力学计量标准装置在机械加工领域的应用研究

钱懿华

（苏州大学东吴学院，江苏 苏州 215006）

在机械加工领域，力的测量有多种方式，伴随着力学计量标准装置的不同应用，测量标准和结果存在一定的差异，实际的测量需要不同的测量装置。为更好发挥力学计量标准装置的作用，满足不同测量需求，对不同的力学计量装置进行应用分析，提升工艺产品精度，为产品制造阶段提供质量保障，同时产品在实际使用后得到的反馈信息能够作用于力学计量标准应用中，从不同力学计量标准装置的优势出发，立足发展技术，挖掘力学计量标准装置的应用范围及潜力，更好地应用于机械加工实际工作中。

1 力学计量的基本概念

在进行机械加工时力学计量装置的应用是必不可少的，由于计量标准装置的专业和特殊性，其种类多样，适应于不同的测量情况，掌握不同的力学计量装置特点和优势能够更好地发挥其积极作用，深入分析力学计量装置的发展现状和发展趋势能够更好地促进其应用，20世纪70年代就出现力的测量装置，主要采用水银箱式和百分表式测力仪。水银箱式和百分表式测定仪虽然能够测出力的大小，但精确度较低，随着机械生产的进一步发展，科学技术也得到一定的提高，力学计量装置相继更新和优化，当前力学计量标准装置有杠杆式、液压式、传感式、弹簧式等不同方式，测量的力的范围不断扩大，满足不同的测量需求，测量过程中有明确的规定，完善测量体系，力的测量要求高，同时具有特殊性，不同的测量环境有不同的测量标准，为了满足测量的实际需求，力学计量标准装置得到全面的发展，不同的计量标准应用的范围和实际情况均不同，明确力学计量概念，研究力学计量装置的特点及优势能够发挥信息技术的积极作用，推动力的测量与未来发展。

2 力学计量标准装置的应用类型分析

为满足不同的机械加工需求，适应各类测量方式，力学计量标准装置的类型众多，考虑到不同的测量需求和方案，不同的计量标准装置能够发挥不同的作用，研究计量标准装置的优势和应用特点才能够更好地发挥其积极作用，更好地应用于实际产品精度测量，找准力学计量标准装置的真实定位地位，挖掘其应用价值，更好地应用于实际生产中在，工业领域产品制造需要加强提高其精度和质量，满足工业产品精密程度的高要求。

2.1 杠杆式力标准装置

杠杆式力标准装置是利用杠杆原理完成力学测量的标准装置，是目前应用最为广泛的力学计量标准装置，当前技术快速发展，杠杆式力标准装置的应用和特点也进一步发展，运用杠杆原理能够实现力的目标转换，在平衡条件下准确完成力的测量，该装置利用力矩之和为零的基本原理，就目前实际应用的数据来看，其测量精度较高，杠杆和砝码的转换装置能够应用被检器，通过砝码的累计来获得目标产品的受力情况，应用杠杆式力标准装置能够更直观、更准确地获得受力数值，在杠杆式力标准装置应用实操阶段，利用砝码来达到与被测物的平衡状态，通过砝码获得真实受力情况，如果处于非平衡状态，则通过增加砝码的方式来达到平衡，观察者确定被检物的受力情况，砝码的值的便是测量物体的值。力学测量直观性较强，同时操作较为简便，在应用过程中只需砝码和杠杆转换装置在平衡时获得杠杆的实际受力，总体来说其应用简便直观性强，在实际应用阶段发挥较好的作业情况，杠杆式力标准装置的应用使其测量精度和质量也得到极大的发展。

2.2 传感式力标准装置

传感式力标准装置在机械加工领域的实际应用也较为普遍，由于拥有完整的测量系统，通过传感器的信号传达力的实际数值，其精准度较高，在测量系统中感应软件与附属元件所在位置是固定的，通过砝码和被测物体的质量分析被测物的元素，对弹性变化量进行科学判断，通过信号的输出完成采集，质量测量与感应元件的弹性变化量对比结果相一致，在质量测量及对工作完成后，就能够实际应用传感式力标准装置，通过信号输出采集数据测量结果更为精确，目前用最广泛的是压缩式压力传感器，通过压力来完成力的测量工作，其与杠杆式力标准装置相比原理较为复杂，虽然其在应用中具有重要的现实意义，但并没有占据绝对优势。

