浅谈高职机械专业学生在量具学习及使用方面的问题

李宝成

摘 要：机械专业的学生在理论课学习和实习练习过程中都涉及到了各种量具的学习及使用，具体包括量具的原理、精度等级、读数方法、测量方法及注意事项等。由于量具的测量精度直接决定被测零件的尺寸、形位精度和表面质量，学生对量具的掌握程度变得十分重要，通过笔者长时间实习教学，发现学生在量具使用和练习过程中存在以下问题。

关键词：量具选择 量具原理 量具分类

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0214-02

1 量具选择的重要性

量具的精度为被测工件公差范围的1/3～1/10，测量精度要求高的取1/3，测量精度要求低的取1/10，通常可选择1/5。游标卡尺可以测量的工件公差范围为0.04mm，公差等级IT8-IT9级。千分尺可以测量的工件公差范围为0.02mm，公差等级IT6-IT7。

同样一个尺寸在测量的时候怎样合理的选择测量量具，例如长度尺寸125±0.1mm，公差是0.2mm，公差的1/5是0.1mm，对于这个尺寸的测量，应该怎样选择量具？游标卡尺测起来速度比千分尺快，测量精度方面虽然没有千分尺测量的准确，但是游标卡尺的精度已经满足被测尺寸的测量精度。那么这个时候选择用游标卡尺进行測量，对于线性尺寸φ350-0.019mm的测量，根据量具选择原则，尺寸的公差为0.019mm， 公差的1/5是0.0095mm，这时只能选择千分尺或者精度更高的量具进行测量。

0～150mm的游标卡尺的最大测量尺寸150mm。如图1所示。

由于下量爪到尺身距离40mm，卡尺直接搭在轴的中间的测量直径必须小于80mm，测量直径80～150mm时，只能测量轴的两端直径，中间部分无法测量。为了保证测量精度尽可能用下量爪面积比较大的平面测量，尽量少用下量爪最下端的小平面测量，游标卡尺由于长时间使用，最易磨损的就是下量爪最下面的小平面，当游标卡尺两个测量面贴合造成喇叭口现象。对于测量一些轧辊类工件，直径为50～2500mm，长度达8000mm，表面常为圆柱形、外凸形或下凹形的一些工件的时候，就不能用游标卡尺进行全部测量了，在工厂加工人员一般用外卡钳和钢直尺、游标卡尺来配合测量这类工件，对于精度要求较高尺寸则采用千分尺进行测量。

对于工件的被测量表面为平面，被测部位面积大于等于量具测杆的测量面积，量具的测量面和工件测量表面完全贴合，测量起来方便准确，这时测量较快。如果工件被测部位面积小于量具测杆的测量面积时，测量时要格外注意。在实际加工过程中，加工人员测量平面较容易，测量圆形或者非圆类工件时较难，比如用游标卡尺和千分尺测量工件的外圆和内孔，这时加工人员要花更多的时间来测量。

在一般的机械加工过程中，轴类零件的加工测量比套类零件容易一些，套类零件加工主要涉及到孔的加工和测量问题，对于一般的加工厂，加工人员主要采用游标卡尺，或者内卡钳和外径千分尺相配合的办法来进行测量，这两种方法对于加工精度要求较高，尺寸精度为IT7～IT8的孔来说，测量时间较长、精度不容易保证，对加工人员技能水平要求较高，且容易产生废品。如果采用内径百分表测量的话，精度可以保证，但是量具的准备校对时间较长，使用之前必须校对一下外径千分尺，把表针调整至零位才能进行测量。如果采用千分尺来测量内径，精度更容易得到保证。测量φ5～30mm和φ25～50mm，深度较小的孔径时，采用内测千分尺；测量φ50-250mm，φ50～600mm，φ150～1400mm深度较大的孔径时，采用内径千分尺；测量φ6～100mm的精度较高（分度值为0.01mm或0.005mm）、深度较大的孔径时，采用三爪内径千分尺，如图2所示。

2 学生对量具原理理解的重要性

游标卡尺是最常用的中等精度的通用量具，其结构简单，使用方便。学生在使用过程中经常出现错误，表现在使用前不检查卡尺精度，不校对零位，对尺寸读取困难，测量姿势及测量方法不正确等。好多学生虽然会使用游标卡尺，但每当提问的时候，为什么游标卡尺的精度是0.02mm时，学生回答不上来。这里面有多种原因造成，理论知识学习的时候一知半解，没有给足够的卡尺让学生当堂练习，老师只是拿着若干把卡尺让学生简单了解一下，当学生开始实训，对卡尺的使用要求较高时，就造成前面所说的情况。

