机械零件的检测与误差原因解析.docx

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机械零件的检测与误差原因解析

电子科技大学

毕业设计（论文）

论文题目：

机械零件的检测与误差原因解析

学习中心（或办学单位）：

电子科技大学

指导老师：

职称：

学生姓名：

学号:

专业：

机械设计制造及自动化

电子科技大学

制

2009年05月2日

电子科技大学

毕业设计（论文）任务书

题目：

机械零件的检测与误差原因解析

任务与要求：

基于机械零件的检测与误差原因解析：

第一根据检测的一般步骤进行说明；

第二检测方法和误差的产生与分类；第三检测误差的原因分析

时间：

2009年2月8日至2009年5月10日共13周

学习中心：

（或办学单位）电子科技大学

学生姓名：

学号：

专业：

机械设计制造及自动化

指导单位或教研室：

电子科技大学

指导教师：

职称：

电子科技大学

制

2009年03月28日

毕业设计（论文）进度计划表

日期

工作内容

执行情况

指导教师

签字

09年2月8日至

2月15日

选题

良好

09年2月16日至

3月1日

论文提纲写作

良好

09年3月2日至3月31日

初稿写作

良好

09年4月1日至

4月20日

二稿写作

良好

09年4月21日至

4月30日

定稿并上交论文的电子文档

良好

09年5月1日至

5月10日

做好论文答辩准备

良好

教师对进度计划实施情况总评

　　　　　　　　　　　　　　　　　签名

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　年月日

本表作评定学生平时成绩的依据之一。

电子科技大学毕业设计（论文）中期检查记录表

学生填写

毕业设计（论文）题目:

浅析数控机床几何误差及其补偿方法

学生姓名:

学号：

专业：

机械设计制造及自动化　　　　　　　　

层次:

本

教学中心名称:

电子科技大学

指导教师姓名及职称:

教师指导毕业设计（论文）时间及地点:

电子科技大学

检查　

教师填写

毕业设计（论文）题目工作量

饱满

一般

√　

不够

毕业设计（论文）题目难度

大

适中

√　

不够

毕业设计（论文）题目涉及知识点

丰富

比较丰富

√　　

较少

毕业设计（论文）题目价值

很有价值

一般

√　

价值不大

学生是否按计划进度独立完成工作任务

　是

学生毕业设计（论文）工作进度填写情况

良好　

学生出勤情况及出勤的考核办法

学生与指导教师见面接受指导次数

5次　

学生工作态度

认真

一般

　√　

较差

教师毕业设计（论文）指导日志是否齐全

　是　

其他检查内容

存在问题及采取措施:

检查教师签字:

年月日

教学中心意见:

学院审核意见（加盖公章）:

　　　　　　　　　年月日

　　　年月日

摘要

本论文通过机械零件检测的基本步骤和检测方法等解析。

机械零件的检测主要是对机械零件中包括长度、角度、粗糙度、几何形状和相互位置等尺寸的测量。

机械零件的检测极为重要，它是把握产品质量的关键环节，检测人员必须在充分准备的基础上按照程序进行，并要分析误差的产生原因。

机械零件的技术要求很多,它有几何形状、尺寸公差、形位公差（形状公差和位置公差）、表面粗糙度、材质的化学成份及硬度等。

检测时先从何处着手,用哪些量具,采用什么样的先进方法,是检测中技术性很强的一个问题。

机械零件的检验对于基准的选择直接影响到机械零件是否合格的重要关键。

为了使产品质量信得过,避免出现错检、误检和漏检,对此检测人员应遵守程序，做好各方面工作。

关键词：

检测量具基准

Abstract

Inthispaper,machinepartsthroughthebasicstepsoftestingandanalyticaltestingmethods.Detectionofmechanicalpartsis

themainmechanicalparts,includinglength,angle,roughness,geometryandmutuallocationofthemeasurementofsize.Detectionofmechanicalpartsisextremelyimportant,itistograspthekeytoproductquality,testingmustbefullypreparedinaccordancewiththeproceduresbasedon,andtoanalyzethecausesoferror.

Mechanicalparts,manyofthetechnicalrequirements,ithasthegeometricshape,dimensiontolerance,geometrictolerance（theshapeandlocationtolerancesurfaceroughness,materialssuchaschemicalcompositionandhardness.Wheretobeginwhenthefirsttesting,measuringuseofwhich,whatkindofadvancedmethods,ishighlytechnicaldetectionofaproblem.Mechanicalpartsofthebenchmarktestforadirectimpactonthechoiceofmachinepartskeytowhetherornotqualified.Reliableproductqualityinordertoavoidseizurewrong,falseandmissed,whichshouldcomplydetectionwhatwiththetestingprocedure,workinallfields.

