任务一 测量零件长度、高度和深度

学习目标

1．能选择正确的量具测量零件的长度、高度和深度；

2．能正确使用游标卡尺和千分尺；

3．能正确掌握游标卡尺及千分尺的读数方法；

4．能掌握常用长度量具测量零件尺寸的正确使用方法、使用注意事项及维护保养。

任务呈现

在对图2-1所示零件进行钳工加工时，请选取合适的量具对该零件的长度、高度和深度进行测量，以便及时进行调整，达到加工要求。

任务分析

测量的过程实际上就是将被测量对象与具有计量单位的标准量进行比较，确定其比值的过程。图中四个长度尺寸分别是80±0.06、61±0.02、、20，两个高度尺寸分别是80±0.06、61±0.02，一个深度尺寸是。要想完成此任务，我们首先必须认识各种常用长度量具，根据零件的形状与结构选择合适的量具，根据尺寸公差的数值选择量具的规格，最后通过测量得出实际尺寸后，看其是否在上下极限尺寸范围内，以判断其是否合格。

知识链接

测量零件长度、高度、深度的量具有多种，按精度或结构的不同有多种分类，常用的量具有钢直尺、游标卡尺、千分尺等，常用量具的使用方法、原理及使用注意事项都是需要熟知并掌握的。

一、钢直尺

钢直尺是最简单的长度量具，它的长度有150mm、300mm、500mm和1000mm四种规格。图2-2所示，为常用的150mm钢直尺。

钢直尺用于测量零件的长度尺寸，它的测量结果不太准确。这是由于钢直尺的刻线间距为1mm，而刻线本身的宽度就有0.1～0.2mm，所以测量时读数误差比较大，只能读出毫米数，即它的最小读数值为1mm，比1mm小的数值，只能估计而得。如果用钢直尺直接测量零件的直径尺寸（轴径或孔径），则测量精度更差。其原因除了钢直尺本身的读数误差较大以外，还由于钢直尺无法正好放在零件直径的正确位置。一般对余量相对较大且表面较粗糙的毛坯宜先用钢直尺测量。另外，钢直尺经常与卡钳配合测量和检验要求不高的零件尺寸。

二、游标类读数量具

游标类读数量具是利用游标读数原理制成的一种常用量具，具有结构简单、使用方便、测量范围大等特点。应用游标读数原理制成的量具有游标卡尺、高度游标卡尺、深度游标卡尺、齿厚游标卡尺等，用以测量零件的外径、内径、长度、宽度、厚度、深度、高度、齿厚等。

游标类量具的主体是刻有刻度的尺身，沿尺身滑动的尺框上装有游标；将尺身刻度（n-1）格的宽度等于游标刻度n格的宽度，使游标一个刻度间距与尺身一个刻度间距相差一个读数值即为分度值。游标类量具的分度值有0.1mm、0.05mm、0.02mm三种，常用的分度值是0.02mm。

1．游标卡尺

（1）游标卡尺的结构

游标卡尺是一种常用的游标类量具，具有结构简单、使用方便、测量的尺寸范围大等特点，且维修保养容易，广泛应用于机械加工中等精度尺寸的检验和测量，可测量零件的外径、内径、长度、宽度、厚度、深度、高度、齿厚等。

如图2-3所示，普通游标卡尺由尺身及能在尺身上滑动的游标组成。若从背面看，游标是一个整体。游标与尺身之间有一弹簧片（图中未能画出），利用弹簧片的弹力可使游标与尺身靠紧。游标上部有一紧固螺钉，可将游标固定在尺身上的任意位置。尺身和游标都有量爪，利用内测量爪可以测量槽的宽度和管的内径，利用外测量爪可以测量零件的厚度和管的外径。深度尺与游标尺连在一起，可以测槽和筒的深度。

游标卡尺的结构和种类较多，最常用的类型有三用游标卡尺（普通游标卡尺）、双面游标卡尺和单面游标卡尺，见表2-1。

（2）游标卡尺的读数原理及方法

游标卡尺的读数机构由主尺和游标两部分组成，当活动量爪与固定量爪贴合时，游标上的“0”刻线（简称游标零线）与主尺上的“0”刻线正好对齐（见图2-4）。当开始测量零件尺寸时，尺框向右移动到某一位置，固定量爪与活动量爪之间的距离就是所测零件尺寸。

