精密偶件測量的質(zhì)量控制

張亞琴 王靜娟 李淑翠?何毅

摘要：針對某液壓產(chǎn)品滑閥偶件的配套間隙準(zhǔn)確度要求高，測量過程中儀器的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差又是客觀存在的事實(shí)，運(yùn)用誤差及不確定度理論分析測量過程的主要不確定度來源及影響因素，使用先進(jìn)的計(jì)量檢測設(shè)備、采用相應(yīng)的評定方法實(shí)現(xiàn)了間隙尺寸的準(zhǔn)確測量，為產(chǎn)品生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制提供了準(zhǔn)確可靠的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：偶件測量；設(shè)備不確定度；質(zhì)量控制

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）20-0058-02

計(jì)量是科技進(jìn)步的技術(shù)基礎(chǔ)，是保證加工產(chǎn)品高質(zhì)量、高可靠性的必要條件之一。針對某燃油液壓系統(tǒng)具有較高的技術(shù)要求，其中液壓產(chǎn)品偶件是其產(chǎn)品的核心部件，其幾何形狀及配套間隙能否滿足技術(shù)要求將直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量，為使產(chǎn)品工作狀態(tài)既不漏油又不卡滯，必須保證其配套間隙在2～5μm之間。只有選擇科學(xué)的測量、分析方法，才能保證測量質(zhì)量，為后續(xù)的性能調(diào)試、分析等提供準(zhǔn)確依據(jù)。

1 測量方法的擬定

1.1 閥芯直徑測量

采用高準(zhǔn)確度的比較儀與三等量塊進(jìn)行比對測量。將清洗干凈的閥芯用指示尺測出其實(shí)際尺寸，通過量塊組合成該尺寸后置于儀器工作臺上，使儀器示值穩(wěn)定后置零，然后放上被測件，分別測得各個截面的直徑尺寸誤差值，根據(jù)三等量塊的實(shí)際值與比較儀測得的示值誤差得到該閥芯直徑的實(shí)際值。

1.2 閥套測量

采用分度值為0.05μm的高精度電子柱式數(shù)顯氣動量儀與標(biāo)準(zhǔn)量環(huán)配套測量，根據(jù)產(chǎn)品的尺寸選擇合適的量頭、量環(huán)。氣動量儀測得示值的準(zhǔn)確程度取決于標(biāo)準(zhǔn)量環(huán)的準(zhǔn)確度，而標(biāo)準(zhǔn)量環(huán)的示值是通過分度值為0.02μm的高精度精密孔徑量儀與標(biāo)準(zhǔn)量塊相對測量得到。

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)檢測。采用三等量塊組合標(biāo)準(zhǔn)環(huán)的標(biāo)刻尺寸，將組合的量塊置于精密孔徑量儀的工作臺上，通過精確地調(diào)整儀器使其往復(fù)點(diǎn)為一恒定值，使儀器示值置零狀態(tài)。取下量塊將標(biāo)準(zhǔn)環(huán)置其工作臺上，通過準(zhǔn)確的測量得到其誤差值，組合量塊的實(shí)際尺寸與測量得到的誤差值的代數(shù)和即為標(biāo)準(zhǔn)量環(huán)的實(shí)際值。

1.2.2 零件的測量。調(diào)整儀器，通過兩個標(biāo)準(zhǔn)量環(huán)準(zhǔn)確調(diào)整好氣動量儀的放大比等，然后分別測量被測零件五個位置的直徑尺寸，得到其錐度、橢圓度的測量值。

1.3 產(chǎn)品幾何形狀測量

產(chǎn)品要求對圓柱度和直線度進(jìn)行測量和控制，采用高精度的圓柱度測量儀，以精密回轉(zhuǎn)中心為回轉(zhuǎn)測量基準(zhǔn)，精密直線運(yùn)動導(dǎo)軌為直線測量基準(zhǔn)，通過其位移傳感器測量圓柱體表面若干截面在不同轉(zhuǎn)角位置上的實(shí)際輪廓到回轉(zhuǎn)中心線半徑的變化量及圓柱體表面的圓柱度值。

