项目二套筒类零件测量

机械工程学院 贺柳操

套筒类机械零件的用途及为广泛，是机械加工制造及检测中常见的一种结构类型。

套类零件结构

支承和导向及连接

内表面外表面端面

内孔尺寸内孔圆度误差圆柱度误差内、外圆同轴度误差

套类零件用途

主要结构面

主要检测项目

课题一套筒类零件内孔尺寸测量

一、识读套类零件技术要求

主要

内容

内、外圆柱面的尺寸精度内、外圆柱面的几何形状精度内、外圆柱面的位置精度内、外圆柱面的表面粗糙度

套类零件图

1 、尺寸精度

内孔的尺寸精度主要是以控制孔径大小的上、下极限尺寸精度。

常用内孔尺寸精度可选择国家标准：IT7～IT5如前图中

021000340

04500

24

18..

.

2 、形状精度

套类零件的形状精度主要是控制内孔的圆度及圆柱度精度精度。

常用的选择原则为：内孔公差值的 1/2～1/3如前图中

3 、相互位置精度 对于套类零件在位置上的精度控制主要有以下几个方面；

（ 1 ）内孔与外圆柱之间的同轴位置要求。（ 2 ）以零件外圆柱表面为基准，经装配后再精加工内孔时的位置要求。（ 3 ）内、外圆柱轴线与端面垂直度要求。

该制造方式所能获得的套类零件在位置精度上相对较低。 要想达到装配后较高的位置精度，则需设计制造过程中的精度必须要求很高。

而装配后再加工内孔时，则位置精度较高，加工时也容易控制。 但其套类零件的互换性较差。

4 、表面粗糙度

对于套类零件表面粗糙度需根据零件的实际所需给出要求。

一般装配

精密配合

外圆表面 Ra6.3～Ra1.6内孔表面 Ra3.2～Ra0.8外圆表面 Ra1.6～Ra0.4内孔表面 Ra0.4～Ra0.04

二、套类零件内孔直径的检测1 、使用内径千分尺测量内孔尺寸

内径千分尺寸 的结构

内径千分尺

0 5 10 15

253035

内径千分尺

固定测头 接长杆

锁紧螺钉

固定套管

微分筒 活动测头

校对量规

内径千分尺寸 的使用

（ 1 ）根据零件检测尺寸范围，选择内径千分尺测量规格。（ 50mm以上）（ 2 ）校对内径千分尺“ 0” 位（ 3 ）调整内径千分尺。 （将尺子置于被测零件内部测量表面，在径向方向上找出最大尺寸，而在轴向位置上找出最小尺寸，为最终测量尺寸。）

