北京科技大学机械工程学院
二〇〇六年十一月
午睡宝前 言
《互换性与测量性基础》课程是机械类基础课程与专业课程的桥梁作用，是联系设计类课程与制造工艺课程的纽带。它不仅将标准化领域的有关部分结合在一起，而且涉及机械设计、机械制造、质量控制、生产组织管理等诸多方面，是一门综合性很强的课程。
在《互换性与测量性基础》课程中，实验课是教学的重要组成部分，其目的不仅是使学生进一步掌握和巩固课堂上所学的公差理论、基本的测量技术，以及熟悉常用计量器具的使用方法；而且，希望学生通过实验，理解测量的基本知识、计量器具的基本原理，能够根据先修的基础课程，全面分析被测量，选择合适的测量方法与计量器具，正确进行实验数据处理与 误差分析，进一步加强学生综合能力与实践能力的培养。 电磁根据教学大纲，《互换性与测量性基础》课程实验共2学时，包含尺寸测量和形位误差测量两个实验项目，本实验指导书按照上述两项提供相应的两部分内容，每一部分提供多个实验，供学生自由选择，每一部分中选择完成一个实验即可。
由于实验学时有限，为了取得更好的实验效果，在实验前要求学生做好充分的准备工作，认真阅读实验指导书，并复习教材相关内容；实验过程中要求学生独立完成实验；实验后完成实验报告。
实验报告内容包括：
(1) 实验目的
(2) 实验仪器与设备
(3) 测量方法及原理分析
(4) 实验过程与原始数据
(5) 数据处理与误差分析
(6) 实验结果与分析
(7) 回答思考题
第一部分 尺寸测量
长度检测在机械制造和仪器制造中应用很广，长度尺寸可以分为内尺寸和外尺寸，测量方法可分为极限量规检验和通用量具或仪器测量两大类。选择计量器具时需要考虑测量准确度要求、被测对象特点、检测效率和检测成本等因素。
实验1-1 立式光学计测量轴径
cvd刀具本实验是一个综合性实验，涉及到本课程多个章节的知识点，主要包括：1)轴径测量方法的选择比较，以及相应计量器具的选择比较；2)光滑圆柱体结合公差与配合的概念，以及查表方法；3)多种量具量仪的测量原理与使用方法，包括光学比较仪、量块、光滑极限量规等；4)实验数据处理方法、测量误差分析以及判断被测工件合格性的原则。
一、 实验目的及要求
1． 了解比较测量方法与立式光学计的基本原理及应用场合；
2． 熟悉立式光学计测量外径的使用方法；
3． 练习量块的尺寸组合及研配方法；
4． 熟悉尺寸公差及量规公差表格的查阅，绘制公差带分布图；
5． 掌握数据处理方法，以及判断被测件合格性的原则。
二、 实验设备
1． 被测对象：光滑圆柱塞规，或光滑圆柱工件；
2． 量具量仪：立式光学计、量块。
三、 实验步骤及要求
1． 根据被测塞规的基本尺寸研配量块。
2． 选择测头。
组合屋
3． 调节仪器零位。
4． 测量塞规。
5． 查出塞规的尺寸公差和形状公差，并判断塞规的适用性。
四、 思考题
1． 试举几种圆柱外径的测量方法，并比较其特点。
2． 测量光滑圆柱塞规的直径，选用哪一种仪器较为合适？为什么？
3． 仪器的测量范围和刻度尺的示值范围有何区别？
4． 若仪器工作台与测杆轴线不垂直，对测量结果有何影响？如何调节工作台与测杆轴线的垂直度？
实验1-2 内径百分表测量孔径
本实验是一个综合性实验，涉及到本课程多个章节的知识点，主要包括：1)孔径测量方法的选择比较，以及相应计量器具的选择比较；2)光滑圆柱体结合公差与配合的概念，以及查表方法；3)多种量具量仪的测量原理与使用方法，包括内径百分表、千分尺、光滑极限量规等；4)实验数据处理方法、测量误差分析以及判断被测工件合格性的原则。
一、 实验目的及要求
1． 了解比较测量方法与内径百分表的基本原理及应用场合；
2． 熟悉内径百分表测量内径的使用方法；
3． 熟悉千分尺的使用方法；
4． 熟悉尺寸公差及量规公差表格的查阅，绘制公差带分布图；
5． 掌握数据处理方法，以及判断被测件合格性的原则。
二、 实验设备
1． 被测对象：光滑圆柱环规，或被测工件；
