机械加工计量器具选择与使用

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1选择计量器时应注意的问题

1.1零件大小、表面质量、材料性质在确定加工零件的大小时，需保证计量器的量程范围略大于加工零件的测量值。对于表面质量比较好的加工零件，我们可以优先使用精度高的计量器；反之，则不要使用精度高的计量器。对于一些材料比较软的加工零件，或表面比较薄的零件，我们应该尽量使用测力小的计量器。1.2加工零件的技术要求和批量大小对于批量生产的加工零件，如果没有特别的技术要求，我们则可以选用公用的计量器进行测量；对于某些小批量的加工零件，或者有特殊技术要求的加工零件，我们则应该选择对应的专用计量器[1]。1.3了解清楚计量器自身所存在的误差所有计量器都是存在误差的，如果不提前了解，会导致选用不当，最终会导致我们对加工零件的测量数据出现误判。1.4选择合适的量程、精度、灵敏度设备的量程关系到最终选用的设备是否能够正常进行测量工作，而计量器的量程又分为工作量程和有效量程2种。1.5重复性和再现性选择如果设备的重复性和再现性好，那么测量计量器的稳定性也好；如果设备的重复性和再现性差，则说明该计量设备所提供数据的离散性大，不会呈现相关性分布，最终导致测量结果误差较大。1.6经济可行要熟悉加工零件的计量要求和计量器的测量精度，避免错误计量，造成最终产品不合格，同时也要避免过于精密地测量，造成人力、财力和时间的浪费。1.7工具的选择机械加工过程中，量具是机械加工最基础的工具，使用最频繁，如何正确地使用用具是最关键的问题。下面就常用的计量器具进行简单的分析：①游标卡尺，测量长度、内外径、深度的量具；②杠杆百分表，其分度值为0.01mm，测量范围不大于1mm；③千分尺，测量长度的工具，用它测量长度可以精确到0.01mm，测量范围为几厘米；④万能角度尺，用于机械加工中内、外角的测量，可测0°～320°的外角和40°～130°的内角，主尺刻线每格为1°；⑤塞尺，测微片或厚薄规，是用于检验间隙的测量器具；⑥量块，是无刻度的标准端面量具，也是尺寸传递系统中的中间标准量具。1.8其他方面计量器在其他方面也有一些要求，具体如下：①计量器在实际操作过程中对放置位置的要求，例如，有时候计量器需要水平放置测试，有时候又需要垂直放置测试，而一些精密的计量器对这些都是有要求的；②计量器检定与校准的特殊要求；③计量器在工厂加工零件的可操作性要求；④计量器在使用过程中安全防护能力方面的要求等。

2选择计量器的方法

国家标准的计量器选用方法：GB/T3177—2009规定，从工件的最大实体尺寸和最小实体尺寸分别向公差带内移动一个尺寸值，称为“安全裕度”，用A表示。所以，国家明确规定了加工零件的制造误差和检验时计量器所测的测量误差的总和不能超过加工零件的公差。影响安全裕度的因素则分别有温度、形状误差、计量器的本身误差值u1、压缩效应等，由此又形成了不确定因素u2.因此，我们可以在GB/T3177—2009中根据零件公差查出对应的计量器的不确定因素u1，再根据其来选择对应规格的量具。

3选择计量器的实例

下面将分析企业的3个实际案例。3.1计量器选择案例1以工厂常用的7级精度的轴径Ǿ150f7-0.043-0.083为例，从GB/T3177—2009表1中可以查得零件的安全裕度A＝0.004mm。那么，对于对应计量器具的不确定度u，分为Ⅰ档、Ⅱ档、Ⅲ档，这3个档位对应公差分别占加工零件公差的1/10、1/6和1/4.对于低精度的零件加工，工厂会选择采用1/10；对于高精度的零件加工，工厂会选择采用1/4甚至1/2.显然，加工零件的精度越高，对计量器具的精度要求就越高。根据u＝0.9A，可用确定出的计量器具不确定度值修正安全裕度A，修正后的零件安全裕度A＝0.006/0.9＝0.0067mm。最后，确定加工零件的验收极限。由于加工零件是轴，则上验收极限＝最大实体尺寸－A＝150－0.043－0.0067＝149.9503mm；下验收极限最小＝实体尺寸＋A＝150－0.083＋0.0067＝149.9237mm。计量器具不确定度值如表1所示（单位为mm）。3.2计量器具选择案例2以加工零件轴Ǿ250h12为例，该加工零件的公差为0.460mm，那么其规定的公差带就在大于0.320mm且小于等于0.580mm公差范围内，然后通过GB3177—1982中的表可以查出所对应的计量器具不确定值，其中，u＝0.029mm是符合要求的。然后进行检验，可以在JB/2181—1982中的表中查到加工零件尺寸在250～200mm的范围内，其所对应的分度值0.02mm的游标卡尺的不确定度为0.02mm，小于计量器具不确定度允许值0.029mm，在极限误差范围内，可以满足测量要求。3.3计量器选择案例3以外审时的尺寸Ǿ70＋0.046＋0.010mm为例，同样根据GB/T3177—2009中的表来确定计量器具。根据查表知道零件的公差为T＝0.036mm，在GB/T3177—2009表1中查询得到零件的安全裕度A＝0.003mm。所以，该零件的公差带介于7级和8级之间，本例中按照7级公差T＝0.03mm来选择确定u.

4结束语

综上所述，虽然国家已经明确指出了计量器的选择规范，但是在实际的操作运用中，我们依旧需要考虑到方方面面。不一定完全按照已经规定好的步骤就能选出合适的计量器，例如，精度为0.01mm的外径千分尺是车间使用的通用计量器具中精度最高的量具。但是，人为操作误差、计量器具误差以及测量方式误差的存在，导致无论多么精密的器具都会产生一定的误判率。

参考文献：

［1］全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会.GB/T18779.2—2004产品几何量技术规范（GPS）工件与测量设备的测量检验第2部分：测量设备校准和产品检验中GPS测量的不确定度评定指南［S］.北京：中国标准出版社，2005.

［2］费业泰.误差理论与数据处理［M］.北京：机械工业出版社，2010.

作者:湛正勇 单位:贵州航天精工制造有限公司