量具的正确使用与维护保养.docx
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量具的正确使用与维护保养
员工培训教材
“量具”使用与维护
前言
随着我国加入WTO，加快机械制造业同国际接轨的步伐。
为了适应新时期持续发展的需要，有赖于企业量具管理系统健全与完善，提高员工在生产中正确使用各种量具对产品零件准确测量的能力。
保证产品零件加工质量符合规定的标准和技术要求及量具量值的准确可靠，根据国家机械工业部对机械工人培训的要求，针对本厂员工在管理、使用、维护万能量具的操作过程中存在的薄弱环节,特邀请了多年从事量具研究的专家组织编写了游标类量具、测微类量具、指示表类量具的正确使用和维护保养的简易教材，该教材的内容涉及部分相关的基础知识以及量具使用、维护、保养技术和方法。
希望该教材，会对在职技术员工就量具相关知识和量具的正确使用、
和维护保养方面有所帮助，由于时间仓促,编写疏漏不妥之处,在所难免,
敬请各位不吝赐教。
员工培训教材内部资料
第一章
一、基础知识：
1、［实物］量具——是指使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具。
通常它一般没有指示器，在测量使用过程中没有运动的测量元件。
量具可分以下几类：
①单值量具包括：
量块、直角尺、量规、砝码、标准电池、固定电容器等。
②多值量具包括：
线纹尺、标准信号发生器等。
③成套量具包括：
砝码组、量块组等。
2、专用量具类——专门为测量工件的一种技术参数而设计制造的量具。
通常所指的专用量规、专用螺纹量规、锥度量规、卡规、环规、三针等。
3、量具的分类有那些：
据国家目前相关资料记载，量具的分类国家尚无统一标准，大体可分为三类：
（1）标准量具类；多数用于企业次级标准量传，通常作为工作标准器。
（2）万能量具类；多数是指量具的功能，以多种变化形式出现，具有灵活性。
（3）专用量具类；多数是指量具的功能，以固定单一的形式出现。
4、量仪——是指将被测量值转换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具。
按照上述“量仪”的定义分析，一般量仪都具有传感元件、放大系统和指示装置，有的新型量仪还配带计算机进行测量控制和数据处理的功能。
象这些被测量值转换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具，都称为量仪。
一般量仪按工作原理可分为机械类、光学机械类（简称光学类）、电学类、气动类、综合类等多种。
通常权威部门把“游标卡尺、高度卡尺、万能角度尺、千分尺、百分表、千分表等”划入“量仪”的范畴；总之：
千分尺、游标卡尺和百分表等虽属于结构简单的长度计量仪器（仪表），但我国习惯上称为“通用量具”此处“量具”二字显然不符合定义。
因此，今后在管理“量仪”和使用量仪时，应正确称谓。
5、法定［计量］单位——就是由国家以法令的形式规定允许使用的计量单位。
注：
按照法制计量有关的法律所规定强制使用或允许使用的计量单位。
如：
法定长度计量单位的进位和读法：
1Km＝1000m；一千米（公里）等于一千米；1m＝10dm；一米等于十分米；
1dm＝10Cm；一分米等于十厘米；
1Cm＝10mm；一厘米等于十毫米
1mm＝1000μm一毫米等于一千微米。
在机械工程图纸上所标注的法定长度计量单位常以mm为单位，为了方便起见，通常图纸上的长度尺寸不注单位符号。
7、我国统一实施法定计量单位的命令何时间正式发布：
我国统一实施法定计量单位的命令，于1984年2月27日发布
8、我国法定计量单位是如何构成的：
我国法定计量单位是以国际单位制单位为基础，采用了国际单位制中7个基本单位，两个辅助单位，19个具有专门名称的导出单位，用于构成十倍数和分数的词头，同时国家还选定了非国际单位15个共有43个单位构成。
提示：
我国法定计量单位是以国际单位制为基础，结合我国的实际情况构成。
