测量器具的分类及用途介绍

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测量仪器的分类

测量仪器是一种具有固定形状的仪器，用于再现或提供一个或多个已知值。测量仪器根据其用途可分为以下几类：

1. 单值仪表

只能反映单一数值的量具。可用来校准、调整其他测量器具，或作为与被测量直接比较的标准量，如量块、角度量块等。

2. 多值仪表

可以表示一组相似值的测量仪器。它还可以校准和调整其他测量仪器，或用作与测量值直接比较的标准，例如线性标尺。

3. 专用测量工具

专门用来测试某一参数的量具。常见的有：用于测试光滑圆柱孔或轴的光滑极限量具、用于判断内螺纹或外螺纹是否合格的螺纹量具、用于判断复杂形状的表面轮廓是否合格的试验样品、用于模拟装配通过性来测试装配精度的功能量具等。

4.通用测量工具

在我国，通常把结构比较简单的测量仪器称为通用测量工具，例如游标卡尺、外径千分尺、百分表等。

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测量仪器技术性能指标

1. 量具的公称值

量具上标注的用以表明其特性或指导其使用的数值，如量块上标注的尺寸，刻度尺上标注的尺寸，角度量块上标注的角度等。

2. 分度值

测量仪器刻度盘上相邻两根刻度线所代表的数值之差（最小单位值）。例如，外径千分尺的差分筒上相邻两根刻度线所代表的数值之差为0.01mm，则该测量仪器的分度值为0.01mm。分度值是测量仪器能直接读出的最小单位值。它反映了读数的准确性，也说明了测量仪器的测量精度。

3.测量范围

测量仪器在允许的不确定度内所能测量的测量值下限到上限的范围。例如外径千分尺的测量范围为0-25mm、25-50mm等，机械比较仪的测量范围为0-180mm。

4. 测量力

接触测量时，测量仪器测头与被测表面之间的接触压力。测量力过大，会引起弹性变形，测量力过小，会影响接触的稳定性。

5.示值误差

测量仪器的示值与被测对象真值之间的差值。示值误差是测量仪器本身各种误差的综合反映。因此，在仪器的示值范围内，不同工作点的示值误差是不同的。一般可用适当精度的量块或其他计量标准来校准测量仪器的示值误差。

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测量工具的选择

每次测量前，要根据被测零件的特殊性选择测量工具。例如，测量长度、宽度、高度、深度、外径、台阶差，可选用卡尺、高度尺、千分尺、深度尺；测量轴径，可选用千分尺、卡尺；测量孔、槽，可选用塞尺、块规、塞尺；测量零件的直线度，可选用角尺；测量R值，可选用R规；测量配合公差较小、精度要求较高，或需计算形位公差时，可选用三维、二维测量；测量钢材的硬度，可选用硬度计。

1.卡尺的应用

卡尺可以测量物体的内径、外径、长度、宽度、厚度、台阶差、高度、深度等，卡尺是最常用、最方便的测量工具，也是加工现场使用频率最高的测量工具。

数字卡尺：

分辨率为0.01mm，用于测量公差较小（精度较高）的尺寸。

桌卡：

分辨率0.02mm，用于常规尺寸测量。

游标卡尺：

分辨率0.02mm，用于粗加工测量。

卡尺使用前需要用干净的白纸清除灰尘和污垢（用卡尺外测量面握住白纸然后自然拉出，重复2-3次）。

注意：

1、使用卡尺测量时，应使卡尺的测量面与被测物体的测量面平行或垂直；

2、使用深度测量时，若被测物体有R角，应避开R角但靠近R角，并尽量保持深度尺与被测高度垂直；

3、用卡尺测量圆柱体时，需要旋转并分段测量，才能取得最大值；

由于卡尺使用频繁，所以保养工作需要尽力做好，每次使用后需要擦拭干净，放入盒内，使用前需要用量块检查卡尺的精度。

2. 千分尺的应用

千分尺使用前需用干净的白纸除去灰尘、污垢（用千分尺测量接触面与螺面，握住白纸然后自然拉出，重复2-3次），然后扭动旋钮，当测量接触面与螺面即将接触时，改用微调，当两表面完全接触时，调整至零位，即可开始测量。