2.3 弹簧式力标准装置

弹簧式力标准装置是利用弹簧敏感元件来实现被测物测量工作的，通过弹性敏感元件来获取被测物的真实数据，弹簧能够准确测量到被测物的压力，在实际生活中的应用效果较好，为得到被测物大小的真实数据，掌握被测物力大小与弹性元件间的真实关系，目前应用较为广泛的内部材料有波纹管式、弹簧式材料，其测量结果精度高，与传统力学计量标准装置相比，操作较为复杂，但由于其应用范围广、精度高，其在应用过程中也能发挥一定的价值，但在实际使用过程中，要掌握标准装置的应用办法，弹簧式力标准装置得复杂繁琐性使得其应用受到限制。

2.4 液压式力标准装置

液压式力标准装置也是应用较为广泛的计量标准装置，其利用帕斯卡对封闭液体产生压强来实现被测物的测量工作，标准的砝码能够在显示仪器上显示出固定值，通过标准的砝码与被测物体产生比较来获取真实数据，相较于其他计量标准装置，其测定范围较大，应用范围较广，当其他标准装置无法完成工作时，可采用液压式力标准装置，测量数值可以达到20 mN，在应用液压式力标准装置测定被测物压力之时，需要严格按照其使用方法确定被测物的受力范围，规范操作，相较于弹簧式力标准装置，其应用较为便捷，灵活性较强，在目前的机械加工领域中得到广泛应用。

2.5 叠加式力标准装置

叠加式力标准装置是利用液压机械的方式来完成对被测物的测量，通常需要考察仪器的性能、精确度指标等方面，叠加式力标准装置的应用较为简便，在保障叠加范围精度内即可完成测量工作，实际使用过程中要防止外界的干扰，例如低压式力标准装置，在使用过程中设定一个较高的标准，利用机械或液压的方式得到力的准确值，测力仪器的性能与机械指标质量影响着测量力的结果，叠加式力标准装置测量力的范围在500 kN～1 mN，此类装置在实际应用过程中的精确度不足，受外界环境影响较大，这使得其应用受到一定的限制。在机械加工领域，不同的力学计量装置能够满足不同行业测力需求，也能够适用于不同的测力范围，在实际应用过程中，需要根据被测物的重量判断使用的力学计量标准装置种类，尽可能提高其精准度和质量，对现有技术进行改进和分析，以便更好地应用于实际工作中。

3 质量计量研究动向分析

在机械加工领域，质量和力值是两个应用较为广泛的测量数值，在运用过程中得到不断的完善和发展，如今完善的计量体系为机械加工领域提供了诸多便利，力学计量装置在加工领域中存在着较大发展空间，随着当前科学技术的不断发展，机械的质量和精度要求更高，机械加工领域中力学计量标准能够为其提供便利，在新形势的背景下，解决力学计量标准装置在实际应用中存在的问题能够推动其发展应用，在未来的发展环境下总结力学计量装置的发展趋势，满足加工精度及质量的要求是重中之重，随着精度和测量高要求的提出，传统的力学测量范围已不能满足当前的实际测量需求，通过测量及环境要求的提高，满足不同环境的设计需要，对力学计量标准装置进行优化和改良，从静态向动态发展，融入信息技术和方案，使机械动态测定获得广泛应用。随着科学技术的发展和应用，结合当前的传感元件，测量的精确度会得到进一步的提升，自动化控制数据获得能够规避传统力的测量中存在的误差和精确度低的情况，增加可靠性，减少人为误差，形成完整的测量方案，对当前的控制装置进行更新和优化。应用激光技术，传感技术等新技术，通过压电效应、多普勒效应等原理对测量装置的精确度进行改良优化，实现信号的准确传输，这是未来力学计量标准装置优化和动态化发展的方向。

4 力学计量标准装置的应用发展趋势

分析力学计量装置的发展现状能够更好地推动其应用，为力的测量提供帮助，为实际工作提供动力，相较于传统的力学测量装置，当前的装置得到了一定的发展和优化，为满足力学计量的实际需求，促进装置技能的改革创新，研究其发展趋势极为重要。

