機(jī)械零件檢測質(zhì)量的提高與誤差原因探究

王超梅

摘 要 當(dāng)前，各行業(yè)領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)械零件質(zhì)量提出了嚴(yán)格的要求，為保障機(jī)械零件的質(zhì)量和高效使用，要加強(qiáng)對機(jī)械零件的質(zhì)量檢測。在機(jī)械零件檢測涉及的各項(xiàng)環(huán)節(jié)中均可能出現(xiàn)測量誤差，對此，要剖析誤差原因，在檢測機(jī)械零件的過程中盡量規(guī)避可能引發(fā)誤差的各類因素，并根據(jù)被檢測機(jī)械零件的實(shí)際情況，采取行之有效的措施來提高機(jī)械零件檢測質(zhì)量和檢測效率。本文淺析了機(jī)械零件檢測誤差原因，探究了提高機(jī)械零件檢測質(zhì)量的措施，以期為機(jī)械零件檢測提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 機(jī)械零件 檢測質(zhì)量 檢測誤差

中圖分類號：TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）01-0010-03

機(jī)械零件檢測涉及長度、尺寸、形狀以及粗糙度等諸多內(nèi)容。機(jī)械零件檢測對于機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能具有至關(guān)重要的影響。對此，檢測人員要高度重視并有效加強(qiáng)機(jī)械零件檢測，嚴(yán)格遵循各項(xiàng)程序的具體規(guī)定，對機(jī)械零件開展全面嚴(yán)格的檢測，并分析誤差原因，靈活應(yīng)用高效良好的檢測技術(shù)手段，保障機(jī)械零件檢測質(zhì)量。

1 機(jī)械零件檢測的主要內(nèi)容

1.1 零件幾何精度

幾何精度主要包括兩部分內(nèi)容，一部分是尺寸精度，另一部分是形狀位置精度。檢測機(jī)械零件有時并非僅對單個零件的幾何尺寸進(jìn)行檢測，而是檢測相對配合精度。形狀和位置精度檢測主要包括圓度、垂直度、平行度、同軸度等內(nèi)容。

1.2 表面質(zhì)量

對機(jī)械零件表面質(zhì)量進(jìn)行檢測，不僅要檢查零件表面光潔度，還要檢測零件表面是否存在劃傷、拉毛、燒損等缺陷。

1.3 力學(xué)性能

對機(jī)械零件的力學(xué)性能進(jìn)行檢測，通常僅檢測硬度一項(xiàng)，一般不對其他指標(biāo)進(jìn)行檢測，但有時需檢測零件的彈簧剛度和平衡狀況。

1.4 隱蔽缺陷

零件內(nèi)部可能存在空洞、夾渣等缺陷。在使用此類零件的過程中，可能出現(xiàn)微觀裂紋。通常情況下，無法對此類缺陷進(jìn)行肉眼觀察和測量。對此，要通過相關(guān)儀器全面檢測零件的隱蔽缺陷。

2 機(jī)械零件檢測誤差原因

2.1 計(jì)量器具誤差

此類誤差是由于計(jì)量器具本身存在誤差，與外部測量環(huán)境和被測機(jī)械零件無關(guān)。計(jì)量器具引發(fā)的誤差，是對計(jì)量器具各方面缺陷（例如設(shè)計(jì)缺陷、制造缺陷、裝調(diào)缺陷等）引發(fā)的誤差的綜合反映。例如，計(jì)量器具設(shè)計(jì)對阿貝原則的違背，其被測線未能重合測量線導(dǎo)致的誤差，對簡化機(jī)構(gòu)進(jìn)行采用導(dǎo)致的設(shè)計(jì)誤差、線紋尺刻度引發(fā)的誤差以及調(diào)校計(jì)量器具后形成的殘留誤差等[1]。

2.2 環(huán)境誤差

在對機(jī)械零件進(jìn)行檢測的過程中，各類環(huán)境條件，諸如氣壓、溫度、照明、震動等與檢測要求的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不相符，或者環(huán)境因素變化導(dǎo)致的計(jì)量器具誤差以及被檢測機(jī)械零件本身形成的誤差，均可稱之為環(huán)境誤差[2]，在環(huán)境誤差中，溫度誤差尤為典型。

2.3 人員誤差

檢測者主觀因素導(dǎo)致的誤差，被稱之為人員誤差。例如，檢測者在對機(jī)械零件進(jìn)行檢測的過程中，未能保持垂直的觀察方向、未能準(zhǔn)確讀數(shù)等導(dǎo)致檢測結(jié)果出現(xiàn)偏差[3]。部分檢測者存在一定的感官缺陷，或者在檢測過程中未能集中精神，也可能導(dǎo)致人員誤差。