径向摆动测量 轴向摆动测量

2 、使用内测千分尺测量内孔尺寸

普通内测千分尺 电显内测千分尺

75 70 65 6035

40

30

内测千分尺基本结构图

活动量爪

导向柱

固定量爪

微分筒 棘轮

锁紧螺栓

内测千分尺主要用于内孔直径的测量。其测量长度只局限于孔口部位。如测头为长爪型，可测量内孔槽壁处的直径尺寸。

内测千分尺的工作原理及读数方法与外测千分尺，深度千分尺等基本相同。

内测千分尺的使用（ 1 ）确定测量方位（ 2 ）测量中应保证两测量爪面的平行，反复寻找最佳测量值（最大测量尺寸）

R

L

L

测量内孔时应寻找最大尺寸。

D

L

L

测量槽宽时则应寻找最小尺寸。

3 、使用三爪内径千分尺测量内孔尺寸

机械式三爪内径千分尺电显三爪内径千分尺

三爪内径千分尺结构图

弹性测头 手柄 测微套管 微分筒 棘轮

三爪内径千分尺的使用方法

（ 1 ）校对三爪内径千分尺 根据检测零件尺寸选择三爪内

径千分尺的尺寸规格。

由于三爪内径千分尺测量范围不是零，所以该量具无“ 0” 位线，只能校对被测尺寸的上极限或下极限。

三爪

内径

千分

尺的

校对

（ 2 ）选择标准环规，将内孔及量具测头擦干净。（ 3 ）将量具测头调至小于环规尺寸，然后将测头至于环规内孔，再通过微分筒和棘轮调节至所需极限尺寸。

（ 4 ）将校对后的三爪内径千分尺置于被测工件内孔，与校对相同的方法对内孔进行实际测量，最终得出实际测量数据。

注意事项： 在调整微分筒尺寸时应注意上、下摆动尺身，找出测量的最小尺寸以确保量具轴线与被测零件轴线垂直。

4 、用内孔量规检测内孔尺寸

对于批量检测中，为适应生产效率和生产成本要求，通常检测内孔时均采用专用量具。（塞规或量规）

该量具是按零件的上、下极限所特制的专用量具，与前面所讲的卡规一样，分为通端和止端，使用中为；通端必过整个内孔，而止端则不允许进入检测内孔。

内孔塞规结构图

通端通端

止端

止端

塞规检测示意图

同轴度检测塞规

盲孔塞规

排气槽

方型塞规结构

大孔内径百分表

三、用内径百分表测量套筒类零件的内孔直径

钟表式百分表

内径百分表结构

小孔内径百分表

1、百分表的结构及读数原理表壳

表盘转轮

表盘

转数表盘

指针套筒 测量杆测头

挡帽、

耳环

百分表的结构组成

百分表的结构原理 百分表是一种利用齿轮、齿条作传动，将直线位移放大变成指针角位移而实现读数原理。

齿轮结构图

百分表传动结构图

大齿轮

大齿轮

小齿轮

指针齿轮

油丝

百分表的正确使用

百分表的检验

检查百分表指针的灵活性。

百分表在自由状态下，搏动测杆作上下移动，查看指针是否转动灵活。（ 1～ 3周）

在查看指针转动灵活性的同时，须注意指针转动结束时，（测杆向下运动止终点位置）指针能否回到起点位置。

注意指针转动的方向。（顺时针与逆时针） 注意百分表的测量范围（指测杆的最大直线移动尺寸）

0～ 3mm0～ 5mm0～ 10mm

为便于计数，建议最好将被测尺寸的某一极限尺寸通过调整表盘，使指针对准“ 0” 位，然后再进行对工件进行测量，根据指针所指表盘的位置与“ 0” 的差值。

百分表的读数方法：

百分表的表盘圆周边缘均分有 100条等分刻线。当测量杆移动1mm 时，其表盘指针则转动一周，此移动量为百分表的一个移动单位。 按表盘刻线数进行分配，则每小格刻线测量距离为 0.01mm 。

2、内径百分表

内径百分表是在通用百分表前端安装一专用测量机构（测量杆），通过百分表的读数值监视测量内孔直径。

百分表测杆手柄传动杆

压簧

压簧

固定测头 锁紧螺母

直角杠杆

活动测头定位装置 表头螺栓

内径百分表的操作方法（ 1 ）根据被测零件的质量精度要求选择好百分表。（或千分表）（ 2 ）将百分表安装于表架上，注意一定要让百分表测头压上表架内的传动杆，（指针转动 1～ 2转）锁紧百分表。

