碟形零件的測量

河南平原光電有限公司 （焦作 454001） 李紅義 劉菊花 郜 磊

以“××導引頭”零件內罩為例，介紹蝶形零件尺寸的確定與現實檢測方式、方法。該零件材料為2A12－T4，尺寸精度要求為IT7～IT8級，形狀精度G級，零件最小壁厚為0.5 mm，其回轉中心為空間尺寸。零件的形狀及尺寸如圖1所示。

1. 零件尺寸的確定與檢測

本零件由于精度較高，其尺寸控制主要靠數控車床精度完成，雖說程序經過確認，但對刀誤差、刀具磨損、切削變形、表面粗糙度等影響，操作者無法自測，通常借助三坐標機間接測量，但這種方法耗時長、效率低。

通過對零件整體結構分析，在零件檢測方面要充分考慮以下四方面的因素：①零件球心位置及形位公差對檢測的影響。②球面半徑的測量方式。③檢測工裝精度的影響。④表面粗糙度的影響。

這里主要分析解決零件球心位置和球面半徑的確定與檢測。

2. 球心位置精度的分析

（1）基準轉換帶來的誤差。零件的球面設計基準是球心，在圖樣中標注為空間尺寸，但是設計基準不能作為加工定位和檢測基準來用，所以球面的加工定位基準要進行轉換，轉換后，在X和Z方向就存在著定位誤差。

（2）定位面和定位孔的加工誤差。在任何加工中都存在加工誤差，特別是用于定位的面和孔都影響位置精度。

（3）加工中的對刀誤差影響球心的位置精度。在加工中確定一個球心的位置，在X和Z方向的對刀誤差直接影響球心位置精度。

（4）加工中的檢測誤差對球心位置精度影響。包括檢測方式、檢測器具、測量力、測量環境等。

（5）機床的幾何精度和定位精度以及重復定位精度對球心精度的影響。

（6）工裝的制造精度對加工精度的影響。

3. 解決球心位置精度的技術措施

通過上述對球心位置精度影響的分析，在加工零件時，針對每項影響球心位置精度的因素，采取了以下技術措施：

（1）將球心的設計基準與加工定位基準進行合理轉換，轉換后的定位基準在精度上等于零件設計精度的1/3～1/2。

（2）用于定位基準的孔、面、邊、圓，要加工工藝性好，對刀方便、檢測準確、定位與夾緊安全可靠。在這里，我們把輔具外圓、端面及零件內孔作為定位基準，定位輔具如圖2所示。

（3）首件在程序確認的前提下，利用刀具圓弧補償方法加工零件，記錄圖3中軸向尺寸Z，徑向尺寸X、φ140+0.063+0mm的實際尺寸，并以此為依據，檢查、對比、調節對刀起點，以消除對刀時對零件尺寸的影響。

（4）在消除計量器具不確定度的前提下，要消除零件的接觸變形、視覺誤差及方法誤差。

（5）機床的幾何精度和定位精度可通過試車形狀簡單、方便直接測量的零件予以確認。

（6）工裝須經過計量檢測，其形位公差要符合設計要求，必要時提供實際計量值。

圖 3

4. 影響球面尺寸精度的分析

本零件由于加工批量較大，在同一批次零件加工時，刀尖圓弧的磨損會造成球面半徑的變化。在加工一個高精度的球形曲面時，球心的位置尺寸精度確定后，球面的半徑精度（或直徑精度）是加工中的一個難題，過程中的檢測采用了如圖4和圖5的檢測方法。

圖 4

分析影響球面半徑精度的因素有以下幾點：

（1）球形最大輪廓尺寸未超過半徑，無法采用直接測量的方式獲得實際尺寸，間接測量方式存在測量誤差。

圖 5

（2）零件外形的平行度、圓度和表面粗糙度對半徑的測量有較大的影響，要求作為檢測基準的端面應與球面軸線垂直。

（3）刀具磨損產生的誤差。刀具磨損會造成刀尖圓弧大小的變化，磨損量會直接復映在零件形狀上產生誤差，雖單件生產顯示不明顯，但對于批量生產必須考慮。

（4）檢測工裝、測量器具、接觸力產生的測量誤差。因零件壁厚只有0.5mm，測量時接觸力會造成零件彈性變形產生誤差。

（5）機床精度和成形軌跡產生的誤差。

5. 解決影響球面半徑精度的技術措施

（1）正確選擇和使用量具，查明產生誤差的原因，設法對其消除或減少，如控制接觸力、校正目測準確度、消除量具誤差和原理誤差等。

（2）調整零件相對位置或定位元件，按照均分誤差原理，多次檢測取平均值法，減少尺寸的分散范圍。

（3）人為地補償原始誤差，抵消工藝系統中的誤差，從而減小加工誤差，提高加工精度。

（4）消除接觸力變形誤差，檢測時可在零件檢測點附近架一百分表，力的大小會引起百分表讀數的變化，根據變化的大小判定用力的程度。

（5）采用試切法進行調整，對工件進行試切→測量→調整→再試切，直到達到圖樣精度為止。

零件完成后，利用間接測量法，使用圖4所示的檢具進行過程測量，以判定外徑R的正確與否。工裝制造時，主要要求兩個圓柱的圓度要好、直徑相等且事先測知，檢測板的開口其形狀尺寸也要求較高且事先測知。檢查時，使圓柱面與球形面接觸，用塊規測出圓柱與基準面的真值m（使用塊規時，用力要適度，或松、或緊都會影響到測量結果的準確性）。然后根據勾股定理，利用公式即可換算出圓弧半徑Rx的大小

（Rx+d/2）2=[（L－m－d－10）/2]2+（39－d/2）2

球形內徑R或壁厚可利用滾珠和千分尺結合測量獲得，方法如圖5所示。檢測時，鋼珠的圓度要好且事先測知，用千分尺時，測量點盡可能在測量部位的法線方向，以符合阿貝原則。