普通游标卡尺的分度值有0.1mm、0.05mm、0.02mm三种，机械加工中常用分度值为0.02mm的游标卡尺，现以此为例，说明游标卡尺的刻线原理及读数方法。

原理：当游标卡尺两“0”刻线对齐时，游标上的50格刚好与主尺上49格对齐（见图2-4），主尺每小格为1mm，则游标上每小格为0.98mm（49/50=0.98），主尺与游标每一小格相差0.02mm（1-0.98=0.02），0.02mm即为该游标卡尺的分度值。同理，分度值为0.1mm的游标卡尺，游标上10格与主尺上9格对齐，主尺每小格为1mm，游标上每小格为0.9mm（9/10=0.9），主尺与游标每一小格相差0.1mm（1-0.9=0.1），0.1mm即为该游标卡尺的分度值。分度值为0.05mm的游标卡尺，游标上20格与主尺上19格对齐，主尺每小格为1mm，游标上每小格为0.95mm（19/20=0.95），主尺与游标每一小格相差0.05mm（1-0.95=0.05），0.05mm即为该游标卡尺的分度值。

读数方法：

方法一：“加法”原则。

测量值=游标“0”刻线左边主尺的毫米整数+游标尺上与主尺刻线对齐的小格数×分度值

如图2-5所示，利用加法原则首先看游标“0”刻线左边主尺整毫米数为3mm；再看游标上与主尺刻线对齐的小格数，图上第22格刻线与主尺上刻线对齐，因此小数部分为22×0.02=0.44mm；最后将测量尺寸为整数的部分与小数部分相加，即3+0.44=3.44mm。

方法二：“减法”原则。

测量值=主尺上刻线与游标上刻线对齐的毫米数-游标尺上与主尺刻线对齐的小格数×游标尺每小格长度。

图2-5所测结果利用“减法”原则读数方法如图2-6所示，首先看主尺上刻线与游标上刻线对齐的毫米数为25mm，再看游标上与主尺刻线对齐的小格数，图上第22格刻线与主尺上刻线对齐，游标上每小格为0.98mm，则要减去的值为22×0.98=21.56mm，根据“减法”读数原则，测量结果为25-21.56=3.44mm。

若游标尺上没有刻线与主尺刻线完全对齐，则取最接近对齐的线进行读数。游标卡尺读数一般不需要估读。

（3）游标卡尺的使用方法及注意事项

游标卡尺可用于测量零件的长度、高度、深度及内径和外径。在测量时量具使用是否合理，既会影响量具本身的精度和使用寿命，又会直接影响零件尺寸的测量精度，由于测量出现误差甚至会发生质量事故，造成损失。因此使用游标卡尺时必须注意下列几点：

①明确所使用游标卡尺的量程、精度是否符合被测零件的要求。

②使用前，检查游标卡尺是否完整无损伤。移动尺框时应活动自如，不应有过松或过紧现象，更不能有晃动现象。用固定螺钉固定尺框时，游标卡尺的读数不应有变动。

③使用前用纱布将游标卡尺擦拭干净，检查尺身和游标的刻线是否清晰，尺身有无弯曲变形、锈蚀等现象。

④校验零位时，检查卡尺的两个测量面和测量刃口是否平直无损，把两个量爪紧密贴合时，应无明显间隙，同时游标和尺身的零位刻线要相互对准。

⑤测量零件时不能过分施加压力，所用压力应使量爪刚好接触零件表面。

⑥测量零件外尺寸时，要先把卡尺的活动量爪张开，使量爪能自由地卡进零件，再把零件贴靠在固定量爪上，移动游标，用轻微的压力使活动量爪接触零件；然后拧紧紧固螺钉读数；最后松开游标轻轻取出游标卡尺。卡尺两测量面连线应垂直于被测量面，不能歪斜，如图2-7所示。

