力學計量標準裝置在機械加工領域的應用研究

錢懿華

（蘇州大學東吳學院，江蘇 蘇州 215006）

在機械加工領域，力的測量有多種方式，伴隨著力學計量標準裝置的不同應用，測量標準和結果存在一定的差異，實際的測量需要不同的測量裝置。為更好發揮力學計量標準裝置的作用，滿足不同測量需求，對不同的力學計量裝置進行應用分析，提升工藝產品精度，為產品制造階段提供質量保障，同時產品在實際使用后得到的反饋信息能夠作用于力學計量標準應用中，從不同力學計量標準裝置的優勢出發，立足發展技術，挖掘力學計量標準裝置的應用范圍及潛力，更好地應用于機械加工實際工作中。

1 力學計量的基本概念

在進行機械加工時力學計量裝置的應用是必不可少的，由于計量標準裝置的專業和特殊性，其種類多樣，適應于不同的測量情況，掌握不同的力學計量裝置特點和優勢能夠更好地發揮其積極作用，深入分析力學計量裝置的發展現狀和發展趨勢能夠更好地促進其應用，20世紀70年代就出現力的測量裝置，主要采用水銀箱式和百分表式測力儀。水銀箱式和百分表式測定儀雖然能夠測出力的大小，但精確度較低，隨著機械生產的進一步發展，科學技術也得到一定的提高，力學計量裝置相繼更新和優化，當前力學計量標準裝置有杠桿式、液壓式、傳感式、彈簧式等不同方式，測量的力的范圍不斷擴大，滿足不同的測量需求，測量過程中有明確的規定，完善測量體系，力的測量要求高，同時具有特殊性，不同的測量環境有不同的測量標準，為了滿足測量的實際需求，力學計量標準裝置得到全面的發展，不同的計量標準應用的范圍和實際情況均不同，明確力學計量概念，研究力學計量裝置的特點及優勢能夠發揮信息技術的積極作用，推動力的測量與未來發展。

2 力學計量標準裝置的應用類型分析

為滿足不同的機械加工需求，適應各類測量方式，力學計量標準裝置的類型眾多，考慮到不同的測量需求和方案，不同的計量標準裝置能夠發揮不同的作用，研究計量標準裝置的優勢和應用特點才能夠更好地發揮其積極作用，更好地應用于實際產品精度測量，找準力學計量標準裝置的真實定位地位，挖掘其應用價值，更好地應用于實際生產中在，工業領域產品制造需要加強提高其精度和質量，滿足工業產品精密程度的高要求。

2.1 杠桿式力標準裝置

杠桿式力標準裝置是利用杠桿原理完成力學測量的標準裝置，是目前應用最為廣泛的力學計量標準裝置，當前技術快速發展，杠桿式力標準裝置的應用和特點也進一步發展，運用杠桿原理能夠實現力的目標轉換，在平衡條件下準確完成力的測量，該裝置利用力矩之和為零的基本原理，就目前實際應用的數據來看，其測量精度較高，杠桿和砝碼的轉換裝置能夠應用被檢器，通過砝碼的累計來獲得目標產品的受力情況，應用杠桿式力標準裝置能夠更直觀、更準確地獲得受力數值，在杠桿式力標準裝置應用實操階段，利用砝碼來達到與被測物的平衡狀態，通過砝碼獲得真實受力情況，如果處于非平衡狀態，則通過增加砝碼的方式來達到平衡，觀察者確定被檢物的受力情況，砝碼的值的便是測量物體的值。力學測量直觀性較強，同時操作較為簡便，在應用過程中只需砝碼和杠桿轉換裝置在平衡時獲得杠桿的實際受力，總體來說其應用簡便直觀性強，在實際應用階段發揮較好的作業情況，杠桿式力標準裝置的應用使其測量精度和質量也得到極大的發展。

2.2 傳感式力標準裝置

傳感式力標準裝置在機械加工領域的實際應用也較為普遍，由于擁有完整的測量系統，通過傳感器的信號傳達力的實際數值，其精準度較高，在測量系統中感應軟件與附屬元件所在位置是固定的，通過砝碼和被測物體的質量分析被測物的元素，對彈性變化量進行科學判斷，通過信號的輸出完成采集，質量測量與感應元件的彈性變化量對比結果相一致，在質量測量及對工作完成后，就能夠實際應用傳感式力標準裝置，通過信號輸出采集數據測量結果更為精確，目前用最廣泛的是壓縮式壓力傳感器，通過壓力來完成力的測量工作，其與杠桿式力標準裝置相比原理較為復雜，雖然其在應用中具有重要的現實意義，但并沒有占據絕對優勢。

