论工件尺寸检测

  史锦顺 ·  2012-07-01 08:14  ·  40342 次点击
**论工件尺寸检测**
史锦顺
**(一)测得值范围与真值范围**
用量具测量工件的尺寸,被测的尺寸称被测量。被测量的实际值称真值。量具的读数称测得值。
**1测得值范围**
先讲量具的计量。这里量具指卡尺或千分表。
量具的计量又称检定。要定期检定。未经计量合格的量具,不得使用。
量具有准确度指标。准确度就是误差范围。计量中,用被检量具测量量块(长度标准),测得值减量块标称值(当做真值),得误差元,误差元绝对值的最大可能值是量具的实测误差范围。量具的实测误差范围加上所用标准(量块)的误差范围,称量具误差范围实验值,当量具误差范围实验值小于量具误差范围标称值时,量具合格。
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检定过程,用数学方法表达如下。
设被测量真值(此处是量块的标称值)为Z,测得值为M,误差元为r,误差元绝对值的最大值为R。计量时,真值唯一,而测得值是个变量。
R=│r│max=│M-Z│max(1)
解绝对值方程(1)
当M>Z,有
R=(M–Z)(大)=M(大)-Z
M(大)=Z+R(2)
当M<Z,有
R=(Z-M)(大)=Z-M(小)
M(小)=Z-R(3)
由(2)(3)式,得到测得值M的范围是
(4)
测得值范围,又可表示为
Z±R(5)
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**2真值范围**
下面讲使用量具进行测量的情况。
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测量时,得到确定的测得值,是唯一值。而真值有多种可能,从可能值Z(小)到可能值Z(大)。
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解绝对值方程(1)
当Z>M,有
R=(Z-M)(大)=Z(大)-M
Z(大)=M+R(6)
当Z<M,有
R=(M-Z)(大)=M-Z(小)
Z(小)=M-R(7)
由(6)(7)式,得到真值的范围是
(8)
真值范围又可表示为
M±R(9)
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(9)式很重要。测量给出的测量结果,就这样表达。这是真值范围。
真值就是实际值。测量结果就是被测量的实际值范围。等于测得值加减误差范围。
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以上表达中,把“测得值”和“测量结果”两个术语明确区分开。测量得到的、赋予被测量的值称测得值;测得值加减误差范围是测量结果。这就提示人们:给出测得值,还要给出误差范围,才是测量结果。测量结果是被测量实际值范围。
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**(二)测量时,真值是变量**
把真值当变量,有人可能理解起来有障碍。说明如下。
计量时,用一把量具(卡尺或千分尺)去测量量块,测得值(取单个值,最好取三个值的平均值)与真值都各有一值。把测得值看做变量,是设想有N个量具都去测量一个标准,真值只有一个,而各把量具的测得值,各不相同。因而,测得值可看做变量。
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测量时,用量具测量工件的尺寸。设想在大批零件中,用误差范围相同的10把卡尺(设误差范围为0.10mm)去挑选测得值恰等于标称值12mm的零件,用每把尺子各选10件,共选100件。每个零件,测得值都是12.00mm。但这只是测得值,而选出的100个零件,每个的实际值(真值)是不同的。再用误差范围为0.002mm的螺旋测微器(千分表)去测量这100个零件,则尺寸的测得值是11.898mm到12.102mm范围内的某个值。扣除千分表的误差部分,原挑出的零件尺寸的实际值(真值)在11.90到12.10的范围中。这样,就可以想通真值为什么是变量了。
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**(三)测量结果是量值群**
测得值是一个值,由于量具有误差,一个测得值代表的是一个量值群。例如,用卡尺量工件,测得值是12.00mm,卡尺的允许误差是±0.05mm,这样,同样是测得值12.00mm的零件,实际尺寸可能是11.95mm、11.951mm、11.98mm……12.00mm、12.01mm、12.03mm、12.048mm、12.05mm.
也可以理解为有一群零件,测得值都是12.00mm,而各个零件的尺寸是11.95mm到12.05mm的任一值。因此判别合格性,不能只凭一个尺寸12.00mm,而要看最小可能值11.95是否大于下边限制,还要看最大可能值12.05是否小于上边限制。只有两边都不超过尺寸公差的限制,才算合格。
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通俗的比喻。
零件标度的尺寸叫基准尺寸,就是要求尺寸。
把尺寸公差想象为一道门,此门有数值标度,入门者凭标度对值入门。左门框是要求尺寸的下限值,右门框是要求尺寸的上限值。一辆车,左轮是量值群的最小值,右轮是量值群的最大值。只有左轮不碰左框,而且右轮也不碰右框,才能进门,即判为合格。如果左轮碰左框或者右轮碰右框,两种情况出现一种,就判为不合格。
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**(四)误收和误废**
本来不合格,判为合格,这是误收;本来合格,判为不合格,这是误废。
IEC规定(1960),生产方(售方)检验,只许误废,不准误收;用户(买方)的验收,只许误收,不准误废。
以下讨论只涉及生产中的检验,只考虑避免误收,不顾及误废。为减少误废,可选用较高挡(允许误差小)的量具。
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**(五)避免误收的办法**
**1加减安全裕度法**
尺寸检验的国家标准规定要减少误收。所采用的方法是缩小公差范围。把公差范围上下都内移一个尺度,称安全裕度。即允许尺寸上限值减安全裕度;而允许尺寸下限值加安全裕度。加减安全裕度后,成为新允许上下限尺寸。规定安全裕度等于公差带宽的1/10.
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**2内缩法**
内缩法。即将尺寸基值上限减量具误差范围R,而将尺寸基值下限加量具误差范围R.
R是量具测量误差元绝度值的一定概率(误差理论取99%)意义下的最大可能值,卡尺检定规程称允许误差,千分尺检定规程称最大允许误差。某些测量仪器称R为极限误差、误差限或总误差。R是绝对值,恒正。
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**3实际尺寸范围法**
本文推荐的是实际尺寸范围法,也可称测得值加宽法。
真值概念是经典测量学的重要概念。在常量测量中,被测量有唯一真值。真值一词,过于严肃,且不易向变量过渡,我们改变一下称呼,变成实际值。在机加工尺寸检查中,把尺寸的真值称为尺寸实际值。简称实际值,即朴实又适应各个零件尺寸不同(有变化)的特点。
合格性判别,就是判断零件的实际尺寸群(实际尺寸范围)是否符合尺寸公差要求。
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**(五)尺寸检测操作**
**1选用量具**
在图纸上查尺寸标度。设被检尺寸的标称值是L.上偏差减下偏差,是公差带宽度,其一半是公差带半宽G。例:上偏差为+0.05,下偏差为-0.03,则公差带宽是+0.05-(-0.03)=0.08,公差带半宽是0.04mm.
选量具,使量具误差范围(允差或称最大允差)R小于或等于公差带半宽G的1/3。(参见表1表2)
查验量具的检定合格证。
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**2测量取数**
正确使用量具。
最好测量三次,取其平均值。数据稳定,也可只测一次。记测得值为M。
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**3合格性判别**
图纸给出的尺寸上限为L(上),尺寸下限为L(下)。量具的误差范围是R(R是允许误差去掉正负号)。
测得值为M。
实际尺寸的可能值的最大值为M+R;最小值为M-R.