Keywords:

Detectionofmeasuringthebaseline

目录

第一章绪论1

第二章测前准备2

第一节阅读图纸2

第二节分析工艺文件2

第三节合理选用量具2

第四节测量方法的选择3

第三章机械零件的检测4

第一节合理选用测量基准4

第二节表面检测4

第三节检测尺寸公差4

第四节检测形位公差4

第四章测量误差与原因分析5

第一节误差的基本知识5

一、系统误差5

二、偶然误差5

三、系统误差与偶然误差的关系6

四、对误差大小的评价6

第二节测量误差分类6

一、随机误差7

二、粗大误差7

三、系统误差7

第三节测量误差产生原因分析7

第五章检验工具的要求9

结束语10

谢词11

参考文献12

第一章绪论

在现代工业生产中常采用专业化大协作生产，即用分散制造、集中装配的办法来提高劳动生产率，保证产品质量和降低成本。

要实行专业化生产必须采用互换性原则。

这对机械零件的精度要求很高，机械零件在加工的工艺要求高。

机械零件的检测极为重要，它是把握产品质量的关键环节。

机械零件测量误差直接关系到机械零件是否合格。

在经过仿真调试和参考大量国内外文献资料后，我结合自己的实际工作经验和心得体会编写了此文。

本文共分四章：

第一章简述机械零件的；第二章概述了机械零件测量准备条件；第三章主要讲述机械零件的测量过程注意事项；第四章主要机械零件的测量与原因分析。

由于水平有限，论文中的错误和疏漏之处在所避免，敬请各位老师批评指正。

第二章测前准备

第一节阅读图纸

检验人员要通过对视图的分析,掌握零件的形体结构。

首先分析主视图,然后按顺序分析其它视图。

同时要把各视图由哪些表面组成,如平面、圆柱面、圆弧面、螺旋面等,组成表面的特征,如孔、槽等,它们之间的位置都要看懂、记清楚。

检验人员要认真看图纸中的尺寸,通过看尺寸,可以了解零件的大小,看尺寸要从长、宽、高三个方向的设计基准进行分析,要分清定形尺寸、定位尺寸、关键尺寸,要分清精加工面、粗加工面和非加工面。

