基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計量中的運(yùn)用分析

朱運(yùn)

中國航發(fā)長春控制科技有限公司 吉林長春 130000

生產(chǎn)制造業(yè)中，零部件設(shè)計、加工到裝配都需要精確的幾何量測量，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量與精度。基準(zhǔn)面的選擇又是幾何量測量中關(guān)鍵一環(huán)，通過基準(zhǔn)點(diǎn)、基準(zhǔn)直線和基準(zhǔn)平面，使加工出來的實際產(chǎn)品符合設(shè)計與工藝。然而在實際測量中，對于不同零件的特殊結(jié)構(gòu)，往往會出現(xiàn)基準(zhǔn)與被測要素不在同一平面的問題，加大了實際測量難度?；鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)換的出現(xiàn)解決了實際測量難題，并獲得了準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。本文就基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量測量中的實際應(yīng)用問題，做了具體討論與分析。

1 幾何量計量概述

1.1 幾何量計量的作用

幾何量計量在工業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，是保證零件尺寸、形狀、質(zhì)量的關(guān)鍵，因此從業(yè)者就如何提高實際測量的精準(zhǔn)度，做了大量的研究與實驗。在工業(yè)生產(chǎn)中，要保證加工出來的實際零件符合設(shè)計與工藝，務(wù)必對其長短、大小、角度、形狀、位置做具體測量，以使加工出來的零件滿足設(shè)計特征。在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，許多尖端技術(shù)與幾何量測量關(guān)系密切，包括技術(shù)突破、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、機(jī)械制造、國防建設(shè)等，只有精確的測量，才能保證產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)而應(yīng)用于各大行業(yè)中。

幾何量計量在工業(yè)生產(chǎn)與機(jī)械制造業(yè)中尤為重要，在生產(chǎn)零部件時，精確的測量不僅可以保證產(chǎn)品精度，而且可以減少廢品，提高產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)性能。另外，精確的測量可以減少產(chǎn)品誤差，使得生產(chǎn)出來的零件，滿足機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)需求，提高使用壽命。幾何量計量對工業(yè)生產(chǎn)制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有直接影響，不僅可以提高零件生產(chǎn)合格率，確保零件的尺寸、形狀、角度、位置、表面粗糙程度符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，而且在出現(xiàn)偏差時，也可以根據(jù)測量結(jié)果采取相應(yīng)的措施，及時修改生產(chǎn)線，進(jìn)而提高了產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效能[1]。

1.2 幾何量檢測的意義

檢測技術(shù)是工業(yè)生產(chǎn)與機(jī)械制造的核心標(biāo)準(zhǔn)，保證了產(chǎn)品的設(shè)計、加工與檢測。在產(chǎn)品加工時，為了保證零件的精度，需要對已經(jīng)完成的零件進(jìn)行檢測與測量，以保證符合生產(chǎn)標(biāo)。測量工作開始前，要檢查測量工具的量程與單位，并且實際操作要嚴(yán)格遵循測量方法，以保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。物體表面的幾何特征被叫做幾何量，包括零件的長短、大小、形狀、角度等因素，從科學(xué)角度分析，幾何量具有基本性、多維性、廣泛性的特點(diǎn)。通過測量，使零件的加工與檢測符合實際要求，并且與設(shè)計基本一致。

2 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換原則

工業(yè)生產(chǎn)中，要保證加工的零件符合實際需求，務(wù)必在加工與設(shè)計中開展幾何量測量工作，以保證零件的生產(chǎn)質(zhì)量。對于形狀特殊的零件，常常出現(xiàn)理論基準(zhǔn)與實際檢測中的“面”不同的現(xiàn)象，理論測量脫離了實際基礎(chǔ)，此時就需要利用精準(zhǔn)轉(zhuǎn)換原則，將理論測量轉(zhuǎn)為實際測量，獲得被測要素與實際基準(zhǔn)之間的互換關(guān)系，并且得到精準(zhǔn)測量結(jié)果。要降低檢測結(jié)果的誤差，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時，中間基準(zhǔn)選擇就成了至關(guān)重要的一環(huán)，既要遵循設(shè)計與工藝，又要滿足測量需求，最大限度的保證結(jié)果的精確性。

