重合度（mm）分度值“零”標記重合度“尾”標記重合度0.020.0050.0100.050.0200.100.0100.030對於帶表卡尺，量爪測量面相接觸時，圓標尺的指針位於正上方，毫米讀 數部位至主標尺“零”標記的距離應不超過標記寬度，壓線不超過標記寬度的 1/2。

36、對於卡尺的零值誤差，可用工具顯微鏡或讀數放大鏡檢測，也可目測。7、示值變動性：適用於帶表卡尺和數顯卡尺。帶表卡尺不超過分度值的 1/2， 數字顯示卡尺不超過 0.01mm。8、示值穩定性：適用於數顯卡尺。要求 1h 內不超過 0.01mm。9、示值誤差這是卡尺最重要的計量性能，是上述第28項計量性能的綜合體現。對 於不同的測量範圍的卡尺，其示值誤差的允許值不同，如表所示。對於帶深度 測量杆的卡尺，深度測量杆在20mm點的示值誤差應不超過1個分度值。測量範圍0.01, 0.020一1500.02150一2000.03200一3000.04分度值（分辨率）0.050.10允許誤差0.050.100

37、.08300一5000.05500_10000.071.100.145100015000.100.150.20150020000.140.200.25二、外觀要求1、外觀：卡尺表面應鍍層均勻、標尺標記應清晰，表面透明清潔。不應有銹 蝕、碰傷、毛刺、鍍層脫落及劃痕，無目力可見的斷線或粗細不勻等缺陷 以及影響外觀質量的其它缺陷。卡尺上必須有廠名或商標、許可證標志、 分度值和出廠編號。2、各部分相互作用（1） 尺框沿尺身移動應手感平穩，不應有阻滯或鬆動現象。（2） 緊固螺釘的作用應可靠。微動裝置的空程，新制造的應不超過 1/4 轉， 使用中和修理後的不應超過 1/2 轉。3、各部分相對位置（1） 遊

38、標尺標記表面棱邊至主標尺標記表面的距離應不大於 0.30mm。（2）圓標尺的指針尖端應蓋蓋住短標記長度的30%80%。指針末端與標尺標記表面之間的間隙應不超過如表所示規定。指針末端與標尺標記表面之間的間隙（mm）分度值指針末端與標尺標記表面之間的間隙0.01, 0.020.70.51.0第三節 卡尺的校准 卡尺的校准，以確定其示值誤差為中心任務，需要時也可對其他計量性能進行 檢測。一、校准條件1、溫度標準室內溫度（205）C。2、校準室內濕度不超過80% 。3、校準前平衡溫度時間，如表所示。平衡溫度時間測里範圍/mm平衡溫度時間/ h置於平板上置於木桌上3005001.53500200024二

39、、校准項目對於遊標卡尺來說，其校准項目主要是示值誤差和零值誤差；對於數顯卡 尺和帶表，其校准項目除示值誤差和零值誤差外，還可對示值變動性進行校准。1、零值誤差用目力觀察，必要時用工具微鏡校准。2、示值變動性 校準時，移動尺框，使量爪兩外測量面接觸，然後讀數並記錄，重複 測量 10 次並讀數，以最大與最小讀數的差值確定；對於數量深度卡尺，是 將尺框基准面與平板接觸，移動尺身，使測量面與平板接觸，重復測量 10 次並讀數，以最大與最小讀數的差值確定。3、示值誤差示值誤差是測得值與真值之差。對於卡尺，作為真值的標准為3 級或 5 等 量塊的標准長度。校準時，在卡尺上選取若幹受校點，測量相應的標準量塊

40、， 讀取測量值與標准值的誤差。誤差值應符合對示值誤差的要求。受校點的數量和分布應符合相關的要求（檢定規程）。對測量範圍在 300 mm 以內的卡尺，不少於均勻分布 3 點；對於測量範圍大於 300 mm 的卡尺， 不少於均勻分布 6 點。校准時，應在量爪的裏端和外端兩位置校准，量塊工作面的長邊和卡尺測 量面的長邊應垂直。如圖所示。對於測量範圍大於1000 mm的卡尺校准時卡尺支放狀態分為平放和立放 兩種。支點應有兩到三個，當平放時，第一支點在主標尺零標記外側0 mm以 內，第二支點在尺框內側100 mm以內，第三支點在測量上限標記外側50 mm 以內；當立放時，用上述第一、二支點，當尾部發生偏

