游标卡尺精度

游标卡尺精度分析和检查方法

摘要：游标卡尺的精度受制造、检验、使用等多种因素的影响。针对游标卡尺

在测量检查过程中影响精度的主要因素进行了分析探讨。提出了在检查方法上如

何提高游标卡尺的检测精度和控制方法。

关键词：游标卡尺；示值：精度分析；检测方法

1.引言

游标卡尺是机械制造行业中最常用的量具之一，广泛应用于零部件内外尺寸的测量。因

此，它的精度指标高低，将直接影响到被测工件结果的判断。为了更好地提高游标卡尺产品

质量，保证游标卡尺示值精度，除了合理安排设计、工艺和制造过程之外，还需要有严密合

理的检测手段。

2.对测量力的控制

游标卡尺在测量示值时，采用的是接触测量。测量误差的主要来源是器具误差、方法误

差和温度误差。按照通用卡尺检定规程国家标准JJG-2002中规定，在检验卡尺外测量面示值

时，是将专用量块的长边平放于两外测量爪测量面之间，移动尺框，使卡尺外测量面和量块

工作面相接触，并能正常滑动。也就是说，测量操作过程应按测量力为零来理解。卡尺在测

量示值时，为了保证接触可靠，有人误认为用卡尺把量块夹得紧一些，测量示值就准确了，

这种看法非常错误，不符合国家标准。

由于游标卡尺没有定力机构，测量力是靠手的力量来把握测量力的大小。测量力是不稳

定的，它会在测量和调零时发生变化。虽然在检定和使用卡尺时，测量力可以保证接触可靠，

但常常由于测量力的影响而产生较大的误差，而这个问题又往往被忽略。用量块检定游标卡

尺示值时，由于游标卡尺测量面与量块测量面相接触，测量力过大会导致卡尺弹性变形与磨

损。过大的推力还可能使尺框产生倾斜而影响示值误差的测量。热别是测量力的变动，将使

测量结果发生随机变动。

根据游标卡尺国家标准GB/T21389-2008中规定：0-300mm卡尺移动力为3-8N，也就是

说要产生这样大的摩擦力，此时尺框中弹簧已经有很大压力了。在一般情况下，只要推力不

过大，足可以保证卡尺尺框与尺身导向面良好接触，而且不产生倾斜。另一方面，在检定卡

尺示值时，需要用大于移动力推力，使卡尺量爪测量面与量块量测量面接触，这时量块与卡

尺量爪量面接触的测量力（即超过移动力的推力）将使卡尺产生弹性变形。

如果这里量块的压缩量和尺身的伸长量都是很小的数值。如果尺身截面17×4，在300mm

位置上计算，则在每公斤测力下，量块截面35×9，其量块变形为0.045μm，尺身长度变化为

0.21μm。上述数值可以忽略不计，而主要影响为尺身和量爪的弯曲变形引起的。

为了研究测量力对卡尺示值的影响，以0-300mm游标卡尺为例做了大量实验，结论是在

300mm位置上，距卡尺下量爪外端5mm处，每受力1kg，影响示值大约为0.05mm（经过实

验测出）。其中尺身受力变形对示值的影响为0.035mm，两量爪受力变形为0.015mm。从上

面数据可以看出测量力对检定示值误差的影响很大，尤其是量块放置的量爪外端位置时。

实验用的卡尺截面尺寸为17mm×4mm，加力点距尺身基面55mm，即距中下面为

55+17/2=63.5mm，这与尺身受力变形对示值影响的数据是相符的。

我们知道，卡尺的测量力与千分尺不同，卡尺没有控制测量力的装置，它将随着使用者

不同而有所差异，在检定卡尺时，就会因用力大小不同而得出不同的测量结果。所以检定卡

尺示值时，只能以零测力为准，或者使用较小的测力来进行检定。例如，用300mm量块检

定卡尺下量爪外端时，如果卡尺量爪与量块有0.005mm间隙，就会感觉到明显的松动了，此

时，没有测量力，对示值的影响也只有0.005mm，而如果按前速实验情况，在300mm位置