（ 3 ）用手轻轻压活动测头，查看百分表指是不有所反映。

（ 4 ）根据测量尺寸范围安装固定测头。

固定测头

活动测头

锁紧螺母

标准套规校对

内径百分表

（ 5 ）用标准套规或千分尺寸对内径百分表进行校对测量尺寸，（极限尺寸）锁紧固定测头，将表盘与指针调到“ 0” 位。

千分尺寸固定夹具

千分尺寸校对

内径百分表

（ 6 ）将校对好的内径百分表置于被测零件内孔中，与套规校对的方法一样对内孔进行测量，读出被测数据，查对与校对极限尺寸之差，判定内孔尺寸。

注意： 由于该检测方法属点位测量，故应注意在径向和轴向方向的选位检测，最后综合评定内孔尺寸。

径向方向轴向方向

均分三点位根据长度确定

四、用投影万能测长仪测量内孔投影万能测长仪又称为阿贝测长仪。 因该量仪设计原理符合阿贝原理，既被测轴线与标准轴线重合或在其延长线上，其测量具有很高的准确性。

阿贝原理 被测零件与基准件，在测量方向上应处于同一直线上。

投影万能测长仪

投影万能测长仪的组成结构

底座电源开关

锁紧螺栓

主轴微动手轮

测座

尾座影屏 测微旋钮 主轴固

定螺钉

工作台

尾管测量主轴 工作台垂直

转动手柄

工作台水平转动手柄

工作台横向移动手轮

工作台升降手轮

固定手柄

投影读数光学系统示意图

特点 采用投影屏读取数据，成像清晰，使用方便。双线套单线读数系统 ，瞄准精度高，同时配备有多种附件，能满足各种测量所需。

刻线窗口

用途 该量仪是一种集精密机械、光学系统 和电气部分相结合的长度计量仪器。

外形尺寸

平行平面

球形平面

柱形平面

内形尺寸平行平面内的测量

箱体零件内部测量

内、外螺纹中径测量螺纹检测：

三角形外螺纹

梯形丝杆螺纹三

角形内螺纹

比较测量 可对被测零件进行比较测量或微差比较测量。 （此项检测较适合于零件内部沟槽结构及投影光学计量管之类的形态精度和尺寸进行测量。）

内部沟槽结构

器皿

计量

管

仪器规格参数

根据量仪操作说明书及附件配置规定而定

如： MC008—JD18投影万能测长仪测量范围 直接测量： 0～

100mm

外尺寸： 0～500mm

比较测量：

内尺寸：根据测钩大小深度 4～ 5mm 10～ 200mm

使用电眼测量装置： 1～20mm外螺纹中径测量： 0～180mm内螺纹中径测量深： 10～ 50mm

最小划分值0.001mm

测量力1.5～2.5N如使用电眼装置测量时，测量力为

“ 0”

仪器示值稳定性能外尺寸测量： 0.3μm

内尺寸测量： 0.5μm

直接测量时的准确性外尺寸测量：

＜（ 1+L/200）μm内尺寸测量：＜（ 1.5+L/200）μm

万能工作台测微鼓分度值：0.01mm横向长度： 25mm垂直行程： 100mm荷重： 10kg工作台运动方式：

旋转手轮工作台可作升降运动旋转微分筒工作台可横向运动摆动手轮工作台水平回转 ±4°板动手柄工作台可作 ±3° 的摆动在测量轴线上工作台可自由滑动 ±5mm

顶针架最大夹持直径： 当被测长度小于 85mm 时，其可夹持直径为 φ180mm。 当被测长度等于 200mm 时，其可夹持直径为 φ20mm。

主要配置附件：

电眼测孔装置

测帽

顶针架

内测装置

内螺纹中径测量装置

测头

浮动工作台

投影万能测长仪的操作与使用方法（ 1 ）测帽的选择与调整 测帽应成对选择，不能单一使用。 测帽与被测面的接触点要小，成点接触。

平面测量：选用 R20 的球形测帽。圆柱测量：选用 1.5X8 的刃口测帽。曲面测量：选用 φ2、 φ8 的平面测帽。三针测量螺纹中径：选用 φ14 平面测帽。

将选择好的测帽分别安装在测量轴和尾管上，使两测帽相互接触。挂上测锤，通过调整测量座、尾座、同时在观察窗口中观察标尺示值的变化，分别在两个方向中找到仪器示值的折返点。 当测帽为刃口或平面测帽时，其示值的折返点是示值变化中的最小值。 当测帽为球面测帽时，其示值的折返点是示值的最大值。

（ 2 ）被测零件的安装 利用万能工作台各向可能的运动寻找被测件在测量时的正确位置。

（寻找“转折点”）轴类零件：采用两顶尖安装。平面零件：将零件固定工作台平面。

（ 3 ）零位的调整 调零是指将仪器读数窗口中的刻线与测量位置刻线相互重合，以便测量后能准确读出所测数据的一种方式。 在投影万能测长仪的测量主轴和尾管上分别安装上所需的测帽，移动测座尾座，让两测帽接触。 此时所看见的测试窗口读数刻线可能不在零线位置上，这就需要进行调整。

0

调整前窗口零线位置 通过调整尾管使主标尺零线被双刻线零位套住。

（ 4 ）读数原理 投影万能测长仪的读数显微镜是安装在测量座壳体上。其读数原理是采用光学游标读取数据。 在读数显微镜窗口可观察到三种不同的刻线分别在二个视窗中。 在大窗口中存在二种刻线，一是固定双刻线（从左至右“ 0～10” ），其间距为 0.1mm 。

