戳模具人杂志，了解测量器具分类：单值、多值与专用量具

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一、测量器具的分类

测量工具是一种形态固定、用于重现或提供至少一个已知量值的设备。根据其用途的不同，这些量具可以被划分为以下几个类别：

1、单值量具

此类量具仅能展示一个单独的数值。它们适用于对其他测量工具进行校准和调整，亦或作为参照量直接与待测物体进行对比，例如量块、角度量块等。

2、多值量具

此类量具能够展现相同类别的数量值。它们不仅能对其他测量工具进行校准和调节，还能作为基准量具与待测物体直接相对比，例如线纹尺。

3、 专用量具

特设用于检测特定指标的测量工具，种类繁多，包括：用于检测光滑圆柱孔或轴光滑度的极限量规，评估内外螺纹合格度的螺纹量规，评估复杂形状表面轮廓合格度的检验样板，以及通过模拟装配过程来检验装配精度的功能量规等。

4、通用量具

在我国，通常将构造相对简便的测量工具称作通用量具，诸如游标卡尺、外径千分尺、百分表等便是其中的典型例子。

二 、测量器具的技术性能指标

1. 量具的标称值

量具上所标注的数值，旨在揭示其特性或提供使用指导，例如量块上的具体尺寸、刻线尺上的尺寸以及角度量块上的角度等。

2. 分度值

测量工具的刻度尺上，相邻的两条刻度线（即最小刻度单位）之间的量值差异。以一个外径千分尺为例，其微分筒上相邻两条刻度线之间的量值差异为0.01毫米，那么这个测量工具的分度值即为0.01毫米。分度值指的是测量工具能够直接读出的最小刻度单位，它不仅体现了读数的精度，还揭示了该测量工具的测量精度水平。

3. 测量范围

在允许存在一定误差的条件下，测量设备能够测定的最小被测数值至最大被测数值之间的区间。以外径千分尺为例，其测量范围涵盖了从0到25毫米、25到50毫米等多个区间；而机械式比较仪的测量范围则从0毫米延伸至180毫米。

4. 测量力

在实施接触式测量时，测量器具的测头与被测表面之间会产生接触压力。若施加的测量力过大，可能会导致弹性形变的发生；而如果测量力过小，则会影响到接触的稳定性。

5. 示值误差

测量仪器的读数与实际测量值之间的差异。这种误差体现了测量仪器内部各种误差的累积。故而，在仪器读数范围内，不同工作点的示值误差会有所不同。通常，我们可以通过使用具有适当精度的量块或其他计量标准器来校准测量器具的读数误差。

三、测量工具的选定

在开展测量工作之前，必须针对待测零件的独特属性挑选合适的测量设备，例如，针对长度、宽度、高度、深度、外径以及段差等尺寸，可以选择使用卡尺、高度尺、千分尺、深度尺等工具；对于轴类直径的测量，则可选用千分尺或卡尺；至于孔和槽的测量，则适用塞规、块规、塞尺等；检测零件的直角度时，应使用直角尺；而测量R值时，则需采用R规；若测量配合公差较小，对精度要求较高，或者需要计算形位公差，则可以选择三次元或二次元测量设备；最后，若需测量钢材硬度，则应使用硬度计。

