盘状零件位置度测量探讨_易传鹏.pdf

67AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING航空维修与工程2023/2 个孔一般是随机选取的。随机选取的测量起点是产生不同测量结果的原因。当选定一个被测孔作为测量起点，该被测孔的理论位置即被定义为角度基准，其角度为 0，没有角度误差，仅有径向误差，但由于其他被测孔同时存在角度误差和径向误差，这就导致用不同的被测孔作为测量起点时各个孔的位置度不 相同。3 解决方法3.1 测量起点的规定1）对确保复现性的意义不同被测孔作为测量起点导致测量结果有差异的问题虽然不大，但如果测量结果不能准确复现，将导致测量结果不可靠。例如，某工件不合格需要返修加工时，“多变”的测量结果将影响返修工作的开展。因此，在进行零件位置度测量时必须保证测量结果的一致性且1 问题的提出盘状零件是发动机常见的零部件，如图 1 所示的最常见的盘状零件的主要测量参数为孔的位置度。零件位置度测量一般采用快速的测量方法，但如果以不同的孔作为测量起点，其评价结果会有明显的差异。对此进行实验验证，选择在三坐标测量机上测量，对被测的 4 个孔编号，分别以不同的被测孔作为测量起点，得到不同的测量结果，见表 1。从表 1 可以看出，以不同的被测孔作为测量起点，位置度的测量结果将不同，体现在位置度测量结果的最大值不同以及单个孔位置度不同。为验证问题是否出在测量设备上，先对测量设备的精度进行校准，设备精度良好，再以1#孔作为测量起点进行位置度测量，测量结果与第一次基本相同，测量重复性稳定在 0.003mm 以内，说明测量没有 问题。2 原因分析2.1 位置度测量原理GB/T1958-2017几何公差检测与验证中对位置度误差的定义是被测要素的实际位置相对于理论位置的变动量。对于同心圆上的均布孔而言，其位置度包含两个分量：一是各被测孔圆心位置对理论半径的变动量，称为径向误差；二是各被测孔圆心位置对理论角度的变动量，称为角度误差。位置度误差是这两个分量综合的结果。单个孔的位置度误差如图 2 所示。位置度误差的计算公式为：式中，fR为径向误差；fa为角度误差。2.2 测量结果差异原因实际测量时，第一个孔是角度测量的起始点，如果未加特别说明，第一盘状零件位置度测量探讨Discussion on Measurement of Position Degree of Disc-like Parts 易传鹏王莉/襄阳航泰动力机器厂摘要：在盘状零件均布孔的位置度测量中，以不同的孔作为测量起点，其评价结果会有明显的差异，本文分析了位置度的测量原理和产生差异的原因，提出了解决方法。在对均布圆孔盘状零件的位置度测量时应注意两点，一是测量前固定选择一个孔作为测量和评价的起点，以确保测量结果可复现；二是在给出位置度结果时进行最佳拟合，以确保所给出的位置度值为最小。关键词：盘状零件；位置度；径向误差；角度误差；角度基准；最佳拟合Keywords：disc-like parts；position degree；radial error；angle error；angle standard；optimal fitting表1 不同被测孔作为测量起点的测量结果测量起点测量结果（mm）1#2#3#4#最大值1#起点0.0520.0930.0700.0620.0932#起点0.0580.0490.0780.0860.0863#起点0.0830.0670.0700.0920.0924#起点0.0840.0750.0720.0610.084图2位置度误差图示图1盘状零件示意图DOI:10.19302/ki.1672-0989.2023.02.00268航空维修与工程 AVIATION MAINTENANCE&ENGINEERING2023/2 能够复现。2）具体操作为了保证测量结果能够复现，需要对零件孔系编号，规定必须以 1#孔作为测量起点进行测量，并在出具测试报告时注明该测量条件，从而确保给出的位置度测量结果具有可复现性。从机械加工的角度，加工孔即为1#孔，其孔位只需在半径方向上控制距离，1#孔的中心是角度加工的基准，其他孔以 1#孔为角度起点进行加工。规定测量起点实质上是在复现这一加工 过程。为了使测量基准与加工基准重合，在有位置度要求的盘状零件孔系的加工过程中，最优操做法是按加工顺序编号，机械加工也应明确提出这样的加工要求。可以看出，零件加工过程中测量要求本身隐含了部分测量条件，如忽略此要求可能导致测量结果不能复现。3.2 最佳评价结果的评定以 1#孔作为测量起点可以保证测量结果的复现性，但从表 1 可知，以 1#孔作为测量起点评价的位置度不一定是最小的。根据位置度的功能，影响装配关系的数据是最小的评价结果，需要对零件的每一个孔都测量一遍并比较大小才能得出测量结果，这样并不适用于实际操作。1）理论模型对位置度的测量中，规定 1#孔为测量起始点，实际上是规定了角度的零点，将哪个孔规定为 1#孔并不重要，且允许1#孔存在角度误差和径向误差，只要位置度误差在允许范围内就不会影响装配效果。因此，如果根据实际孔的位置对理论位置进行调整，让 1#孔的中心沿周向或左或右地偏离理论位置，各个被测孔的位置度将发生变化，如最大的位置度可能变小，最小的位置度可能变大，这样可以找到 1#孔最佳的周向偏移位置，使整体评价的位置度值为最小（调整后 1#孔的周向位置的角度不为零）。设想一个刚性连接的十字架结构模型，先设定 1#孔周向误差为零，其他孔均存在同向的周向误差，旋转这个十字架，1#孔的位置度会变大，其他孔的位置度会变小，如图 3 所示。在实际的零件孔系中，即使不是同向的周向误差，旋转 1#孔后，其他孔的位置度也存在变小的可能性。2）评定方法上述图 3 仅为示意图，其原理是最小二乘原理，在实际工作中所作的最佳拟合可以借助位置度评价软件来完成。不论用哪一个孔作为测量起点，最佳拟合后位置度评价结果的最大值都趋于一致。直接评价与最佳拟合评价的位置度结果对比见表 2。4 结束语在测量均布圆孔盘状零件的位置度时应注意两点：一是测量前固定选择一个孔作为测量和评价的起点，以确保测量结果的复现性；二是在给出位置度结果时进行最佳拟合，以确保所给出的位置度测量结果为最小。参考文献1 GB/T 1958-2017 形状和位置公差检测规定 S.北京：中国标准出版社，2017.2计量测试技术手册编辑委员会.计量测试技术手册 第 2 卷 几何量M.北京：中国计量出版社，1997.图3理论位置调整示意图表2直接评价与最佳拟合评价的位置度结果对比测量起点测量结果（mm）1#2#3#4#最大值1#起点直接评价0.0520.0930.0700.0620.093拟合评价0.0600.0880.0720.0650.0882#起点直接评价0.0580.0490.0780.0860.086拟合评价0.0620.0560.0760.0820.0823#起点直接评价0.0830.0670.0700.0920.092拟合评价0.0800.0690.0710.0870.0874#起点直接评价0.0840.0750.0720.0610.084拟合评价0.0820.0750.0730.0700.082工 程 ENGINEERING