⑦测量沟槽时，应当用量爪的平面形测量刃进行测量，尽量避免用端部测量刃和刀口形量爪测量外尺寸。对于圆弧形沟槽尺寸，则应当用刀口形量爪进行测量，不应用平面形测量刃测量。测量沟槽宽度时，要放正游标卡尺的位置，使卡尺两测量刃的连线垂直于沟槽，不能歪斜。测量沟槽深度时，游标卡尺的测深杆进入槽内，应使尺身端面垂直于被测零件的表面，否则测量不准确，如图2-8（a）所示。

⑧测量孔径时，应使内测量爪分开的距离小于所测内尺寸，待进入零件内孔后，再慢慢张开并轻轻接触内孔表面。用紧固螺钉固定游标后，轻轻取出卡尺读数。取出量爪时要用力均匀，使卡尺沿孔中心线方向滑出，不可歪斜。测量内孔时两内测量爪应在孔的直径上，不能偏歪，否则测量结果将小于实际尺寸，如图2-8（b）所示。

⑨读数时视线应尽可能与刻线表面垂直，以减小视线歪斜造成的误差。

⑩为了获得正确的测量结果，可以多测几次，在同一截面的不同方向进行测量。对于较长零件，应在全长的各个部位进行测量。

⑪测量结束后要把游标卡尺平放到规定的位置，使用完毕应将游标卡尺擦净，放入尺盒内。长时间不用，应在游标卡尺测量面上涂黄油或凡士林，将其放于干燥、阴凉处储存。

2．高度游标卡尺

高度游标卡尺的主要用途是测量零件的高度，也经常用于测量形状和位置公差尺寸及进行精密划线等。其结构特点是用质量大的基座代替固定量爪，游标通过横臂上装有测量高度及划线用的量爪，如图2-9所示。

用高度游标卡尺进行测量时，应在平台上进行。在测量高度时，量爪测量面的高度，就是被测量零件的高度尺寸，它的读数原理与游标卡尺读数原理一样，读数方法参照游标卡尺的两种读数方法。应用高度游标卡尺划线时，调好划线高度，用紧固螺钉把尺框锁紧后，也要在平台上先调整再画线。

3．深度游标卡尺

深度游标卡尺用于测量凹槽或孔的深度、梯形零件的台阶高度等尺寸，其结构如图2-10（a）所示。其尺框两量爪连成一体成为一个带游标的基座，基座的端面和尺身的端面就是它的两个测量面。

测量时把测量基座轻轻压在零件基准面上，基座端面必须接触零件基准面，基座压紧基准面后移动尺身，直至尺身端面接触测量面，用紧固螺钉固定尺框，取出游标卡尺，读出测量数值，读数原理和方法与游标卡尺相同，当基准面为曲线时测量基座的端面必须放在曲线的最高点上。深度游标卡尺用法，如图2-10（b）、（c）、（d）、（e）所示。

4．其他类游标卡尺

（1）新型游标卡尺

新型游标卡尺主要是指装有测微表头的带表游标卡尺和配有电子数显装置的数字显示游标卡尺。这两种新型游标卡尺读数方便、准确，提高了测量精度（见图2-11）。

（2）特殊游标卡尺

为了保证复杂零件或有特殊要求零件的测量精度与效能，可供选择的游标卡尺有长量爪卡尺、背置量爪型中心线卡尺、偏置卡尺、内外凹槽卡尺、管壁厚度卡尺、旋转型游标卡尺。长量爪卡尺，通常情况下适用于难以测量到的位置；背置量爪型中心线卡尺，专门用于两中心距离或边缘到中心距离的测量，其液晶显示块带有量爪，便于俯视读数测量；偏置卡尺，其尺身量爪可上下滑动，便于进行阶差端面测量；内外凹槽卡尺，专门用于测量难以测量的位置；管壁厚度卡尺，尺身量爪为一根圆形杆，适用于管壁厚度的测量；旋转型游标卡尺，可旋转移动量爪，便于测量阶梯轴。

5．游标卡尺的示值误差

游标类卡尺属于中等精度（IT10～IT6）量具，不能测量毛坯或高精度零件，测量表面较粗糙的毛坯易损坏游标卡尺，测量高精度零件也达不到要求。这是因为游标卡尺有一定的示值误差，见表2-2。