上，卡尺下量爪与量块有1N接触力，由计算可知，卡尺受力变形对示值的影响为0.05mm，

而用5N接触力时，将对示值产生0.25mm误差，如果卡尺尺框移动时有1N的摩擦力，则当

用较大测量力夹紧后，即使将手松开，也仍将保留1N的测量力，所以为了提高卡尺的检定

精度，测量力的问题是必须注意的。而且应当用较小的测量力进行测量，尤其是在示值加差

“+”时。

3.尺身刻度面弯曲的影响

尺身刻度面弯曲是尺身在与刻度平面相垂直的平面内的弯曲。

由于尺身刻度面弯曲引起刻度面长度的变化是很小的，可以忽略不计，由此尺身刻度面

弯曲问题也常常别忽略。但尺身刻度面弯曲对卡尺示值的影响，是不容忽视的，它与刻度面

凸凹程度有关。例如：当尺身是刻度面凸出时，量爪背面底线与量块接触，此时在下量爪接

触线与刻度面的距离H为尺身厚度，上量爪约为尺身厚度的一半。当尺身刻度面凹入时，则

量爪上边为接触线，此时在下量爪仍约为尺身厚度的一半。如果300mm游标卡尺尺身刻度

面直线度为0.15mm，尺身厚度为4mm，可见尺身刻度面弯曲问题是不能被忽视的。

4.对检查人员视差的训练

游标卡尺是机械加工用得最多的计量器具之一。它是利用游标原理测取读数的。在检定

卡尺示值误差时，是由尺身刻度间距和游标刻度间距作比较进行使用的。用5倍的放大镜来

观察进行读数。避免不了总会存在瞄准误差或估读误差。人眼的对准精度与读数对准方式有

关。由于卡尺尺身刻度面与游标刻度面不在同一平面上，当检查人员眼睛相对游标刻线变动

位置时，二条线的吻合点会因眼睛的位置不同而发生变化，读数时造成视差。而视差常是产

生读数系统误差的重要原因。它会随着观察者的习惯；检查经验和刻度面间的距离变化而变

化。有些检查人员在检查示值时，常常习惯于歪着拿放大镜，或者是歪着脑袋，从左上方或

从右上方看刻度线读数，而导致视差的产生。为了指导合理统一的检定校准方法，减少和消

除视差，我们队检查人员做以下方面的训练：（1）放大镜应放平端正，从垂直于刻度平面

的方向进行读数。（2）为了不使眼睛疲劳，检查人员应练习学会用一只眼睛读数，同时另

一只眼睛睁开。避免长期用眼所带来的视觉误差。（3）练习时应训练读数和估读数的能力，

首先凭眼力进行估读，然后再把卡尺拿到工具显微镜上读数，两者进行比较，来校正自己的

眼睛。经常练习，有助于提高检查人员技术熟练程度，效果很好。

5.其它

在检查示值误差时，为了便于判断和修理，常常需要做一些辅助检查。例如：卡尺上下

测量爪示值相同（或加差或减差），但都超差，一般情况下，是由尺身刻度方面的影响。尤

其是在示值减差“-”超差时，应当复检尺身游标刻度示值是否也超差。又例如：卡尺上下量爪

示值相同，但示值都加差“+”且超差时，而复检刻度示值时均合格，则很可能是尺身刻度面弯

曲引起的。如果是这种情况，可以通过光隙法测量尺身刻度面背面的平面度来发现。

为了解决检查中经常发生的问题，通过多年在实际检查工作中的经验，归纳总结了一套

检查方法。为了便于检查员记忆，编成口诀：“示值加，零测力；示值减，量外口；双面加，

量背面；双面减，量刻度；温度热，放一会；量面斜，正斜量”。通过这套口诀，可以及时解

决检测中的一些具体问题，对于提高卡尺的精度和工作效率有着重要意义。现已在测量检查

过程中应用，效果很好。

6.结语

通过对游标卡尺精度问题的分析和探讨，不仅掌握和了解影响卡尺精度检查方法，同时，

还提出了如何发现，解决问题的方法，希望能为检查人员在处理和解决问题上提供参考。

参考文献：

[1]GB/T21389-2008，游标卡尺国家标准[s].

[2]JJG30-2002，游标卡尺检定规程[s].