在关键尺寸中,根据公差精度,表面粗糙度等级分析零件在整机中的作用，对于特殊零件,如齿轮、蜗轮蜗杆、丝杠、凸轮等有专业功能的零件,要会运用专业技术标准。

掌握各类机械零件的国家标准,是检验人员的基本功。

有表面需热处理的工序零件,应注意处理前后尺寸公差变化的情况。

检验人员还应分析图纸中的标题栏，标题栏内标有所用材料零件名称,通过看标题栏,掌握零件所用材料规格、牌号和标准,从中分析材料的工艺性能,以及对加工质量的影响。

工作中,我曾遇到这样一个问题，在铣床上加工一批不锈钢支架,因所选铣刀材料不对,造成加工表面粗糙度不好,并且效率较低,严重影响了产品精度与产品质量。

我发现了问题严重性后,选择了合适材料的铣刀,试用后,速度又快,表面粗糙度又好。

　　第二节分析工艺文件

　　工艺文件是加工、检验零件的指导书,一定要认真仔细查看。

按照加工顺序,对每个工序加工的部位、尺寸、工序余量、工艺尺寸换算都要认真审阅,同时应了解关键工序的装夹方法,定位基准和所使用的设备、工装夹具刀具等技术要求。

往往有个别操作者不按工艺中所制订的工序加工,从而对整个机械零件的加工后造成不合格的后果,这一问题常常又被检验人员所忽视。

待安装时,不能使用,造成了成批产品报废。

　　第三节合理选用量具

　　当看清图纸和工艺文件后,下一步就是选取恰当的量具进行机械零件检测。

根据被测工件的几何形状、尺寸大小、生产批量等选用。

如测量圆柱台阶轴时,带公差装轴承部位,应选用卡尺、千分尺、钢板尺等；如测量带公差的内孔尺寸时,应选用卡尺、钢板尺、内径百分表或内径千分尺等。

有些被测零件,用现有的量具不能直接检测,这就要求检测人员,根据一定的实践经验、书本理论知识,用现有的量具进行整改,或进行一系列检测工具的制作。

　　测量器具是测量仪器和测量工具的总称。

通常把没有传动放大系统的测量工具称为量具，如游标卡尺、直角尺和量规等；把具有传动放大系统的测量器具称为量仪，如机械比较仪、测长仪等。

也可按其测量原理、结构特点及用途等，分为以下四类：

　　1．基准量具测量中作用标准量的量具，如基准米尺、量块、角度量块、直角尺和线纹尺等。

　　2．极限量规是一种没有刻度的，用以检验零件尺寸或形状、互相位置的专用检验工具。

它只能判断零件是否合格，而不能得出具体尺寸。

、

　　3，检验夹具也是一种专用的检验工具，当配合各种比较仪时，用来检验更多和更复杂的参数。

　　4.通用测量器具有刻度，能量出具体数值。

　　第四节测量方法的选择

　　1.按是否直接量出所需要的量值，分为直接测量和间接测量。

　　直接测量直接量出被测参数的量值或其相对于基本尺寸的实际偏差数值。

间接测量先测量出与被测量值有关的几何参数，然后通过计算获得被测量值。

2.按所测读数是否代表被测量值的绝对数字，分为绝对测量和相对测量。

　　绝对测量测得的读数值是被测量的绝对数字。

例如用游标卡尺直接量出零件的实际尺寸。

　　相对测量测得的读数值时相对于基本尺寸的实际偏差。

例如用量块调整比较仪，测量零件的直径。

　　3．按被测零件的表面与测量是否机械接触，分为解除测量和非接触测量。

　　接触测量被测零件表面也测量头机械接触，并有机械作用的测量力。

　　非接触测量被测零件与测量头没有机械接触。

如光学投影仪测齿形等。

　　4.按零件被测参数的多少，可分为综合测量和单项测量。

　　单项测量当零件形状复杂，包括多个几何参数，而测量时却时逐个参数进行侧量。

如测量螺纹，分别测量螺纹的中径、半角、螺距。

　　综合测量同时侧量零件几个相关惨相互的综合效应或综合参数。

如用螺纹环规综合测量螺纹各参数综合效应，判断螺纹是否合格。

　　5.按技术测量对机械制造工艺过程所起的作用，可分为主动测量和被动测量。

　　主动测量零件在加工过程中进行的测量，测量结果可以直接用来控制零件的加工过程，控制废品的发生。

　　被动测量零件加工完毕后所进行的被测，这种测量仅能发现和剔出废品。

第三章机械零件的检测

　　第一节合理选用测量基准

　　测量基准应尽量与设计基准、工艺基准重合。

在任选基准时,要选用精度高,能保证测量时稳定可靠的部位作为检验的基准。

如测量同轴度、圆跳动、套类零件以内孔,轴类零件以中心孔为基准；测量垂直度应以大面为基准；测量辊类零件的圆跳动以两端轴头下轴承的台阶（将两端轴承台阶放在“V”型铁上）为基准。

　　第二节表面检测

　　机械零件的破坏,一般总是从表面层开始的。

产品的性能,尤其是它的可靠性和耐久性,在很大程度上取决于零件表面层的质量。

研究机械加工表面质量的目的就是为了掌握机械加工中各种工艺因素对加工表面质量影响的规律,以便运用这些规律来控制加工过程,最终达到改善表面质量、提高产品使用性能的目的，如磕碰、划伤、变形、裂纹等。

细长轴、薄壁件注意变形、冷冲件要注意裂纹、螺纹类零件、铜材质件要注意磕碰、划伤等。

对以上检测的机械零件,检测完后,都要认真作记录,特别是半成品,对合格品、返修品、报废产品要分清,并作上标记,以免混淆不清。

　　第三节检测尺寸公差

　　测量时应尽量采用直接测量法,因为直接测量法比较简便,很直观,无需繁琐的计算，如测量轴的直径等。

有些尺寸无法直接测量,就需用间接测量,间接测量方法比较麻烦,有时需用繁琐的函数计算,计算时要细心,不能少一个因素，如测量角度、锥度、孔心距等。

当检查形状复杂,尺寸较多的零件时,测量前应先列一个清单,对要求的尺寸写在一边,实际测量的尺寸在另一边,按照清单一个尺寸一个尺寸的测量,并将测量结果直接填入实际尺寸一边。

