機械零件檢測質量的提高與誤差原因探究

王超梅

（中國電子科技集團公司第十一研究所，北京 100015）

機械零件檢測涉及長度、尺寸、形狀以及粗糙度等諸多內容。機械零件檢測對于機械產品質量和使用性能具有至關重要的影響。對此，檢測人員要高度重視并有效加強機械零件檢測，嚴格遵循各項程序的具體規定，對機械零件開展全面嚴格的檢測，并分析誤差原因，靈活應用高效良好的檢測技術手段，保障機械零件檢測質量。

1 機械零件檢測的主要內容

1.1 零件幾何精度

幾何精度主要包括兩部分內容，一部分是尺寸精度，另一部分是形狀位置精度。檢測機械零件有時并非僅對單個零件的幾何尺寸進行檢測，而是檢測相對配合精度。形狀和位置精度檢測主要包括圓度、垂直度、平行度、同軸度等內容。

1.2 表面質量

對機械零件表面質量進行檢測，不僅要檢查零件表面光潔度，還要檢測零件表面是否存在劃傷、拉毛、燒損等缺陷。

1.3 力學性能

對機械零件的力學性能進行檢測，通常僅檢測硬度一項，一般不對其他指標進行檢測，但有時需檢測零件的彈簧剛度和平衡狀況。

1.4 隱蔽缺陷

零件內部可能存在空洞、夾渣等缺陷。在使用此類零件的過程中，可能出現微觀裂紋。通常情況下，無法對此類缺陷進行肉眼觀察和測量。對此，要通過相關儀器全面檢測零件的隱蔽缺陷。

2 機械零件檢測誤差原因

2.1 計量器具誤差

此類誤差是由于計量器具本身存在誤差，與外部測量環境和被測機械零件無關。計量器具引發的誤差，是對計量器具各方面缺陷（例如設計缺陷、制造缺陷、裝調缺陷等）引發的誤差的綜合反映。例如，計量器具設計對阿貝原則的違背，其被測線未能重合測量線導致的誤差，對簡化機構進行采用導致的設計誤差、線紋尺刻度引發的誤差以及調校計量器具后形成的殘留誤差等[1]。

2.2 環境誤差

在對機械零件進行檢測的過程中，各類環境條件，諸如氣壓、溫度、照明、震動等與檢測要求的標準狀態不相符，或者環境因素變化導致的計量器具誤差以及被檢測機械零件本身形成的誤差，均可稱之為環境誤差[2]，在環境誤差中，溫度誤差尤為典型。

2.3 人員誤差

檢測者主觀因素導致的誤差，被稱之為人員誤差。例如，檢測者在對機械零件進行檢測的過程中，未能保持垂直的觀察方向、未能準確讀數等導致檢測結果出現偏差[3]。部分檢測者存在一定的感官缺陷，或者在檢測過程中未能集中精神，也可能導致人員誤差。

2.4 方法誤差

檢測者采用的測量方法不正確或不規范，在對機械零件進行測量時，對近似測量方法進行采用，或者測量依據不完善的理論而導致的誤差，均可稱之為方法誤差[4]。例如，通過弓高弦長法對大圓直徑進行測量，會導致較大的測量誤差。

2.5 系統誤差

基于同等條件，對同一尺寸進行重復測量，形成大小和方向相同的誤差，或者測量條件未發生變化，誤差遵循一定規律呈現出變化，此類誤差均可稱之為系統誤差。量具和量儀缺乏精準刻度、校正工具存在誤差、實施精密測量時未滿足20℃±1℃的環境溫度均可能引發系統誤差[5]。系統誤差的來源主要包括如下方面：（1）儀器誤差。測量儀器存在缺陷，或者未能嚴格遵循規定條件對測量儀器進行使用導致誤差。儀器誤差主要有如下幾種表現：一是示值誤差。例如，米尺變形影響刻度標準；電表軸承發生磨損影響示值準確性等。二是零值誤差。例如，千分尺發生磨損，導致在零位時形成的讀數非零；在使用電表前，未對零位進行調整等。三是儀器機構和附件誤差。例如，天平兩臂并非等長；砝碼不夠準確；電橋缺乏標準電阻等。（2）方法誤差。實驗理論、方法、條件與相關要求不符導致的誤差。例如，在實施熱學實驗的過程中，絕熱條件的好壞會影響測量結果。（3）人員誤差。即觀測者個人生理或心理因素導致的誤差。對系統誤差進行消除，可采取如下方法：在實施測量前，檢定各項測量器具，并遵循工藝規范規定尺寸實施修正，對誤差進行減小，確保測具具有準確的刻度，在實施測量前，對測具進行仔細檢查，形成準確的測量結果。

2.6 隨機誤差

基于實際測量條件，對同一尺寸展開多次測量，誤差絕對值會呈現出不可預見的變化量，此類誤差稱之為隨機誤差。隨機誤差是暫時無法控制的各類因素導致的，例如，在對機械零件進行測量的實際過程中，溫度呈現出微小變化、地面產生微小震動以及測具部件間運動呈現出摩擦變化等因素，均會對測量結果形成不可預見的影響。雖然無法徹底消除隨機誤差，但通過對環境進行改善，減少震動、溫度等因素影響，可實現對隨機誤差的有效減少，還能通過數學統計相關方法，開展概率分析，對隨機誤差相應的影響數值進行降低[6]。

