精密是现代工程的标志。在期望机器以近乎完美的精度运行的时代，对精确测量工具的需求从未如此强烈。输入量块，尺寸计量学的无名英雄。
这些看似简单的钢块或陶瓷块彻底改变了我们测量长度和角度的方式，使我们能够以前所未有的精度制造机器和结构。
但它们是如何工作的，为什么它们如此重要？
在本文中，我将探索量块的迷人世界，并发现为什么它们是任何工程师或机械师的重要工具。
量块是一种用于产生精确长度的系统，用作校准机械车间测量设备（例如千分尺、正弦棒、卡尺和千分表）的参考。
它们是行业中最常见的长度标准，用于确保准确的尺寸测量。
关于量块的要点
- 量块是经过精密研磨和研磨至特定厚度的金属或陶瓷块。
- 它们以具有一系列标准长度的块组形式出现。
- 在使用中，块被堆叠以构成所需的长度或高度。
- 量块于 1896 年由瑞典机械师 Carl Edvard Johansson 发明。
- 量块的一个重要特征是它们可以以非常小的尺寸不确定性连接在一起。
- 这些块通过称为拧干的滑动过程连接在一起，这使得它们的超平坦表面粘在一起。
- 量块应以与任何其他测量设备相同的方式处理，以避免失去准确性。
- 由于皮肤上的天然油脂会导致量块表面积聚和腐蚀，因此请使用无绒棉手套或麂皮避免直接接触皮肤。
- 耐磨块是在将量块与其他测量仪器结合使用时添加到拧紧组合两端的“牺牲”块。当磨损块磨损时，它们很容易被丢弃和更换。
- 量块是工程中最常用的长度标准之一，用于校准或验证各种测量设备的性能。
- 量块校准是尺寸计量中最古老的高精度校准之一。
量块精度
量块是一种用于产生精确长度的系统，它们经过校准以在 20°C (68°F) 下保持准确。量块的精度通常以百万分之一英寸或微米表示。
必须知道每个块的精度才能达到所需的仪表精度。
量块的分级标准是其尺寸公差的严密程度，等级越高，公差越紧，准确度和精密度越高。
影响精度的因素
有几个因素会影响量块的精度，包括：
- 温度：量块在 20°C (68°F) 下校准为准确，并且在进行测量以减轻热膨胀和收缩的影响时应保持在该温度。
- 磨损：随着时间的推移，量块会因使用和处理而磨损，这会影响其准确性。
- 污垢和碎屑：污垢、灰尘、砂砾、碎屑、油脂、浮渣和冷却液会影响量块、指示器和精密比较器的准确性，因此请保持它们清洁。
- 储存：量块应储存在清洁、干燥、稳定的环境中，以防止损坏并保持其精度。
为什么精度是使用量块进行尺寸测量的关键
在尺寸测量方面，精度就是一切。量块用于校准测量仪器并确保制造过程的准确性。
测量中的一个错误可能会导致代价高昂的错误甚至安全隐患。
这就是为什么量块的制造精度极高，通常精确到百万分之一英寸以内。
最轻微的缺陷可能会影响整个测量，因此制造商使用专门的设备和技术来制造完全平坦、平行且尺寸精确的块。
甚至制造环境的温度和湿度都经过仔细控制，以防止块的尺寸发生任何变化。
简而言之，精度是使用量块进行尺寸测量的基础，这也是使它们成为从航空航天到医学等行业的宝贵工具的原因。
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校准量块
校准量块涉及一系列步骤，以确保量块准确可靠地用于尺寸测量。以下是校准量块的一般过程：
- 用校准过的测量装置测量量块以确定其长度。
- 将测量的长度与所需的公差进行比较，以确定块是否在规格范围内。
- 如果块不符合规格，则根据需要进行调整以使其在公差范围内。
- 清洁量块以清除可能影响其精度的任何污垢或碎屑。
- 将量块存放在保护盒中以防止损坏或磨损。
在 NIST，通过测量每个块的长度并在校准报告中报告测量长度来校准量块。国家物理实验室 (NPL) 发布了一份良好实践指南，概述了处理、检查、清洁和存储量块的最佳实践。
量块的校准程序可能涉及使用专用设备，例如 TESA 模块和标准量块组。
一些校准量块的方法涉及非接触式干涉方法，可用于校准长度从 0.01 毫米到 1 米的量块或长度棒。
千分尺和卡尺之间的差异
