- 机械加工质量控制与检测(第二版）
- 张秀珍 晋其纯
- 9字
- 2021-03-26 02:25:35
第2章 检测技术基础
2.1 检测技术相关知识
2.1.1 基本术语
用特定单位表示长度值的数字。
（1）基本尺寸：设计给定的尺寸。
（2）实际尺寸：通过测量所得的尺寸。由于存在测量误差，所以实际尺寸并非尺寸的真值。
（3）极限尺寸：允许尺寸变化的两个界限值，它以基本尺寸为基数来确定。两个界限值中较大的一个称为最大极限尺寸，较小的一个称为最小极限尺寸。
（4）作用尺寸：孔（轴）的在配合面的全长上，与实际孔（轴）内（外）接的最大理想轴（孔）尺寸，称为孔（轴）的作用尺寸。
（1）尺寸公差：允许尺寸的变动量。
（2）标准公差：在《公差与配合》国家标准公差数值表中所列的、用以确定公差带大小的任一公差。
（3）基本偏差：用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个偏差。
（4）系统误差：相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和正、负保持不变，或随条件变化而按某种确定的规律变化的误差。
（5）随机误差（亦称偶然误差）：相同条件下多次测量同一量时，误差变化无明显规律；且当测量次数无限增大时误差呈正态分布的误差。
（6）粗大误差：主要由操作者主观原因造成的，或外界环境突变时导致的误差。
（7）示值误差：测量器具（又称计量器具）上的示值与被测量真值的代数差。一般来说，示值误差越小，测量器具的精度越高。
2.1.2 测量器具的技术指标
（1）示值范围：测量器具标尺或刻度盘内全部刻度所代表的最大值与最小值的范围。以图2-1所示的计量器具为例，该仪器的示值范围为±20μm。
（2）分度值：测量器具标尺上，两相邻刻线所代表的量值之差称为仪器的分度值，一般为0.1mm、0.01mm、0.001mm等。图2-1所示的仪器，其表盘上的分度值为1μm。分度值是一台仪器所能读出的最小单位量值。一般来说，分度值越小，测量器具的精度越高。
（3）分辨率：数字式量仪没有标尺或度盘，而与其相对应的为分辨率。分辨率是仪器显示的最末位数字间隔所代表的被测量值。
（4）量程：测量范围的上限值和下限值之差称为量程。量程大的仪器使用起来比较方便，但仪器的线性误差将随之变大，从而使仪器的准确度下降。图2-1所示仪器的测量范围（量程）为0～180mm。
图2-1 测量器具参数示意
（5）标尺间距：测量器具刻度标尺或刻度盘上两相邻刻线中心线间的距离，一般为1～2.5mm。
（6）灵敏度：测量器具对被测量值变化的反应能力称为灵敏度。对于一般长度测量器具，灵敏度等于标尺间距a与分度值I之比，即放大比或放大倍数。
（7）示值误差：测量器具示值减去被测量的真值所得的差值。例如，用百分尺测量轴的直径得读数值为31.675mm，而其真值为31.678mm，则百分尺的示值误差等于31.675-31.678=-0.003mm。
（8）测量的重复性误差：在相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量时，所有测得值的分散程度即为重复性误差。
（9）不确定度：表示由于测量误差的存在而对被测几何量不能肯定的程度。
2.1.3 检测相关术语
（1）被测“量”：指测量对象，包括被测零件的长度、角度、几何形状、相互位置以及表面粗糙度等几何量。
（2）不确定度。指由于测量误差的存在而使测量结果不能确定的程度。即表征测量结果分散性的极限。一般以测量“标准偏差”σ表征，其置信区间（测量误差极限）取±2σ或±3σ，其概率分别为95.45%和99.73%。
