《互換性與測量性基礎》實驗報告
機自107班
第二組組員：
陳祥明，41040337
張博洋，41040330
張強，41040331
李菁，41040334
2023年6月3日
1實驗1-1 機械式比較儀測量軸徑
一、實驗目的及要求：
1．了解比較測量方法與機械式比較儀(或立式光學計)的基本原理及應用場合；2．熟悉機械式比較儀(或立式光學計)測量外徑的使用方法；
3．練習量塊的尺寸組合及研配方法；
4．熟悉尺寸公差及量規公差**的查閱，繪製公差帶分布圖；
5．掌握資料處理方法，以及判斷被測件合格性的原則。
二、實驗儀器與裝置：
1．被測物件：光滑圓柱塞規，或光滑圓柱工件；
2．量具量儀：機械式比較儀、量塊。
三、測量方法及原理分析：
本實驗是乙個綜合性實驗，涉及到知識點如下：
1)軸徑測量方法的選擇比較，以及相應計量器具的選擇比較；
2)光滑圓柱體結合公差與配合的概念，以及查表方法；
3)多種量具量儀的測量原理與使用方法，包括光學比較儀、量塊、光滑極限量規等；
4)實驗資料處理方法、測量誤差分析以及判斷被測工件合格性的原則。
四、實驗步驟及要求
1．根據被測塞規的基本尺寸研配量塊。
2．選擇測頭。
3．調節儀器零位。
4．測量塞規。
5．查出塞規的尺寸公差和形狀公差，並判斷塞規的適用性。
6.先用量塊定位置，將儀器調節好相應的距離，使示數為0。
7.將要測量的光滑圓柱體替換入，固定好後，在一條直線上三個位置測偏差。
8.將圓柱體旋轉90°，再測三個點的偏差。
9.查表與分析。
五、原始資料
旋轉角度偏移距離/um 偏移距離/um 偏移距離/um 0°-5.2 -0.2 -2.5
90°-6.2 -6.1 -5.8
六、資料處理與誤差分析，實驗結果。
由於圓柱的直徑為25mm在（18~30）mm範圍，標準公差等級it7，
查書表3-1可得：尺寸公差為（0~-21）um；
根據實驗資料可看出6個圓柱外徑的尺寸誤差在公差範圍內，所以尺寸符合要求；
公差帶圖如下：
查書表4-8可得：圓度、圓柱度公差值都為6um；
3組圓度誤差中
t1=-5.2-（-6.2）=1um，
t2=-0.2-（-6.1）=5.9，
t3=-2.5-（-5.8）=3.3
；從3組資料得出圓度和圓柱度誤差都在圓柱度公差值內符合要求。
實驗結果：
此圓柱的尺寸誤差和幾何誤差都滿足要求，零件合格。
七、思考題
1．試舉幾種圓柱外徑的測量方法，並比較其特點。
2．測量光滑圓柱塞規的直徑，選用哪一種儀器較為合適？為什麼？
3．儀器的測量範圍和刻度尺的示值範圍有何區別？
4．若儀器工作台與測桿軸線不垂直，對測量結果有何影響？如何調節工作台與測桿軸線的垂直度？
1.答：測量方法有：
1）游標卡尺測量外徑，特點：工具簡單，無需調零，不用估讀，儀器沒有傳動放大機械，被測量與游標相對主尺移動的距離相等，主尺的刻線間距等於主尺的分度值。其讀數精度的提高僅僅是利用游標原理。
游標類儀器沒有測力控制裝置，測力的大小由手的推力或使尺框微動來控制，帶主觀性，達不到統一的要求。2）千分尺測量外徑,千分尺是利用精密螺紋副原理測長的手攜式通用長度測量工具，測量精度比游標卡尺更高。
3）機械式比較儀測量外徑，測量時，先用量塊研合組成與被測基本尺寸相等的量塊組，再用此量塊組使測微儀指針對零，然後換上被測工件，測微儀指標指示的即為被測尺寸的偏差值，測量精度最高。
2.答：測量光滑圓柱塞規的直徑，選用機械式比較儀較為合適，
因為光滑圓柱塞規需要嚴格的尺寸要求，選擇精度最高的機械式比較儀測量更能滿足塞規的測量要求。
3.答：
儀器的測量範圍：使計量器具的誤差處於允許極限內的一組被測量值的，儀器保證精度的有效測量範圍。
儀器的示值範圍：測量器具所顯示或指示的最低值到最高值的範圍稱為示值範圍。刻度值示值範圍就是測量精度的細分，主要精度就是在刻度尺上的分劃刻線。
區別：如果儀器的測量範圍只有一檔，那麼二者是一樣的。如果測量範圍多於一檔，那麼刻度尺與相應的量程之間有乙個換算關係。
4.答：
1）若儀器工作台與測桿軸線不垂直，即測桿與軸套配合不好，將使測桿傾斜，與工作檯面不垂直，此時將帶來余弦誤差，具體地說，在此狀態下進行測量，從比較儀上讀出的讀數將比實際被測量值大，亦即帶來正誤差。
2）調節方式：用三點支承工作台的調整方法調整測桿軸線與工作台的垂直度。
實驗2-2 水平儀測量導軌直線度誤差
一、實驗目的及要求
1．了解跨距法測量原理；
2．了解框式水平儀的基本原理及使用方法；