在长度计量中，长度的单位有千米、米、分米、厘米、毫米、微米等。
其符号分别采用Km、m、dm、Cm、mm、μm表示。
其中m为法定长度单位的基本单位
我国的法定计量单位包括以下附表：
表1：
七个国际单位制的基本单位组成：
量的名称
单位名称
单位符号
定义
长度
米
m
米是光在真空中1╱299792458.S的时间间隔内行程长。
质量
千克（公斤）
kg
千克是质量的单位，等于国际千克原器的质量。
时间
秒
s
秒是与铯-133原子基态的两个超精细能级简跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。
电流
安〔培〕
A
安培是电流的单位。
在真空中截面积可忽略的两根相距1mm的无限长平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线简相互作用力在每米长度上为2×10-7N，则每根导线中的电流为1A。
热力学
温度
开〔尔文〕
K
开尔文是热力学温度的单位，等于水的三相点热力学温度的1/273.16。
物质
的量
摩〔尔〕
mol
摩尔是一系统物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳12的原子数目相等。
使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的特定组合。
发光
强度
坎〔德拉〕
cd
坎德拉是一光源在给定方向上德发光强度，该光源发出频率为540×1012Hz德单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1/683W/sr。
表2：
用于构成十进倍数和分数单位词头
表3：
两个辅助单位由以下两个组成
量的名称
单位名称
单位符号
量的名称
单位名称
单位符号
所表示
的因素
词头
名称
词头
符号
平面角
弧度
rad
立体角
球面度
Sr
表4：
国际单位制中19个具有专门名称的导出单位
1024
约（它）
Y
量的名称
单位名称
单位符号
其它表示式例
1021
塞（它）
Z
频率
赫（兹）
Hz
a-1
1018
艾（可萨）
E
力；重力
牛（顿）
N
Kg.m/s2
1015
拍（它）
P
压力；压强；应力
帕（斯卡）
Pa
N/m2
1012
太（拉）
T
能量；功；热
焦（耳）
J
N.m
109
吉（咖）
G
功率；辐射通量
瓦（特）
W
J/s
106
兆
M
电荷量
库（仑）
C
A.s
103
千
K
电位；电压；电动势
伏（特）
V
w/A
102
百
H
电容
法（拉）
F*
C/V
101
十
da
电阻
欧（姆）
Ω
V/A
10-1
分
d
电导
西（门子）
S
A/V
10-2
厘
C
磁通量
韦（伯）
Wb
V.a
10-3
毫
M
磁通量密度，磁感应强度
特（斯拉）
T
Wb/m2
10-6
微
μ
电感
亨（利）
H
Wb.A
10-9
纳（诺）
n
温度摄氏
摄氏度
℃
10-12
皮（可）
p
光通量
流（明）
Im
cd.sr
10-15
飞（母托）
f
光照度
勒（克斯）
Ix
Im/m2
10-18
阿（托）
a
放射性活度
贝可（勒尔）
Bq
S-1
10-21
塞波（托）
Z
吸收剂量
戈（瑞）
Gy
J/kg
10-24
约科（托）
y
剂量当量
希（沃特）
Sv
J/kg
9、计量——实现单位统一、量值准确可靠的活动。
注：
国际上计量学基本术语中只有“测量”的定义，而没有“计量”的定义。
因此，国际上再某种意义上，也把“计量”与“测量”看成是同一概念。
应该说：
“计量”的的本质特征就是测量，但其测量的对象不是一般产品，而是具有某一准确度等级的测量手段；在计量管理和法制管理的要求上，计量又高于一般的测量。
总之，计量属于测量的范畴，也可以说是一种特殊形式的，是为了使被测的单位值，在允许范围内，溯源到基本单位的测量。
日本称：
计量为“计测”。
主要指计量器具的保养维修，保持计量准确.