2.1 粗基準(zhǔn)原則

粗基準(zhǔn)是基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的重要原則，也是保證生產(chǎn)加工中零件質(zhì)量的第一道衡量標(biāo)準(zhǔn)，既能保證尺寸，又能降低誤差，減少了廢件的產(chǎn)生，提高了產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)率。首先，零件在生產(chǎn)加工時，對基準(zhǔn)面的首次裝夾定位，稱為粗基準(zhǔn)。零件加工一般表面凹凸不平，具在特殊結(jié)構(gòu)，通過對各個表面的定位，確定零件的大小、長短、形狀、角度等精度，以保證生產(chǎn)出的零件符合設(shè)計工藝。其次，要建立基本目標(biāo)系統(tǒng)。生產(chǎn)制造產(chǎn)業(yè)在應(yīng)用粗基準(zhǔn)原則時，會面對各種各樣的問題，對于某些零件的表面粗基準(zhǔn)行為公差很難確定，包括基準(zhǔn)表面積大、鑄造表面粗糙，此時很難直接運(yùn)用粗基準(zhǔn)原則，需要建立基準(zhǔn)體系，解決生產(chǎn)加工中的定位問題。以某型號活塞工藝為例，現(xiàn)階段所使用的活塞，一般具有低排放、高功率的特性，對活塞要求較高，辦公生產(chǎn)時需保證零件精度，比如尺寸、重量、形狀等，粗基準(zhǔn)正是活塞加工工藝中重要的一環(huán)，如果選擇不當(dāng)，會直接影響活塞的生產(chǎn)質(zhì)量，進(jìn)而降低活塞的功率造成。所以，粗基準(zhǔn)是現(xiàn)代加工生產(chǎn)業(yè)重要的工藝指標(biāo)，對實際生產(chǎn)有指導(dǎo)意義，準(zhǔn)確的基本面選擇，既可以提高產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，又可以保證企業(yè)的良性發(fā)展[2]。

2.2 精基準(zhǔn)原則

在零件生產(chǎn)制造時，精加工階段對其采用的定位基準(zhǔn)被稱為精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇、控制與使用，直接決定了零件表面、形狀、位置的精確度，是消除誤差，確保零件質(zhì)量的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇與應(yīng)用是在零件已經(jīng)經(jīng)過粗基準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，對零件的表面要求較高，利用點(diǎn)、線、面的位置關(guān)系，確定零件的形狀、位置等精度，對表面加工以及加工順序都有直接的影響。以活塞的加工為例，止口和中心孔在加工時，直接決定了產(chǎn)品的性能，因此，加工時需精確測量，保證生產(chǎn)工藝。傳統(tǒng)的機(jī)床加工工藝以液壓系統(tǒng)為主，存在一定的漏洞，比如采用的順序閥，不僅使游動系統(tǒng)更加復(fù)雜，且實際開啟時間與預(yù)計開啟時間往往存在偏差，造成了工件準(zhǔn)確性不足。因此，在工件加工生產(chǎn)中，精準(zhǔn)的確定產(chǎn)品質(zhì)量有積極的促進(jìn)作用。

