實(shí)體保持架兜孔梁寬變動(dòng)量測量方法分析

曹陽，高強(qiáng)，劉斌，孫慧廣

(1.中國航發(fā)哈爾濱軸承有限公司，哈爾濱 150027；2.空裝駐哈爾濱地區(qū)第一軍事代表室，哈爾濱 150000)

1 概述

保持架是航空用滾動(dòng)軸承的重要零件，其主要作用是等間距分隔滾動(dòng)體，使?jié)L動(dòng)體在滾道圓周上均布，以防止工作時(shí)滾動(dòng)體之間產(chǎn)生碰撞和摩擦[1]。保持架兜孔梁寬變動(dòng)量是指同一個(gè)保持架兜孔橫梁寬度的最大值與最小值之差，如圖1所示。該項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對保持架起著重要作用。

圖1 實(shí)體保持架兜孔梁寬度示意圖

對于航空用高精度、高轉(zhuǎn)速軸承，其保持架兜孔梁寬變動(dòng)量的檢測手段相對落后，研究相應(yīng)的測量方法勢在必行。

2 原檢測方法

2.1 測量原理

目前，實(shí)體保持架兜孔梁寬變動(dòng)量使用游標(biāo)卡尺進(jìn)行常規(guī)測量[2]。測量前將游標(biāo)卡尺擦干凈，檢查游標(biāo)卡尺2個(gè)測量面和測量刃口是否平直無損，同時(shí)將游標(biāo)與主尺的零位刻線對準(zhǔn)；確認(rèn)游標(biāo)卡尺完好后，將2個(gè)量爪緊密貼合在保持架兜孔梁兩側(cè)且保證其無明顯間隙，逐個(gè)測量保持架兜孔梁的寬度，得到其最大值與最小值之差即保持架兜孔梁寬變動(dòng)量。

2.2 測量系統(tǒng)分析

此測量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)類型為計(jì)量型數(shù)據(jù)，測量樣本量10個(gè)，采用重復(fù)性和再現(xiàn)性分析方法[4]。

2.2.1 樣件及檢測人員選擇

1)在生產(chǎn)過程中隨機(jī)選取2種典型結(jié)構(gòu)的保持架作為研究載體，即方兜孔和圓兜孔保持架；

2)隨機(jī)抽取方兜孔、圓兜孔保持架各10個(gè)；

3)在每個(gè)保持架的端面位置用記號筆進(jìn)行標(biāo)記和編號；

4)選取保持架的特性值(兜孔梁寬變動(dòng)量)代表整個(gè)產(chǎn)品特性的公差范圍；

5)在日常操作游標(biāo)卡尺的人員中選擇3名檢驗(yàn)員，每個(gè)保持架被每名檢驗(yàn)員測量3次。

2.2.2 測量系統(tǒng)判定合格準(zhǔn)則

在滿足測量工具的重復(fù)性和再現(xiàn)性小于30%，且可區(qū)分類別數(shù)大于4這2個(gè)條件的情況下，判定測量系統(tǒng)合格[3]。

2.2.3 數(shù)據(jù)收集

采用經(jīng)計(jì)量確認(rèn)合格的數(shù)顯游標(biāo)卡尺并在使用前對零校準(zhǔn)，由選定的檢驗(yàn)員對隨機(jī)抽取的保持架進(jìn)行測量，每個(gè)檢驗(yàn)員對同一保持架的同一特性保持架梁寬變動(dòng)量重復(fù)測量3次。

檢驗(yàn)員A以隨機(jī)測量的順序測量10個(gè)方兜孔保持架，在第1次測量完成后將保持架重新混合，檢驗(yàn)員A再次以隨機(jī)測量的順序進(jìn)行第2次測量，第3次測量以此類推；當(dāng)檢驗(yàn)員A完成3次方兜孔保持架測量后將保持架重新混合，然后讓下一名檢驗(yàn)員在不了解已有測量數(shù)據(jù)的條件下，按上述流程進(jìn)行隨機(jī)測量；3名檢測員工得到90個(gè)方兜孔保持架數(shù)據(jù)，見表1。同理，得到的90個(gè)圓兜孔保持架數(shù)據(jù)見表2。

表1 游標(biāo)卡尺測量所得方兜孔保持架梁寬變動(dòng)量

表2 游標(biāo)卡尺測量所得圓兜孔保持架梁寬變動(dòng)量

2.2.4 數(shù)據(jù)分析

使用測量系統(tǒng)分析軟件[5]計(jì)算可得：測量工具(卡尺)對方兜孔、圓兜孔保持架梁寬變動(dòng)量測量結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性分別為48.06%和49.60%，均不符合小于30%的要求；可區(qū)分類別數(shù)均為 3，也不符合大于4的要求，測量系統(tǒng)不能對過程變差進(jìn)行可靠分級；因此，該測量系統(tǒng)不合格，需進(jìn)行改進(jìn)以達(dá)到準(zhǔn)確測量的目的。