41、重時可在第三支點外加 輔助支撐。所用三個支點應等高。如圖所示。對於深度卡尺，校准時按受校點依次將兩組同一尺寸的量塊平行放置在1 級平板上， 使基准面的長邊和量塊工作面的長邊方向垂直接觸，再移動尺身， 使其測量面和平板接觸。量塊應分別置於基准面的裏端和外端兩個位置檢測。 如圖所示。三、校准結果的處理1、經校准符合規定要求的加貼准用標記，不符合規定要求的報修或加限禁用 標記。2、校準日期的確定 校準日期根據以往的校準記錄以及卡尺的使用頻率來決定，一般三個月到兩年。第四節 通用卡尺校準作業指導書1、目的 建立通用卡尺校準作業指導書，規範通用卡尺的校准方法，減少人為誤 差，提高量測准確度。本校準程序可

42、供本實驗室相關人員，對於通用卡尺類之 校準方法及步驟，作為參考與遵循遵循依據。另可供本實驗室新進人員教育培 訓，及提升技術能力。2、適用範圍本作業指導書適用於分度值為0.01、0.02、0.05、0.10 mm,測量範圍上限 至 300 mm 的遊標卡尺、帶表卡尺、數顯卡尺的校準。3、參考文件JJG32002 通用卡尺檢定規程4、技術要求5、校準條件和校準項目51 環境條件5. 1. 1環境溫度：202C5. 1. 2相對濕度：40%60%RH5. 1. 3 無影響儀器正常工作的電磁場和機械振動5. 2 校準項目5. 2. 1 外觀及各部分相互作用；5. 2. 2 分口內量爪的基本尺寸和平行度

43、；5. 2. 3 零值誤差；5. 2. 4 示值變動性；5. 2. 5 深度示值誤差；5. 2. 6 示值誤差。5. 3 校准用設備標准件名稱規格準確度卡尺專用量塊10 mm, 20*2 mm, 41.2 mm, 51.2 mm81.5 mm, 101.2 mm, 121.5 mm121.8 mm, 191.8 mm , 201.5 mm, 291.8 mm2級花崗石平臺630*630 mm00級外徑千分尺0 30 mm/0.001 mm0.002 級6、校准方法61 校準前准備611 用 99.5%的酒精（配合無塵紙）清潔待校件工作測量面。612 將待校件和使用標准件放於平臺上恒溫（在以上標

44、准溫度下）2 個小 時以上。613 校準點分布表：範圍校準點0150 mm41.2 mm， 81.5 mm， 121.8 mm0200 mm51.2mm, 121.5mm， 191.8mm0300 mm51.2mm, 101.2mm， 201.5mm， 291.8mm62 外觀及各部分相互作用檢查621 目力觀察卡尺表面有無蝕、碰傷、毛刺等明顯劃痕，標尺標記是否清 晰，表蒙是否清潔，以及有無其它影響外觀質量的缺陷。622 尺框沿尺身移動是否手感平穩，有無阻滯和松動現象；數字顯示是否 清晰、完整；各按鈕及螺釘功能是否穩定、工作可靠。63 分口內量爪的基本尺寸和平行度631 將尺寸為 10 mm

45、的量塊夾持於兩外側量爪測量面之間，緊固螺釘，以 量塊能在量爪面間滑動而不脫落為准。用外徑千分尺沿刀口內量爪在平行於尺 身的方向測量，外徑千分尺讀數為 Xi （mm 為單位）632 刀口內量爪尺寸偏差R=Ximax10633 刀口內量爪平行度II = Ximax XiminXimax外徑千分尺多次測量內徑示值中最大示值；Ximin外徑千分尺多次測量內徑示值中最小值64 零值誤差移動尺框，使卡尺（遊標或帶表卡尺）量爪兩外測量面接觸，分別在尺框 緊固和松天的情況下，用目力觀察或用影像量測儀來觀察其零值誤差。65 示值變動性 在相同條件下，移動尺框，使數顯卡尺或帶表卡尺量爪兩外測量接觸，重復測量 10

