资料介绍
中华人民共和国国家计量检定规程
JJG 194—2007
方箱
2007-06-14发布 2007-12-14实施
国家 质量 监督 检验 检疫 总局 发布
方箱检 定规 程 Verification Regulation of
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代替 JJG 194—1992
本规 程经 国家 质量 监督 检验 检疫 总局 2007年 6 月 14 日批 准 , 并自2007年 12月 14 日起施行。
归口 单位 : 全国几何量工程参量计量技术委员会
起草 单位 : 上海市计量测试技术研究院
本规程委托全国几何量工程参量计量技术委员会负责解释
本规程起草人 :
郑寅 (上海市计量测试技术研究院)马浩慧 (上海市计量测试技术研究院)沈志泽 (上海市计量测试技术研究院)
目录
方箱检定规程
1 范围
本规程适用于铸铁方箱和岩石方箱的首次检定、后续检定和使用中的检验。
2 引用文献
本规程引用下列文献 :
使用本规程时 , 应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3 概述
铸铁方箱是具有六个工作面的空腔正方体 , 其中一个工作面上有 V 形槽。 岩石方箱是正方体 , 有六个工作面。方箱是用于零部件平行度、垂直度检验和用于划线的计量器具。结构型式见图 1。
图 1 铸铁、岩石方箱的结构型式图
1, 2, 3, 4, 5, 6—工作面 ; 7—V形槽
方箱按边长分为 100mm, 160mm, 200mm, 250mm, 315mm 和 400mm 等规格 ; 按准确度级别分为 1级、2级和 3级 ; 按用途分一般 1级、2级为检验方箱 , 3级为划线方箱。
4 计量性能要求
4.1 工作面平面度
方箱各工作面不允许呈凸形 , 平面度要求见表 1 的规定。
对于 刮制 方箱 除以 上平 面度 要求 外 , 在边 长为 25mm 正方 形内 其接 触斑 点数 : 1级、2级方箱不少于 25点 ; 3级方箱不少于 20点。
4.2 两工作面平行度
方箱各组工作面平行度见表 1 的规定。
4.3 工作面垂直度
方箱各工作面所构成垂直角垂直度见表 1 的规定。
4.4 V形槽对底面和侧面平行度
方箱 V形槽对底面和侧面平行度见表 1 的规定。
表 1 工作面平面度、垂直度、平行度及 V形槽对底面和侧面平行度
5 通用技术要求
5.1 外观及表面质量
5.1.1 新制铸铁方箱各工作面不得有锈迹、划痕、裂纹、材质疏松等缺陷。铸铁方箱每个工作面上允许有少量直径不大于 0.5mm 砂眼 , 对于直径为 10mm 以下的砂眼允许用相同材料堵塞 , 但其个数及砂眼间最短距离应符合表 2规定。
表 2 方箱的砂眼要求
新制岩石方箱 , 不得有裂纹、 凹陷及组织疏松现象 , 且不应有磨痕、划伤及影响平面度的其他缺陷。
后续检定中 , 工作面允许有不影响使用的上述缺陷。
5.1.2 铸铁方箱非工作面应清砂、涂漆、刮平、棱边倒角。在方箱内壁应有标牌 , 并标有规格尺寸、级别、 出厂编号、制造厂名称。
6 计量器具控制
计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检验。
6.1 检定条件
6.1.1 环境条件
检定温度(20±5)℃、检定湿度 ≤75%RH。被检仪器平衡温度时间大于 2h。
6.1.2 检定设备
检定用器具见表 3。
6.2 检定项目
检定项目见表 3。
表 3 检定项目和主要检定设备
6.3 检定方法
6.3.1 外观及表面质量目力观测与试验。
6.3.2 工作面平面度
6.3.2.1 方箱工作面平面度
测量时 , 在方箱被测截面的两端各放置 1mm 的等高量块 , 用不短于方箱工作面对角线长度的刀口形直尺放在量块工作面上 , 然后在其最大间隙处或截面的中点部位用量块试塞 , 取刚好能塞入时的量块尺寸与两端量块尺寸之差作为该截面对两端点连线的直线度。这一测量还应在方箱工作面的纵向、横向和对角线方向的几个截面上进行。
按 “对角线法” 评定该工作面平面度 , 有争议时按 “最小条件准则” 评定该工作面的平面度。
对于刮制方箱除检定平面度外 , 还要用涂色法检定接触斑点数。测量时 , 在任意四个位置上 , 在边长为 25mm 的正方形内观察斑点数。
6.3.2.2 V形槽面平面度