千分尺和卡尺都是用于尺寸测量的工具，但它们有一些关键区别：
千分尺
- 用于外部测量的极其精确的测量工具，尤其是厚度，尽管它们可用于测量小的外径。
- 通常具有较小的测量范围，通常为 0-1 英寸或 1-2 英寸。
- 需要更多的技巧，如果不小心使用，可能会产生不同的测量结果。
卡尺
- 由于它们的多功能性而被广泛使用，因为它们可以进行多种不同的测量。
- 通常具有更宽的测量范围，通常为 0-6 英寸。
- 精度比千分尺低 10 倍。
- 设计更简单，因此更人性化，更易于使用。
量块在工业中的应用
量块在工业上有着广泛的应用。一些常见的应用包括：
- 校准：量块用于校准测量设备，例如千分尺、正弦棒、卡尺和千分表。
- 直接测量：量块最常见的用途是为直接测量平行表面之间的距离提供参考。
- 设置机床：量块可用于设置机床，例如铣床和车床，以确保它们正确对齐并生产尺寸正确的零件。
- 检查零件的精度：量块可用于检查已加工或制造的零件的精度，以确保它们符合要求的规格。
- 质量控制：量块用于质量控制过程，以确保零件的制造符合正确的尺寸和公差。
处理和存储量块的最佳实践
处理：
- 应以与任何其他测量设备相同的方式处理量块。如果掉落或报废，它们可能会失去准确性。
- 避免直接接触皮肤，因为皮肤上的天然油脂会导致量块表面积聚和腐蚀。使用不起毛的棉手套或麂皮代替。
打扫：
- 清洁测量面并用光学平面检查毛刺。如有必要，使用用于陶瓷量块的 Cerastón 石或用于钢量块的番红花布清洁表面。
- 避免使用溶剂或磨蚀性清洁剂，因为它们会损坏量块。
- 使用软刷或吹气清除所有灰尘或碎屑。
存储：
- 将量块存放在清洁、干燥和受控的环境中，以防止生锈和腐蚀。
- 将量块放在装有防锈纸的木箱中。
- 避免将量块堆叠在一起，因为这会损坏测量表面。
- 不使用时，将量块放在保护盒中以防止损坏。
其他：
- 将量块与其他测量仪器结合使用时，请使用耐磨块。磨损块是添加到拧干组合两端的“牺牲”块。当磨损块磨损时，它们很容易被丢弃和更换。
- 定期检查量块是否损坏或磨损，并根据需要进行更换。
量块的挑战和局限性
尽管它们很有用，但量块在尺寸测量方面也存在一些挑战和局限性：
- 成本：由于需要大量块，标准公制量块可能很昂贵。
- 尺寸：为了更精确的测量，可能需要标称长度差异较小的新尺寸。
- 量规数量：可能需要许多量规来控制零件尺寸和设置校准。
- 维护：量块需要适当的维护以确保其准确性，包括清洁、拧干和在温度受控的环境中存放。
- 人为错误：处理不当或拧干不当会导致测量不准确。
- 范围有限：量块成套提供一系列标准长度，可能无法满足尺寸评估工作中的所有精度需求。
尽管存在这些挑战，量块仍然是工业界使用的长度标准化的重要手段。
结束语和建议
当我结束这篇关于量块的文章时，我不禁对这些小量块的绝对准确度和精密度感到困惑。他们可以测量到微米级的事实令我难以置信。这么小的物体竟然能对尺寸测量产生如此巨大的影响，真是不可思议。
但是，尽管量块令人印象深刻，但它们并非没有局限性。尽管非常准确，但它们仍然需要校准以确保它们正常工作。虽然它们比尺子和卡尺等其他测量工具更准确，但它们并不总是适合所有情况的最实用选择。
话虽如此，量块是制造和工程等行业进行质量控制和最佳实践的重要工具。它们允许进行一致和精确的测量，这对于确保产品满足所需规格至关重要。
随着技术的不断进步，量块的功能也会不断进步。但即使有了这些进步，重要的是要记住它们只是测量工具箱中的一个工具。作为专业人员，由我们来确定最适合每种情况的工具。
总之，量块看似简单的工具，但它们对尺寸测量的影响绝非如此。它们准确、精确，对于确保许多行业的质量控制至关重要。虽然它们可能有其局限性，但它们将在未来几年继续在计量领域发挥重要作用。
了解计量测量单位
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链接和参考
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