摘要：0 級(jí)量塊是幾何量長(zhǎng)度計(jì)量體系中的核心實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器，是千分尺、卡尺等長(zhǎng)度測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)過(guò)程中的量值傳遞載體，其計(jì)量性能的穩(wěn)定性直接影響長(zhǎng)度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文結(jié)合 JJG146-2011《量塊》檢定規(guī)程，圍繞 0 級(jí)量塊的核心計(jì)量特性、在千分尺與卡尺校準(zhǔn)中的規(guī)范應(yīng)用、日常維護(hù)與全生命周期管理展開(kāi)說(shuō)明，為長(zhǎng)度計(jì)量校準(zhǔn)工作提供標(biāo)準(zhǔn)化參考。

關(guān)鍵詞：0 級(jí)量塊；千分尺；卡尺；校準(zhǔn)應(yīng)用；維護(hù)規(guī)范

1 0 級(jí)量塊的核心計(jì)量特性與技術(shù)要求

0 級(jí)量塊的計(jì)量特性需嚴(yán)格符合 JJG146-2011 規(guī)程要求，是保障校準(zhǔn)工作有效性的基礎(chǔ)，核心技術(shù)指標(biāo)分為四個(gè)維度。一是尺寸精度與長(zhǎng)度變動(dòng)量要求。0 級(jí)量塊屬于按級(jí)使用的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器，其中心長(zhǎng)度偏差、長(zhǎng)度變動(dòng)量需符合規(guī)程對(duì)應(yīng)標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度的限值要求，標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度不大于 100mm 的 0 級(jí)量塊，中心長(zhǎng)度偏差范圍從 ±0.10μm 至 ±0.6μm，長(zhǎng)度變動(dòng)量不大于 0.10μm 至 0.30μm。長(zhǎng)度變動(dòng)量是指量塊測(cè)量面上 5 個(gè)測(cè)量點(diǎn)長(zhǎng)度的最之大值與最小值之差，該指標(biāo)直接影響量塊拼接使用與多點(diǎn)測(cè)量的精度，需嚴(yán)格控制在規(guī)程允許范圍內(nèi)。二是測(cè)量面平面度與研合性要求。0 級(jí)量塊測(cè)量面的平面度需不大于 0.05μm，采用平晶干涉法檢測(cè)，確保測(cè)量面的平整性，為接觸式測(cè)量提供精準(zhǔn)的基準(zhǔn)面。研合性是量塊的核心特性，0 級(jí)量塊與一級(jí)平晶研合后，應(yīng)無(wú)光隙，無(wú)明顯的彩色干涉條紋，通過(guò)研合可實(shí)現(xiàn)多塊量塊的拼接組合，獲得所需的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，滿足不同量程測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)需求。研合性能不僅取決于平面度，還與表面粗糙度相關(guān)，0 級(jí)量塊測(cè)量面的表面粗糙度 Ra 需不大于 0.02μm，確保研合效果與長(zhǎng)期使用穩(wěn)定性。三是材質(zhì)與物理性能要求。0 級(jí)量塊多采用軸承鋼材質(zhì)制造，部分特殊場(chǎng)景選用陶瓷量塊，軸承鋼量塊的硬度需不低于 HRC63，確保測(cè)量面的耐磨性，長(zhǎng)期使用不易出現(xiàn)劃傷、磨損。材質(zhì)的線膨脹系數(shù)需符合規(guī)程要求，標(biāo)準(zhǔn)溫度 20℃下，線膨脹系數(shù)為 (11.5±1)×10^-6℃^-1，確保溫度變化時(shí)，量塊尺寸變化可精準(zhǔn)計(jì)算與修正。同時(shí)，量塊需具備良好的尺寸穩(wěn)定性，年穩(wěn)定度需不大于 0.02μm，避免長(zhǎng)期使用過(guò)程中出現(xiàn)尺寸不可逆的變化。四是環(huán)境影響特性。0 級(jí)量塊的尺寸受溫度、濕度影響顯著，環(huán)境溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)溫度 20℃時(shí)，會(huì)因線膨脹效應(yīng)產(chǎn)生尺寸偏差，溫度波動(dòng)越大，偏差越明顯?？諝鉂穸瘸^(guò) 70% RH 時(shí)，量塊表面易產(chǎn)生銹蝕，影響表面粗糙度與研合性，甚至導(dǎo)致尺寸精度超標(biāo)；濕度過(guò)低則易產(chǎn)生靜電，吸附粉塵，劃傷測(cè)量面。因此，0 級(jí)量塊的使用與存放，需嚴(yán)格控制環(huán)境溫濕度，規(guī)避環(huán)境因素對(duì)計(jì)量性能的影響。