（3）最小实体状态（简称LMC）：孔或轴具有允许的材料量最少时的状态。
（4）最大实体状态（简称MMC）：孔或轴具有允许的材料量最多时的状态。
（5）修正值：为了消除或减少系统误差，用代数法加到未修正测量结果上的数值。其大小与示值误差的绝对值相等，符号相反。
（6）测量力：采用接触法测量时，测量器具的传感器与被测零件表面之间的接触力。测量力及其变动会影响测量结果的精度。因此，绝大多数采用接触测量法的测量器具，都具有测量力稳定机构。
（7）精度、分辨率与灵敏度之间的区别：灵敏度就是测量最小值时的反应能力辨率，是一个百分比值；精度是指测量值与真值间的误差范围，是一个长度单位值；分辨率是指最小的读数值（即分度值），也是一个长度单位值。
（8）测量：一般指为确定被测对象的量值而进行的实验过程。即把被测量与具有计量单位的标准量进行比较，从而确定被测量量值的过程。
（9）测量范围：指测量器具所能测出的最小值到最大值的范围。有些测量器具的测量范围和示值范围是相同的。
（10）测量重复性：指在相同的测量条件下，对同一被测“量”进行多次测量时，各测量结果之间的一致性。通常以测量重复性的极限值（正负偏差）来表示。
（11）计量：指以保持量值统一和传递为目的的专门测量。
（12）检验：是指判断被测量是否在规定的极限范围之内（是否合格）的过程。
（13）检测：是测量与检验的总称；是保证产品精度和实现互换性生产的重要前提；是贯彻质量标准的重要技术手段；是生产过程中的重要环节。检测是机械制造的“眼睛”，不仅用于评定产品质量，分析不良产品的原因，及时调整加工工艺，预防次品废品，降低成本，还能为CAD/CAM逆向工程提供数据服务。
（14）检验与测量的区别：“检验”比“测量”的含义更广泛一些。对于零件几何量的检验，通常只判断被测零件是否在合格范围内，确定其是否合格，而不一定要确定其具体的测量值。对于金属内部质量的检验、表面裂纹的检验等，则不能用“测量”这一概念。
2.1.4 检测原则
（1）所用验收方法应只适用位于规定的尺寸极限之内的工件。
（2）对于有配合要求的工件，其尺寸检验应符合极限尺寸判断原则——泰勒原则。孔或轴的作用尺寸不允许超过最大实体尺寸。即对于孔，其作用尺寸应不小于最小极限尺寸；对于轴，其作用尺寸应不大于最大极限尺寸。
（3）在任何位置上的实际尺寸都不允许超过最小实体尺寸。即对于孔，其实际尺寸应不大于最大极限尺寸；对于轴，其实际尺寸应不小于最小极限尺寸。
（1）阿贝原则：被测线应处在基准线的延长线上。
（2）测量链最短原则：组成测量链环的构件数目应尽量少。
（3）基面统一原则：测量基面应与设计、工艺基面保持一致。
（4）封闭原则：在测量中，如能满足封闭条件，则其间隔偏差的总和为零，此即为封闭原则。
2.1.5 检测方式
需要检测的内容一般取决于工艺控制和产品质量的要求，以及检测方法与施行的可能性。目前，常用的检测方式有以下几种分类方法。
（1）预先检验：包括原材料、工具、模具、设备等投入使用之前的检验。
（2）工艺过程检验：工艺过程是否按规定执行将直接影响产品质量。
（3）成品检验：它具有把关的作用，通过成品检验来判断产品的成、废、优、劣。
（1）全部检验：是对检验对象施行100%的检验。
（2）抽样检验：即对检验对象按规定的比例抽取样件进行检验，其结果则代表全部产品的质量。
（1）破坏性检验：指只有将受检验样品破坏后才能进行的检验，或者在检验过程中受检验的样品被破坏或被消耗的检验。
（2）非破坏性检验：又称无损检验，是指检验时产品不受到破坏，或虽然有损耗但对产品质量不发生实质性影响的检验。非破坏性检验包括外观检验、水压实验、致密性试验、无损检验等。