简议机械加工中计量器具的正确选用

魏云涛 谢晋

摘要：计量器具的正确选用与否直接关系着机械加工中工件质量的好坏。考虑到计量器具本身存在的误差，一旦计量器具不能够正确选用就会导致测量产生误差，直接影响到被测工件的质量。本文则从机械加工中计量器具的选用角度着手，阐述选择计量器具时的应注意的问题，并结合相关实例进行阐述。

关键词：机械加工；计量器具；正确选用

计量器具的选择与使用直接关系到加工零件的质量。一旦计量器具的选用出现相关问题，必然会导致机械加工零件出现错误，从而造成人力、物力的严重浪费。本文则从机械加工中计量器具的选用角度着手，阐述选择计量器具时的应注意的问题，并结合相关实例进行阐述。

一、机械加工中计量器具选择应该注意的问题

1.加工零件的属性

加工零件的属性如大小、材质以及质量直接决定计量器具的选择。计量器具的量程范围应该略大于加工零件的大小。对质量较为优质，表面比较平整的加工零件，我们可以选择精度较高的计量器；反之就不能选择精度搞得计量器。对部分材料质地比较软，表面比较薄的加工零件，我们应该减量选择量程范围较小的计量器。

2.加工零件的技术要求

对批量生产的加工零件，排除特殊的技术要求之外，我们可以选用公用的计量去来进行测量。但对于生产量较小的加工零件，或者加工零件的技术含量高，则就必须选用专用的计量器。

3.计算计量器存在的误差

众多周知，所有的计量器都存在误差。如果机械加工中不了解计量器的误差，就会导致选用不恰当，导致我们无法精确把握加工零件的测量数据。

4.选用适宜的量程、精度和灵敏度

计量器具的选用直接关系到其能够正常运用到机械加工过程中。计量器的量程主要分为工作量呈和有销量呈。我们应该根据机械加工中实际情况，选用正确的计量器具。

5.重复性使用次数

整体来看，如果设备的重复性使用次数与再现性比较优秀，那么测量器具的稳定性就非常好。而一旦设备的重复性使用次数低，再现性比较差，则测量器具提供的数据有可能存在误差，未能够呈现出相关性分布，最终导致测量结果较差。

6.工具的选择

在机械加工过程中，计量器具是最為基础的工具，但也是最关键的工具，其使用非常频繁。如何正确的使用计量器具，确保测量结果误差下就成为最核心的问题。下面就对经常使用的计量器具进行简要分析：（1）游标卡尺，主要测量长度、内外直径以及深度的测量工具；（2）杠杠百分表，最小分度值为0.01mm，测量范围不超过1mm；（3）千分尺，主要测量长度，测量范围大致在10mm以内，测量精度可达到0.01mm；（4）万能角度尺，刻度最小为1度，能够用于各种机械加工中工件的内外角的测量；（5）塞尺，用于测量工件的厚薄度，是检验工件缝隙大小的重要器具。（6）量块，无刻度的标准测量器具。

7.经济可行性

在测量过程中，我们首先要熟悉工件的计量要求以及计量器具的精度，避免因为人为因素导致的误差造成工件不合格。在此基础上，计量器具的选择同样需要考虑到经济可行性，避免因为谨慎而造成过于精密测量，最终导致不必要的人力和财力浪费。

8.其它方面

计量器具在选择上还需要注意以下诸多方面的要求：（1）部分计量器具在测量过程中对位置要求比较多。如部分工件测量既需要水平放置计量器具测试，也需要垂直放置计量器具测量。部分精密的测量器具往往对水平放置和垂直放置都有明确的要求；（2）计量器具需要校准和鉴定时的相关要求；（3）计量器具在机械加工工件时的实用性；（4）计量器具在使用过程中的安全性等。

二、机械加工中计量器具的选用方法

机械加工中计量器具的正确方法非常多。国家GB/T3177—2009明确规定，加工工件的最大实体尺寸与最小实体尺寸分别向公差带内移动一个尺寸值，这主要是指“安全裕度”（详见图1）。国家明确规定加工零件的制造误差与检验时器具测量误差不能超过加工零件的公差。整体来看，影响安全裕度的因素非常多，如温度、形状以及计量器具本身误差等。在此基础上，我们可以根据零件公差计算出对应的计量器具的不确定因素，再来选择正确的计量器具。

三、机械加工中计量器具的选用实例

1.计量器具选用实例一

以机械加工中经常见到的7级精度的轴径? 为例，按照GB/T3177—2009的相关规定，可以其安全裕度为0.004mm。在此基础上计量器具的不确定则可以分为三档，且三个档位的对应公差分别为加工零件公差的1/4、1/6、1/10。对于精度比较低，要求比较低的零件加工，工厂往往会选择1/10；而加工某些紧密工件时，工厂往往会选择1/4甚至更高。可以说，加工零件的精度直接决定计量器具的精度。根据u=0.9A的基本原理，可以得出计量器具不确定值修正安全裕度为0.0067mm。

在此基础之上，我们再去确定加工工件的验收极限值。考虑到加工工件为轴，上限验收值应该为最大实体尺寸-安全裕度，即为149.9503mm；下限验收值则应该为实体尺寸+安全裕度，即149.9237mm。计量器具的不确定值可以从GB/T 31772009进行查询计算。

2. 计量器具选用实例二

以机械加工零件轴?250h12为例，该加工工件的公差为0.46mm，即其公差应该在0.320-0.580mm之间。再根据GB/T 31772009中的相关数据，可以得出器具的不确定值。在此基础上，我们在进行检验，JB/2181—1982中可以查询到加工零件尺寸应该在200mm-250mm之间时，所对应的游标卡尺的不确定值应该为0.02mm。小于计量器具的不确定允许值应该在0.029mm，满足测量的实际要求。

结语

必须承认，尽管国家已经明确指出计量器具的选择规范，但在实际操作过程中，我们仍然需要考虑计量器具的适用范围与加工工件的具体要求，不能够完全按照已经计算好的步骤来选择计量器。如精度为0.01mm的外径千分公尺是车间使用的计量器具中精度最高，但即使如此，人为操作影响、计量器具误差以及测量方式错误都会导致加工工件出现一定概率的错误。

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（作者单位：1河北省计量监督检测研究院；

2河北省计量检测技术中心）