4.1 自动化发展

科学技术的快速发展给诸多领域带来了发展前进的动力，自动化技术的出现能够为力的测量提供灵活方案，能够增加测量的精度和准确度，满足不同的测量需求，自动化控制技术为力的测量提供便利，提高检测精度，质量也得到一定保障，科学信息技术的融入，增加信号传输系统能够准确地获得力的大小情况，同时自动化发展方向也能够提高机械生产的效率，解决传统技术的复杂多变，解决在实际运用过程中生产技术单一的问题，能够与生产的开发研制工作相契合，减少人力物力的浪费，增加社会效益和经济效益，同时自动化方案也能够缓解工程中存在的误差及错误，智能化方案满足了工程工作需求，使得数据更加可靠，内容更加完善，这才是力学计量标准装置未来的发展趋向。

4.2 测量范围扩大

随着机械现代化的发展，机械加工领域中对力的测量范围要求更广，为了满足当前的测量需求，力学计量标准装置得到进一步的优化和改良，能够满足的测量范围更广，测量范围受到测量的环境要求限制，势必会影响到其正常使用。为更好地发挥力学计量装置的积极作用，需要在未来的设计中扩大测量范围，提高装置的实用性，适应各种不同的测量要求，突破测量范围限制，更好地应用于生产实践中去。无论较小力值或者超大力值的设计都能够应用力学控制技术得到，量限的延伸增加了计量装置的实用性，扩大了其使用范围，是未来力学标准装置的发展趋势。

4.3 动态化发展

力学计量装置在实际应用过程中采用信号输出的方式实现静态化的力的传输工作，测量结果更直观、方便，而且精度高，但在未来的实际应用过程中，静态化的方式使力的测量工作在自然过程中受到外界干扰及其他影响，为了更好地发挥力学计量装置的精准测定，需要对静态化的输出方式转变为动态化收集和处理，通过周围环境的变化信号的情况，了解到测量的实际情况，动态化信号测定更加准确和可靠，测定准确度和精确度更高，受到周围环境的影响较小，是目前力学计量装置研发创新的重要方向。

4.4 激光技术的应用

在力学计量技术创新发展过程中，激光技术的应用能够使测量更加准确和方便，减少周围环境对信号传输的干扰和影响，是更为先进的测量方案，信号的稳定和可靠能够保障力的测量，准确及时反馈测量结果，不受外部干扰，操作简便，激光的应用是现代化发展的主要内容，及时发现信号传输过程中存在的漏洞和问题也能够规避测量中的误差出现，增加精准度和质量，确保测量结果的准确。

4.5 信号传感技术的发展

目前应用较为广泛的力学计量标准装置应用了传感技术，力学计量标准技术的准确和精确度为力的测量提供了一定的便利，强化传感技术能够更好地发挥积极作用，利用计算机信息技术的积极优势，传统的测量方案进行优化和改革，融入多普勒效应完成传感器进行创新和研发，新的传感器拥有更强的传感能力和更精确的测量结果，是当前应用较为广泛的方案，也是研究的重点内容，强化传感技术是创新力学标准装置、创新发展的重要内容。

4.6 增加标准的灵敏度

在力的测量过程中提高校准工作的灵敏度能够一定程度上提高测量的精准度，当前计算机技术和力学标准装置的发展为校准工作提供更快捷的方案、更灵敏的结果，及时反馈力的数值信息，减少人为误差，而且增加了测量的效率，目前力学装置的自动化发展将使其灵敏度增强，科学有效的应用使得测量结果更加精确，结合力学计量得出的结果，能够方便力学加工领域中的实际工作，增加信息处理技术，数据灵敏度更高，为力的测量工作提供更便捷的方案。

5 结束语

随着科学技术的发展，力学计量装置的种类逐渐增多，应用于不同的测量实际情况中，考虑到不同计量装置的优势和特点，选择恰当适合的计量装置，使得测量结果更加精确和完整，使目前生产发展更具便捷和精准程度。力学测量结果对生产发展起到巨大的帮助，增加数值的可靠性才能够更好地完善计量体系，发挥力学计量装置的积极作用，根据行业中的内部参数来发挥实际应用，为测量结果提供可靠的保障才能为机械生产提供动力，对力的测量的高要求、高效率和高标准才能够一步步促进力学计量的发展进步，促进技术转型升级，结合新型科学技术及其方案，使得计量标准装置得到更新优化，测量结果更具准确性和可靠性。