2． 量具量仪：内径百分表、千分尺。
三、 实验步骤及要求
1． 根据被测孔基本尺寸调节千分尺。
2． 用千分尺调节仪器零位。
3． 测量环规孔径。
4． 查出环规的尺寸公差和形状公差，并判断环规的适用性。
四、 思考题
1． 用内径千分尺与内径百分表测量孔径时，测量方法是否相同？为什么？
2． 使用内径百分表测量时为什么必须要摆动？如何读数？
3． 用内径百分表测量孔径属于何种测量方法？固定测头磨损对测量结果是否有影响？
4． 试分析用内径百分表测量孔径时引起测量误差的主要因素有哪些？
第二部分 形位误差测量
形位误差是评定产品和零件质量的重要项目。形状误差是指被测实际要素对理想要素的变动量，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度及面轮廓度六个误差。位置误差分为定向、定位和跳动三类误差。限于实验学时数，本部分形位误差测量主要针对形状误差中的直线度进行测量，形状误差的大小使用最小包容区域法的宽度或直径来评定。
实验2-1 自准直仪测量导轨直线度误差
一、 实验目的及要求
1． 了解自准原理及跨距法测量原理；
2． 了解自准直仪的基本原理及使用方法；
3． 掌握给定平面内直线度误差值的评定方法，及直线度测量方法；
4． 掌握端点法计算、作图数据处理方法，以及最小包容区域法数据处理方法。
二、 实验设备
1． 被测对象：被测导轨；
2． 量具量仪：自准直仪。
三、 实验步骤及要求
1． 测量被测表面总长，并选定若干距离(节距)均匀的测点(0、1、2、…、n)，根据节距调节桥板中心距。
2． 将放置反射镜的桥板移至0-1处(起始测段)，接通自准直仪的电源。
3． 调节反射镜时，从自准直仪目镜视场中部能清晰看到反射回来的十字线像。
4． 调节目镜视度环，直到十字像清晰为止。
恒温室
5． 转动读数目镜测微鼓轮，使目镜视场中十字像对称套住可动分划板上的指示线，并记
录起始测段的读数值a1，然后依次将桥板移至1-2、2-3、…等位置，并分别记下读数值a2、a3、…等。
6． 本实验要求用两种方法评定导轨直线度：两端点法和最小包容区域法。
四、 思考题
1． 两端点连线法和最小包容区域法评定直线度误差各有什么特点？
2． 导轨直线度测量时，当两端点连线法和最小包容区域法评定所得结果不一致产生争议时，以哪种评定方法的结果为准？
3． 若本实验改用一个指示表测量，那么数据处理有何不同？
4． 车床的导轨直线度误差对加工工件的精度有何影响？
实验2-2 水平仪测量导轨直线度误差
一、 实验目的及要求
1． 了解跨距法测量原理；
2． 了解框式水平仪的基本原理及使用方法；
3． 掌握给定平面内直线度误差值的评定方法，及直线度测量方法；
4． 掌握端点法计算、作图数据处理方法，以及最小包容区域法数据处理方法。
二、 实验设备
1． 被测对象：被测导轨；
2． 量具量仪：框式水平仪。
三、 实验步骤及要求
1． 测量被测表面总长，并选定若干距离(节距)均匀的测点(0、1、2、…、n)，根据节距调节桥板中心距。
2． 依次将桥板移至0-1、1-2、2-3、…等位置，并分别记下读数值a1、a2、a3、…等。
3． 依次顺测(从首点到终点)、回测(从终点到首点)各一次，回测时桥板不能调头。各测点两次读数的平均值作为该点测量数据。
4． 本实验要求用两种方法评定导轨直线度：两端点法和最小包容区域法。
四、 思考题
1． 两端点连线法和最小包容区域法评定直线度误差各有什么特点？
2． 导轨直线度测量时，当两端点连线法和最小包容区域法评定所得结果不一致产生争议时，以哪种评定方法的结果为准？
3． 若本实验改用一个指示表测量，那么数据处理有何不同？
4． 车床的导轨直线度误差对加工工件的精度有何影响？
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