凹基準(zhǔn)面平行度檢測方法分析與改進

中國工程物理研究院7所 （四川綿陽 621900） 陳冰峰

中國工程物理研究院6所 （四川綿陽 621900） 楊金波

如圖1所示是典型的凹基面零件。該零件平行度要求高，基準(zhǔn)面內(nèi)凹，檢測困難。而且零件數(shù)量多，要全檢，所以在保證檢測準(zhǔn)確性的同時必須兼顧檢測效率。根據(jù)現(xiàn)有測量儀器設(shè)備和加工工藝，選取經(jīng)濟、

便捷、穩(wěn)定的檢測方法成為該零件順利驗收的關(guān)鍵。

1. 零件綜合分析

（1）A 基準(zhǔn)面內(nèi)凹，測量基準(zhǔn)建立困難。

（2）被測兩環(huán)形面對A基準(zhǔn)平行度誤差分別為0.02mm和0.03mm，形位精度要求高。

（3）基準(zhǔn)實際要素表面φ400mm，其平面度未注公差值B級為0.15mm。因此檢測時測量基準(zhǔn)評定很重要。

（4）基準(zhǔn)面為裝配后功能使用面。

2. 最初檢測方法

（1）移動臂坐標(biāo)檢測 方法簡述：利用便攜式移動臂坐標(biāo)檢測儀對基準(zhǔn)面進行數(shù)據(jù)采點，按照最小二乘法原理建立、計算評定基準(zhǔn)面，然后在被測面同樣進行數(shù)據(jù)采點并建立評定平面，最后計算兩面的平行度誤差值。

方法分析：該設(shè)備優(yōu)點是測量靈活、靈敏度高，適合現(xiàn)場檢驗。其缺點是靈敏度抗干擾能力弱，檢測數(shù)據(jù)受人為操作影響大。在對本產(chǎn)品進行測量時，因其測量基準(zhǔn)面依據(jù)該平面上個別數(shù)據(jù)點進行建立，所采集點是隨機選擇的個別點，形狀誤差帶入位置誤差，難以準(zhǔn)確評定實際基準(zhǔn)平面，因此檢測結(jié)果的穩(wěn)定性不夠。

（2）固定式坐標(biāo)檢測 方法簡述：采用固定式坐標(biāo)檢測設(shè)備，將工件直接置于坐標(biāo)檢測平臺上進行檢測。如圖2所示。

方法分析：該設(shè)備優(yōu)點是自動化高、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，其缺點是檢測時間較長，成本較高。運用該方法測量時，經(jīng)轉(zhuǎn)換工藝基準(zhǔn)，作為測量基準(zhǔn)，增加了中間環(huán)節(jié)誤差，測量數(shù)據(jù)不能正確反映零件的實際情況。

圖2 固定式坐標(biāo)檢測方案

3. 改進方案

（1）方法概述 選取測量方法應(yīng)根據(jù)測量目的、生產(chǎn)批量、被測件結(jié)構(gòu)、精度要求以及充分利用現(xiàn)有計量儀器等條件選擇，在保證結(jié)果準(zhǔn)確性、精度滿足要求的前提下，選擇盡可能低成本的測量方法。實際測量中采用“模擬法”，在加工中心上現(xiàn)場加工模擬基準(zhǔn)圓臺，保證上表面平面度小于0.003mm，將零件放在圓臺上，使內(nèi)凹基準(zhǔn)面與圓臺上表面貼合。選取被測平面上6～8個點作為被測點，用千分表進行打點測量。如圖3所示。

圖3 改進檢測方案示意圖

（2）方案原理分析 ①加工中心重復(fù)定位精度為0.003mm，千分表分辨率為0.001mm。被測要素平行度公差為0.02mm，符合1/4測量精度原則，滿足檢測精度要求好經(jīng)濟要求。②根據(jù)GB/T 1184－1996規(guī)定，由實際表面建立基準(zhǔn)平面時，基準(zhǔn)平面為該實際表面的理想平面，理想要素的位置應(yīng)符合最小條件，如圖4所示。因零件加工后凹心0.05mm，即基準(zhǔn)為實際加工面，本身存在形狀誤差，故體現(xiàn)基準(zhǔn)時，受其基準(zhǔn)面型狀誤差影響，分析基準(zhǔn)面建立和正確體現(xiàn)尤為重要。由基準(zhǔn)實際要素建立基準(zhǔn)時，應(yīng)以該基準(zhǔn)實際要素的理想要素為基準(zhǔn)，而理想要素位置應(yīng)符合最小條件。而當(dāng)采用不同的評定方法所獲得的測量結(jié)果有爭議時，應(yīng)以最小區(qū)域法作為基準(zhǔn)評定法的仲裁依據(jù)?；鶞?zhǔn)實際平面建立時，基準(zhǔn)平面符合上述分析，與處于實體之外與基準(zhǔn)實際平面相接觸，因此采用“模擬法”。③現(xiàn)場加工后圓臺上表面平面度小于0.003mm，采用“模擬法”用形狀精度足夠高的精密表面來體現(xiàn)基準(zhǔn)，使被測基準(zhǔn)面與圓臺模擬基準(zhǔn)平面為面接觸，即基準(zhǔn)實際要素與模擬基準(zhǔn)形成穩(wěn)定接觸，二者自然形成符合最小條件的相對位置關(guān)系，如圖5所示。而且零件使用時是以該基準(zhǔn)面作為裝配基準(zhǔn)，平行度要求與實際使用情況吻合。

圖4 基準(zhǔn)面建立

圖5 模擬法

4. 實施效果

通過對檢測方法進行改進，取得了以下效果：①測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。②平均單人單件次測量時間約2min，大大縮短檢測時間。③檢測自動化，便捷，勞動強度低。④檢測成本降低。