游标卡尺的示值误差就是游标卡尺的本身制造精度。例如，用游标分度值为0.02mm的游标卡尺，测量图2-1中的台阶高度61±0.02mm尺寸时，由于游标卡尺示值误差为±0.02mm，若游标卡尺上显示读数为61.02mm，那么考虑示值误差，台阶高度有可能是61.04mm，也有可能是61.00mm。因此对于这一台阶的测量，选用游标卡尺作为精度加工的量具显然不能达到要求，因此需要选用更高精度的量具进行测量，在测量过程中一定要注意。

一般情况下，选择量具的量测精度必须小于或等于尺寸公差值的1/3。如尺寸10.5±0.05mm，可选用量测精度为±0.02mm或±0.03mm的带表或数字显示游标卡尺；如尺寸φ8.00±0.015mm，则不能选用量测精度为±0.02mm或±0.03mm的带表或数字显示游标卡尺，而应选用量测精度小于0.01mm的千分尺，尺寸5.000±0.005mm，则必须选用量测精度为±0.002mm以下和量测最小值为0.001mm的千分尺。

三、螺旋测微量具

利用螺旋副的测微原理进行测量的量具称为螺旋测微量具，螺旋测微量具的测量精度比游标卡尺高，可以精确到0.001mm，且测量比较灵活，因此，当加工精度要求较高时多被采用。常用的螺旋测微量具是千分尺。千分尺种类很多，使用较广泛的有外径千分尺，其他常用的还有内径千分尺、深度千分尺等。

1．外径千分尺

（1）外径千分尺结构

如图2-12所示，外径千分尺主要由尺架、测砧、测微螺杆、固定套筒、微调旋钮、微分筒和紧锁装置组成。

（2）外径千分尺刻线原理及读数方法

刻线原理。外径千分尺是依据螺旋放大原理制成的，即螺杆在螺母中旋转一周，螺杆沿着轴线方向前进或后退一个螺距的长度。沿轴线方向移动的微小距离可以用圆周上的读数表示出来。外径千分尺精密螺纹的螺距是0.5mm，微分筒上有50个等分刻度，微分筒旋转一周，测微螺杆前进或后退0.5mm，因此，微分筒旋转一个小刻度相当于螺杆前进或后退0.5/50=0.01mm。由此可知，千分尺可精确测量到0.01mm。由于还能再估读一位，千分尺可读到毫米的千分位。

读数方法如图2-13所示，外径千分尺读数分三步：

①以微分筒的端面为准线，读出固定套筒上刻线显示的最大数值。

②在微分筒上找到与固定套筒中线对齐的刻线，该刻线数值再乘以分度值即为微分筒读数。当微分筒上没有任何一根刻线与固定套筒中线对齐时，应进行估读。

③将两个读数相加即为实测尺寸数值。

图2-13（a）读数方法为：测量值=固定套筒刻线显示最大数值4.5mm+18.0（微分筒第18刻线与固定套筒中线对齐）×分度值0.01mm=4.5+18.0×0.01=4.680mm。

图2-13（b）读数方法为：测量值=固定套筒刻线显示最大数值1mm+25.0（微分筒第25刻线与固定套筒中线对齐）×分度值0.01mm=1+25.0×0.01=1.250mm。

图2-13（c）读数方法为：测量值=固定套筒刻线显示最大数值7mm+37.5（微分筒第37刻线与第38刻线之间与固定套筒中线对齐，估读一个数值为37.5）×分度值0.01mm=7+37.5×0.01=7.375mm。

注：读数时要防止多读或少读0.5mm，主要看固定套筒刻线上有没有半格露出。读数时一般应估读到最小刻度的1/10，即0.001mm。

（3）千分尺的使用方法及注意事项

①校对零位。测量前先将千分尺的两测砧面擦干净，转动测力装置使两测砧直接贴合（0～25mm的千分尺），或与量具盒中的校对样棒面贴合（25mm以上千分尺），检查活动套筒上的零线是否与固定套筒的基准线对齐。微分筒应转动灵活，否则应更换或检修量具。