1.3.1 圓柱度測量。首先調(diào)整儀器，通過圓柱度儀測量軟件使機(jī)器置于“回家”狀態(tài)。將閥芯、閥套分別置于圓柱度儀回轉(zhuǎn)工作臺上固定好，調(diào)整測頭與零件工作面接觸，再通過軟件功能對工件反復(fù)進(jìn)行精確的自動調(diào)心和

調(diào)平。

測量時(shí)，利用操作軟件分別測量閥芯、閥套不少于五個截面的圓度值，每個截面重復(fù)測量五次，取其平均值作為各個截面的圓度測得值。采用最小二乘法通過軟件功能進(jìn)行評定并合成圓柱度測量值。

1.3.2 直線度測量。測量時(shí)仔細(xì)調(diào)整儀器，使儀器處于最佳狀態(tài)，并對工件進(jìn)行調(diào)心、調(diào)平。

測量時(shí)，利用操作軟件分別測量閥芯、閥套不少于三個方向的直線性，每個方向重復(fù)測量五次，取其平均值作為各個方向直線度的測得值。

通過上述的測量，既可確定閥芯、閥套的直徑值和圓柱度、直線度值，若滿足技術(shù)要求則可進(jìn)行下一步的分析和判定。若對其進(jìn)行不確定度分析和計(jì)算，處于極限狀態(tài)的偶件也可能產(chǎn)生不合格的可能，因此，在選擇適宜的測量方法的同時(shí)，還應(yīng)采用不確定度理論對測量系統(tǒng)進(jìn)行分析以保證測量結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

2 測量不確定度分析

為得到一個準(zhǔn)確、可靠的測量結(jié)果，在選擇好的測量方法的同時(shí)，應(yīng)對測量不確定度進(jìn)行分析和評定，其分析與評定項(xiàng)目包括測量過程中的人、機(jī)、料、環(huán)等因素，下面選擇具有代表性的閥套測量不確定度分析過程如下：

在閥套測量過程中，采用分度值為0.05μm的高精度電子柱式數(shù)顯氣動量儀與標(biāo)準(zhǔn)量環(huán)配套測量氣動量儀，不確定分析如下：

2.1 示值誤差引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1

電子柱式氣動量儀最大允許示值誤差U=0.1?m，服從正態(tài)分布k=3，u1=U/k=0.1/3=0.03?m。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)規(guī)的示值引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u2

2.2.1 精密孔徑量儀最大允許示值誤差U=0.14?m，服從正態(tài)分布k=3，u1=U/k=0.14/3=0.05?m。

2.2.2 三等量塊（10～25）mm的測量不確定度為0.12?m，服從正態(tài)分布k=3，u2=0.12/k=0.04?m。

2.2.3 標(biāo)準(zhǔn)量環(huán)重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度用極差法計(jì)算：

S（x）=（Rmax-Rmin）/dn=（0.06-0.02）/1.69=0.03?m

u2=（u12+u22+u32）-2=0.07?m

2.3 閥套測量重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u3

重復(fù)10次測量結(jié)果分別為：

0.05?m 0.00?m 0.05?m 0.10?m 0.10?m 0.00?m

0.10?m 0.15?m 0.05?m 0.10?m

根據(jù)貝塞爾公式算得實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差為：S（x）=0.05?m

2.4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc

uc=（u12+u22+u32）-2=0.09?m

2.5 擴(kuò)展不確定度U

U=kuc=2×0.09=0.18?m（k=2）

3 結(jié)語

滑閥偶件配合間隙的測量和控制，通過選擇合適的檢測設(shè)備、科學(xué)的測量方法、合格的人員、受控的環(huán)境條件等多方面的控制，才能得到滿意的結(jié)果。通過測量質(zhì)量控制，間隙量在2～5μm之間的偶件在后續(xù)的裝配、性能調(diào)試分析中均得到了滿意的效果。通過采用科學(xué)的方法對測量方案所確定的測量系統(tǒng)不確定度進(jìn)行分析，方能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

作者簡介：張亞琴（1964—），女，長春設(shè)備工藝研究所高級工程師，研究方向：技術(shù)質(zhì)量、技術(shù)測試。