采用投影比較法提高簧片類零件檢測效率

羅紅纓　李　麗

(中國航天電子技術(shù)研究院165廠，桂林 541002)

0　引言

我廠產(chǎn)品中有很多簧片類零件,這些簧片零件是采用厚度為0.1～0.3mm的金屬材料通過模具沖壓彎曲成形的方法制造而成，不同零件彎曲的形狀各異,需要檢驗的尺寸也較多，由于簧片類零件材料較薄容易變形，一般不適合采用接觸式通用量具測量，通常采用非接觸的投影儀進行測量。但由于零件加工批量較大，每批量有1000～10000件不等，按抽樣標(biāo)準(zhǔn)檢驗都需要抽檢50～200件,而且每個零件至少有3～10個尺寸需要上投影儀讀數(shù)進行測量,檢測工作量非常大，效率低。為了提高簧片類零件的檢測效率，我們進行了改進，采用投影比較法進行測量，大大提高了檢測效率。

1　投影比較法

投影比較法通常采用投影儀進行測量，將工件放置于儀器工作臺上，選擇合適的放大倍數(shù)，根據(jù)投影放大倍數(shù)，事先畫出被測工件的投影放大圖。測量時，儀器具有準(zhǔn)確放大倍數(shù)的物鏡將工件放大成像于投影屏上，將繪制好的投影放大圖與投影屏上的工件影像進行比較測量，觀察被測工件輪廓是否在投影放大圖中的公差帶范圍內(nèi)，以判斷工件合格與否。

2　測量實例分析

圖1為簧片實例零件，我廠現(xiàn)使用的投影儀是投影屏直徑為φ300的數(shù)字式投影儀，以往的測量方法是將零件放在投影儀工作臺上，利用工作臺縱橫向讀數(shù)系統(tǒng)進行尺寸測量。首先需要進行找正，將被測尺寸調(diào)整到與工作臺移動方向平行，移動工作臺，使投影屏上的米字線對準(zhǔn)工件被測尺寸一端，X或Y置零，然后移動工作臺，十字線對準(zhǔn)工件的另一端，這時X、Y的值即被測尺寸實際值。零件上的4個尺寸，需要8次壓線，4次讀數(shù)才能測完，測完一個零件需要約1分鐘，以批量為5000件計算，抽檢數(shù)量為80件，則檢測完這些尺寸就需要至少80分鐘，檢測耗時多、效率低。如何采取更合適的測量方法，提高檢驗效率，是當(dāng)務(wù)之急。

經(jīng)分析被測零件特點，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的簧片類零件尺寸公差大于0.1，如采用投影比較法測量，測量效率將明顯提高。

圖1　簧片零件圖

采用投影比較法測量，首先須繪制零件標(biāo)準(zhǔn)放大圖，目前的計算機繪圖軟件對繪制投影放大圖提供了極大的方便，按被測零件圖紙尺寸參數(shù)乘放大倍率繪制，線型寬度為0.18mm細實線，將零件的公差帶位置采用細實線段繪制，同時在放大圖上標(biāo)注測量基準(zhǔn)、被測尺寸范圍和放大圖使用說明。繪制投影放大圖的圖紙為A4描圖紙，放大圖打印出來后采用萬能工具顯微鏡復(fù)驗其尺寸正確性，精度在±0.1范圍內(nèi)的才允許使用。圖2為所繪制20:1投影放大圖。該放大圖可測量圖示中所標(biāo)注的尺寸,測量時,以直邊A及圓心O為基準(zhǔn)找正,圖中細實線段為各尺寸的極限公差帶。投影屏中零件輪廓尺寸不超出公差帶范圍的判為合格，超出的判別為不合格。

圖2　20:1投影放大圖

以上述圖1零件為例，在投影儀上比較測量時，將繪制好的放大圖放在投影屏上，零件放在儀器工作臺上，并按放大圖使用說明找正放大圖的基準(zhǔn)線A，采用半寬壓線法對基準(zhǔn)輪廓線，以減少線寬帶來的誤差。再將零件實際輪廓線與放大圖對比，同樣用半寬壓線法進行判斷，輪廓圖形尺寸不超出細實線段范圍(公差帶位置)即合格，由于簧片零件的尺寸公差都大于0.1，按放大20倍的比例繪制的公差帶范圍可以達到2mm以上，觀測時比較方便，零件尺寸是否在公差范圍直觀明了，而且測量準(zhǔn)確度完全可以保證，一次可同時檢測多個不同尺寸，檢測效率明顯提高。

采用投影直接讀數(shù)法復(fù)驗上述采用投影比較法測量后的零件，其檢驗結(jié)果均相符。

3　測量不確定度分析

為確定投影比較法的測量不確定度是否滿足零件測量準(zhǔn)確度要求，進行了不確定度分析。

3.1　投影儀帶來的不確定度分量

3.2　放大圖的繪制誤差帶來的不確定度分量

以圖1尺寸2.7為例，放大20倍后尺寸應(yīng)是54mm，將繪制的放大圖在萬能工具顯微鏡上測量10次，得到測量平均值為53.964mm，則放大圖的繪制誤差為