②测量时，测微螺杆与零件被测量的尺寸方向应一致。测量外径时，测微螺杆要与零件的轴线垂直，不要歪斜，可轻轻晃动尺架，使砧面与零件接触良好，如图2-14所示。

③当测砧表面接近零件表面时，改用转动微调旋钮。当听到三声“咔，咔，咔”的声音后，停止转动，在保持零件要掉不掉的状态下，读出读数。读数时最好不从要零件上取下千分尺；若需要取下时，应先锁紧测微螺杆，再轻轻取下。

④使用时轻拿轻放并将测砧、微分筒擦拭干净，以免受切屑粉末、灰尘影响。严禁用千分尺当卡钳用或当锤子用。

⑤在对零位和测量的时候，都要使用棘轮，这样才能保持千分尺使用的拧紧力（0.5kg）。

⑥测量时，零件必须在千分尺的测量面中心测量。

⑦为了获得正确的测量结果，可在同一位置上再测量一次，尤其是测量圆柱形零件时，应在同一圆周的不同方向测量几次，再在全长的各个部位测量几次。

⑧测量零件时，零件上不能有异物，并在常温下测量。

⑨使用时，必须轻拿轻放，不可掉到地上。

2．常用孔径测量千分尺

（1）内测千分尺

内测千分尺用于测量小尺寸内径和内侧面槽的宽度。普通内测千分尺的分度值为0.01mm，测量范围有5～30mm、25～50mm、50～75mm、75～100mm、100～125mm、125～150mm等，其结构如图2-15所示。数显内测千分尺的分度值可精确到0.001mm，其特点是容易找正内孔直径，测量方便。

内测千分尺的使用方法如下：

①测量前将测量面清洁干净，用检验合格的标准环规校对零位。

②测量时将两个测量爪测量面之间的距离调整到稍小于被测尺寸。用左手扶住左边固定测量爪，抵在被测表面上；用右手按顺时针方向慢慢转动测力装置并轻微游动内测千分尺，找出最大尺寸（测内孔时应寻找最大尺寸，测量槽宽时应寻找最小尺寸）。然后拧紧紧锁装置并进行读数。如图2-16所示，为内测千分尺测量内孔示意图。

③内测千分尺的读数方法与外径千分尺的计数方法相同，但它的测量方向和读数方向都与外径千分尺相反。在固定套筒上读取毫米整数和半毫米数、在微分筒上读取小数时，要认真，不要读错。

（2）两点内径千分尺

两点内径千分尺主要用于测量零件内径，也可用于测量槽宽和两个平行表面间的距离。测量范围为50～1000mm，但是50mm以下的尺寸不能测量，需用内测千分尺或其他量具测量。两点内径千分尺结构如图2-17所示。两点内径千分尺的刻线原理与读数方法和外径千分尺相同。

两点内径千分尺的使用方法如下：

①测量前应校对零位。两点内径千分尺在测量及其使用时，必须用尺寸最大的接杆与其测微头连接，依次顺接到测量触头，以减少连接后轴线弯曲及累积误差。

②测量孔径时，先将测量触头测量面支承在被测表面上，调整微分筒，使微分筒一侧的测量面在孔的径向截面内摆动，找出最大尺寸；然后在孔的轴向截面内摆动，找出最小尺寸。此调整需要重复几次进行，最后旋紧紧锁螺钉，取出内径千分尺并读数。测量两平行平面之间的距离时，应左右摆动千分尺，取最小尺寸为测量结果。

③内径千分尺测量时支承位置要正确。尺身水平时，应支承或握持在内径千分尺两端约L处，并将内径千分尺每转90°检测一次，其示值误差均不应超过要求。

（3）三爪内径千分尺

两点内径千分尺测量时需要轻微游动来找准孔径的最大读数或槽的最小读数，是不能自定中心的；而三爪内径千分尺三个测量头按照120°间隔排列，是最适宜自定中心的结构。三爪内径千分尺适用于测量中小直径的精密内孔，尤其适用于测量深孔的直径，其三点定位精度稳定，常用的测量范围3～300mm，分度值有0.01mm、0.005mm、0.001mm。其结构如图2-18所示。