46、 次並讀數。示值變動性以最大與最小讀數之差確定。66 深度（帶深度測量杆）示值誤差661 將兩塊 20mm 的量塊置於平臺上，使尺身與量塊接觸，伸出測量杆測量面與平板接觸，然後在尺身上讀數 X（mm 為單位）662 深度示值誤差R=X20X深度測量示值67 示值誤差6. 7. 1將一量塊（標稱值為Xo）放於外量爪之間，在尺身上讀數。測量 時量塊工作面的長邊和卡尺測量面的長邊應垂直，每一受測點應在量爪的裏端 和外端兩個位置，重復測量3次取其平均值X。6. 7. 2根據校準點分布表，重復4.10.1,每一卡尺校准34個值。6. 7. 3 示值誤差R=XXoX卡尺測量平均值Xo標準量塊標稱值7、校准

47、結果和校準周期7. 1 整理記錄數據，出具校準報告書7. 2在被校儀器上貼上校準標簽7. 3 正常使用中的通用卡尺，建議校準周期為 1 年。第三章 千分尺（螺旋測微儀）第一節 概述千分尺的結構符合阿貝原理並有測力裝置，且其結構簡單攜帶方便，故其精 度較高，是機械製造業中常用的一種精密的計量器具。主要用於測量內（外）尺 寸、螺紋中徑、齒輪公法線長度等。一、千分尺分類按其用途分為：外徑千分尺、內徑千分尺、V形砧千分尺、杠杆千分尺、 內測千分尺、孔徑千分尺、螺紋千分尺（十種）。此外，還有壁厚千分尺、 板厚千分尺、深度千分尺和公法線千分尺。外徑千分尺，用於測量各種外尺寸和形位誤差。內徑千分尺，用於測量

48、工件的內徑，也可用於測量槽寬和兩個內表面之 間的距離。V 形砧千分尺，用於測量等分奇數槽工件的外徑尺寸，如絲錐、鉸刀、 銑刀等。杠杆千分尺，一種精密杠杆齒輪傳動機構的指示式測微量具，主要用於 測量精度較高工件的外尺寸。內測千分尺，主要用於測量工件的寬度尺寸和淺孔直徑等。孔徑千分尺，一種具有活動量爪直接測量孔徑的精密量具，它利用圓錐 螺紋（或空面錐體）的轉動（或移動）來推動三支測量爪進行孔徑測量。其 測量孔的深度最大可達 70 mm。螺紋千分尺，主要用於測量螺紋的中徑，也可測量齒輪和花鍵等底徑尺 寸。本章主要講述外徑千分尺二、測微量具的讀數原理 測微量具是應用螺旋副轉動原理、借助測微螺杆與螺紋軸

49、套作為一 對精密螺旋偶件，將回轉運動變為直線運動後，讀取長度尺寸的，如圖 所示。螺旋副的螺母不動，若精密螺杆轉動a角，則與精密螺杆為一 體的活動測砧將移動一定距離，其表達式為：L=aP/2（圓周率）式中：L測微螺杆移動距離，mm；a 測微螺杆旋轉角度， rad； P測微螺杆螺距，mm測微量具的讀數機構由固定套管和微分筒組成。測量前首先對好 “0”位，即當測微量具（如外徑千分尺）兩側量面接觸時（或兩測量 面與相當於千分尺起始刻度的量塊、調整量具接觸時），微分筒棱邊對 准固定套筒零刻線，固定套筒上的縱刻線對准微分筒上零刻線。常用千分尺測微杆的螺距為0.5 mm，微分筒圓周斜面上刻有50個 等分刻度

50、，因此，當微分筒旋轉一個分度時（即2/50rad），測微螺杆 移動 0.01 mm.。第二節 外徑千分尺的計量性能和外觀要求 一、外徑千分尺的計量性能要求1、測微螺杆的軸向串動和徑向擺動要求測微螺杆的軸向串動和徑向擺動均不大於 0.01 mm。 測微螺杆的軸向串動和徑向擺動是由於千分尺內部各部分間的配合間隙造 成的，當測微螺杆的軸向或徑向受一定大小的力時，就會形成測微螺杆的軸向串 動或徑向擺動，這種串動或擺動都會對測量的准確度産生影響，因此必須對其提 出要求。檢測時，以杠杆千分表接觸測微螺杆測量面（或端部），沿測微螺杆方向施 加35N的力（或沿端部徑向施加23N的力），記錄杠杆千分表示值的變化