54-53.964=0.036mm

其相對不確定度u2rel=0.036/54=0.067%

3.3　放大圖線寬帶來的不確定度分量

對于尺寸2.7mm，其相對不確定度為：srel=0.052/54=0.096%

由于判斷尺寸是否合格需要在兩端同時壓線，故

3.4　描圖紙變形帶來的不確定度分量

一般情況下，為減小放大圖變形帶來的影響，比較正規(guī)的做法是把放大圖制作在玻璃板上。為提高效率，方便使用，將放大圖繪制在描圖紙即硫酸紙上，經(jīng)查其熱膨脹系數(shù)a 為(10～15)×10-6/℃，現(xiàn)取a 為15×10-6/℃，一般測量室的室溫控制在20℃±5℃，則對于尺寸L為2.7mm，當(dāng)室溫偏離5℃時，描圖紙變形誤差為

ΔL=La (t-20)=2.7×15×10-6×5=0.0002mm

其相對不確定度u4rel=0.0002/2.7=0.0075%

3.5　合成不確定度

ucrel=0.16%

3.6　擴展不確定度

取置信概率p=95%，k=1.96，則相對擴展不確定度為U95rel=k·ucrel=1.96×0.16%=0.31%

3.7　符合性判定

尺寸2.7mm為未注公差，查GB/T 1804—2000可知，其公差為±0.1mm，而投影比較法帶來的最大測量誤差為2.7×0.31%=0.0084mm，此誤差為零件尺寸公差的1/12，因此可斷定投影比較法完全滿足零件測量準(zhǔn)確度要求。

3.8　不確定度匯總統(tǒng)計

按照以上計算方法，對不同尺寸采用投影比較法檢測的相對不確定度進行了匯總統(tǒng)計計算，以便現(xiàn)場零件檢測時隨時查詢。表1是示例尺寸不確定度統(tǒng)計表。

表1投影比較法不同尺寸相對測量不確定度統(tǒng)計表(放大倍數(shù)：20×，線型0.18mm)

零件尺寸(mm)放大倍數(shù)帶來的不確定度放大圖繪制誤差帶來的不確定度放大圖線寬帶來的不確定度描圖紙變形帶來的不確定度合成不確定度擴展不確定度最大測量誤差(mm)0　40　046%0　067%0　918%0　0075%0　922%1　81%0　007210　046%0　067%0　367%0　0075%0　376%0　74%0　00742　20　046%0　067%0　167%0　0075%0　186%0　36%0　00802　70　046%0　067%0　136%0　0075%0　159%0　31%0　00843　20　046%0　067%0　115%0　0075%0　141%0　28%0　008840　046%0　067%0　092%0　0075%0　123%0　24%0　0096

同時將公式固化在電子表格上，只要輸入被測尺寸即可自動算出其相對不確定度和最大測量誤差，為分析采用投影比較法測量提供了準(zhǔn)確度保證依據(jù)，為現(xiàn)場零件檢測判斷提供了極大的便利。

4　結(jié)論

由于我廠生產(chǎn)的各型號產(chǎn)品簧片類零件品種較多，對適合采取投影比較法進行測量的簧片零件均設(shè)計繪制投影放大圖，共繪制投影放大圖40多種，試用后大部分都滿足測量要求。經(jīng)實際測量驗證，提高了檢測效率近10倍，效果良好，而且檢測尺寸越多檢測效率提高越明顯。對于采取投影放大圖比較方法測量總結(jié)了幾點經(jīng)驗：

1)被測零件放大投影后的影像最好能完全在投影屏范圍內(nèi)，放大倍數(shù)的選擇要求既能使影像清晰又能使影像在投影屏范圍內(nèi)；2)盡可能選擇20倍的放大倍數(shù)，當(dāng)零件尺寸較大，放大20倍無法滿足時，也可采用10倍放大，但應(yīng)先進行測量不確定度評估；3)繪制標(biāo)準(zhǔn)放大圖的的線型一定采用細實線(以能看清楚為準(zhǔn)，一般采用0.18、0.25線型)，并采用半寬壓線法對準(zhǔn)零件輪廓，減少線寬帶來的誤差。

為方便管理，將這些標(biāo)準(zhǔn)放大圖進行編號，裝入文件袋，定期檢查，發(fā)現(xiàn)破損、尺寸不合格及時更換，確保標(biāo)準(zhǔn)放大圖的準(zhǔn)確度符合要求。此方法有效解決了簧片類零件批量大，測量耗時的問題，非常適合車間檢驗一線使用。

[1]胡暢，等.智能化測量不確定度計算機輔助評定系統(tǒng)[J].計量技術(shù)，2011(10)：65-70

[2]機械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)化研究所編.形狀和位置公差原理及應(yīng)用.機械工業(yè)出版社出版，1983

[3]國家計量局量傳處編.計量技術(shù)考核綱要.計量出版社，1981

[4]浙江省標(biāo)準(zhǔn)計量局編.長度計量.計量出版社，1984

[5]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.JJF 1059—1999《測量不確定度評定與表示》