提示:
而我国所指“计量”是以公认的计量基准，计量标准为基础，依据计量法规和法定的计量检定系统（表）进行量值传递，来保证测量准确的。
而计量就是标准化的测量。
一般而言：
计量包括：
计量学、计量经济、计量法制、计量组织和计量管理等内容。
注：
一般讲:
按计量学观测分类，可分以下十大类计量：
（1）长度计量：
包括：
端度、线纹、角度、表面粗糙度、直度、平度、坡度、圆柱度、表面形状、表面位置、表面几何尺寸、精密测量等，还包括万能量具检定、光学仪器检定及生产特殊零件的测量。
（2）热学计量：
包括：
超低温（－270℃以下）、低温（－270℃至0℃）、中温（0℃至630℃）、高温（630℃至6000℃）、超高温超过摄氏6000℃）等。
（3）力学计量：
包括：
质量、容量、密度、压力、真空、测力、力矩、粘度、硬度、冲击、速度、流量、振动、加速度等。
（4）电磁计量：
包括：
电流、电动势、电阻、电感、电容、磁场强度、磁通、软磁材料参数、硬磁参数。
（5）无线电计量：
包括：
高频、功率、噪声、衰减、微波、相对、失真度等。
（6）时间频率计量：
包括：
跟追、导航、定位、测力、观测、通讯领域等。
（7）放射性计量：
包括：
X射线、r射线、伦琴射线等。
（8）声学计量：
包括:
声强、声压、声功等。
（9光学计量：
包括：
光强、光通量、亮度、照度、色度、辐射度、感光、激光。
（10）化学计量：
包括：
酸碱度、气体分析、燃烧热、粘度、标准样品等。
注：
根据计量学任务的性质，计量学又分为法制计量学、计量管理学、普通计量学、应用计量学、技术计量学、质量计量学、理论计量学。
计量学（metroIogy）：
有关测量领域的一门学科。
11、溯源性—是指通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准，通常是与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特性。
内涵“量值溯源”和我国通行的“量值传递”从技术上讲说是同一过程，从哲理上说有说不同，“量值溯源”是强调从下至上寻求更高级的测量标准,直至国家和国际基准；而“量值传递”是强调国家建立的基准或最高标准向下的传递。
注：
溯源不按严格的等级,中间环节少；量值溯源”就是量值传递的“逆”过程，而量值传递，有严格的等级,层次较多,中间环节较多。
注：
溯源性与量值传递的区别：
（1）“量值传递”含有自上而下的意志，体现出一种政府行为，具有强制性的含义。
（2）“溯源性”含有自下而上的意志，体现自发性、自觉性行为，也反映了企业和事业单位自身需要、具有的非强制性的含义。
注意：
无论政体不同的国家都存在“量值传递”和“量值溯源”两种方法，凡涉及社会关心的利益的行为使用：
量值传递的方式，而对社会利益关系（影响）不大的，使用“溯源性”。
通常在零件尺寸加工控制过程中，多数采用万能量具和专用量具对其尺寸进行测量。
10、量值传递——是通过对计量器具的检定或校准，将国家基准所复现的计量单位量值通过各等级计量标准传递到工作计量器具，以保证对被测对象量值准确和一致。
提示：
量值传递要做到以下三点：
1传递要正确，
2传递要定期，
③传递要符合计量法。
量值传递的方式：
主要有以下四种：
1实物标准逐级传递，
②传递标准全面考核进行传递，
③发放标准物质传递，
④播放标准信号传递。
为了保证量具的量值准确可靠和统一，企业就必须按照国家检定系统表，对量具进行检定和校准。
根据国家检定系统表，就企业次级标准——《检定游标类量具计量标准》的量值传递和量值溯源图如下：
游标量具计量标准的量值溯源和传递框图
量值传递
量值溯源
上
级
计
量
标
准
器
具
计
量
标
准
器
具
工
作
计
量
器