V形槽面平面度的测量方法同 6.3.2.1。 以两条对角线和纵向位置上测得的直线度最大值作为测量结果。
6.3.3 两工作面平行度
将方箱和专用表架放在平板上 , 将测微表的测头接触在对应的工作面上 , 依次测量方箱受检工作面的中心点和距边缘 10mm 的顶角位置(对于刮制的平面应在表头下垫一块 2mm 的量块) , 由测微表进行读数 , 以最大值与最小值之差确定其平行度 , 用上述方法测量其他的工作面。
6.3.4 工作面垂直度
6.3.4.1 圆周封闭法
将方箱放在平板上 , 测量时使方箱任一面与平板工作面接触 , 见图 2。移动专用表架 (表架底座工作面不允许呈凸形。在底座一端固定一个长 50mm, 直径 15mm~20mm的圆柱 , 直线度不超过 2μm) , 使表架底座的圆柱与方箱工作面接触。按图 2所示将测微表的测头放置在被测方箱距上边缘约 10mm 的位置上 , 记下测微表读数 a1 , 然后依次逆时针方向转 动方 箱的 另三 个面 , 用同 样方 法测 得读 数 a2、a3、a4。 各角的误 差Δai, 可按下式求得 :
图 2 测量工作面垂直度示意图
1—测微表 ; 2—平板 ; 3—专用表座 ; 4—专用心轴 ; 5—方箱
另两个方向的八个角用上述同样方法测量。取其最大值的绝对值为垂直度。取各角误差 Δai 中绝对值最大的作为工作面的垂直度。
所测得的 Δa1 , Δa2 , Δa3 和 Δa4 的代数和应等于零。
例 : 测量方箱第一个方向的四个角时 , 得四个位置的读数值为 :
a1 = 0μm, a2 = +10μm, a3 =-15μm, a4 = +13μm则 ai
Δa1 = (0) - (+ 2) =-2μm Δa2 = (+ 10) - (+ 2) = +8μm Δa3 = (- 15) - (+ 2) =-17μm Δa4 = (+ 13) - (+ 2) = +11μm
用同样方法 在第 二个 方向 测得 Δa5 , Δa6 , Δa7 , Δa8 和在 第三 个方 向测 得 Δa9 , Δa10 , Δa11 , Δa12 , 然后取三个方向上的 Δai max为其垂直度。
检定刮制方箱时 , 在被测面与测头间垫上量块。
6.3.4.2 比较法
将被检方箱与圆柱角尺同时置于平板上 , 把方箱的任意工作面与圆柱角尺接触 , 观察两者之间的缝隙(见图 3)。如果有缝隙 , 则将定位量块置于方箱和圆柱底部(见图 4) ,选取另一量块以自上向下进行试塞 , 取刚好能塞入时的量块尺寸与定位量块尺寸之差作为测量结果。其他面的垂直度用上述同样方法检定 , 有争议时 , 以 6.3.4.1方法为准。
图 3 比较法测量工作面垂直度示意图
1—平板 ; 2—方箱 ; 3—圆柱角尺
图 4 比较法测量工作面垂直度示意图
1—平板 ; 2—方箱 ; 3—圆柱角尺 ;
4—试塞用量块 ; 5—定位量块
6.3.5 V形槽对底面和侧面平行度6.3.5.1 V形槽对底面平行度
将被检方箱置于平板工作面上 , 使专用芯轴与 V形槽中部相接触(专用芯轴的直径以放置于 V形槽中应高出平面来确定) , 将测微表或杠杆千分表装夹在专用表架上 , 按图 5所示。调整表的测头与芯轴一端素线接触 , 测得最高点 a1 ; 然后移动专用表架 , 调整好使测头与芯轴的另一端素线接触 , 测得最高点 b1 ; 取两个读数值之差作为测量结果。
图 5 测量 V形槽对底面平行度示意图
1—平板 ; 2—方箱 ; 3—专用心轴 ; 4—杠杆千分表
图 6 测量 V形槽对侧面平行度示意图
1—平板 ; 2—方箱 ; 3—专用心轴 ; 4—杠杆千分表 ; 5—挡块
6.3.5.2 V形槽对侧面平行度
按图 6所示 , 用上述同样的方法测量 V形槽对侧面平行度。
6.4 检定结果的处理
方箱的准确度级别的判别根据工作面平面度、垂直度、平行度及 V 形槽对侧面和底面平行度测量结果来确定 , 取其中级别最低的结果来定级。
经检定符合本规程要求的方箱出具检定证书 , 给出相应级别。不符合本规程要求的方箱 , 出具检定结果通知书 , 并注明不合格项目及其对应的检定结果。
6.5 检定周期
检定周期应根据实际使用情况来确定 , 一般不超过 2年。
附录 A
方箱垂直度测量结果不确定度评定
A.1 概述
方箱工作面垂直度是根据圆周封闭原则来进行测量的。
A.2 数学模型 :
式中 : Δai— 底面与工作面的垂直度 ;
