公差实验指导书工科.docVIP

实验一：用投影立式光学计测量外径 一、实验目的： 1、学习光学计的结构原理和使用方法 2、掌握测量外径的方法 3、学习直接测量结果的处理方法 二、实验内容: 1、对一圆柱零件部位进行多次（10次）重复测量，并计算测量结果2、根据轴件的尺寸和形状公差，作出适用性结论 三、仪器和测量原理: 投影立式光学计（图1-1）是一种精度较高而结构简单的常用光学量仪。用量块作为长度基准，用相对测量方法来测量各种工件的外形尺寸。 图 1-1 投影立式光学计 图 1-2 投影立式光学计的光学系统图 1 —投影灯 2 —螺钉 3 —支柱 4 —零位微动螺钉 5 —主柱 6 —横臂固定螺钉 7 —横臂 8 —微动偏心手轮 9 —测帽提升器 10 —工作台调整螺钉 11 —工作台12 —变压器 13 —测帽 14 —光管 15 —微动托圈固定螺钉 16 —光管定位螺钉 17 —微动托圈 光学计是利用光线反射现象产生放大作用（即光学杠杆放大原理）进行测量的仪器。光学杠杆变换是利用光路方向变化，将测杆的位移转换为标尺影象的位移。 测量管 14 插入仪器主体横臂 7 内，测量管内装有准直物镜、平面反光镜及光学杠杆放大系统的测量杆，测帽 13 装在测量杆上，测量杆上、下移动时，使其上端的钢珠顶起平面反光镜倾斜一个φ角，其平面反光镜与测量杆由两个抗拉弹簧牵制，对被测件有一定的压力。测量杆的上下升降是借助于测帽提升器 9 的杠杆作用而实现的。测帽提升器 9 上有一个滚花螺钉，可调节其上升的距离，以便将工件方便地推入测帽下端，并靠两个抗拉弹簧的压力使测帽与被测件良好地接触。投影灯 1 安装在光学计管顶端的支柱上，并用固定螺钉固紧，其电源线接在 6V 的低压变压器上，照明灯的功率是 6V15W，投影下端装有滤色片组，也可根据需要将滤色片组拧下来获得白光照明。工作台在形状上有大小和平面与带筋面之分，在应用时又有固定式与调整式之分，在测量前应根据被测件的表面形状对工作台进行选择使测量的接触面最小。对于可调整的工作台还应对其进行较对使工作台平面与测帽平面保持平行。 2. 立式光学计的测量原理 投影立式光学计的测量原理如图 1-2 所示。由白炽灯泡 1 发出的光线经聚光镜 2 和滤色片 6 ，再通过隔热玻璃 7 照明分划板 8 的刻线面，再通过反射棱镜 9 后射向准直物镜 12 。由于分划板 8 的刻线面置于准直物镜 12 的聚焦平面上，所以成像光束通过准直物镜 12 后成为一束平行光入射到平面反光镜 13 上，根据自准直原理，分划板刻线的像被平面反光13射后，再经准直物镜 12 被反射棱镜 9 反射成像在投影物镜 4 的物平面上，然后通过投影物镜 4 ，直角棱镜 3 和反光镜 5成像在投影屏 10 上，通过读数放大镜 11 观察投影屏 10 上的刻线像。所谓自准直原理如图 1-3 所示。在图 1 -3a 中，位于物镜焦点上的物体（目标） C 发出的光线经物镜折射后成为一束平行于主光轴（一条没有经过折射的光线称主光轴）的平行光束。光线前进若遇到一块与主光轴相垂直的平面反射镜，则仍按原路反射回来，经物镜后光线仍会聚在焦点上，并造成目标的实像 C ＇与目标 C 完全重合。若使平面反射镜对主光轴偏转一个微小角度α（如图 1-3b 所示）则平面反射镜镜面的法线也转过α角，所以反射光线就转过 2 α角。反射光线经物镜后，会聚于焦平面上的 C 〃点， C 〃点是目标 C 的像，与 C 点的距离为 L ，从图上可知：L=f · tg2 α式中： f —物镜的焦距。 图 1-3 自准直原理 平面反射镜偏转角度α愈大，则像 C 〃偏离目标 C 的距离 L 也愈大，这样，可用目标像 C 〃的位置偏离值来确定平面反射镜的偏转角度α，这就是自准直原理。若在主光轴的轴线上安装一个活动的测量杆，如图 1-3b 所示，测量杆 2 的一端与平面反射镜 1 接触，同时平面反射镜可绕支轴 M 摆动。如果测量杆 2 发生移动，就推动了平面反射镜 1 围绕支轴 M 摆动测量杆 2 的移动量 S 与平面反射镜1 的摆动偏转角α的关系是正切关系，由图可知：S=a · tg α式中 a —测量杆至支轴 M 的距离，称为臂长。通过一块平面反射镜把正切杠杆机构与自准直系统联系在一起，这样，测量杆 1 作微量位移s,推动了平面反射镜 2 偏转α角，于是目标像 C〃移动了距离 l 。只要把 l 测量出来，就可以求出测量杆 1 的移动量 S，这就是光学计管的工作原理。目标像的移动量 L 与测量杆的移动量 S 的比值叫做光学计管的光学杠杆放大比，用 K 表示则 K=L/S= ? 当α很小，可取 tg2 α≈ 2 α， tg α≈α，简化而得：K= 2f /a 一般光学计管的物镜焦距 f= 200mm ，臂长 a=