另一条长刻线是在整个固定双刻线间可游动，其上方所标注的数字代表毫米刻线。

35 36

27

27.4mm

68

69

68mm

在小视口窗中的活动分划板刻线为 0～ 100 数字，其刻度值为0.001毫米。

活动分划微分板

测量值的最终确定

58

第一步测量数据58.3mm

第二步调整测微旋钮，使影屏移动，调至固定双刻线之间，最终读出测量数据。

58.317mm58

（ 5 ）调整被测工件的正确位置 必须保证测量轴线垂直于圆柱体轴线。（利用万能工作台可移动范围进行调整） 对于内孔测量时，应调整好测量高度，选择好测量位置。

通过调整工作台横向移动和摆动，观察屏动测微器中的数值变化，以读数最小值为转折点，确定读数。

测量步骤

选择测帽

用标准器具调整初始值

安装工件置工作台对工件进行测量

读出测量数据，确定零件质量

课题二，套筒类零件 形位误差测量

1、用影像仪测量套类零件

影像仪是利用自身硬件将捕捉到的图像通过数据线传输给计算机的数据采集卡中，由软件在计算机显示器上成像，并用鼠标在计算机上进行快速测量。

（硬件包括 CCD 、目镜、物镜数据线）

焦距调节旋钮

顶灯

扫描平台

平台前后移动旋钮

平台水平移动旋钮

探头

影像仪配置有二个可调光源系统

轮廓光源

表面光源

当被测工件有透孔时，可采用轮廓光源 进行测量（首选）

当被测工件无透孔时，可采用表面光源 进行测量（次选）

影像仪量测窗口

2、影像仪的使用

操作系统 ：FOIC-Lite 该系统属影像 式测量系统 。是专

业二维平面量测软件。测量范围主要包括：

几何量测

影像量测

软件窗口共分四个区域：

影像窗口

该窗口用于显示被测零件的实际影像。 通过调节焦距、灯光的明暗，可使得显示图像更加清晰可见。

当选中图像某局部部位时，按下鼠标左键，则会弹出对像的属性对话窗口，显示对像坐标参数值。

对像属性列表窗口

当在对像属性窗口中按下鼠标右键时，则会弹出一快捷菜单。

删除（ V）全部删除（ W）复原（ X）呼出输入（ Y）详细内容（ Z）

快捷菜单 在详细内容窗口中会显示对像所有属性及公差。

被测量对像属性 确定

DRO坐标窗口

d.d

dms

in

d.d

mmr.

θX,Y

(0,0)

(0,0)

absinc

DRO坐标显示区域

寻找光学的绝对圆点确定开机时的机械原点为同一坐标点鼠标左键点击 按钮（ 0，

0）

按确定后，将平台移动至最左端，再往最右端移动！

确 定

当按下确定后，则左右快速移动平台以寻找 X 轴的绝对原点。

X 轴原点定位完成

确 定

当系统自 动跳出 X 轴定位完成窗口后，点击确定按钮，则 X 轴坐标原点定位完成。

当完成上述操作后，系统会自 动弹出寻找 Y 轴绝对原点窗口。

按确定后，将平台移动至最前端，再往最后端移动！

确 定

Y 轴原点定位完成

确 定

以同样的方式操作完成 Y 轴绝对原点的确定。

影像校正

影像校正是为了使计算机获取影像测量仪所测量的物体像素与实际尺寸的比例。是每次测量前必须完成的一项基本操作过程。

首先进行“校正处理影像校正”项

调节镜头所需的放大倍率

将标准校正片置于扫描平台上。

镜头调节

标准校正片

扫描工作台

在标准校正片上选择一适合大小的标准圆。 按菜单［影像测量 /摄影］开始摄影。

接菜单中［校正处理 /影像校正 /线性校正］

将画面移到右上角，用鼠标点击该圆。

校正步骤一

按画面上箭头所指方向将圆移到右下角，用鼠标点击该圆。

校正步骤二

按画面箭头所指方向将圆移到左下角，用鼠标点击该圆。

校正步骤三

按画面箭头所指方向将圆移到左上角，用鼠标点击该圆。

校正步骤四

当四个方向校正完成后，点击鼠标右键，弹出一校正成功窗口，再点击确定。

校正成功！

确 定

测量工件 打开电源、调节亮度、调整好焦距，将被测工件放置于工作台面上，使工件的影像在计算机屏幕上影像清晰。

测量工件，生成内、外圆的几何图形。 生

成的几何图形

（在影像“量测工具”条中，点击自动量测工具，在影像窗口中点击图像圆的边缘。）三点以上

测量工件内孔的圆度误差 在对象列表中选择圆 1 （或圆2 ），此时会自动弹出该圆的测量值窗口。 物件 1：圆

被测工件属性窗口

测量工件内、外圆的同心度误差

在对象列表中选择圆 1 （或圆2 ），点击右键，在下拉菜单中选择“详细内容”。

［ 1］圆［ 2］圆

删除（ V）全部删除（ W）复原（ X）呼出输入（ Y）详细内容（ Z）

物件 1：圆

若在属性窗口中选择 则会弹出窗口。在参考物栏下拉菜单中选择圆2 ，则两圆的同心度误差自动生成。若输入了公差值，则自动计算出误差值。

确 定

参考物件

同心度 公差 超出公差圆 2

1.004

若需测量内、外圆的圆度误差时，则点击 也能自动生成圆度误差。

作好测量记录，评定质量