三爪内径千分尺的使用方法如下：

①选择与被测要素尺寸相适应的三爪内径千分尺，使用前对千分尺进行校对零位。

②将被测表面擦干净，调整千分尺，使其比被测尺寸小1mm左右；然后将三爪伸入被测要素内，左手扶稳千分尺，右手转动微分筒，三爪接近被测内孔表面时改转动测力装置，待听到三声测力装置的声音后停止转动，正确读数。三爪内径千分尺测量内孔尺寸示意图如图2-19所示。

3．深度千分尺

深度千分尺主要用于测量零件的孔、槽深度和台阶高度，它是利用螺旋副原理，对底座基面与测量杆测量面分隔的距离进行刻度读数的量具。其结构如图2-20所示。

深度千分尺的使用方法如下：

①根据被测的深度或者高度选择合适的测杆。

②校对零位。0～25mm深度千分尺可以直接校对零位，采用00级平台，将平台、深度千分尺的基准面和测量面擦干净，旋转微分筒，使其端面退至固定套筒的零线之外，然后将千分尺的基准面贴在平台的工作面上，左手压住底座，右手慢慢旋转棘轮，使测量面与平台的工作面接触后检查零位，使微分筒上的零刻线对准固定套筒上的纵刻线，使微分筒锥面的端面与套筒零刻线相切。测量范围大于25mm的深度千分尺，需要使用校对量具校对零位。核对时，将校对量具放在平台上，再把深度千分尺的基准面贴在校对量具上校对零位。

③使用深度千分尺测量盲孔、深槽时，往往看不见孔、槽底部的情况，所以操作深度千分尺时要特别小心，切忌用力过大。

④当被测孔的口径或槽宽大于深度千分尺的底座时，可以用一辅助定位基准板进行测量。

任务实施

四个长度尺寸分别是80±0.06、61±0.02、、20，两个高度尺寸分别是80±0.06、61±0.02，一个深度尺寸是的零件进行测量。通过分析可以看出，除了61±0.02尺寸外，其余尺寸公差都比较大，游标卡尺的测量精度就能够满足测量需求，而对于61±0.02这一精度要求较高的尺寸则可以使用千分尺进行测量。

一、任务准备

在正式测量零件各部分尺寸前准备好所需物品，包括被测零件、普通游标卡尺、外径千分尺、擦拭量具用的干净棉布或纱布、维护保养所需的黄油或凡士林、记录笔、记录本等。

二、测量过程

（1）将被测零件表面清理干净，使用干净棉布或纱布擦拭游标卡尺及外径千分尺，观察卡尺及千分尺有无损伤、刻线是否清晰并分别校对零位。

（2）用分度值为0.02mm的游标卡尺测量长度和高度尺寸80±0.06；长度尺寸20因没有公差要求，可用任意一种游标卡尺进行测量。

（3）用分度值为0.02mm的游标卡尺内测量爪测量槽宽尺寸，用深度千分尺测量槽深尺寸。

（4）用分度值为0.01mm的外径千分尺测量长度和高度尺寸61±0.02。测量过程须严格按照游标卡尺及外径千分尺的使用规范进行测量，须掌握游标卡尺及深度千分尺测量注意事项，测量零件时应将游标卡尺及深度千分尺位置合理放置，正确读数。

（5）认真、真实地记录测量数据。

三、整理

将游标卡尺和千分尺仔细擦净，在游标卡尺测量爪和千分尺测量砧间抹上黄油或凡士林，并将测量爪或测量砧分开0.1～0.2mm。将量具放入盒内，并置于干燥处。

任务拓展

在游标卡尺的实际应用中，还会遇到另外一种情况，即分度值为0.1mm的游标卡尺，此卡尺游标上的10格对准主尺的19mm，则游标每格为1.9mm（19/10），使主尺2格与游标1格相差为0.1mm（2-1.9）。这种增大游标间距的方法其读数原理并未改变，但可以使游标线条清晰，更容易看准读数。

利用以上所讲游标卡尺“加法”“减法”的读数方法，如图2-21所示。测量结果为

加法原则：

测量值=4+5×0.1=4.5mm

减法原则：

测量值=14-5×1.9=4.5mm

注：此例中游标每小格长度为1.9mm，并非0.9mm。