具
名称：
4等量块
范围：
（0.5～500）mm
Ｕ=（0.20＋2×L）μm
名称：
6等量块
范围：
（0.5～500）mm
Ｕ=（2.00＋12×L）μm
名称：
带表卡尺
范围：
（0～300）mm
Δ=±（20～40）μm
名称：
电子数显卡尺
范围：
（0～300）mm
Δ=±（20～40）μm
名称：
深度游标卡尺
范围：
（0～300）mm
Δ=±（20～40）μm
名称：
高度游标卡尺
范围：
（0～500）mm
Δ=±（20～50）μm
名称：
游标卡尺
范围：
（0～1000）mm
Δ=±（20～70）μm
名称：
齿厚卡尺
范围：
（m1～m50）mm
Δ=±0.02mm
比较测
直接测
提示：
早在六十年代初，我国就建立了复现米定义的氪—86光波波长装置。
其复现精度达到了±1×10-8的国际水平。
并建立了长度副基准有氪——86的其它谱线、汞—198光源、镉—114光源及He—Ne激光光源；通过拍频法和波长比较法传递到工作谱线。
再通过绝对光波干涉法，用激光比长仪、激光量块干涉仪和柯式干涉仪等分别传递到一等线纹尺和一等量块两种实物标准上，再由量块传递到下一级量块上。
而量值传递的方法，通常可分为：
（直接或间接）计量法及比对法。
注：
国际米原器作为采用的基准，一直延用了71年，它的相对精度为千万分之一左右（即1米的测量精度为0.1微米左右）到了二十世纪中时，这个精度也显的不够用了，不仅影响了自然科学的发展，也不能满足机械制造，特别是精密机械制造行业的要求。
1905年爱因斯坦利用量子理论，成功地解释了光电效应和光的本性，确定了频率与能量之间的关系。
这样有些物理学家就提出利用原子辐射的波长值代替国际米原器作为米定义的新建议。
第二次世界大战后，氪—86低压气体放电灯（简称86灯）研制成功。
人们发现，在一定条件下，氪—86同位素原子辐射橙黄色谱线的真空波长值是个“定”值。
于是，1960年，国际计量大会就通过米的定义。
氪—86光波波长经过二十多年运行使用，人们发现氪—86基准波长受电流、温度的影响较大，要进一步提高复现精度十分困难，不能满足各方面的要求。
人们提出以光速值定义米更为准确，并在1983年的第十七届国际计量大会上正式批准“米是光在真空中在1/299792458s的时间间隔内所行进的路程的长度”。
新的米定义可以采用以下三种方法复现：
①用平面电磁波在真空中、在时间间隔t内所行进的路程长度ι复现。
②用频率为f的平面电磁波的真空波长λ来复现。
③采用五种稳频激光系统复现米定义。
12、测量设备（计量器具）为什么要进行周期检定：
由于各种测量设备（计量器具）在频繁使用中变异和磨损，失去原有的准确度等级，从而影响量值的准确性，其测出的数据不准，容易给生产科研带来损失，因此，需要对计量器具进行周期检定。
13、不合格测量设备——任何测量设备已经损坏、过载或误操作、显示不正常、功能出现了可疑，超过规定的确认间隔，封缄的完整性已被损坏。
14、测试——具有实验性质的测量。
（这一定义词,国际权威机构尚无明确表示）。
它是指“在科研生产中为确定物体的特性所进行的具有试验过程和研究性质的测量”。
它的内涵主要是：
具有探索、分析、研究和试验。
其特性是指测量，只是在过程中扩展和外延。
二、测量与误差的概念
1、测量——以确定量值为目的的一组操作。
提示:
它是将计量单位的量u与被测的量Q按一定的方法进行比较，从而得出其比值q,即测量结果。
用简式表示为：
Q＝q.u
注：
1、操作可以是自动地进行的。
2、测量有时也称计量。
内涵:
：
它是将被测量的数值和已知测量单位进行比较,以确定其实际值的操作过程。
目的——确定量值；
注意:
测量对象——被测的量；
本身——实验过程；
因此，任何一个测量过程都包括四要素：