使用千分尺测量硬件时，调节旋钮。当它即将接触工件时，使用微调旋钮将其旋入。听到三声咔嗒、咔嗒、咔嗒声时停止，并从显示屏或刻度上读取数据。

测量塑料产品时，测量接触面和螺钉只需轻轻接触产品。

使用千分尺测量轴的直径时，至少要测量两个方向，分段取最大值。测量过程中，千分尺的两个接触面应始终保持清洁，以减少测量误差。

3. 高度尺的应用

高度尺主要用于测量高度、深度、平面度、垂直度、同心度、同轴度、面振、齿振、深度等。用高度尺测量时，首先要检查测头及连接部位是否有松动。

4.塞尺的应用

塞尺适用于测量平面度、曲率和直线度。

平整度测量：

将零件放置于平台上，用塞尺测量零件与平台之间的间隙（注意：测量时，保持塞尺与平台压紧，无间隙）

直线度测量：

将零件放置在平台上并旋转一圈，然后使用塞尺测量零件与平台之间的间隙。

曲率测量：

将零件放置于平台上，选择相应的塞尺，测量零件与平台两侧或中间的间隙。

垂直度测量：

将待测零直角的一侧放置于平台上，将方尺紧靠于另一侧，用塞尺测量零件与方尺之间的最大间隙。

5、塞规（针规）的应用：

适用于测量孔的内径、槽宽和间隙。

当零件孔径较大，又无合适的针规时，可将两块塞规重叠，以360度方向测量，塞规固定在磁性V型块上，防止松动，方便测量。

内孔测量：测量孔径时，穿透率合格，如下图所示。

注意：用塞尺测量时，必须垂直插入，不能倾斜。

6.精密测量仪器：二次元

2D元件是一种高性能、高精度的非接触式测量仪器。测量仪器的传感元件不直接接触被测零件表面，因此不存在机械测量力；2D元件通过投影的方式将拍摄的图像通过数据线传输到计算机的数据采集卡，再由软件在计算机显示器上形成图像；可以测量零件上的各种几何元素（点、线、圆、圆弧、椭圆、矩形）、距离、角度、交点、形位公差（圆度、直线度、平行度、垂直度、倾斜度、位置度、同心度、对称度），也可以输出CAD进行外轮廓的2D描绘。不仅可以观察工件的轮廓，还可以测量不透明工件的表面形状。

常规几何元素测量：

下图中零件的内圆为尖角，只能通过投影来测量。

电极加工表面观察：

2D镜头具有放大功能，可用于检查加工后的电极的粗糙度（将图像放大100倍）。

小尺寸深槽测量：

门检测：

在模具加工中，经常会有一些浇口隐藏在沟槽中，各种检测仪器无法测量。此时可以用橡皮泥粘上胶嘴，将胶嘴的形状印在橡皮泥上。然后用二次元测量橡皮泥打印的尺寸，就可以得到浇口尺寸。

注意：由于二维元件测量时没有机械力，因此最好使用二维元件测量较薄、较软的产品。

7.精密测量仪器：三维

三维测量的特点是精度高(可达μm级)；通用性强(可替代多种长度测量仪器)；可以测量几何要素(除测量二维测量能测量的要素外，还可以测量圆柱、圆锥)、形位公差(除测量二维测量能测量的形位公差外，还包括圆柱度、平面度、线轮廓度、面轮廓度、同轴度)和复杂表面。只要三维测头能到达的地方，就能测量其几何尺寸、相对位置、表面轮廓等；而且数据处理可以借助计算机完成；它以其高精度、高柔性和优良的数字化能力，成为现代模具加工制造和质量保证的重要手段和有效工具。

有些模具在修改，没有3D图纸，可以先测量各个元素的坐标值和不规则面的轮廓，然后用绘图软件导出，根据测量的元素制作成3D图形，这样可以快速准确的加工修改（设定坐标后，可以测量任意一点的坐标值）。

导入并比对3D数模：对于成品零件，为了确认与设计的一致性，或在合模装配时发现配合不正常，当有些表面轮廓既不是圆弧也不是抛物线，而是一些不规则的曲面，无法测量几何要素时，可以导入3D模型，与零件进行比对，了解加工误差，因为测量值是点对点的偏差值，所以很容易进行快速有效的修正和改进（下图所示的数据是测量值与理论值的偏差）。

8.硬度计的应用

常用的硬度计有洛氏硬度计（台式）和里氏硬度计（便携式），常用的硬度单位有洛氏HRC、布氏HB、维氏HV。

洛氏硬度计HR（台式硬度计）：

洛氏硬度试验方法是用顶角为120度的金刚石圆锥或直径为1.59/3.18mm的钢球，在一定的载荷下压入被测材料表面，由压痕深度计算出材料硬度。根据材料硬度的不同，又分为HRA、HRB、HRC三种不同的标度来表示。

HRA是使用60Kg负载和金刚石锥形压头的硬度试验，用于硬质合金等硬度极高的材料。

HRB是使用100Kg载荷和直径1.58mm的淬硬钢球测得的硬度，用于硬度较低的材料，例如退火钢、铸铁和合金铜。

HRC是使用150Kg载荷和金刚石锥形压头测量的硬度，用于硬度非常高的材料，例如淬火钢、回火钢、调质钢和一些不锈钢。

维氏硬度HV（主要用于表面硬度测量）：

适用于显微镜分析。使用载荷小于120kg、顶角为136°的金刚石方锥压头压入材料表面，测量压痕对角线长度。适用于较大工件、较深表层硬度测定。

里氏硬度HL（便携式硬度计）：

里氏硬度是一种动态硬度测试方法。

当硬度传感器的冲击体冲击被测工件时，在距工件表面1mm处回弹的速度与冲击速度之比乘以1000，定义为里氏硬度值。

优点：采用里氏硬度理论制造的里氏硬度计改变了传统的硬度测试方法，由于硬度传感器只有笔那么小，可以在生产现场手持传感器直接测试工件各个方向的硬度，这是其它台式硬度计难以做到的。