ai— 测微表读数值。
A.3 输入量 ai 的标准不确定度 u(ai)的评定
观察值 ai 的不确 定度 来源 主要 有 : ①测微 表示 值误 差引 起的 标准 不确 定度 分量u(ai1) ; ②测微表的估 读误 差引 起的 标准 不确 定度 分量 u(ai2) ; ③平板 平面 度引 起的标准不确定度分量 u(ai3) ; ④圆柱直线度误差引起的标准不确定度分量 u(ai4)。
所以 , u(ai)是由 u(ai1) , u(ai2) , u(ai3) , u(ai4) 四个 分项 合成 而得 的 , 采用 B类评定方法进行评定。
A.3.1 测微表示值误差引起的标准不确定度分量 u(ai1)的评定
测微表示值误差引起的标准不确定度 u(ai1) , 可根据测微表给出的示值误差来评定 , 测微表在 ±50μm测量范围内的示值最大允许误差为 ±1.0μm, 此误差有较高置信度 , 取包含因子 k=2。所以此时 , 测微表示值误差引起的标准不确定度 u(ai1)为 :
估计 Δu(ai1)/u(ai1)=0.1, 其自由度为 :
ν1 = 0.5[Δu(ai1)/u(ai1)]-2 = 50
A.3.2 测微表估读误差引起的标准不确定度分量 u(ai2)的评定
由于测微表的分度值为 1μm, 所以其估读误差可认为是 0.5μm, 半宽为 0.25μm。
此误差有较高置信度 , 取包含因子 k= 2。所以此时 , 可得测微表估读误差引起的标准
u(ai2) = 0.25/2= 0.12μm
估计 Δu(ai2)/u(ai2)=0.1, 其自由度为 :
ν2 = 0.5[Δu(ai2)/u(ai2)]-2 = 50
A.3.3 平板平面度引起的标准不确定度分量 u(ai3)的评定
平板平面度 引起 的标 准不 确定 度 u(ai3)可由 JJG 117—2005 《平板 检定 规程》 得
知 , 0级400× 600mm 平板平面度误差 7μm, 半宽为 3.5μm, 取包含因子 k= 2, 平板
平面度引起的标准不确定度分量 u(ai3) :
u(ai3) = 3.5/2= 1.8μm
估计 Δu(ai3)/u(ai3)=0.1, 其自由度为 :
ν3 = 0.5[Δu(ai3)/u(ai3)]-2 = 50
A.3.4 圆柱直线度误差引起的标准不确定度分量 u(ai4)的评定
根据本检定 规程 要求 , 圆柱 直线 度误 差不 超过 2μm, 半宽 为 1μm, 取包 含因 子
k=2。所以 , 圆柱直线度误差引起的标准不确定度分量 u(ai4)= 1/2=0.5μm。
估计 Δu(ai4)/u(ai4)=0.1
自由度为 ν3 =0.5 [Δu(ai4)/u(ai4)] -2 =50
A.3.5 输入量 ai 的不确定度 u(ai)的计算
u(ai) = u2 (ai1) +u2 (ai2) +u2 (ai3) +u2 (ai4) = 0.52 + 0.122 + 1.82 + 0.52 = 1.9μm
A.3.6 u(ai)的自由度的计算
A.4 合成标准不确定度评定
A.4.1 灵敏系数数学模型 :
对某一工作面的垂直度有 :
灵敏系数 :
A.4.2 标准不确定度汇总表
输入量 ai 的标准不确定度汇总于表 A.1
表 A.1 标准不确定度汇总表
表 A.1 (续)
A.4.3 合成标准不确定度的计算
合成标准不确定度可按下式得到 :
u(Δa1) = [c1u(a1)] 2 + [c2u(a2)] 2 + [c3u(a3)] 2 + [c4u(a4)] 2
A.4.4 合成标准不确定度的有效自由度
合成标准不确定度的有效自由度 νeff为 :
A.5 扩展不确定度的评定
取置信概率 p= 95% , 所以有 :
按有效自由度 νeff=97查 t分布表得到 tp 值 : tp =t95 (97)≈t95 (100)= 1.98
扩展不确定度 U=t95 (97) ·uc(Δa1)= 1.98× 1.6= 3.2μm
方箱垂直度测量结果扩展不确定度为 :
U= 3.2μm νeff=97
经上述以边长 250mm 的 1 级方箱为例 , 对方箱垂直度测量不确定度进行的评定 ,
其垂直度扩展不确定度为 U= 3.2μm , 满足 U≤1/3垂直度要求。证明本规程用圆周封
附录 B
检定证书和检定结果通知书(内页)格式
B.1 检定证书(内页)格式
B.2 检定结果通知书(内页)格式