1. 卡尺的应用

卡尺能够准确测量物体的内部直径、外部直径、长度、宽度、厚度、分段误差、高度以及深度；作为最常用且操作简便的测量工具，它在加工过程中的应用频率极高。

数显卡尺具有0.01mm的分辩力，适用于对尺寸精度要求较高的场合，即公差较小的情况。

表卡：分辩力0.02mm,用于常规尺寸测量 。

游标卡尺：分辩力0.02mm，用于粗加工测量 。

在使用卡尺之前，必须先用干净的白纸彻底清除其表面的灰尘和污渍（具体操作为：将卡尺的外测面紧贴白纸，随后轻轻拉出，此过程需重复2至3次）。

卡尺使用频繁，因此维护保养至关重要，每次使用完毕后都应彻底清洁，并妥善存放在盒中；在下次使用前，必须用标准量块对卡尺的精确度进行校验。

2. 千分尺的应用

在使用千分尺之前，必须先用洁净的白色纸张清除其表面的尘埃和污渍（具体操作为：将千分尺的接触面和螺杆面夹住白纸，随后轻轻拉出，重复此过程2至3次），接着旋转旋钮，待接触面与螺杆面接近接触时，切换至微调模式，直至两面完全贴合后进行调零，之后便可开始测量。

在用千分尺对五金件进行测量时，需转动旋钮进行初步接触，待接近工件后，切换至微调旋钮进行细致调整，待发出连续的“咔、咔、咔”三声后即停止操作，随后可从显示屏或刻度上读取所需的数据。

测量塑胶产品时，测量接触面与螺杆轻轻接触到产品即可。

在运用千分尺对轴类直径进行测量时，务必确保至少沿两个不同方向进行测量，并对各个段落进行分段取值，以获取最大值。同时，在测量过程中，两个接触面必须始终保持清洁，这样才能有效降低测量误差。

3. 高度尺的应用

高度尺主要用于测定物体的高度、深度、平面精度、垂直精度、同心度、同轴度、面振动和齿振动等参数。在使用高度尺进行测量之前，必须对测头以及各个连接部分进行仔细检查，确保它们没有出现松动的情况。

4. 塞尺的应用

塞尺适用于平面度、弯曲度、直线度的测量

平面度测量 ：

将零件置于平台之上，随后运用塞尺对零件与平台间的空隙进行检测（需留意，测量过程中应确保塞尺与平台紧密贴合，无任何间隙）。

直线度测量：

将零件放在平台上旋转一周，用塞尺测量零件与平台之间的间隙。

弯曲度测量：

将零件安放在工作台上，然后挑选合适的塞尺来检测零件两侧或中央部位与工作台之间的空隙大小。

垂直度测量：

将待测零的直角构件的一侧置于工作台面上，同时将直角尺紧贴构件的另一侧直角边，随后使用塞尺测量构件与直角尺之间的最大缝隙。

5. 塞规（棒针）的应用:

适用于测量孔的内径、槽宽、间隙。

若零件的孔径偏大，且找不到合适的针规，可以将两个塞规并排放置，然后沿360度全方位进行测量。将塞规稳固地放置在带有磁性的V形块上，这样既能有效防止其移动，又便于进行精确的测量。

孔径测量

内孔测量：孔径测量时，贯通为合格，如下图。

注意：塞规测量时，需垂直插入，不可斜插。

6. 精密测量仪：二次元

二次元是一种高性能、高精密特性的非接触式的测量仪器。测量设备的感应部件与待测部件的表面不发生直接接触，因此不会产生因机械作用而产生的测量力；二次元测量系统通过投影技术，将捕捉到的图像信息通过数据线传输至电脑的数据采集卡，随后软件在电脑显示器上生成图像；该系统能够对零件上的各类几何要素（如点、线、圆形、弧线、椭圆形、矩形）进行测量，同时也能测量距离、角度、交点以及形位公差（包括圆度、直线度、平行度、垂直度、倾斜度、位置度、同心度、对称度），并且还能对零件的外形轮廓进行二维描绘，并通过CAD软件输出。不仅能观察到零件的边缘线条，而且，即便是对光线无法穿透的零件，其外表的形态同样能够进行精确测量。

在常规几何元素的测量过程中，观察下方的零件图，可以发现其内部的圆形部分呈现出锐角特征，此类结构仅能通过投影法来完成精确的测量。

电极加工表面观察：采用二次元镜头进行放大，该镜头具备放大特性；对电极加工后的表面粗糙度进行检验，放大倍数为100倍，以清晰呈现影像细节。

小尺寸深槽测量

在模具加工过程中，若遇到某些浇口隐藏于凹槽之中，常规检测设备难以触及，此时，我们可以在胶口处粘贴橡胶泥，胶口的轮廓便会映射在橡胶泥上，随后通过二次元测量技术，根据橡胶泥上印痕的大小来确定浇口的尺寸。