2.4 方法誤差

檢測者采用的測量方法不正確或不規(guī)范，在對機(jī)械零件進(jìn)行測量時，對近似測量方法進(jìn)行采用，或者測量依據(jù)不完善的理論而導(dǎo)致的誤差，均可稱之為方法誤差[4]。例如，通過弓高弦長法對大圓直徑進(jìn)行測量，會導(dǎo)致較大的測量誤差。

2.5 系統(tǒng)誤差

基于同等條件，對同一尺寸進(jìn)行重復(fù)測量，形成大小和方向相同的誤差，或者測量條件未發(fā)生變化，誤差遵循一定規(guī)律呈現(xiàn)出變化，此類誤差均可稱之為系統(tǒng)誤差。量具和量儀缺乏精準(zhǔn)刻度、校正工具存在誤差、實(shí)施精密測量時未滿足20℃±1℃的環(huán)境溫度均可能引發(fā)系統(tǒng)誤差[5]。系統(tǒng)誤差的來源主要包括如下方面：（1）儀器誤差。測量儀器存在缺陷，或者未能嚴(yán)格遵循規(guī)定條件對測量儀器進(jìn)行使用導(dǎo)致誤差。儀器誤差主要有如下幾種表現(xiàn)：一是示值誤差。例如，米尺變形影響刻度標(biāo)準(zhǔn);電表軸承發(fā)生磨損影響示值準(zhǔn)確性等。二是零值誤差。例如，千分尺發(fā)生磨損，導(dǎo)致在零位時形成的讀數(shù)非零;在使用電表前，未對零位進(jìn)行調(diào)整等。三是儀器機(jī)構(gòu)和附件誤差。例如，天平兩臂并非等長;砝碼不夠準(zhǔn)確;電橋缺乏標(biāo)準(zhǔn)電阻等。（2）方法誤差。實(shí)驗(yàn)理論、方法、條件與相關(guān)要求不符導(dǎo)致的誤差。例如，在實(shí)施熱學(xué)實(shí)驗(yàn)的過程中，絕熱條件的好壞會影響測量結(jié)果。（3）人員誤差。即觀測者個人生理或心理因素導(dǎo)致的誤差。對系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除，可采取如下方法：在實(shí)施測量前，檢定各項(xiàng)測量器具，并遵循工藝規(guī)范規(guī)定尺寸實(shí)施修正，對誤差進(jìn)行減小，確保測具具有準(zhǔn)確的刻度，在實(shí)施測量前，對測具進(jìn)行仔細(xì)檢查，形成準(zhǔn)確的測量結(jié)果。

2.6 隨機(jī)誤差

基于實(shí)際測量條件，對同一尺寸展開多次測量，誤差絕對值會呈現(xiàn)出不可預(yù)見的變化量，此類誤差稱之為隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差是暫時無法控制的各類因素導(dǎo)致的，例如，在對機(jī)械零件進(jìn)行測量的實(shí)際過程中，溫度呈現(xiàn)出微小變化、地面產(chǎn)生微小震動以及測具部件間運(yùn)動呈現(xiàn)出摩擦變化等因素，均會對測量結(jié)果形成不可預(yù)見的影響。雖然無法徹底消除隨機(jī)誤差，但通過對環(huán)境進(jìn)行改善，減少震動、溫度等因素影響，可實(shí)現(xiàn)對隨機(jī)誤差的有效減少，還能通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)相關(guān)方法，開展概率分析，對隨機(jī)誤差相應(yīng)的影響數(shù)值進(jìn)行降低[6]。

2.7 粗大誤差

在對機(jī)械零件進(jìn)行測量的過程中出現(xiàn)規(guī)定條件之外的預(yù)期誤差，即為粗大誤差。諸多因素均可導(dǎo)致粗大誤差，例如對測具示值讀取錯誤、用以測量的測具存在缺陷、未能正確規(guī)范地使用計(jì)量器具、測量過程中未能集中精神存在操作不當(dāng)、將示值讀錯記錯等。粗大誤差會導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生較大差距，形成嚴(yán)重危害。對此，要改善工作流程，秉持謹(jǐn)慎小心的態(tài)度進(jìn)行測量，盡量消除粗大誤差。

