淺談高職機械專業學生在量具學習及使用方面的問題

李寶成

摘 要：機械專業的學生在理論課學習和實習練習過程中都涉及到了各種量具的學習及使用，具體包括量具的原理、精度等級、讀數方法、測量方法及注意事項等。由于量具的測量精度直接決定被測零件的尺寸、形位精度和表面質量，學生對量具的掌握程度變得十分重要，通過筆者長時間實習教學，發現學生在量具使用和練習過程中存在以下問題。

關鍵詞：量具選擇 量具原理 量具分類

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0214-02

1 量具選擇的重要性

量具的精度為被測工件公差范圍的1/3～1/10，測量精度要求高的取1/3，測量精度要求低的取1/10，通常可選擇1/5。游標卡尺可以測量的工件公差范圍為0.04mm，公差等級IT8-IT9級。千分尺可以測量的工件公差范圍為0.02mm，公差等級IT6-IT7。

同樣一個尺寸在測量的時候怎樣合理的選擇測量量具，例如長度尺寸125±0.1mm，公差是0.2mm，公差的1/5是0.1mm，對于這個尺寸的測量，應該怎樣選擇量具？游標卡尺測起來速度比千分尺快，測量精度方面雖然沒有千分尺測量的準確，但是游標卡尺的精度已經滿足被測尺寸的測量精度。那么這個時候選擇用游標卡尺進行測量，對于線性尺寸φ350-0.019mm的測量，根據量具選擇原則，尺寸的公差為0.019mm， 公差的1/5是0.0095mm，這時只能選擇千分尺或者精度更高的量具進行測量。

0～150mm的游標卡尺的最大測量尺寸150mm。如圖1所示。

由于下量爪到尺身距離40mm，卡尺直接搭在軸的中間的測量直徑必須小于80mm，測量直徑80～150mm時，只能測量軸的兩端直徑，中間部分無法測量。為了保證測量精度盡可能用下量爪面積比較大的平面測量，盡量少用下量爪最下端的小平面測量，游標卡尺由于長時間使用，最易磨損的就是下量爪最下面的小平面，當游標卡尺兩個測量面貼合造成喇叭口現象。對于測量一些軋輥類工件，直徑為50～2500mm，長度達8000mm，表面常為圓柱形、外凸形或下凹形的一些工件的時候，就不能用游標卡尺進行全部測量了，在工廠加工人員一般用外卡鉗和鋼直尺、游標卡尺來配合測量這類工件，對于精度要求較高尺寸則采用千分尺進行測量。

對于工件的被測量表面為平面，被測部位面積大于等于量具測桿的測量面積，量具的測量面和工件測量表面完全貼合，測量起來方便準確，這時測量較快。如果工件被測部位面積小于量具測桿的測量面積時，測量時要格外注意。在實際加工過程中，加工人員測量平面較容易，測量圓形或者非圓類工件時較難，比如用游標卡尺和千分尺測量工件的外圓和內孔，這時加工人員要花更多的時間來測量。

在一般的機械加工過程中，軸類零件的加工測量比套類零件容易一些，套類零件加工主要涉及到孔的加工和測量問題，對于一般的加工廠，加工人員主要采用游標卡尺，或者內卡鉗和外徑千分尺相配合的辦法來進行測量，這兩種方法對于加工精度要求較高，尺寸精度為IT7～IT8的孔來說，測量時間較長、精度不容易保證，對加工人員技能水平要求較高，且容易產生廢品。如果采用內徑百分表測量的話，精度可以保證，但是量具的準備校對時間較長，使用之前必須校對一下外徑千分尺，把表針調整至零位才能進行測量。如果采用千分尺來測量內徑，精度更容易得到保證。測量φ5～30mm和φ25～50mm，深度較小的孔徑時，采用內測千分尺；測量φ50-250mm，φ50～600mm，φ150～1400mm深度較大的孔徑時，采用內徑千分尺；測量φ6～100mm的精度較高（分度值為0.01mm或0.005mm）、深度較大的孔徑時，采用三爪內徑千分尺，如圖2所示。

2 學生對量具原理理解的重要性

游標卡尺是最常用的中等精度的通用量具，其結構簡單，使用方便。學生在使用過程中經常出現錯誤，表現在使用前不檢查卡尺精度，不校對零位，對尺寸讀取困難，測量姿勢及測量方法不正確等。好多學生雖然會使用游標卡尺，但每當提問的時候，為什么游標卡尺的精度是0.02mm時，學生回答不上來。這里面有多種原因造成，理論知識學習的時候一知半解，沒有給足夠的卡尺讓學生當堂練習，老師只是拿著若干把卡尺讓學生簡單了解一下，當學生開始實訓，對卡尺的使用要求較高時，就造成前面所說的情況。