3 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換在幾何量計量中的實際應(yīng)用

3.1 數(shù)顯測高儀示值的誤差檢定

數(shù)顯測高儀是目前工業(yè)生產(chǎn)中較為領(lǐng)先的科學(xué)技術(shù)，他以光柵、磁柵、容柵為基本測量組件，可以精確測量點(diǎn)、線、面、空孔軸直徑、中心距等數(shù)據(jù)，是精密性極高的檢測儀器。數(shù)顯測高儀內(nèi)部還有許多精確的測量元件，對室溫濕度要求較高，如果室溫濕度不符合使用標(biāo)準(zhǔn)，會影響數(shù)據(jù)的精確度，產(chǎn)生誤差。除此之外，正確的使用方法也是提高精準(zhǔn)度減小誤差的重要手段。生產(chǎn)制造業(yè)中，應(yīng)用數(shù)顯測高儀檢測元件表面數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差時，往往要從以上兩個因素排除誤差產(chǎn)生原因，如排除環(huán)境和檢測方法，可以應(yīng)用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換檢測數(shù)值誤差。以大理石平面為例，要獲得準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，首先要確定大理石與機(jī)器溫度相似，儀器示數(shù)清零，然后開始常規(guī)操作。此時如果出現(xiàn)所得數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度不高，存在誤差，要開啟儀器預(yù)設(shè)功能，測量大理石表面的平整程度，避免外在因素造成的誤差，以提高檢驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2 激光干涉儀的檢定

激光干涉儀屬于高精度加工工件，利用自身發(fā)射的激光波長測量元件長度。與普通測量手段相比，激光干涉儀方向性強(qiáng)、抗干擾性能強(qiáng)，所得數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，可用于直線度、垂直度等幾何精度檢測，不僅節(jié)省測量時間，也避免了手動操作與計算的誤差，最大限度提高原件精度。加工生產(chǎn)中利用激光干涉儀時，往往將探頭其安裝在三腳架上，通過反射鏡測量元件長度。如果所得數(shù)據(jù)有誤差，首先檢測激光干涉儀是否正常工作，可放在平板上，查看顯示數(shù)值是否穩(wěn)定。其次，排分光鏡的放置問題，避免由設(shè)備傾斜、重心偏移等引起的系統(tǒng)誤差。

3.3 指示表檢定儀誤差的檢定

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，指示表檢測儀應(yīng)用十分廣泛，可以幫助技術(shù)人員準(zhǔn)確測量工件精度，避免資源浪費(fèi)，提高工件設(shè)計、加工、檢測的精度。前市場上流通的指示表檢測儀以自動光柵式為主，通過光柵明暗變化，采集數(shù)據(jù)樣本，并對其進(jìn)行分析、運(yùn)算，從而得到精確的數(shù)據(jù)檢測結(jié)果。設(shè)備在運(yùn)行中所得檢測數(shù)據(jù)存在誤差時，可以利用電感測溫儀對檢測儀進(jìn)行檢定，觀察指針示數(shù)，讀出電感測溫儀顯示的準(zhǔn)確誤差值。由于儀器在長時間使用、儲存過程中，各部件難免產(chǎn)生磨損，影響檢測精度，所以檢測時，基本面的選擇十分重要。避免誤差出現(xiàn)，檢測時要選擇平整的基準(zhǔn)面，避免出現(xiàn)凹陷情況，保持電感測位儀儀器水平，示數(shù)歸零，然后重新檢定，提高檢測精準(zhǔn)度。因此，在工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用指示表檢定儀時，基準(zhǔn)面的選擇十分重要，只有合理選擇基本面，才能保證測量精度，減小測量誤差[3]。

4 結(jié)語

工業(yè)生產(chǎn)與機(jī)械制造業(yè)中，零部件的設(shè)計、加工、裝配都離不開幾何量測量，技術(shù)人員要從點(diǎn)、線、面三方面，確定基準(zhǔn)面的標(biāo)準(zhǔn)程度，以減少位置公差，使理論檢測值與實際檢測值基本保持一致，確定結(jié)果的精準(zhǔn)度。另外對于特殊結(jié)構(gòu)，無法直接選擇基準(zhǔn)面，技術(shù)人員要通過基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，使被測要素與實際基準(zhǔn)保持一致，力求測量結(jié)果準(zhǔn)確無誤。本文結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實際，對基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換原則與運(yùn)用做了具體分析，并結(jié)合實際案例，利用基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換減小幾何量計量中的檢測誤差做了深入分析，以提高零部件精度與產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效率[4]。