3 提高機(jī)械零件檢測質(zhì)量的措施

3.1 對工藝規(guī)范進(jìn)行明確

檢測人員應(yīng)明確工藝規(guī)范的具體內(nèi)容和各項(xiàng)要求，對機(jī)械零件整體的形狀結(jié)構(gòu)形成全面掌握。要剖析零件視圖，按照固定順序展開逐一分析，對視圖結(jié)構(gòu)、位置以及表面進(jìn)行明確。檢測人員應(yīng)對工藝規(guī)范包含的規(guī)定尺寸進(jìn)行詳細(xì)了解，通過觀看尺寸來對零件的大小進(jìn)行了解。要把握規(guī)范包含的長、寬、高尺寸分析設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，分清關(guān)鍵尺寸、定位尺寸以及定形尺寸，與零件工藝相結(jié)合，分清各類加工形式。對于重要尺寸或者關(guān)鍵尺寸，要將公差精度等級作為依據(jù)，并結(jié)合表面粗糙度的具體要求，對零件在整體或者組合件中發(fā)揮的作用進(jìn)行分析。對于具有專屬功能或者特殊要求的各類零件，諸如凸輪、齒輪、絲杠、渦輪渦桿等，要熟練掌握和靈活運(yùn)用相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。對于不同種類的機(jī)械零件，檢測人員要掌握相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。部分零件表面涉及熱處理工序，要對熱處理前后零件表面在尺寸、公差等方面發(fā)生的變化加強(qiáng)注意。檢測人員應(yīng)對圖紙包含的標(biāo)題欄進(jìn)行分析，了解零件材料的名稱、規(guī)格以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對其工藝性能進(jìn)行分析。在檢測機(jī)械零件的過程中，可能會遇到如下問題：通過銑床對不銹鋼材質(zhì)的一批零件進(jìn)行加工，負(fù)責(zé)生產(chǎn)加工的工人，未能選擇理想的銑刀材料，導(dǎo)致零件加工完成后，其表面較為粗糙，難以符合工藝規(guī)范具體要求的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且加工效率低下，難以保障產(chǎn)品質(zhì)量和精度。對此，需對銑刀材料進(jìn)行更換，大幅度提高零件加工質(zhì)量和效率，保障零件表面加工質(zhì)量，確保其符合工藝規(guī)范的具體要求。

3.2 對工藝規(guī)范進(jìn)行分析

機(jī)械零件加工以工藝規(guī)范為依據(jù)，機(jī)械零件檢測也以工藝規(guī)范為指導(dǎo)。對此，要仔細(xì)研讀工藝規(guī)范，遵循工藝路線規(guī)定的安排順序，認(rèn)真審閱各道工序涉及的尺寸、工藝尺寸換算、工序余量以及加工部位，對重要工序和關(guān)鍵工序的裝夾方式進(jìn)行了解，合理選定定位基準(zhǔn)等，在加工過程中，要確保對工藝紀(jì)律的嚴(yán)格執(zhí)行，加強(qiáng)對加工過程的有效控制，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量的有效保障。

3.3 對量具和測量方法進(jìn)行合理選擇

檢測人員對工藝規(guī)范和相關(guān)文件的具體規(guī)定熟悉后，應(yīng)對量具、測具進(jìn)行合理選取，對機(jī)械零件開展檢測，提高檢測精度和檢測效率。要綜合考慮機(jī)械零件的尺寸精度、幾何形狀、檢測便利性等因素，對測具、量具進(jìn)行合理選用。例如，對內(nèi)孔尺寸進(jìn)行測量，可選用內(nèi)徑千分尺或卡尺。在零件加工生產(chǎn)現(xiàn)場，相關(guān)檢測人員對各種檢驗(yàn)工具，諸如工夾量具、尺表等進(jìn)行使用前，要先做好計(jì)量檢定，確保在檢驗(yàn)工具有效期內(nèi)對之進(jìn)行使用。在對機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度、位置精度、接觸精度以及表面粗糙度等進(jìn)行檢測時，為保障測量的準(zhǔn)確性和快捷性，可將通用檢測工具和專用檢驗(yàn)工具配合起來使用，要對檢驗(yàn)工具和零件實(shí)施定溫后，再進(jìn)行測量，避免在高溫、高磁環(huán)境中放置檢測工具，導(dǎo)致檢測工具出現(xiàn)變形、銹蝕和磁化，從而造成使用精度降低。在使用完檢測工具后，要及時對之進(jìn)行擦拭，并做好防銹處理，避免其受到擠壓、疊放和磕碰。部分機(jī)械零件無法用通用量具進(jìn)行檢測，對此，檢測人員應(yīng)按照實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，與理論知識相結(jié)合，通過間接方法實(shí)施檢測，例如，對尺寸較大的圓柱形機(jī)械零件直徑進(jìn)行測量，可先將圓周長度間接測出，再按照函數(shù)關(guān)系公式，對工件直徑進(jìn)行計(jì)算。