測量精度0.02mm游標卡尺刻線原理：尺身每小格為1mm，當兩測量爪合并時，游標上的第50格與尺身上的49mm對正，尺身一格是1mm，尺身一格與游標一格相差1-49/50=0.02mm，這個差值就是卡尺的測量精度。當讀數的時候先讀整數部分，然后讀小數部分，找出尺身上面的刻線與游標上面的刻線對的最齊的那條刻線，從游標0位刻線開始數到對齊的刻線中間有多少小格，小格數乘以0.02所得小數就是尺寸的小數部分，整數加上小數就是本次測量的尺寸。游標卡尺所測得的尺寸要么是整數，要么小數部分是偶數。測量時在確認卡尺精度無誤差和零件被測部位無磨損的基礎上，一個測量面測量三次，最后取平均數為最終測量結果。

千分尺的原理，千分尺結構設計比較符合阿貝原則，利用螺旋副傳動的原理，將回轉運動變為直線運動進行尺寸測量，千分尺心軸通過現代化磨床加工，螺紋的輪廓精度很高，螺距偏差可忽略不計，加工條件保證了千分尺極低的測量不確定度。因此使得千分尺的可應用范圍比較廣。千分尺在進行實際使用時，受到千分尺內部構造精細的影響，千分尺對使用方式的要求比較高，根據千分尺常見的使用類型，可以將千分尺分為兩種使用類型，一種是機械式千分尺，另一種則是數顯千分尺，使用這兩種千分尺進行尺寸測量時，必須要按照千分尺規定使用方式進行測量。

它的原理是用很精密的螺紋通過旋轉，而測出它的軸向移動的距離。螺紋的螺距（任意相鄰兩牙之間的軸向距離）為0.5mm。也即套管旋轉一周，軸向移動0.5mm。而套管圓周等分為50格，故每格是0.01mm，也即它的測量精度。

如何選擇千分尺，根據被測工件尺寸和尺寸的公差大小選擇千分尺，千分尺的制造精度分為0級、1級、2級。0級精度最高，1級稍差。千分尺的制造精度主要由它的示值誤差和兩測量面平行度誤差的大小來決定。如果用分度值為0.01mm的千分尺保證不了測量精度，即滿足不了被測工件的公差要求，可選用精度較高的杠桿千分尺進行測量，杠桿千分尺的刻度值有0.001mm和0.002mm兩種，即可作相對測量，也可作絕對測量。在用杠桿千分尺測量前，應按被測工件尺寸，用量快調整零位。現在數顯千分尺的分辨率為0.001mm，測量范圍和普通千分尺一樣，每隔25mm為一檔，也可以用它來進行精密測量。

在有的課本或其他的工具書里面，把普通千分尺測量精度讀成0.001mm，按照文字去理解，認為千分尺就是小數后面三位，最后一位數是人為估讀的，這是錯誤的。必須按照它的測量精度0.01mm去讀。

3 學生對量具分類的重要性

機械類專業學生實習要用到很多量具，在鉗工實習時用到鋼直尺、游標卡尺、高度游標尺、千分尺、萬能角度尺、刀口尺、直角尺、塞尺、劃線平板、百分表、量塊、正弦規、水平儀等。在車工實習時常用到鋼直尺、內外卡鉗、游標卡尺、千分尺、卡規、塞規、內徑百分表、內徑千分尺、萬能角度尺、正弦規、螺紋千分尺、三針量規等。其中有些量具通用性比較好，叫做通用量具，也稱萬能量具。游標卡尺、千分尺、萬能角度尺、百分表都屬于這一類量具。量塊、正弦規、多面棱體、表面粗糙度比較樣塊等屬于標準量具。塞規、卡規、圓錐量規、角度樣板、圓弧樣板、塞尺、螺紋樣板、三針量針、螺紋量規等屬于專用量具，也稱非標量具，它是專門為檢測工件某一技術參數而設計制造的量具。

4 結語

量具的學習和正確使用對提高學生專業能力有很大促進作用，雖然目前沒有專門針對量具方面的實訓，只是在工件的加工、測量、裝配、機械的調整裝配過程中用到相應的量具，量具的學習對學生畢業以后從事機械設計與制造或者別的專業都有很大的幫助。

參考文獻

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[3] 修紅星.淺談如何培養學生正確使用千分尺的教學[J]. 科技資訊，2017（15）：167-168，170.