待测量完后,根据清单汇总的尺寸判断零件合格与否，这样既不会漏掉一个尺寸,又能保证检测质量。

　　第四节检测形位公差

形位公差的研究对象是机械零件上的几何要素，主要包括形状公差和位置公差。

按国家标准规定有14种形位公差项目。

对于测量形位公差时,要注意应按国家标准或企业标准执行，如轴、长方件要测量直线度，键槽要测量其对称度。

第四章测量误差与原因分析

　　第一节误差的基本知识

　　由于受到测量仪器、测量方法、测量条件和观察者生理反应能力、操作水平等因素的限制，测得的结果只可能是一个近似值。

测量值与真值之差称为绝对误差，简称误差。

即误差=测量值-真值。

一、系统误差

系统误差的特点是：

在相同条件下，对同一物理量进行多次测量时，误差的大小和正负总保持不变，或按一定的规律变化，或是有规律地重复。

　　系统误差主要来自以下三个方面：

　　1.仪器误差

　　这是由于测量仪器不完善或有缺陷，以及没有按规定条件使用而造成的误差。

仪器误差常表现在下面三种情况：

（1）示值误差。

如米尺由于变形造成刻度不标准；电表的轴承磨损引起示值不准等。

（2）零值误差。

如千分尺由于磨损致使在零位时，读数不为零；电表在使用之前未调整零位等。

　　（3）仪器机构和附件误差。

如天平两臂不等长；砝码不准；电桥的标准电阻不准等。

　　2.方法误差

　　这是由于实验理论、实验方法或实验条件不合要求而引起的误差。

如用伏安法测电阻，采用不同的连接方法，电表的内阻会给测量带来误差；在热学实验中，绝热条件的好坏对测量结果的影响等。

　　3.人员误差

　　这是由于观测者个人生理和心理上的特点所造成的误差。

如在使用停表计时中，有的人失之过长，有的人失之过短；在电表读数时，有人偏左而有人偏右；在估计读数时，有人习惯偏大而有人习惯偏小等。

　　系统误差常分为两类，即已定系统误差和未定系统误差。

前者指其误差的符号和绝对值均已确定，而后者是指其误差的符号或绝对值尚未确定。

二、偶然误差

　　在同一条件下，对某一物理量进行多次测量时，每次测量的结果有差异，其差异的大小和符号以不可预定的方式变化着。

这种误差称为偶然误差或随机误差。

　　遇然误差是由于一些偶然的、不确定的因素引起的。

例如，各次观察时仪器对得不准；调节平衡时，平衡点确定不准；读数不准确；。

这些因素的影响一般是微小的、混杂的，并且是随机出现的，这就难以确定某个因素产生的具体影响的大小。

　　每项测量的偶然误差是无规则的，但若测量次数充分多时，就会发现在一定条件下，它具有一定的规律性。

这种规律性表现在偶然误差服从一定的统计规律，具体表现为：

（1）绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的概率要大得多。

（2）比真值大的测量值与比真值小的测量值出现的概率相等。

　　（3）绝对值相等的正误差与负误差出现的概率相等。

三、系统误差与偶然误差的关系

　　系统误差的特征是它的确定性，而偶然误差的特征是它的随机性，两者经常同时存在于实验之中，有时难以严格区分。

通常把一些不确定的系统误差看作偶然误差，也常把一些确定的但规律过于复杂的系统误差当作偶然误差来处理。

有时，两者的区别与空间和时间的因素有关。

例如，环境温度对标准仪器的影响，在短时间内可以看成是系统误差，而在长时间内则认为是偶然误差。

另外，随着科学技术的发展，人们对误差来源及其变化规律的认识加深，有可能把过去认识不到而归于偶然误差的某些误差，确定为系统误差。

　　还必须指出，在测量中，由于读数或计算时发生错误，致使测量结果与真值之间产生较大的偏差（过矢误差或粗大误差），这种偏差是错误而不是误差，它是不应该出现的，也是完全可以避免的。