3.4 對測量基準(zhǔn)進(jìn)行合理選擇

檢測人員對測量基準(zhǔn)進(jìn)行選擇，應(yīng)盡量重合工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，對基準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)選，要盡量選用具有較高尺寸精度且能保障測量穩(wěn)定性的基準(zhǔn)。例如，對圓跳動、同軸度進(jìn)行測量，套類零件通常將中心孔選為基準(zhǔn);對垂直度進(jìn)行測量一般將大面選為基準(zhǔn)。

3.5 做好表面檢測

對機(jī)械零件進(jìn)行檢測，要重視并做好表面檢測，在檢測過程中，詳細(xì)記錄表面裂紋、劃傷、變形、碰傷等問題，對于各類半成品零件，要清晰標(biāo)識和準(zhǔn)確隔離合格品、廢品以及返修品等，防止混淆。

3.6 做好尺寸檢測

檢測人員要加強(qiáng)對機(jī)械零件的尺寸檢測。對于部分機(jī)械零件可采用直觀測量方法，直觀測量較為簡便，計(jì)算較少，例如，通過千分尺對軸件直徑進(jìn)行測量等。部分機(jī)械零件尺寸難以直接測量，可采用比較測量方法。例如，通過比較儀對軸徑進(jìn)行測量，先通過量塊或者標(biāo)準(zhǔn)件對比較儀實(shí)施指針調(diào)零，再開展測量，比較儀獲取的讀數(shù)并非軸徑實(shí)際尺寸，僅為偏差值。采用比較儀對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行測量時，測立壓陷變形、溫度等因素均可能導(dǎo)致測量誤差。標(biāo)準(zhǔn)件決定比較測量儀的實(shí)際測量精度，標(biāo)準(zhǔn)件的幾何形狀和材質(zhì)應(yīng)與被測零件保持相同，在實(shí)際測量過程中，一般對量塊進(jìn)行使用，以代替標(biāo)準(zhǔn)件。當(dāng)機(jī)械零件具有復(fù)雜的檢測形狀或者機(jī)械零件需檢測較多尺寸時，可先列出測量清單，將要求檢測的各項(xiàng)尺寸寫下來，并記錄實(shí)測結(jié)果，然后根據(jù)清單內(nèi)容開展逐項(xiàng)檢測。完成檢測后，要根據(jù)清單記錄的具體狀況，對機(jī)械零件合格與否進(jìn)行判斷，避免遺漏檢測尺寸，保障檢測質(zhì)量和檢測效率。

3.7 做好形位公差檢測

遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)具體規(guī)定的14種形位公差項(xiàng)目，按照工藝規(guī)范對零件提出的要求項(xiàng)目，實(shí)施逐一檢測。對跳動公差進(jìn)行檢查時，要以工藝基準(zhǔn)或者設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為測量基準(zhǔn)，采用百分表或者千分表進(jìn)行測量，要與零件測量表面保持垂直，避免百分表或千分表發(fā)生歪斜而導(dǎo)致測量出現(xiàn)誤差。工裝夾具出現(xiàn)磨損、機(jī)床精度不夠等因素，會在不同程度上影響形位公差?？赏ㄟ^杠桿高度尺或者三維測量儀，結(jié)合V形塊或者平板，根據(jù)相關(guān)圖紙，將測量基準(zhǔn)找出，通過各類量具或儀器進(jìn)行測量。例如，通過奇數(shù)溝千分尺對圓度進(jìn)行測量;通過塞尺對平面度進(jìn)行測量;通過偏擺儀結(jié)合杠桿表對垂直度或軸度進(jìn)行測量等。

3.8 做好對孔的測量

通常采用內(nèi)徑千分尺、塞規(guī)和內(nèi)徑表對孔進(jìn)行測量，還可通過光滑極限量規(guī)對孔進(jìn)行檢驗(yàn)。量規(guī)具有相對簡單的結(jié)構(gòu)，且使用方便。用于對孔進(jìn)行檢驗(yàn)的量規(guī)是“塞規(guī)”;用于對軸進(jìn)行檢驗(yàn)的量規(guī)是“卡規(guī)”;用于對工件最大實(shí)體尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)的量規(guī)是“通規(guī)”;用于對工件最小實(shí)體尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)的量規(guī)是“止規(guī)”。一般情況下，通規(guī)可以通過而止規(guī)不可以通過的工件，即判定為合格。

4 結(jié)語

綜上所述，機(jī)械零件檢測誤差原因主要包括計(jì)量器具誤差、環(huán)境誤差、人員誤差、方法誤差、系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差以及粗大誤差等?？赏ㄟ^對工藝規(guī)范進(jìn)行明確、對工藝規(guī)范進(jìn)行分析、對量具和測量方法進(jìn)行合理選擇、對測量基準(zhǔn)進(jìn)行合理選擇、做好表面檢測、做好尺寸檢測等措施來提高機(jī)械零件檢測質(zhì)量。

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