量块组合

量块组合如何搭建？

量块（约翰逊量块）是精密磨削的钢制或陶瓷块体，通过将两个测量面研合（依靠分子吸附力贴合）来组合出特定尺寸。逐位消减算法可使所用量块数量最少：选取能消去末位小数的量块，从目标值中减去，重复此过程直到余数与某一现有量块相符。

量块组有标准配置：47 块公制组（1.001-1.009、1.01-1.49、0.5-9.5、10-100 mm）、88 块公制组（增加更细的增量）和 81 块英制组。每个研合面引入约 0.25 μm 的不确定度，因此减少量块数量可提高准确性。建议叠合最多 5-6 块。

量块按精度分级：K 级（车间用，±1.0 μm）、1 级（检验用，±0.3 μm）、0 级（校准用，±0.12 μm）、00 级（基准用，±0.05 μm）。陶瓷量块（氧化锆）相比钢制量块具有更优的耐磨性和热稳定性。正确研合需要洁净无尘的表面，并采用滑动手法形成分子结合。

Formula: 算法: 从目标尺寸开始 1. 选取与末位小数相符的量块 2. 从余数中减去 3. 重复直到余数 = 现有量块 叠合总高度 = Σ 所选量块尺寸 误差 = |叠合高度 − 目标尺寸|

计算示例

目标：用 47 件米制套组组合 37.385 mm。步骤1：1.005 mm（消去 0.005）。余量：36.380。步骤2：1.08 mm（消去 0.08）。余量：35.300。步骤3：1.3 mm。余量：34.0。步骤4：4.0 mm。余量：30.0。步骤5：30.0 mm。叠加：1.005 + 1.08 + 1.3 + 4.0 + 30.0 = 恰好 37.385 mm，使用 5 块。

何时使用此计算器

• 设置正弦尺，需确定用现有套件中的哪些量块组建所需叠块高度
• 用已知基准尺寸校准千分尺、卡尺和其他测量仪器
• 为特定基准高度的生产检验设置比较仪支架
• 构建夹具或量具制造的主设置尺寸

常见错误

• 叠块中使用过多量块——每个粘合接缝增加约0.25 μm不确定度
• 粘合前未彻底清洁量块
• 未允许充分的温度稳定时间
• 不当混用量块等级

如何解读结果

• 误差 = 0表示该套量块能精确组合出目标值；残差非零表示所选量块套无法达到目标——请确认残差是否在装调公差允许范围内，或改用88块套
• 块数不超过5块是良好习惯——每个粘合接缝增加约0.25 μm不确定度，过长的叠块会悄悄超出严苛的装调预算
• 叠块总不确定度由量块等级公差与粘合不确定度合成——使用K级车间量块（各±1 μm）时，4块叠块可能带有数微米不确定度；校准级工作请使用0级/1级量块
• 组装时逐一检查每个粘合接缝——无阻力滑动的接缝表明有污染或损伤，会增大叠块尺寸
• 结果仅在20°C下精确——手持后请留出热稳定时间，并注意量块清单假定每个尺寸均可用（缺失或损坏的量块需要重新计算）

相关标准与参考文献

• ISO 3650 — 几何产品规范——长度标准——量块
• ASME B89.1.9 — 量块
• DIN 861 — 量块——要求、试验和使用
• JCGM 100 (GUM) — 测量不确定度评定（用于叠块不确定度计算）

常见问题

如何正确地研合量块？

用无尘布和溶剂清洁两个测量面。将一块量块垂直横放在另一块上，轻压并滑动至对齐。研合良好的接合面需要 30-100 N 的力才能分开，量块依靠分子吸附力和大气压力贴合在一起。切勿强行压合或在表面不洁时研合——这会损伤超平的测量面（平面度达 0.05 μm）。

量块应多久校准一次？

校准周期取决于等级和使用频率：K 级（车间用）每 12 个月，1 级（检验用）每 12-24 个月，0 级和 00 级（基准用）每 24 个月。发生跌落或疑似损伤后应立即重新校准。存放于恒温环境（20±2°C），钢制量块应涂油防锈。陶瓷量块维护需求较低，但仍需定期校准。