2 0 級(jí)量塊在千分尺校準(zhǔn)中的規(guī)范應(yīng)用

千分尺是工業(yè)生產(chǎn)中常用的精密長(zhǎng)度測(cè)量設(shè)備，分為外徑千分尺、內(nèi)徑千分尺、深度千分尺等，0 級(jí)量塊是其示值誤差校準(zhǔn)的核心標(biāo)準(zhǔn)器，應(yīng)用過(guò)程需嚴(yán)格遵循規(guī)范流程。首先是校準(zhǔn)前的準(zhǔn)備工作。校準(zhǔn)環(huán)境需為恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室，環(huán)境溫度控制在 20℃±0.5℃，溫度波動(dòng)不大于 0.5℃/4h，相對(duì)濕度控制在 50%±10% RH，避免振動(dòng)、氣流沖擊與陽(yáng)光直射。被校準(zhǔn)千分尺與 0 級(jí)量塊需提前放入恒溫環(huán)境，靜置平衡溫度，標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度不大于 100mm 的量塊與千分尺，恒溫時(shí)間不少于 4h，大尺寸量塊需延長(zhǎng)恒溫時(shí)間，確保量塊、千分尺與環(huán)境溫度一致，消除溫度梯度對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響。同時(shí)需完成量塊的清潔與狀態(tài)檢查，采用專(zhuān)用清潔紙與航空汽油，清潔量塊的測(cè)量面，檢查表面無(wú)劃傷、銹蝕、磕碰，研合性符合要求，外觀與標(biāo)識(shí)完好；檢查被校準(zhǔn)千分尺的外觀，測(cè)量面無(wú)毛刺、劃痕，測(cè)微螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)順暢，鎖緊裝置功能正常，零位示值準(zhǔn)確。其次是校準(zhǔn)項(xiàng)目與操作流程。千分尺的校準(zhǔn)核心項(xiàng)目為示值誤差校準(zhǔn)，采用 0 級(jí)量塊作為標(biāo)準(zhǔn)，校準(zhǔn)點(diǎn)需均勻分布于千分尺的全量程范圍內(nèi)，量程 0~25mm 的千分尺，校準(zhǔn)點(diǎn)不少于 5 點(diǎn)，量程大于 25mm 的千分尺，每 25mm 量程內(nèi)不少于 3 個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)，校準(zhǔn)點(diǎn)需包含量程的下限、上限與常用尺寸點(diǎn)。校準(zhǔn)操作時(shí)，將量塊平穩(wěn)放置于千分尺的兩個(gè)測(cè)量面之間，轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微螺桿，使測(cè)量面與量塊測(cè)量面平穩(wěn)接觸，控制測(cè)量力符合千分尺的額定要求，避免測(cè)量力過(guò)大導(dǎo)致量塊與測(cè)量面變形，待示值穩(wěn)定后，記錄千分尺的示值，與量塊的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)稱(chēng)值比對(duì)，計(jì)算示值誤差。每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)重復(fù)測(cè)量不少于 3 次，取平均值作為該點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，同時(shí)測(cè)試測(cè)量面的平行度，采用量塊在測(cè)量面的不同位置測(cè)量，計(jì)算示值差值，判定平行度是否符合要求。最后是校準(zhǔn)結(jié)果處理與記錄。根據(jù)各校準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算全量程范圍內(nèi)的最之大示值誤差，與對(duì)應(yīng)精度等級(jí)千分尺的最之大允許誤差比對(duì)，各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求的，判定為校準(zhǔn)合格；單項(xiàng)指標(biāo)超差的，可進(jìn)行調(diào)試修復(fù)后復(fù)檢，復(fù)檢仍不合格的，判定為不合格，不得繼續(xù)用于精密測(cè)量。校準(zhǔn)完成后，需完整填寫(xiě)校準(zhǔn)記錄，內(nèi)容包括量塊與千分尺的基本信息、環(huán)境參數(shù)、校準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)值、測(cè)量原始數(shù)據(jù)、示值誤差計(jì)算結(jié)果、符合性判定結(jié)論、校準(zhǔn)人員與核驗(yàn)人員信息等，記錄需可追溯，留存期限符合計(jì)量管理要求。