51、， 如圖所示。2、測砧與測微螺杆工作面的相對偏移千分尺測砧與測微螺杆工作面的相對偏移不應大於如表所示規定：測里範圍（mm）測砧與測微螺杆工作面的相對偏移量0250.125 500.15檢測時，用杠杆百分表在平板上檢測。如圖所示，用千斤頂將千分尺放置於平板 上，並使千分尺的測微螺杆與平板平行，用杠杆百分表測出測砧與測微螺杆在這 一方位的偏移量X,然後將尺架側轉90，測出另一方位的偏移量y,測砧與測 微螺杆測量面相對偏移量為：讥人2 y A23、測力千分尺的測力（系指工作面與球面接觸時所作用的力）應在6ION範圍內。 用分度值不大於0.2N的專用測力計檢測。4、刻度線寬度和寬度差固定套管縱刻線和微

52、分筒的刻線寬度為0.150.20 mm,刻線寬度不應大於0.03m m。用工具顯微鏡檢測。5、微分筒錐面的端面棱邊至固定套管刻線面的距離，應不大於0.4mm。用工具 顯微鏡或塞尺檢測。6、微分筒錐面的端面與固定套管毫米刻線面的相對位置當測量下限調整正確後，微分筒上的零刻線與固定套管縱刻線對准時，微分筒的端面與固定套管毫米刻線右邊應相切，若不相切，壓線不大於0.05mm，離 線不大於 0.1mm。7、工作面的表面粗糙度：RaW0.05m。用表面粗糙度比較樣板檢測。8、工作面的平面度0級外徑千分尺工作面的平面度不大於0.6 m。1級外徑千分尺工作面的平面 度不大於 1 m。9、工作面的平行度當外徑

53、千分尺鎖緊裝置緊固與松開時千分尺兩工作面的平行度應不大於如 表所示規定。測量範圍平行度（m）0級1級0251225一501.32.550一1001.53100一150/4150一200/6200一300/7300一400/8400一500/10對於測量上限至 100 mm 的千分尺，用平行平晶或量塊檢測；對於測量上限 大於 100mm 的千分尺，用專用的鋼球檢具檢測。10、示值誤差 外徑千分尺的示值誤差應不超過如表所示規定。測里範圍（mm）示值誤差（m）0級1級010024100150/5150一200/6200_300/7300_400/8400_500/1011、校對用量杆校對用量杆的尺寸

54、偏差和其兩工作面的平行度應不超過如表所示規定。校對用量杆的標稱 尺寸（mm）尺寸偏差（m）工作面的平行度（m）0級1級25121501.521751.521.5100125/2.52150175/32.5200225/3.53.5250275/3.53.5325375/44425475/55在光學計或測長機上采用 4 等量塊比較法檢測。二、千分尺的外觀要求1、外觀千分尺及其校對用的量杆不應有碰傷、銹蝕、帶磁或其他缺陷，刻線應清晰、 均勻；千分尺應附有調整零位的工具 測量上限大於25mm的千分尺應附有校對用 的量杆；千分尺上應有分度值、測量範圍、製造廠名（或廠標）及出廠編號。2、各部分相互作用

55、微分筒轉動和測微螺杆的移動應平穩無卡住現象； 可調或可換測砧的調整或裝卸應順暢，作用要可靠，鎖緊裝置的作用應切實有效； 帶有表盤的千分尺，表針移動應靈活、無卡滯現象。第三節 外徑千分尺的校准一、校准條件 外徑千分尺的室內溫度及被校千分尺在室內平衡溫度的時間應符合如表所示規 定。千分尺的測量範圍室內溫度對20C的允許允許偏差（C）平衡溫度的時間（h）10053210 0 500523二、校准項目外徑千分尺的校准，以檢測其示值誤差的主，校准所用的工具是4等、5等 量塊或專用量專塊。三、校准方法0 級外徑千分尺用 4 等量塊或相應等的專用量塊校准；1級外徑千分尺，板厚、 壁厚千分尺用 5 等或相應等