四、对误差大小的评价

　　测量中常用精密度、准确度和精确度来评价实验结果中误差的大小。

这三个概念的涵义不同，应加以区别。

　　1.精密度，表示测量结果中偶然误差大小的程度。

精密度高是指在多次测量中，数据的离散性小，偶然误差小。

　　2.准确度，表示测量结果中系统误差大小的程度。

准确度高表示多次测量数据的平均值偏离真值的程度小，系统误差小。

　　3.精确度，是对测量结果中系统误差和偶然误差大小的综合评价。

精确度高是表示在多次测量中，数据比较集中，且逼近真值，即测量结果中的系统误差和偶然误差都比较小。

　　第二节测量误差分类

　　测量过程中,影响所得的数据准确性的因素非常多。

测量误差可以分为三大类：

随机误差、粗大误差、系统误差。

一、随机误差

　　在相同条件下,测量同一量时误差的大小和方向都是变化的,而且没有变化的规律,这种误差就是随机误差。

引起随机误差的原因有量具或者量仪各部分的间隙和变形,测量力的变化,目测或者估计的判断误差。

消除的方法主要是从误差根源予以消除（减小温度波动、控制测量力等）,还可以按照正态分布概率估算随机误差的大小。

二、粗大误差

　　粗大误差是明显歪曲测量结果的误差。

造成这种误差的原因是测量时精力不集中、疏忽大意,比如测量人员疏忽造成的读数误差、记录误差、计算误差,以及其他外界的不正常的干扰因素。

含有粗大误差的测量值叫做坏值,应该剔除不用。

三、系统误差

　　在相同条件下,重复测量同一量时误差的大小和方向保持不变,或者测量时条件改变,误差按照一定的规律变化,这种误差为系统误差。

引起系统误差的原因有量具或者量仪的刻度不准确,校正量具或者量仪的校正工具有误差,精密测量时环境的温度没有在20度（摄氏温度）。

消除系统误差方法有,测量前必须对所有计量器具进行检定,应当对照规程进行修正消除误差。

另外,保证刻度对准零位,必须测量前,仔细检查计量器具,保证足够的准确性。

第三节测量误差产生原因分析

　　不管使用多么精准的测量器具，采用多么可靠的测量方法，都不可避免地产生一些误差。

产生测量误差的原因是多种多样的，归纳起来有以下几个方面：

1.测量器具误差指测量器具内在误差，包括设计原理、制造、装配调整存在的误差。

　　2.基准件误差常用基准件如量块或标准件，都存在这制造误差和检定误差，一般来说，基准件的误差不应超过总测量误差的1/5-1/3。

　　3.温度误差在实际测量时，由于测力环境、测量器具和被测零件的温度偏离了计算的标准温度，而各物体的线胀系数又不相同，产生了的误差，叫温度误差。

　　标准计量温度为20℃。

测量工作最好在标准计量温度情况下进行，或者力求被测零件的温度与计量器温度相等，以减小温度对测量的影响。

　　4.测量力误差测量头和被测零件表面机械接触，测量力使测量器具、零件表面受力变形而产生的误差。

恒定的测量力，可以减少接触比较测量的误差，这是因为调零时的测量力和测量时的测量力大小能保持一致。

　　高精度仪器测量力应在1N以内，一般仪器在2N。

　　5.读数误差测量者对指示器读取数据时，视觉引起的偏差。

第五章检验工具的要求

　　在对于各种设备、机床的零件和部件以及整机的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、接触精度等进行检测时,为了能够准确、合理、快捷测量可用适当的通用检验工具和专用的检验工具量具配合使用。

检验工具和量具要进行等温后才可以进行测量,检验工具不可以放在高的温。

结束语

本次毕业设计的内容主要是基于机械零件的检测与误差原因解析，要求。

使机械零件检测误差降至最低。

对机械零件检测一般步骤分析说明，对机械零件检测误差分类，说明了机械零件测量产生误差的原因。

许多还只是我们的初步尝试，必然存在不完善之处，所以我们对机械零件检测方法将再进一步的不断完善和提高。

谢词

　　这次毕业设计能够顺利完成，我要感谢我们的指导老师张亚军讲师。

从刚开始的论文选题、研究、撰写到定稿，都得到老师细心的指导。

老师亲切待人，对学生关怀备至，在工作上精益求精，启发学生开拓视野，强调科研与实践相结合，鼓励学生学以致用，在实践中发现问题、解决问题，其开明的学术思想、求实的科研作风和对科学研究及发展趋势的深刻认识给我以极大的影响、启发和熏陶，并激励我在今后的工作和学习中更加努力。

在论文完成之际我要感谢四年求学期间给予我关心和帮助的所有老师，感谢他们对我四年来孜孜不倦的教诲以及对我学习和工作上的帮助，让我在学业上有长足进步的同时体会到人生的价值和意义。

最后，谨向百忙之中审阅论文和参加答辩的每一位老师表示由衷的谢意！

参考文献

[1]测量与机械零件测绘赵忠玉　机械工业

[2]精密测量技术与精工设计质