3 0 級(jí)量塊在卡尺校準(zhǔn)中的規(guī)范應(yīng)用

卡尺分為游標(biāo)卡尺、帶表卡尺、數(shù)顯卡尺，是工業(yè)生產(chǎn)、檢測(cè)場(chǎng)景中應(yīng)用廣泛的長(zhǎng)度測(cè)量設(shè)備，0 級(jí)量塊在其校準(zhǔn)中的應(yīng)用，需結(jié)合卡尺的計(jì)量特性執(zhí)行規(guī)范操作。一是校準(zhǔn)適配要點(diǎn)與準(zhǔn)備工作。卡尺的校準(zhǔn)環(huán)境與溫度平衡要求，與千分尺校準(zhǔn)一致，需在恒溫恒濕環(huán)境下完成，量塊與卡尺的恒溫時(shí)間不少于 2h。針對(duì)不同類(lèi)型的卡尺，選用適配的量塊規(guī)格，游標(biāo)卡尺與數(shù)顯卡尺的校準(zhǔn)，需覆蓋全量程范圍，量程不大于 300mm 的卡尺，校準(zhǔn)點(diǎn)不少于 6 點(diǎn)，量程大于 300mm 的卡尺，校準(zhǔn)點(diǎn)不少于 8 點(diǎn)，校準(zhǔn)點(diǎn)需均勻分布，包含常用尺寸與量程上下限。大尺寸量程的卡尺校準(zhǔn)，需采用多塊 0 級(jí)量塊研合拼接的方式，獲得所需的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，量塊研合需嚴(yán)格遵循規(guī)范，確保拼接后的尺寸精度符合要求，研合后的量塊組，其長(zhǎng)度偏差需符合 0 級(jí)量塊的限值要求。二是核心校準(zhǔn)項(xiàng)目的操作規(guī)范?？ǔ叩暮诵男?zhǔn)項(xiàng)目為示值誤差校準(zhǔn)，操作時(shí)，將拼接好的 0 級(jí)量塊組平穩(wěn)放置于卡尺的兩個(gè)測(cè)量爪之間，確保量塊測(cè)量面與卡尺測(cè)量爪的測(cè)量面緊密貼合，接觸位置與測(cè)量力均勻，避免偏載、傾斜，待示值穩(wěn)定后，記錄卡尺的示值，與量塊組的標(biāo)準(zhǔn)值比對(duì)，計(jì)算示值誤差。每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)重復(fù)測(cè)量 3 次，取平均值作為測(cè)量結(jié)果，對(duì)于數(shù)顯卡尺，需同時(shí)測(cè)試斷電記憶功能、數(shù)值穩(wěn)定性能；對(duì)于游標(biāo)卡尺，需檢查游標(biāo)刻度與主尺刻度的對(duì)齊精度。除示值誤差外，還需采用 0 級(jí)量塊校準(zhǔn)卡尺的零位誤差、測(cè)量面平面度與平行度，零位誤差校準(zhǔn)需在卡尺測(cè)量爪閉合時(shí)，檢查零位對(duì)齊情況，示值偏差需符合對(duì)應(yīng)等級(jí)要求；平面度與平行度校準(zhǔn)，采用不同尺寸的量塊，在測(cè)量爪的不同位置測(cè)量，計(jì)算示值差值，判定是否符合規(guī)程要求。三是校準(zhǔn)過(guò)程的注意事項(xiàng)。校準(zhǔn)操作時(shí)，需佩戴專(zhuān)用手套，避免手部汗液接觸量塊與卡尺測(cè)量面，引發(fā)銹蝕，嚴(yán)禁用手直接觸碰量塊測(cè)量面。測(cè)量過(guò)程中，需控制卡尺測(cè)量爪的閉合力度，保持與日常使用時(shí)的測(cè)量力一致，避免測(cè)量力過(guò)大導(dǎo)致卡尺變形、量塊劃傷，影響校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。大尺寸量塊組校準(zhǔn)過(guò)程中，需采用支撐裝置固定量塊，避免量塊因自重產(chǎn)生變形，引發(fā)尺寸偏差。校準(zhǔn)過(guò)程中，需同步記錄環(huán)境溫度、濕度參數(shù)，若溫度偏離標(biāo)準(zhǔn) 20℃，需根據(jù)線膨脹系數(shù)，對(duì)量塊與卡尺的尺寸偏差進(jìn)行修正，確保校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