①测量对象—即被测的量。
②测量单位—长度单位是“米”它的实物表现形式有量块、刻度尺等
③测量方法—获得科学的测量结果所采用的方式方法，它是测量（器具、方式）总合。
④测量精度—它表示测得值的可靠程度。
不同的测量任务，采用不同的测量方法，其测量方法有如下分类：
A：
直接测量——不必测量与被测量有函数关系的其他量，而能直接得到被测量值的测量（也就是从计量器具的读数装置上，直接得到被测量值的方法）。
如：
用游标卡尺、千分尺直接测量工件尺寸、用量块检定外径千分尺的示值误差。
在工具显微镜上测螺纹中间等都是直接测量。
B:
间接测量：
是通过对被测的量有函数关系的其它量测量，以得到被测量量值的测量方法。
如图1所示：
测量孔中心距L时，可以同时测量两孔表面间的最大距离A和最小距离B，
根据几何关系计算出孔的中心距。
若两孔尺寸相同时：
L＝（A-B）/2，若两孔尺寸不同时：
L＝A-r-R
rR
B
L
A
注：
间接测量的精度不仅取决于有关的测量精度，还与计
算精度有关。
间接测量适用于被测件结构限制不能进行直
接测量的场合。
C：
绝对测量:
是测量示值只反映被测长度的实际值。
如：
用游标卡尺和测长机对零件长度尺寸进行的测量。
D：
相对测量:
是测量示值只反映被长度对于标准长度的偏
差，而被测长度的实际值等于标准长度与该偏差的代数和。
通常我们把“微差比较测量”习惯称之相对测量。
它是将被测量与同它只有微小差别的已知同种量相比较，通过这两个量值间的差值以确定被测量值的方法。
E：
接触测量与非接触测量：
接触测量是测量装置的敏感元件（测头）与被测工件表面发生机械接触并有机械作用力的过程。
一般指“凡是测量器具的测头（包括量爪、测砧等）与工件被测表面直接接触的方法”。
如利用外径千分尺、百分表、机械式比较仪、光学比较仪等都是利用测头、测砧等与被测工件表面直接接触进行测量。
而非接触测量测量时，计量器具的传感元件与被测表面不直接接触，称作非接触测量。
如：
我们通常采用光学投影法测量零件被放大的影像等。
F：
单项测量与综合测量：
单项测量是根据零件上同时被测参数的多少及参数的特性分类。
对被测件的多参数分步骤进行测量。
如对螺纹量规的中径、半角、螺距分别进行单项测量。
而综合测量是对被测件的几个相关参数的综合效应或综合参数进行测量。
如测量螺纹作用中径和齿轮运动误差等。
G：
被动测量与主动测量：
被动测量是对加工后的零件进行测量，根据测量结果判定合格或超差，这种测量是属于被动测量，也称消极测量。
而主动测量是在加工过程中测量零件的尺寸的变化，根据测量结果随时调整加工参数或控制加工过程。
这种测量通常称为积极测量。
H：
静态测量与动态测量：
静态测量是在测量过程中，被测量或零件与敏感元件处于相对静止状态。
而动态测量是在测量过程中被测量或零件与敏感元件处于相对运动状态，或测量过程是模拟零件在工作或加工的运动状态。
3、测帽的选择形式和接触型式
在产品零件测量中，通常测帽的结构形式有：
①球面形；
②平面形；
③刀刃形。
其常见的测头接触型式有以下几种：
1、点接触：
以球面测帽和平面工件接触；
2、线接触：
以平面测帽和圆柱体工件母线接触，或刀刃测帽和圆柱体工件接触；
3、面接触：
以平面测帽和平面工件接触。
工件
工件
工件
点接触线接触面触接线接触线接触点接触
4、测量方法选择的基本原则:
它主要采用以下两个原则：
①选择测量方法精度的原则，
②选择测量方法的经济适用的原则，
提示：
今后在设计测量指标时，需同时考虑测量方法的准确度指标和经济指标。
一般测量方法的允许误差取工件误差的1/3～1/10,而测量方法极限误差应取器具允许误的1/3～1/10。
注意：
工件的公差小，选择计量器具精度要高；工件公差大，选择计量器具的精度应低。