56、的專用量塊來校准。各種千分尺的受校點應均勻分布 於測量範圍的 5 個點上，如表所示。測量範圍受校點尺寸0102.124.256.378.50100153.126.249.3712.50150255.1210.2515.3720.5 25或 5.1210.2415.3621.525大於25A+5.12A+10.25 A+15.37 A+ 20.5A+25或 A+5.12 A+10.24A+15.36A+21.5A+25注：表中千分尺測量下限。對於測量上限大於 150mm 的外徑千分尺可以只校准測微頭的示值誤差。用5等或相應等專用量塊，借助相應准確度的專用檢具按025mm的千分尺的受校點檢測。如圖

57、所示。四、校准結果的處理 同第二章，此不贅述。第四節 千分尺校准作業指導書1、適用範圍本作業指導書適用於分度值為0.01、0.001mm,測量範圍為025 mm的外 徑千分尺。2、參考文件JG211995千分尺檢定規程3、環境設備條件31 環境條件3. 1. 1環境溫度：205C3. 1. 2相對濕度：不超過80%RH。3. 1. 3 校准前，將待校准和使用標准件放於同一空間恒溫（在以上標 准環境條件下）2 個小時左右。3. 2 校准用設備標准件名稱規格準確度千分尺專用里塊5.12mm10.24mm15.36mm21.5mm 25mm1級千分尺座4、校準項目和校準方法4. 1 外觀及各部分相互

58、作用檢查目力觀察和手動試驗。參照JJG211995千分尺檢定規程4. 2微分筒錐面的端面與固定套管毫米刻度線位置目力觀察。參照JJG211995千分尺檢定規程：11.2條。43 工作面的平面度參照JJG211995千分尺檢定規程：13.2條44 兩工作面的平行度參照JJG211995千分尺檢定規程：14.2條45 示值誤差用1級量塊校准。參見JJG211995千分尺檢定規程h 15.2條 校準點分布表：範圍校準點0 25 mm5.12mm10.24mm15.36mm21.5mm 25mm464.1 條和4.5條為必做項目，其它為選做項目（客戶要求可選做）。5、校准結果處理和校准周期51 整理記

59、錄數據，出具校準報告書52在被校儀器上貼上校准標簽53正常使用中的千分尺，建議校準周期為1 年第四章 百分表和千分表（提示表）第一節 指示表的結構及工作特點1、百分表 千分表百分表的工作原理有采用齒輪條式、杠杆齒輪式和蝸杆式三種。其中常用的 是齒輪齒條式，也稱它為鍾表式百分表，它具有結構簡單、外形尺寸小、重量輕、 傳動比大等優點，但回程誤差較大。鍾表式百分表傳動采用兩級傳動，如圖所示。測杆上銑有齒條，它與齒輪 Z1嚙合，齒輪Z2與齒輪Z1同軸並與中心齒輪Z3嚙合，中心齒輪Z3的軸上裝 有指針。百分表的測量鏈就是由測杆齒條軸齒輪和片齒輪中心齒輪指針和 表盤所組成。為消除齒輪嚙合間隙而引起的回程誤

60、差，在中心齒輪的另一側有附 加片齒輪 Z4 和遊絲。在遊絲産生的扭力矩作用下，使中心齒輪紿終保持一個方 向的扭力，而使整個傳動機構中，齒輪在正反轉時均為單面嚙合。百分表的測量 力由彈簧産生，並不是來自於遊絲的力。同時在附加片齒輪的軸上裝有小指針， 用於指示指針回轉的圈數。百分表的分度值為0.01mm,表盤為圓周刻度，表針能作360。的多圈回轉， 其測量範圍有03, 05, 010mm，甚至更大可做到20100mm。百分表的 準確度級別分為0級和1級，測量力最大不超過1.5N。千分表的工作原理與百分表一樣，傳動機構多數采用純齒輪傳動式，也有采 用杠杆齒輪式或杠杆螺杆式。純齒輪傳動的千分表由三對齒輪副組成三級傳動機構。工作原理與組成測量 鏈的元件和百分表一樣，只是比百分表增加一級齒輪傳動。千分表的分度值有0.001mm、0.002mm、0.005mm三種，測量範圍有0 1mm、02mm,特殊情況下有03 mm、05 mm。千分表準確度等級分為0 級和 1 級，與百分表相比，千分表量程較小，但準確度高。千分表測量力也為 1.5N