高精度支架零件尺寸測量方法

□ 鄧集松

中國空空導(dǎo)彈研究院 河南洛陽 471009

1 零件尺寸

高精度支架零件材料為15-5PH不銹鋼,主要尺寸如圖1所示,尺寸精度要求高。

▲圖1 高精度支架零件尺寸

高精度支架零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,尺寸精度要求高,在測量35±0.012 mm和5±0.012 mm尺寸時,測量基準是φ48 mm圓柱上的兩處φ9 mm孔,轉(zhuǎn)換測量基準容易造成測量誤差。

2 測高儀測量

選用Micro-hite 600型測高儀測量,選擇合適的測頭,并進行測頭校準。

(1) 35±0.012 mm尺寸的測量。將零件裝夾在精密平口鉗上,用測高儀找正零件上C、D兩處φ9 mm孔中心軸線與測量平臺平行,然后將零件夾緊。測高儀選擇測量程序F3,即測量孔之間的距離,使測頭在C孔上下接觸一下,此時測高儀顯示0.000。將測頭分別移至A、B兩處φ9 mm孔內(nèi),分別測量,記錄測量結(jié)果。

(2) 5±0.012 mm尺寸的測量。將精密平口鉗翻轉(zhuǎn)90°,測高儀選擇測量程序F3,使測頭在C孔上下接觸一下,此時測高儀顯示0.000。將把測頭分別移至A、B兩處φ9 mm孔內(nèi),分別測量,記錄測量結(jié)果。

采用測高儀常規(guī)方法進行測量,需要將零件裝夾在精密平口鉗上,找正C、D兩處φ9 mm孔的中心軸線與工作臺面平行,找正過程煩瑣。另外,在裝夾零件時,也受到零件兩端面平行誤差的影響,造成端面與A、B兩處φ9 mm孔的中心軸線不平行,測量結(jié)果的可信度較差。

3 三坐標測量機測量

三坐標測量機是一種高效率的新型精密測量儀器,具有測量精確可靠、通用性強等特點,可以進行零件和部件的尺寸、形狀,以及相互位置的測量,能夠?qū)崿F(xiàn)在線檢測及自動化測量。筆者選用PMMC-700 型三坐標測量機進行測量。

(1) 裝夾方法。測量工裝如圖2所示。以一面兩銷定位,并以零件端面、φ40 mm孔、φ3.5 mm孔定位。為了防止零件過定位,棱形銷與φ3.5 mm孔配合。為了方便測量與裝夾,基于環(huán)形壓緊結(jié)構(gòu)采用螺釘壓緊,具體方法為:用壓板將工裝固定在工作臺上,壓板位置避開零件上φ9 mm孔;將零件安裝在工裝上面,零件底面和工裝表面嚴密貼合;輕輕擰緊螺釘,確保探針的測量桿不會碰到零件。

▲圖2 測量工裝

(2) 測量過程?？紤]到高精度支架零件精度要求較高,環(huán)境溫度會對零件的測量結(jié)果造成一定影響,因此通過軟件對零件和三坐標測量機的三個軸進行溫度補償。打開三坐標測量機,進入測量軟件界面,將測量頭移動至機器零點,進入測頭校準程序,實現(xiàn)對測量頭進行校準。

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu),測量時要考慮零件變形對測量結(jié)果的影響,所以零件粗建坐標系后,采用再一次精建坐標系的方法來完成零件測量。

選擇測量頭,手動測量出A、B、C三處φ9 mm孔,再選擇測量頭測量D處φ9 mm孔。連接A、B孔的中心連線,并連接C、D孔的中心連線,以C、D孔的中心連線為Y軸,以A、B孔的中心連線為X軸,建立CSY1坐標系。通過CSY1坐標系,編制測量程序,使三坐標測量機再一次自動測量A、B、C、D四處φ9 mm孔。然后分別連接A、B孔和C、D孔的中心連線,建立CSY2坐標系。

用測量軟件將CSY1坐標系內(nèi)A、B兩孔坐標值轉(zhuǎn)換至CSY2坐標系,得A、B兩孔相對于C、D兩孔中心連線的位置35±0.012 mm、5±0.012 mm尺寸。

4 測量誤差分析

用測高儀和三坐標測量機分別對10件高精度支架零件進行測量,對測量結(jié)果進行誤差分析。

測高儀測量的不確定度誤差δ1為:

δ1=(1.5+6L/1 000)=1.71 μm

式中:L為孔距。

環(huán)境誤差主要為溫度引起的誤差。人員操作誤差包括找正零件基準時所產(chǎn)生的誤差、測頭與被測件接觸不當?shù)热藶椴僮魉a(chǎn)生的誤差等。測高儀的綜合測量誤差為測高儀不確定度誤差、環(huán)境誤差、人員操作誤差之和。

用測高儀分別對10件高精度支架零件進行測量,測量結(jié)果見表1。

表1 測高儀測量結(jié)果

三坐標測量機的測量不確定度誤差δ2為:

δ2=[0.6+(L/600)]=0.65 μm

環(huán)境誤差可以忽略,主要原因是三坐標測量機對環(huán)境溫度和零件溫度進行了補償,避免了誤差的產(chǎn)生。同時,三坐標測量機編制了零件檢測程序,測量時,只需要將零件安裝在工裝上,即可執(zhí)行檢測程序,剔除人為操作引起的誤差。因此,三坐標測量機的綜合測量誤差即為三坐標測量機的測量不確定度誤差。

用三坐標測量機分別對10件高精度支架零件進行測量,測量結(jié)果見表2。

表2 三坐標測量機測量結(jié)果數(shù)據(jù)

5 結(jié)束語

高精度支架零件采用測高儀測量時,測量誤差較大,零件的測量結(jié)果數(shù)據(jù)可信度差,而且找正零件較煩瑣,測量一件高精度支架零件需耗時30 min,測量效率低。采用三坐標測量機測量時,利用編程自動測量,測量一件高精度支架零件平均只需要2 min,大大縮短了測量時間,降低了對檢驗人員的技能要求。

實踐證明,選用三坐標測量機測量高精度支架零件尺寸,可以達到準確、快速、高效的目的。測量方法簡便易行,測量精度和效率高,可以為相似高精度零件的測量提供參考。