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在實(shí)際測(cè)量中,對(duì)于同一被測(cè)量往往可以采用多種測(cè)量方法。為減小測(cè)量不確定度,應(yīng)盡可能遵守以下基本測(cè)量原則。
(1)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則
基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測(cè)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)的統(tǒng)一。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測(cè)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)的統(tǒng)一是保證產(chǎn)品質(zhì)量的先決條件,做不到四基準(zhǔn)的統(tǒng)一,產(chǎn)品質(zhì)量控制就無從談起。所以,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造過程中必須作到四基準(zhǔn)統(tǒng)一。
設(shè)計(jì)員在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn),還要考慮檢測(cè)基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn);工藝員在編寫工藝及工裝、夾具設(shè)計(jì)時(shí),不但要完全領(lǐng)會(huì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)員的設(shè)計(jì)思路,而且要按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員的思路能夠?qū)崿F(xiàn)加工;檢驗(yàn)員既要明白產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想,還要知道產(chǎn)品加工工藝過程,盡量做到直接檢測(cè),減少測(cè)量誤差;裝配工人對(duì)產(chǎn)品裝配時(shí),在清楚裝配關(guān)系的同時(shí)還要嚴(yán)格按照裝配工藝裝配操作。
選擇統(tǒng)一的基準(zhǔn)來加工工件上的多個(gè)表面,便于保證各加工表面間的相互位置精度,可以避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的定位誤差,并簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)和制造工作。例如:軸類零件常采用頂尖孔作為統(tǒng)一的基準(zhǔn)加工外圓表面,這樣可以保證各表面之間較高的同軸度;輪盤類零件常用一端面和短孔為基準(zhǔn)完成各工序的加工;殼體類零件常用一大平面和兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的孔作為基準(zhǔn)。
(2)阿貝原則(長(zhǎng)度測(cè)量)
阿貝原則定義為:如果要使測(cè)量?jī)x器得出正確的測(cè)量結(jié)果,則必須將儀器的標(biāo)尺安裝在被測(cè)件測(cè)量中心線的延長(zhǎng)線上。因此可以稱為共線原則、串聯(lián)原則。
也就是說,量具或儀器的標(biāo)準(zhǔn)量系統(tǒng)和被測(cè)尺寸應(yīng)成串聯(lián)形式。若為并聯(lián)排列,則該計(jì)量器具的設(shè)計(jì),或者說其測(cè)量方法原理不符合阿貝原則。凡違反阿貝原則所產(chǎn)生的誤差叫阿貝誤差。不符合阿貝原則所產(chǎn)生的誤差是一次誤差,標(biāo)準(zhǔn)尺與被測(cè)件的距離越大,誤差越大,它是一種不可忽視的誤差。
符合阿貝原則所產(chǎn)生的誤差是二次誤差,當(dāng)表尺與被稱為測(cè)件測(cè)量中心線的夾角很小時(shí),此誤差可忽略不計(jì)。
阿貝原則是長(zhǎng)度計(jì)量的最基本原則,其意義在于,它可以顯著減少測(cè)量頭移動(dòng)方向偏差,對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,避免了因?qū)к壵`差引起的一次測(cè)量誤差。在檢定和測(cè)試中遵守阿貝原則可提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。
按阿貝原則設(shè)計(jì)的最典型的儀器是阿貝比長(zhǎng)儀、立式光學(xué)計(jì)、測(cè)長(zhǎng)儀等。這些儀器,由于導(dǎo)軌的直線度誤差所造成的傾斜角的影響只能產(chǎn)生二次誤差,因此對(duì)儀器導(dǎo)軌直線度的要求可以降低,這就降低了儀器制造成本。