2.3 彈簧式力標準裝置

彈簧式力標準裝置是利用彈簧敏感元件來實現被測物測量工作的，通過彈性敏感元件來獲取被測物的真實數據，彈簧能夠準確測量到被測物的壓力，在實際生活中的應用效果較好，為得到被測物大小的真實數據，掌握被測物力大小與彈性元件間的真實關系，目前應用較為廣泛的內部材料有波紋管式、彈簧式材料，其測量結果精度高，與傳統力學計量標準裝置相比，操作較為復雜，但由于其應用范圍廣、精度高，其在應用過程中也能發揮一定的價值，但在實際使用過程中，要掌握標準裝置的應用辦法，彈簧式力標準裝置得復雜繁瑣性使得其應用受到限制。

2.4 液壓式力標準裝置

液壓式力標準裝置也是應用較為廣泛的計量標準裝置，其利用帕斯卡對封閉液體產生壓強來實現被測物的測量工作，標準的砝碼能夠在顯示儀器上顯示出固定值，通過標準的砝碼與被測物體產生比較來獲取真實數據，相較于其他計量標準裝置，其測定范圍較大，應用范圍較廣，當其他標準裝置無法完成工作時，可采用液壓式力標準裝置，測量數值可以達到20 mN，在應用液壓式力標準裝置測定被測物壓力之時，需要嚴格按照其使用方法確定被測物的受力范圍，規范操作，相較于彈簧式力標準裝置，其應用較為便捷，靈活性較強，在目前的機械加工領域中得到廣泛應用。

2.5 疊加式力標準裝置

疊加式力標準裝置是利用液壓機械的方式來完成對被測物的測量，通常需要考察儀器的性能、精確度指標等方面，疊加式力標準裝置的應用較為簡便，在保障疊加范圍精度內即可完成測量工作，實際使用過程中要防止外界的干擾，例如低壓式力標準裝置，在使用過程中設定一個較高的標準，利用機械或液壓的方式得到力的準確值，測力儀器的性能與機械指標質量影響著測量力的結果，疊加式力標準裝置測量力的范圍在500 kN～1 mN，此類裝置在實際應用過程中的精確度不足，受外界環境影響較大，這使得其應用受到一定的限制。在機械加工領域，不同的力學計量裝置能夠滿足不同行業測力需求，也能夠適用于不同的測力范圍，在實際應用過程中，需要根據被測物的重量判斷使用的力學計量標準裝置種類，盡可能提高其精準度和質量，對現有技術進行改進和分析，以便更好地應用于實際工作中。

3 質量計量研究動向分析

在機械加工領域，質量和力值是兩個應用較為廣泛的測量數值，在運用過程中得到不斷的完善和發展，如今完善的計量體系為機械加工領域提供了諸多便利，力學計量裝置在加工領域中存在著較大發展空間，隨著當前科學技術的不斷發展，機械的質量和精度要求更高，機械加工領域中力學計量標準能夠為其提供便利，在新形勢的背景下，解決力學計量標準裝置在實際應用中存在的問題能夠推動其發展應用，在未來的發展環境下總結力學計量裝置的發展趨勢，滿足加工精度及質量的要求是重中之重，隨著精度和測量高要求的提出，傳統的力學測量范圍已不能滿足當前的實際測量需求，通過測量及環境要求的提高，滿足不同環境的設計需要，對力學計量標準裝置進行優化和改良，從靜態向動態發展，融入信息技術和方案，使機械動態測定獲得廣泛應用。隨著科學技術的發展和應用，結合當前的傳感元件，測量的精確度會得到進一步的提升，自動化控制數據獲得能夠規避傳統力的測量中存在的誤差和精確度低的情況，增加可靠性，減少人為誤差，形成完整的測量方案，對當前的控制裝置進行更新和優化。應用激光技術，傳感技術等新技術，通過壓電效應、多普勒效應等原理對測量裝置的精確度進行改良優化，實現信號的準確傳輸，這是未來力學計量標準裝置優化和動態化發展的方向。

4 力學計量標準裝置的應用發展趨勢

分析力學計量裝置的發展現狀能夠更好地推動其應用，為力的測量提供幫助，為實際工作提供動力，相較于傳統的力學測量裝置，當前的裝置得到了一定的發展和優化，為滿足力學計量的實際需求，促進裝置技能的改革創新，研究其發展趨勢極為重要。