游標(biāo)卡尺無夾緊或定位裝置，測量時(shí)受人為因素影響較大，重復(fù)定位性較差，測量系統(tǒng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致測量結(jié)果的重復(fù)性、再現(xiàn)性較差；并且檢驗(yàn)員操作手法對游標(biāo)卡尺影響較大，致使游標(biāo)卡尺受力情況不同，導(dǎo)致測量結(jié)果存在一定的差異，因此影響測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

3 改進(jìn)方案

3.1 測量原理

新設(shè)計(jì)的保持架兜孔梁寬變動(dòng)量檢測器具如圖2所示，其測量端為球形測頭，保持架放置在工作臺上并緊靠V形定位裝置，調(diào)整保持架角度，使保持架梁寬位置大致對準(zhǔn)兩測頭中心；將2個(gè)球形測頭伸入相鄰的2個(gè)兜孔并夾住保持架梁，按照順時(shí)針或逆時(shí)針微調(diào)保持架角度，找到最小值后數(shù)顯表會(huì)自動(dòng)記錄并清零；以第1個(gè)梁寬值L為基準(zhǔn)，按順序依次測量保持架其他梁寬值與L的差值；測量一周后，數(shù)顯表顯示的最大值與最小值之差的絕對值即保持架兜孔梁寬變動(dòng)量。

1—高度數(shù)顯表；2—工作臺；3—基座；4—高度升降手柄；5—V形定位裝置；6—測頭測力調(diào)整旋鈕；7—測頭支承(右)；8—測頭間距控制手柄；9—梁寬數(shù)顯表；10—測頭支承(左)；11—V形塊調(diào)整旋鈕。

檢測器具主要功能技術(shù)參數(shù)如下：數(shù)顯表量程12.5 mm，分辨率0.01 mm(可調(diào)節(jié)為0.001 mm)，示值誤差0.004 mm，示值重復(fù)性不大于0.002 mm；測量系統(tǒng)誤差不大于0.01 mm，系統(tǒng)重復(fù)性不大于0.008 mm；被測工件最大外徑200 mm且兜孔尺寸不小于3 mm。

3.2 測量方法

1)將被測工件輕輕的平放在工作臺上，調(diào)整V形定位裝置，使其適合被測工件的規(guī)格尺寸，并使被測工件緊靠在V形定位裝置上，中間不留間隙；

2)計(jì)算被測工件底面到工件壁孔中心的距離H，按照高度數(shù)顯表顯示高度值旋轉(zhuǎn)高度升降扳手，將工作臺面升至合適位置，使測頭位置處于被測壁孔的中心；

3)通過測頭測力調(diào)整旋鈕調(diào)整兩測頭間距，使其大于被測工件壁厚尺寸，調(diào)整被測工件位置，將2個(gè)測頭分別伸入相鄰的2個(gè)兜孔，撥動(dòng)測頭間距控制手柄，當(dāng)測頭接觸到兜孔壁時(shí)，即可讀出數(shù)值；

4)被測工件緊靠在V形定位裝置上，按照順時(shí)針或逆時(shí)針方向輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)工件，直到數(shù)顯表的數(shù)值最小，停止轉(zhuǎn)動(dòng)工件并記錄基準(zhǔn)值L，數(shù)顯表數(shù)值清零；

5)張開2個(gè)測頭，取下被測工件，轉(zhuǎn)動(dòng)被測工件至相鄰的下一個(gè)兜孔梁，將測頭伸入兜孔并自動(dòng)夾緊，重復(fù)上一步驟得到測量值L1；

6)重復(fù)上述操作，記錄數(shù)值L2，L3，…，L10。

3.3 測量系統(tǒng)分析

按1.2.3節(jié)數(shù)據(jù)收集方法，用新設(shè)計(jì)檢測器具重新收集數(shù)據(jù)，結(jié)果見表3和表4。

表3 新設(shè)計(jì)檢測器具測量所得方兜孔保持架梁寬變動(dòng)量

表4 新設(shè)計(jì)檢測器具測量所得圓兜孔保持架梁寬變動(dòng)量

通過使用測量系統(tǒng)分析軟件[5]計(jì)算得出：新設(shè)計(jì)檢測器具對方兜孔、圓兜孔保持架梁寬變動(dòng)量測量結(jié)果的重復(fù)性和再現(xiàn)性分別為7.12%和6.21%，均滿足小于30%的要求；可區(qū)分類別數(shù)分別為 37和41，均大于4，能對過程變差進(jìn)行可靠分級；因此，該測量系統(tǒng)合格，改進(jìn)方案有效且合理可行。