3.2　长度尺寸误差检测

3.2.1　长度检测原则

1.阿贝原则

阿贝原则是指要求在测量过程中被测长度与基准长度应安置在同一直线上的原则。若被测长度与基准长度并排放置，则在测量比较过程中由于制造误差的存在，移动方向的偏移，两长度之间出现夹角而产生较大的误差。误差的大小除与两长度之间夹角大小有关外，还与其之间的距离大小有关。距离越大，误差也越大。

应用阿贝原则，可以显著减少测头移动方向偏差对测量结果的影响，因此阿贝原则是精密测量中非常重要的原则，在评定量仪或拟订长度测量方案时必须首先加以考虑。

常用测长量具中，千分尺的结构符合阿贝原则，即测量系统与被测尺寸成串联形式。因此，根据阿贝原则，千分尺的误差很小，能得到较高精度的测量值。而游标卡尺则不符合阿贝原则，在测量时，卡尺的测量工作面是卡脚，而标准长度量线（刻度尺）却在离卡脚一段距离的上边，与实际被测长度量不在同一直线上。在卡尺来回推动中，导轨的制造与安装误差会造成移动方向的偏斜，越是量程大的卡尺，移动距离越远时，偏斜越大，误差越大。这种因设计而产生的较大误差，称阿贝误差。由于游标卡尺在精度要求较低的情况下（一般精度0.02mm）使用方便，故其应用广泛。游标卡尺和千分尺测长比较示意见图3-1。

2.基准统一原则

基准统一原则是指测量基准要与加工基准和使用基准相统一。即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终检测量应以设计基准作为测量基准。

3.最短链原则

在间接测量中，与被测量具有函数关系的其他量与被测量形成测量链。形成测量链的环节越多，被测量的不确定度越大。因此，应尽可能减少测量链的环节数，以保证测量精度，此称之为最短链原则。

按最短链原则，最好采用直接测量而不采用间接测量；只有在不能采用直接测量，或直接测量的精度不能保证时，才采用间接测量。例如，在生产测量中，以最少数目的量块组成所需尺寸的量块组，就是最短链原则的一种实际应用。

许多武器装备是高精尖产品，如果要进一步提升其性能、威力，就必然要提高系统的精确度和可靠性。因此，不少兵器在设计和生产定型时都需要进行成套的尺寸链计算，以便对零件的可装配性进行检验，保证系统的精度要求。合理运用最短链原则，不仅能保证设备的精度要求，还能有效地提高工作效率。

4.最小变形原则

最小变形原则是指测量器具与被测零件都会因实际温度偏离标准温度和受力（重力和测量力）而产生变形，形成测量误差。

在测量过程中，控制测量温度变动、保证测量器具与被测零件有足够的等温时间、选用与被测零件线胀系数相近的测量器具、选用适当的测量力并保持其稳定、选择适当的支承点等，都是实现最小变形原则的有效措施。

3.2.2　轴径及其误差的常见检测方法

（1）单件小批生产。在单件小批生产中，轴径的实际尺寸通常用卡尺、千分尺、专用量表等普通测量器具进行检测。轴径的实际测量示意见图3-2。

（2）大批量生产。目前在大批量生产中，多用光滑极限量规来综合判断轴的实际尺寸和形状误差是否合格。

（3）高精度的轴径。在精密加工中，高精度的轴径常用机械式测微仪、电动式测微仪或光学仪器进行比较测量，用立式光学计测量轴径是最常用的测量方法。立式、卧式光学计如图3-3所示。

（4）常用轴径测量仪器。常用轴径测量仪器包括卡尺、千分尺、指示表千分尺、杠杆千分尺、杠杆齿轮传动测微仪、扭簧测微仪、电感测微仪、电容测微仪、立式光学计、卧式光学计、立式测长仪、万能测长仪以及工具显微镜（大型、小型、万能）。

典型示例：间接测量偏心距，其方法如图3-4所示。

检测的偏心距较大时，把工件装在V形铁上，如图3-4（a）所示。转动偏心轴，用百分表测出偏心轴（套）的最高点。找出最高点后，工件固定不动；再将百分表水平移动，测出偏心轴外圆到基准外圆之间的距离a，由图3-4（a）可知：

根据式（3-1），可得：

利用上式可计算出偏心距e。

检验偏心距较小的工件的偏心度时，可把被测轴装在两顶尖之间，如图3-4（b）所示。使百分表的测量头接触在偏心部位上（最高点），用手转动轴，百分表上指示出的最大数字和最小数字（最低点）之差的1/2就等于偏心距的实际尺寸。偏心套的偏心距也可用上述方法来测量，但必须将偏心套装在心轴上进行测量。

3.2.3　孔径及其误差的常见检测方法

（1）单件小批生产。在单件小批生产中，孔径的实际尺寸通常用卡尺、内径千分尺、内径规、内径摇表、内测卡规等普通量具、通用量仪进行检测。内径摇表的外观示意见图3-5。

（2）大批量生产。目前在大批量生产中，多用光滑极限量规来综合测量孔的实际尺寸和形状误差。

（3）高精度的孔径及深孔、小孔、细孔。深孔和精密孔等的测量常用内径百分表（千分表）或卧式测长仪（也叫万能测长仪，见图3-6）测量；小孔径用小孔内视镜、反射内视镜等检测；细孔用电子深度卡尺测量（细孔专用）。

（4）常用孔径测量仪器。常用孔径测量仪器包括内径百分表、内径测微仪、万能测长仪（阿贝测长头）、一米测长机、万能工具显微镜、孔径测量仪、自准直孔径测量仪、内孔比长仪、小孔显微镜等。

3.2.4　长度、厚度误差的检测

（1）长度尺寸。长度尺寸一般用钢直尺、卡尺、千分尺、专用量表、测长仪、比测仪、高度仪、气动量仪等进行测量。常用长度量具三大件包括：游标卡尺、千分尺、百分表。

（2）厚度尺寸。生产中一般用塞尺、间隙片结合卡尺、板材千分尺、高度尺、厚薄规等进行厚度测量。厚度测量用具见图3-7。

（3）壁厚尺寸。可使用超声波测厚仪或壁厚千分尺来检测管类、薄壁件等的厚度。利用膜厚计、涂层测厚计检测刀片或其他零件涂镀层的厚度。

（4）深度尺寸。用深度游标卡尺测量槽深、台阶深度、孔深等，测量示意见图3-8。

（5）其他尺寸。用偏心检查器检测偏心距值，用半径规（R卡尺）检测圆弧角半径值，用螺距规检测螺距尺寸值，用孔距卡尺测量孔距尺寸。半径规及孔距卡尺外观见图3-9。