4.1 自動化發展

科學技術的快速發展給諸多領域帶來了發展前進的動力，自動化技術的出現能夠為力的測量提供靈活方案，能夠增加測量的精度和準確度，滿足不同的測量需求，自動化控制技術為力的測量提供便利，提高檢測精度，質量也得到一定保障，科學信息技術的融入，增加信號傳輸系統能夠準確地獲得力的大小情況，同時自動化發展方向也能夠提高機械生產的效率，解決傳統技術的復雜多變，解決在實際運用過程中生產技術單一的問題，能夠與生產的開發研制工作相契合，減少人力物力的浪費，增加社會效益和經濟效益，同時自動化方案也能夠緩解工程中存在的誤差及錯誤，智能化方案滿足了工程工作需求，使得數據更加可靠，內容更加完善，這才是力學計量標準裝置未來的發展趨向。

4.2 測量范圍擴大

隨著機械現代化的發展，機械加工領域中對力的測量范圍要求更廣，為了滿足當前的測量需求，力學計量標準裝置得到進一步的優化和改良，能夠滿足的測量范圍更廣，測量范圍受到測量的環境要求限制，勢必會影響到其正常使用。為更好地發揮力學計量裝置的積極作用，需要在未來的設計中擴大測量范圍，提高裝置的實用性，適應各種不同的測量要求，突破測量范圍限制，更好地應用于生產實踐中去。無論較小力值或者超大力值的設計都能夠應用力學控制技術得到，量限的延伸增加了計量裝置的實用性，擴大了其使用范圍，是未來力學標準裝置的發展趨勢。

4.3 動態化發展

力學計量裝置在實際應用過程中采用信號輸出的方式實現靜態化的力的傳輸工作，測量結果更直觀、方便，而且精度高，但在未來的實際應用過程中，靜態化的方式使力的測量工作在自然過程中受到外界干擾及其他影響，為了更好地發揮力學計量裝置的精準測定，需要對靜態化的輸出方式轉變為動態化收集和處理，通過周圍環境的變化信號的情況，了解到測量的實際情況，動態化信號測定更加準確和可靠，測定準確度和精確度更高，受到周圍環境的影響較小，是目前力學計量裝置研發創新的重要方向。

4.4 激光技術的應用

在力學計量技術創新發展過程中，激光技術的應用能夠使測量更加準確和方便，減少周圍環境對信號傳輸的干擾和影響，是更為先進的測量方案，信號的穩定和可靠能夠保障力的測量，準確及時反饋測量結果，不受外部干擾，操作簡便，激光的應用是現代化發展的主要內容，及時發現信號傳輸過程中存在的漏洞和問題也能夠規避測量中的誤差出現，增加精準度和質量，確保測量結果的準確。

4.5 信號傳感技術的發展

目前應用較為廣泛的力學計量標準裝置應用了傳感技術，力學計量標準技術的準確和精確度為力的測量提供了一定的便利，強化傳感技術能夠更好地發揮積極作用，利用計算機信息技術的積極優勢，傳統的測量方案進行優化和改革，融入多普勒效應完成傳感器進行創新和研發，新的傳感器擁有更強的傳感能力和更精確的測量結果，是當前應用較為廣泛的方案，也是研究的重點內容，強化傳感技術是創新力學標準裝置、創新發展的重要內容。

4.6 增加標準的靈敏度

在力的測量過程中提高校準工作的靈敏度能夠一定程度上提高測量的精準度，當前計算機技術和力學標準裝置的發展為校準工作提供更快捷的方案、更靈敏的結果，及時反饋力的數值信息，減少人為誤差，而且增加了測量的效率，目前力學裝置的自動化發展將使其靈敏度增強，科學有效的應用使得測量結果更加精確，結合力學計量得出的結果，能夠方便力學加工領域中的實際工作，增加信息處理技術，數據靈敏度更高，為力的測量工作提供更便捷的方案。

5 結束語

隨著科學技術的發展，力學計量裝置的種類逐漸增多，應用于不同的測量實際情況中，考慮到不同計量裝置的優勢和特點，選擇恰當適合的計量裝置，使得測量結果更加精確和完整，使目前生產發展更具便捷和精準程度。力學測量結果對生產發展起到巨大的幫助，增加數值的可靠性才能夠更好地完善計量體系，發揮力學計量裝置的積極作用，根據行業中的內部參數來發揮實際應用，為測量結果提供可靠的保障才能為機械生產提供動力，對力的測量的高要求、高效率和高標準才能夠一步步促進力學計量的發展進步，促進技術轉型升級，結合新型科學技術及其方案，使得計量標準裝置得到更新優化，測量結果更具準確性和可靠性。