详解轴类零件的尺寸测量方法

详解轴类零件的尺寸测量方法

张永

北京信息职业技术学院

摘要：机械行业中，轴类零件是最常用的零件之一，应用于各种运动场合，一般常用通用量具如游标卡尺、千分尺等来测量轴类零件尺寸。看似简单的测量方法里，包含着如尺寸公差知识、常用量具读数原理、测量技术原理、数据计算等多学科知识，测量前，应先进行测量工具和测量方法的选择，测量时，应保持被测部位和量具清洁，保障测量表面的接触紧实，保证刻度读数的准确，测量完毕后，依据图纸或设计要求要对被测数据进行分析和处理，得出后续处理方案。

关键词：尺寸测量；读数方法；测量误差；数据处理

机械行业中，几乎所有运动机构都需要进行动力的转换和传输，在传输过程中一个重要的部件就是传动轴，它可以起到支撑、传动、传递转矩等作用，轴的尺寸精度是衡量其是否合格的首要条件，因此，本论文就来探讨典型轴类零件的尺寸测量方法。

在进行测量之前要学习一些相关的基础知识，如掌握尺寸公差的基础知识、测量技术基本原理、常用测量工具的读数原理。还要了解一些技能知识，如能够计算零件尺寸的极限偏差值和标准偏差，会查询标准公差数值表等。

通用量具的具体读数方法是：①游标卡尺的读数方法是在主尺上读出副尺零线以左的刻度值，找到副尺上与主尺刻线对齐的格数，乘以精度0.02mm，最后两数相加得出测量值。

②千分尺的读数方法：先读取固定套筒左边露出的刻度值，再以固定套筒基准线读取微分套筒上的刻度，最后将两数值相加，即为测量值。

图1

掌握了基本的读数方法后，就要对图纸进行分析，对以上图纸分析结果如下：

1.根据传动轴在实际中的使用要求，分析图纸不同部位的尺寸公差，找出一般尺寸（公差带≧0.02）和重要关键尺寸（公差带<0.02，小数点后3位数值）。

2.依据分析结果，选择合适的测量工具，一般尺寸选用游标卡尺，重要尺寸选择外径千分尺进行测量。

用游标卡尺测量图纸中一般尺寸，主要包括长度尺寸、非配合尺寸和轴肩部位尺寸，测量步骤：①将卡尺的外侧量爪擦拭干净，将两量爪紧密贴合，检查有无缝隙，且主尺和游标尺的零位刻度相互对齐，俗称零位校准②将测量部位用棉布擦拭干净③测量时，右手握住尺身，大拇指移动游标尺，左手拿住传动轴，使被测部位在两外测量爪之间，当与量爪紧密相贴时，即可读数④为获得较正确的测量结果，应在轴的同一截面的不同方向进行多次测量，一般3~5次。特别注意：①测量时，要测到直径方向上，不能倾斜②所用压力要适当，且多次测量的力度尽量相同③读数时，视线要与刻度表面垂直，避免由于视线歪斜造成的测量误差。

图2

测量长度尺寸，两侧有轴肩可以使用外侧量爪的部位，直接测量即可，轴端部位可以使用游标卡尺的深度尺测量，测量时，先把深度尺伸长到长于所测长度位置，将尺端贴合轴肩，移动游标尺，直至底端与被测长度另一端贴实，注意尺身应与被测母线平行。

图3

用外径千分尺测量精度较高的重要部位，主要是配合尺寸。测量步骤：①擦净被测表面和量具的测量面②校对外径千分尺的零位，测量范围大于25mm的外径千分尺，应使用校对样棒③测量时，左手拿住零件，右手握尺，拇指和食指转动测力装置，当测砧接触轴表面时，旋动测微螺杆，听到“嘎嘎”声时，表示压力合适，即可读数④为获得较正确的测量结果，应在轴的同一截面的不同方向进行多次测量。特别注意：①测量时，要测到直径方向上，不能倾斜②留心不要读错0.5mm数值③读数时，可以轻轻晃动尺架，保证砧面和轴表面贴实。

图4

总的来说测量应注意事项主要有以下几点：1.正确读出刻度尺的零刻度、最小刻度（最小分度值）、测量范围（量程）；2.把刻度尺的刻度尽可能与被测物体接近，不能歪斜；3.读数时，视线应垂直于被测物体与刻度尺；4.读出最小刻度以上各位数字；

测量结束后所得到的测量结果与实际真值之间总是或多或少存在一定的差异，就是测量误差。测量误差主要分为三大类：系统误差、随机误差、粗大误差。

1．随机误差对同一被测量进行多次重复测量时，绝对值和符号不可预知地随机变化，但就误差的总体而言，具有一定的统计规律性的误差称为随机误差。引起的原因是测量过程中测量人员和测量设备的随机因素造成的，在测量过程中是不可避免的，只能通过提高测量实施人员的测量技术技能，改善测量方法或提高测量仪器仪表系统的精度来减少随机误差。

2．系统误差对同一被测量进行多次重复测量时，如果误差按照一定的规律出现，则把这种误差称为系统误差。例如，标准量值的不准确及仪表刻度的不准确而引起的误差。引起的原因，主要是由于测量实施方案或测量仪器仪表系统的不完善造成的，可以通过改进完善测量方案或改进测量仪器仪表系统来减少系统误差。

3．粗大误差明显偏离测量结果的误差，引起的原因主要是测量环境突然改变或测量实施过程中的错误等不稳定、不可预测的原因造成的，一般在测量结果分析过程中予以剔除或忽略。

分析完测量误差后就要对数据进行处理：1.精度较低部位的数据分析，利用公式求得平均值，与图纸要求的极限尺寸进行比较。2.精度高的重要部位的数据分析，通过计算平均值-残余误差-判断有无粗大误差-计算标准偏差-计算极限误差-结果评定公式等计算过程得出真值范围，与图纸要求的极限尺寸进行比较，将此步骤制作成数据分析软件，输入数值后可获取结果。3.依据分析后的数据与图纸尺寸范围比较，判定测量结果是否合格，若测量结果在图纸公差范围之内，此轴为合格产品，反之，为不合格产品，填写质量检测单，并签字。

结束语

测量尺寸是零件测绘过程中的一个必要的步骤。零件上全部尺寸的测量尽量集中进行，这样，不但可以提高工作效率，还可以避免错误和遗漏。测量的完整过程可以说是理论知识与实践知识相结合的典型过程，对其的熟练掌握并加以延伸，为打好机械加工制造基础有着重要意义。

参考文献

[1]《公差配合与几何精度检测》人民邮电出版社，主编：王宇平

[2]《互换性与技术测量（第6版）》中国质检出版社，廖念钊等著

[3]《互换性与测量技术基础（第3版）》机械工业出版社，王伯平著