4 0 級(jí)量塊的日常維護(hù)與管理規(guī)范

0 級(jí)量塊作為精密計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器，規(guī)范的日常維護(hù)與管理，是保障其計(jì)量性能長(zhǎng)期穩(wěn)定的核心，需嚴(yán)格遵循全生命周期管理要求。一是使用操作規(guī)范。拿取量塊時(shí)，需佩戴專(zhuān)用細(xì)紗手套或使用專(zhuān)用鑷子，嚴(yán)禁裸手直接接觸量塊測(cè)量面，避免手部汗液、油污污染測(cè)量面，引發(fā)銹蝕。拿取非測(cè)量面部位時(shí)，需輕拿輕放，嚴(yán)禁量塊之間發(fā)生碰撞、摩擦，嚴(yán)禁跌落、劃傷測(cè)量面。量塊研合操作時(shí)，需先清潔兩個(gè)量塊的測(cè)量面，沿測(cè)量面平穩(wěn)推動(dòng)，完成研合，嚴(yán)禁強(qiáng)行擠壓、扭轉(zhuǎn)，避免損傷測(cè)量面。研合后的量塊組，嚴(yán)禁橫向錯(cuò)動(dòng)，使用完成后，沿研合方向平穩(wěn)分離，嚴(yán)禁強(qiáng)行掰開(kāi)。量塊使用過(guò)程中，嚴(yán)禁接觸腐蝕性物質(zhì)，遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場(chǎng)、熱源與陽(yáng)光直射，避免磁化、熱變形影響計(jì)量性能。二是清潔與保養(yǎng)規(guī)范。量塊使用前后，均需完成清潔處理，采用專(zhuān)用清潔紙或麂皮，搭配無(wú)水乙醇或航空汽油，輕輕擦拭測(cè)量面與表面，去除粉塵、油污，清潔完成后，放置于潔凈環(huán)境中自然晾干，嚴(yán)禁用紙巾、普通抹布擦拭測(cè)量面，避免劃傷表面。長(zhǎng)期不使用的量塊，清潔完成后，需在非測(cè)量面涂抹薄層防銹油，測(cè)量面嚴(yán)禁涂抹防銹油，避免影響研合性，采用專(zhuān)用包裝密封存放。定期檢查量塊的防銹狀態(tài)，出現(xiàn)銹蝕跡象的，及時(shí)清潔處理，銹蝕嚴(yán)重、影響計(jì)量性能的，需送計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定，判定是否可繼續(xù)使用。三是存放與環(huán)境管理。量塊需存放于專(zhuān)用的存放盒內(nèi)，單塊量塊對(duì)應(yīng)獨(dú)立的卡位，單獨(dú)存放，嚴(yán)禁多塊量塊堆疊存放，避免相互摩擦、碰撞損傷測(cè)量面。存放盒需放置于恒溫恒濕的計(jì)量實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，遠(yuǎn)離熱源、震源、強(qiáng)磁場(chǎng)與腐蝕性氣體，環(huán)境溫度保持在 20℃±2℃，相對(duì)濕度控制在 40%~60% RH，避免陽(yáng)光直射。量塊存放時(shí)，需保持測(cè)量面垂直放置，避免長(zhǎng)期平放導(dǎo)致自重變形。專(zhuān)用存放盒需保持清潔、干燥，定期更換干燥劑，確保存放環(huán)境符合要求。四是周期檢定與期間核查。0 級(jí)量塊的檢定周期需根據(jù)使用頻次與環(huán)境條件確定，常規(guī)使用場(chǎng)景檢定周期不超過(guò) 1 年，使用頻次高、環(huán)境條件較差的場(chǎng)景，需適當(dāng)縮短周期。量塊需送具備資質(zhì)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)完成周期檢定，確保量值的溯源性，檢定不合格的量塊，需及時(shí)降級(jí)使用或報(bào)廢處理，嚴(yán)禁超期未檢、不合格的量塊繼續(xù)作為標(biāo)準(zhǔn)器使用。在兩次周期檢定之間，需定期開(kāi)展期間核查，采用高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)量塊或核查標(biāo)準(zhǔn)，完成尺寸精度、研合性、平面度的核查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)量塊的性能異常，核查出現(xiàn)異常的，立即停止使用，送專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)檢定，確保量值持續(xù)準(zhǔn)確。