但缺點(diǎn)是串聯(lián)布置,加大了儀器長(zhǎng)度尺寸,溫度對(duì)變形影響也大。因此,在某些情況下不得不違反阿貝原則,采用并聯(lián)布置的方式。這時(shí)應(yīng)該采取其他有效措施以減少、甚至消除這種測(cè)量原理方面產(chǎn)生的誤差。例如:游標(biāo)卡尺測(cè)工件、萬能工具顯微鏡縱向測(cè)量等。為減少所產(chǎn)生的測(cè)量誤差(一次誤差),一方面要提高導(dǎo)軌的加工精度,另一方面在測(cè)量時(shí)盡量縮短標(biāo)準(zhǔn)尺與被測(cè)件的距離。
(3)最短測(cè)量鏈原則
最短測(cè)量鏈原則是指為保證一定的測(cè)量準(zhǔn)確度,測(cè)量鏈的環(huán)節(jié)應(yīng)該最少,即測(cè)量鏈最短,可使總的測(cè)量誤差控制在最小的程度。
在間接測(cè)量中,與被測(cè)量具有函數(shù)關(guān)系的其他量與被測(cè)量形成測(cè)量鏈。形成測(cè)量鏈的環(huán)節(jié)越多,被測(cè)量的不確定度越大。因此,應(yīng)盡可能減少測(cè)量鏈的環(huán)節(jié)數(shù),并減少各環(huán)節(jié)的誤差,以保證測(cè)量精度。當(dāng)然,按此原則最好不采用間接測(cè)量,而采用直接測(cè)量。所以,只有在不可能采用直接測(cè)量,或直接測(cè)量的精度不能保證時(shí),才采用間接測(cè)量。例如,以最少數(shù)目的量塊組成所需尺寸的量塊組,就是最短鏈原則的一種實(shí)際應(yīng)用。
(4)封閉原則(角度測(cè)量)
封閉原則又稱閉合原則,它是角度測(cè)量的基本原則。其定義為:圓周被分割成若干等分,每等分實(shí)際上都不會(huì)是理想的等分值,都存在誤差,但圓周分度首尾相接的間距誤差的總和為0。即:0°和360總是重合的。
因此,在測(cè)量中,如能滿足封閉條件,則其誤差的總和必然為零,在沒有更高精度的圓分度標(biāo)準(zhǔn)器的情況下,采用“自檢法”可以實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的目的。如圓周分度器件:圓刻度盤、圓柱齒輪的測(cè)量;方形類器件:方箱、方形角尺的測(cè)量,都可以利用封閉原則進(jìn)行“自檢”。封閉原則對(duì)凡能形成圓周封閉條件的場(chǎng)合均可適用。
(5)最小變形原則
最小變形原則是指,在測(cè)量過程中,要求被測(cè)工件與測(cè)量器具之間的相對(duì)變形最小。測(cè)量過程中,測(cè)量器具與被測(cè)零件都會(huì)因?qū)嶋H溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度和受力一(重力和測(cè)量力)而產(chǎn)生變形,形成測(cè)量誤差。如果采用控制測(cè)量溫度及其變動(dòng)、保證測(cè)量器具與被測(cè)零件有足夠的等溫時(shí)間、選用與被測(cè)零件線膨脹系數(shù)相近的測(cè)量器具、選用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量力并保持其穩(wěn)定、選擇適當(dāng)?shù)闹С悬c(diǎn)等方法,都是實(shí)現(xiàn)最小變形原則的有效措施。
(6)隨機(jī)原則
隨機(jī)原則是指,在測(cè)量實(shí)踐中,對(duì)那些影響較大的因素進(jìn)行分析計(jì)算,若屬系統(tǒng)誤差,則可設(shè)法消除其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,而對(duì)其他的大多數(shù)因素造成的測(cè)量誤差,包括不予修正的微小系統(tǒng)誤差,可按隨機(jī)誤差處理。
對(duì)于隨機(jī)誤差,可應(yīng)用概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理,通過對(duì)一系列測(cè)量結(jié)果的處理,減小其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。
(7)重復(fù)原則
重復(fù)原則是指,對(duì)同一被測(cè)參數(shù)重復(fù)進(jìn)行測(cè)量。若測(cè)量結(jié)果相同或變化不大,則一般表明測(cè)量結(jié)果的可靠性較高。若用精度相近的不同方法測(cè)量同一參數(shù)而能獲得相同或相近測(cè)量結(jié)果,則表明測(cè)量結(jié)果的可靠性很高。
“重復(fù)原則”是測(cè)量實(shí)踐中判斷測(cè)量結(jié)果可靠性的常用準(zhǔn)則,按“重復(fù)原則”還可判斷測(cè)量條件是否穩(wěn)定。