但计量器具产生的测量误差必须小于工件公差（1/3～1/10）。
5、测量误差的分类：
按照误差的特征，可将误差分为三类：
恒正定值系统误差
定值系统误差
恒负定值系统误差
按变化规律线性变化的系统误差
变值系统误差周期变化的系统误差
系统误差其它复杂规律系统误差
已定系统误差
按掌握程度
未定系统误差（系统误差限）
误差随机误差（又称偶然误差）（随机不确定度）
粗大误差（又称疏忽误差）
6、测量误差---------测量结果减去被测量的真值。
注：
（1）由于真值不能确定,实际上常用约定真值。
（2）当有必要与相对误差相区别时,此量有时称为测量误差。
不应当与误差的绝对值相混消后者为误差为模。
（3）误差之值只取一个符号，非正即负。
7、测量误差的来源：
测量误差的来源总体上讲，有以下几个方面：
1、测量装置误差（计量器具误差），它包括：
①标准器误差，②仪器仪表误差，③附件误差等。
2、环境误差，它包括：
①温度，②湿度，③气压，④含尘量，⑤照明度，⑥介质折射率，⑦振动等。
3、方法误差，它包括：
①计算方法或数据处理不正确，②测量装置的选择，③知识不足或研究不充分，④操作不准确等。
4、人员误差，它包括：
①视力不正常，②注意力不集中，③技术不熟练等。
5、测量对象变化误差，它包括：
①被测对象自身变化，
总之：
这种分类方法不是唯一的。
从某种意义上，将人员造成的误差，看成测量方法引起的，那么误差即可归纳为：
测量装置误差、环境误差、方法误差和被测对象变化误差四个来源。
8、有效数字计算与数字取舍的规则
我们在日常的零件几何尺寸的测量过程中，测量结果的数据，都只应取有限的位数，多余的位数应按数据修约的国家标准（GB8107—87）的规定作修约处理，修约就是修整约简的意思。
（1）有效数:
是指“经过截取后所得的近似数从左边第一个不是零的数字起到末位上的所有数字。
如：
1.4421,3.1415,1.0035均为五位有效数。
如：
0.0012,0.043,0.78均为二位有效数。
如：
0.0112,0.0431,0.781均为三位有效数。
注：
在判断有效数字时，对于“零”这个数字有三点说明：
①它可能是有效数字，也可能不是有效数字，这取决于它处在近似数中的位置。
（当“零”处在第一个有效数字之前，则“零”不算有效数，当“零”处在第一个有效数字之后则均为有效数）。
如：
近似数0.0038前面的三个数“0”均不是有效数字。
②小数点之后的“零”反映了近似数的误差，不能随意取舍。
如：
近似数100，100.0,和100.00这三个近似数在数值上是相等的，但它们的误差是各不相同的，由舍取误差原理知，这三个近似数的误差绝对值分别不超过0.5,0.05,0.005。
③在第一个有效数字之前的“零”则于误差无关。
如：
近似数0.0036的误差绝对值不超过0.00005,而近似数0.36×10-2的误差绝对值也不超过0.005×10-2﹦0.00005。
（2）近似数截取规则有那些：
1、若舍去部分的数值大于保留末位的0.5，则末位加1；
2、若舍去部分的数值小于保留末位的0.5，则末位不变；
3、若舍去部分的数值恰等于保留末位的0.5，
此时，①若末位是偶数，则末位不变；②若末位是奇数，则末位加1。
（3）近似数的运算有哪些：
①加减运算
②除运算
③乘方运算
④开方运算
⑴近似数的加减运算可归纳为：
在不超过10个近似数相加或相减时，小数位数较多的近似数，只需比小数位数最少的那个数多保留1位。
在计算结果里，应保留的小数位与原来小数位最少的那个近似数相同。
⑵近似数的乘方和开方运算可归纳为：
在近似数的乘方
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