在进行二次元测量时，由于不存在机械作用力，因此对于那些较薄且柔软的产品，我们应优先选择使用二次元测量方法。

7. 精密测量仪器：三次元

三次元具有高精度特性，精度可达微米级别；具备通用性，能够替代多种长度测量设备；适用于测量几何要素，不仅包括二次元能测量的要素，还能测量圆柱、圆锥等；对于形位公差，除了二次元能测量的公差外，还涵盖圆柱度、平面度、线轮廓度、面轮廓度、同轴度等；对于复杂型面，只要测头能够到达，就能准确测量其几何尺寸和相对位置，以及表面轮廓；借助计算机进行数据处理；凭借其高精度、高柔性和卓越的数字化能力，已成为现代模具加工制造及质量保证的关键手段和有效工具。

某些模具在修改过程中缺乏3D图纸，但可以通过测量各个元素的坐标值，勾勒出非规则曲面的形状，随后利用绘图工具将其导出，并依据测量数据构建3D模型，从而实现快速且准确的加工与调整（一旦设定坐标，即可选取任意点进行坐标测量）。

加工完毕的零件，若需验证其与设计的一致性或在装配过程中检测到配合不当，一旦遇到那些既不是圆弧也不是抛物线的复杂曲面轮廓，无法直接进行几何元素测量时，可以采用3D模型与零件进行对比测量，以此掌握加工误差；由于测量结果为点对点的偏差数据，这有利于快速且高效地进行修正和优化（图中所示数据为实际测量值与理论值的差异）。

8. 硬度计的应用

常用的硬度测试仪器包括台式洛氏硬度计和便携式里氏硬度计，而硬度值通常以洛氏HRC、布氏HB和维氏HV等为单位进行衡量。

洛式硬度计HR  (台式硬度计）

洛氏硬度测试是通过使用一个顶角为120度的金刚石圆锥体或直径分别为1.59mm和3.18mm的钢球，在一定压力下压入待测材料的表面，通过测量压痕的深度来计算材料的硬度。根据材料的硬度等级，可以采用三种不同的标度进行表示，分别是HRA、HRB和HRC。

硬度测试通过施加60公斤的载荷并使用钻石锥形压入器进行，以测定硬度极高的物质，如硬质合金等。

HRB硬度是通过施加100公斤的载荷并使用直径为1.58毫米的淬硬钢球进行测试所得，适用于硬度相对较小的材料。这类材料包括退火钢、铸铁以及合金铜等。

硬度测试中，HRC值是通过施加150公斤的负荷并使用钻石锥形压入器获得的，适用于硬度较高的材料。这类材料包括淬火钢、回火钢、调质钢以及某些不锈钢品种。

维氏硬度HV(主要是针对表面硬度测量）

该设备适用于显微镜的检测需求。当使用重量不超过120公斤且顶角为136°的金刚石方形锥压入器对材料表面施加压力时，通过测量压痕对角线的长度，该设备便能够对较大尺寸的工件以及深层表面的硬度进行有效测定。

里氏硬度HL（便携式硬度计）

里氏硬度测试属于一种动态硬度测试方法。在硬度传感器的冲击体与被测工件发生碰撞时，当距离工件表面仅有1毫米时，其反弹速度与初始冲击速度之比，经过乘以1000的处理，即得里氏硬度值。

里氏硬度理论推动了里氏硬度仪的诞生，这一仪器革新了传统的硬度测试手段。因其配备的硬度传感器体积小巧，如同一支笔，便于手持，能在生产一线对工件进行全方位的硬度测试，这使得它相较于其他台式硬度仪具有更高的适用性。

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