M+R≤L(上)(10)

M-R≥L(下)(11)
则尺寸合格。注意(10)(11)式必须同时满足。

M+R>L(上)(12)

M-R<L(下)(13)
则尺寸不合格。注意,(12)(13)有一条,就是不合格。
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(六)抵制不确定度论的理由**
不确定度理论,否定真值概念、否定误差概念,没法处理尺寸公差的标度与检验问题。
什么都不确定,从本质上无法谈论判别合格性这类必须给出肯定结论的话题。
按不确定度论,首先要“建模”。尺寸测量都是直接测量,测得值与被测量直接一对一,也就是Y=X,不必建模。况且,那些著名专家按不确定度论搞的评定样板,都是摆样子,并无实际用途。
整个不确定度评定,基本上是一团糟。专家弄不懂、干不好的事,还要让检验工人去干——此路不通。
笔者认为,不确定度理论、不确定度评定,都是扯淡。老史下一步将重点抨击不确定度评定的多余性、麻烦性和危害性。
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**(七)无法执行的国家标准**
关于如何检验机械尺寸的我国国家标准,有《光滑工件尺寸的检验GB/T3177-1997》和《光滑工件尺寸的检验GB/T3177-2009》.这两个标准都规定选量具要依据量具的不确定度规格,但我国的卡尺和千分表,国标规定的指标给出方法都是标明允许误差(卡尺)或最大允许误差(千分表),不确定度与允许误差(最大允许误差)之间,怎样换算?老史学习、研究误差理论50年,琢磨不确定度各种文件20年,算不出这个题目。你让生产线上的检验工,怎么计算?怎么选量具?这不是懵人吗?
也许有人说,你不会搞一搞卡尺与千分表的不确定度评定吗?老史查了一下有关的评定方法,就是国标《GB/T18779.2-2004产品几何量技术规范(GPS)工件与测量设备的测量检验第二部分CPS的测量不确定度评定指南》,题目就够长的,而全文是51页。好家伙,老史看了一天,自己承认:看不懂。天哪,如此国家标准,让检验工怎样去执行?计量院马凤鸣先生说“不确定度是国际计量委员们吃饱撑的”,一位网友说是“洋垃圾”,yeses先生说是“太扯淡”,老史对不确定度论的评价是“出发点错,方向错,一错再错,全盘错”。从尺寸检验这个领域的情况,又一次说明:用误差理论容易处理的问题,一到不确定度论那里,竟成天书。——不确定度论,要不得!
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**附录一卡尺的规格**(单位毫米)
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分度值(分辨力)-----0.01,0.020.050.10
测量范围允许误差
0~150±0.02±0.05±0.10
>150~200±0.03±0.05±0.10
>200~300±0.04±0.08±0.10
>300~500±0.05±0.08±0.10
>500~1000±0.07±0.10±0.15
>1000~1500±0.10±0.15±0.20
>1500~2000±0.14±0.20±0.25
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**附录二千分尺的规格**
测量范围最大允许误差(微米)
(毫米)千分尺数显千分尺
0~50±4±2
50~100±5±3
100~150±6±3
150~200±7±4
200~250±8±4
250~300±9±5
300~350±10±6
350~400±11±6
400~450±12±7
450~500±13±7
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1 条回复

高山飞雪  2012-07-01 17:35
长见识了,谢谢!

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