3．掌握給定平面內直線度誤差值的評定方法，及直線度測量方法；
4．掌握端點法計算、作圖資料處理方法，以及最小包容區域法資料處理方法。
二、實驗裝置
1．被測物件：被測導軌；
2．量具量儀：框式水平儀。
三、實驗步驟及要求
1．測量被測表面總長，並選定若干距離(節距)均勻的測點(0、1、2、…、n)，根據節距調節橋板中心距。
2．依次將橋板移至0-1、1-2、2-3、…等位置，並分別記下讀數值a1、a2、a3、…等。
3．依次順測(從首點到終點)、回測(從終點到首點)各一次，回測時橋板不能調頭。各測點兩次讀數的平均值作為該點測量資料。
4．本實驗要求用兩種方法評定導軌直線度：兩端點法和最小包容區域法。
四、原始資料：
以移動正向為正：l=200mm，為移動一次的距離
資料表如圖，平均值已經入錶：
移動次數 1 2 3 4 5 6
平均移動值/um 0.02 0.065 -0.
025 -0.05 0.02 -0.
03 正向移動/um 0 0.09 -0.06 -0.
03 0.01 -0.03 負向移動/um 0.
04 0.04 0.01 -0.
07 0.03 -0.03
五、資料處理和誤差分析：
根據資料表繪圖如下，同時做出兩端點連線和包容線：excel製圖：
如圖可得：已知：該導軌長100mm，標準公差等級it6
1）兩端點法：通過點（1,0）和點（6，0.03），計算得:
直線方程：y=0.006x-0.006,
移動次數 1 2 3 4 5 6 平均移動值/um 0.02 0.065 -0.
025 -0.05 0.02 -0.
03 端點法值/um 0.02 0.01 0 -0.
01 -0.02 -0.03 偏差/um 0 0.
055 -0.025 -0.04 0.
04 0 累加偏差和/um 0 0.055 0.03 -0.
01 0.03 0.03
代入x1=2時，y1=0.006,x2=4時，y2=0.018，所以直線度誤差,
δ=x*i*l=*0.02/1000*200=0.00012mm=0.
12um 查書表4-7得：直線度公差10um，所得的資料均在公差範圍內，用兩端點法得所以此水平導軌符合要求。
2）最小包容區域法：如下圖包容，測得兩直線直線間距x=0.055um，
直線度誤差δ=x*i*l=0.055*0.02/1000*200=0.00022mm=0.22um
查書表4-7得：直線度公差10um，所得的資料均在公差範圍內，用最小包容區域法法得所以此水平導軌符合要求。
六、實驗結果和分析：
查書表4-7得：直線度公差10um，所得的資料均在公差範圍內，用兩端點法和最小包容法得的直線度誤差都很小，所以此水平導軌符合要求。
七、思考題
1．兩端點連線法和最小包容區域法評定直線度誤差各有什麼特點？
2．導軌直線度測量時，當兩端點連線法和最小包容區域法評定所得結果不一致產生爭議時，以哪種評定方法的結果為準？
3．若本實驗改用乙個指示表測量，那麼資料處理有何不同？
4．車床的導軌直線度誤差對加工工件的精度有何影響？
1.答：兩端點法比較簡單方便，但精度比較低，使用價值不大；
最小包容法精度較高，所得誤差值最小且唯一的，但過程較複雜。
2. 當兩端點連線法和最小包容區域法產生爭議時，以最小區域包容法為準，因為最小包容法計算的資料比兩端法精度要高，一般更接近於真實值。
3.答：其中乙個改用指示表測量，資料處理就要單獨處理該數值，根據該數值的精度做相應的調整。不需要累加得到相對偏距，可以直接處理。
4.答：導軌在水平面內的直線度誤差會使刀尖相對於工件迴轉軸線在加工面的法線方向上產生位移，位移量等於導軌的直線度誤差。
此時刀尖在水平面的運動軌跡不是一條直線，造成工件軸向形狀誤差。誤差越大，工件精度越低，而且影響比較大。
機械製造第二次實驗報告
機自107班
組員：張博洋，41040330
陳祥明，41040337
張強，41040331
李菁，41040334
王小宇，41040320
李振坤，41040333
互換性實驗指導書
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2019互換性試卷
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公差與互換性實驗指導書
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