测量精度0.02mm游标卡尺刻线原理：尺身每小格为1mm，当两测量爪合并时，游标上的第50格与尺身上的49mm对正，尺身一格是1mm，尺身一格与游标一格相差1-49/50=0.02mm，这个差值就是卡尺的测量精度。当读数的时候先读整数部分，然后读小数部分，找出尺身上面的刻线与游标上面的刻线对的最齐的那条刻线，从游标0位刻线开始数到对齐的刻线中间有多少小格，小格数乘以0.02所得小数就是尺寸的小数部分，整数加上小数就是本次测量的尺寸。游标卡尺所测得的尺寸要么是整数，要么小数部分是偶数。测量时在确认卡尺精度无误差和零件被测部位无磨损的基础上，一个测量面测量三次，最后取平均数为最终测量结果。

千分尺的原理，千分尺结构设计比较符合阿贝原则，利用螺旋副传动的原理，将回转运动变为直线运动进行尺寸测量，千分尺心轴通过现代化磨床加工，螺纹的轮廓精度很高，螺距偏差可忽略不计，加工条件保证了千分尺极低的测量不确定度。因此使得千分尺的可应用范围比较广。千分尺在进行实际使用时，受到千分尺内部构造精细的影响，千分尺对使用方式的要求比较高，根据千分尺常见的使用类型，可以将千分尺分为两种使用类型，一种是机械式千分尺，另一种则是数显千分尺，使用这两种千分尺进行尺寸测量时，必须要按照千分尺规定使用方式进行测量。

它的原理是用很精密的螺纹通过旋转，而测出它的轴向移动的距离。螺纹的螺距（任意相邻两牙之间的轴向距离）为0.5mm。也即套管旋转一周，轴向移动0.5mm。而套管圆周等分为50格，故每格是0.01mm，也即它的测量精度。

如何选择千分尺，根据被测工件尺寸和尺寸的公差大小选择千分尺，千分尺的制造精度分为0级、1级、2级。0级精度最高，1级稍差。千分尺的制造精度主要由它的示值誤差和两测量面平行度误差的大小来决定。如果用分度值为0.01mm的千分尺保证不了测量精度，即满足不了被测工件的公差要求，可选用精度较高的杠杆千分尺进行测量，杠杆千分尺的刻度值有0.001mm和0.002mm两种，即可作相对测量，也可作绝对测量。在用杠杆千分尺测量前，应按被测工件尺寸，用量快调整零位。现在数显千分尺的分辨率为0.001mm，测量范围和普通千分尺一样，每隔25mm为一档，也可以用它来进行精密测量。

在有的课本或其他的工具书里面，把普通千分尺测量精度读成0.001mm，按照文字去理解，认为千分尺就是小数后面三位，最后一位数是人为估读的，这是错误的。必须按照它的测量精度0.01mm去读。

3 学生对量具分类的重要性

机械类专业学生实习要用到很多量具，在钳工实习时用到钢直尺、游标卡尺、高度游标尺、千分尺、万能角度尺、刀口尺、直角尺、塞尺、划线平板、百分表、量块、正弦规、水平仪等。在车工实习时常用到钢直尺、内外卡钳、游标卡尺、千分尺、卡规、塞规、内径百分表、内径千分尺、万能角度尺、正弦规、螺纹千分尺、三针量规等。其中有些量具通用性比较好，叫做通用量具，也称万能量具。游标卡尺、千分尺、万能角度尺、百分表都属于这一类量具。量块、正弦规、多面棱体、表面粗糙度比较样块等属于标准量具。塞规、卡规、圆锥量规、角度样板、圆弧样板、塞尺、螺纹样板、三针量针、螺纹量规等属于专用量具，也称非标量具，它是专门为检测工件某一技术参数而设计制造的量具。

4 结语

量具的学习和正确使用对提高学生专业能力有很大促进作用，虽然目前没有专门针对量具方面的实训，只是在工件的加工、测量、装配、机械的调整装配过程中用到相应的量具，量具的学习对学生毕业以后从事机械设计与制造或者别的专业都有很大的帮助。

参考文献

[1] 劳动和社会保障部教材办公室组织编写.钳工工艺学[M].4版.北京：中国劳动社会保障出版社，2005.

[2] 机械工业技师考评培训教材编审委员会编.车工技师培训教材[M].第1版.北京：机械工业出版社，2002.

[3] 修红星.浅谈如何培养学生正确使用千分尺的教学[J]. 科技资讯，2017（15）：167-168，170.