2.7 粗大誤差

在對機械零件進行測量的過程中出現規定條件之外的預期誤差，即為粗大誤差。諸多因素均可導致粗大誤差，例如對測具示值讀取錯誤、用以測量的測具存在缺陷、未能正確規范地使用計量器具、測量過程中未能集中精神存在操作不當、將示值讀錯記錯等。粗大誤差會導致測量結果產生較大差距，形成嚴重危害。對此，要改善工作流程，秉持謹慎小心的態度進行測量，盡量消除粗大誤差。

3 提高機械零件檢測質量的措施

3.1 對工藝規范進行明確

檢測人員應明確工藝規范的具體內容和各項要求，對機械零件整體的形狀結構形成全面掌握。要剖析零件視圖，按照固定順序展開逐一分析，對視圖結構、位置以及表面進行明確。檢測人員應對工藝規范包含的規定尺寸進行詳細了解，通過觀看尺寸來對零件的大小進行了解。要把握規范包含的長、寬、高尺寸分析設計基準，分清關鍵尺寸、定位尺寸以及定形尺寸，與零件工藝相結合，分清各類加工形式。對于重要尺寸或者關鍵尺寸，要將公差精度等級作為依據，并結合表面粗糙度的具體要求，對零件在整體或者組合件中發揮的作用進行分析。對于具有專屬功能或者特殊要求的各類零件，諸如凸輪、齒輪、絲杠、渦輪渦桿等，要熟練掌握和靈活運用相關技術標準。對于不同種類的機械零件，檢測人員要掌握相應的國家標準。部分零件表面涉及熱處理工序，要對熱處理前后零件表面在尺寸、公差等方面發生的變化加強注意。檢測人員應對圖紙包含的標題欄進行分析，了解零件材料的名稱、規格以及相關標準，對其工藝性能進行分析。在檢測機械零件的過程中，可能會遇到如下問題：通過銑床對不銹鋼材質的一批零件進行加工，負責生產加工的工人，未能選擇理想的銑刀材料，導致零件加工完成后，其表面較為粗糙，難以符合工藝規范具體要求的相關標準，且加工效率低下，難以保障產品質量和精度。對此，需對銑刀材料進行更換，大幅度提高零件加工質量和效率，保障零件表面加工質量，確保其符合工藝規范的具體要求。

3.2 對工藝規范進行分析

機械零件加工以工藝規范為依據，機械零件檢測也以工藝規范為指導。對此，要仔細研讀工藝規范，遵循工藝路線規定的安排順序，認真審閱各道工序涉及的尺寸、工藝尺寸換算、工序余量以及加工部位，對重要工序和關鍵工序的裝夾方式進行了解，合理選定定位基準等，在加工過程中，要確保對工藝紀律的嚴格執行，加強對加工過程的有效控制，實現對產品質量的有效保障。

3.3 對量具和測量方法進行合理選擇

檢測人員對工藝規范和相關文件的具體規定熟悉后，應對量具、測具進行合理選取，對機械零件開展檢測，提高檢測精度和檢測效率。要綜合考慮機械零件的尺寸精度、幾何形狀、檢測便利性等因素，對測具、量具進行合理選用。例如，對內孔尺寸進行測量，可選用內徑千分尺或卡尺。在零件加工生產現場，相關檢測人員對各種檢驗工具，諸如工夾量具、尺表等進行使用前，要先做好計量檢定，確保在檢驗工具有效期內對之進行使用。在對機械零件的形狀精度、尺寸精度、位置精度、接觸精度以及表面粗糙度等進行檢測時，為保障測量的準確性和快捷性，可將通用檢測工具和專用檢驗工具配合起來使用，要對檢驗工具和零件實施定溫后，再進行測量，避免在高溫、高磁環境中放置檢測工具，導致檢測工具出現變形、銹蝕和磁化，從而造成使用精度降低。在使用完檢測工具后，要及時對之進行擦拭，并做好防銹處理，避免其受到擠壓、疊放和磕碰。部分機械零件無法用通用量具進行檢測，對此，檢測人員應按照實踐經驗，與理論知識相結合，通過間接方法實施檢測，例如，對尺寸較大的圓柱形機械零件直徑進行測量，可先將圓周長度間接測出，再按照函數關系公式，對工件直徑進行計算。

3.4 對測量基準進行合理選擇

檢測人員對測量基準進行選擇，應盡量重合工藝基準和設計基準，對基準進行優選，要盡量選用具有較高尺寸精度且能保障測量穩定性的基準。例如，對圓跳動、同軸度進行測量，套類零件通常將中心孔選為基準；對垂直度進行測量一般將大面選為基準。

3.5 做好表面檢測

對機械零件進行檢測，要重視并做好表面檢測，在檢測過程中，詳細記錄表面裂紋、劃傷、變形、碰傷等問題，對于各類半成品零件，要清晰標識和準確隔離合格品、廢品以及返修品等，防止混淆。

3.6 做好尺寸檢測

檢測人員要加強對機械零件的尺寸檢測。對于部分機械零件可采用直觀測量方法，直觀測量較為簡便，計算較少，例如，通過千分尺對軸件直徑進行測量等。部分機械零件尺寸難以直接測量，可采用比較測量方法。例如，通過比較儀對軸徑進行測量，先通過量塊或者標準件對比較儀實施指針調零，再開展測量，比較儀獲取的讀數并非軸徑實際尺寸，僅為偏差值。采用比較儀對標準件進行測量時，測立壓陷變形、溫度等因素均可能導致測量誤差。標準件決定比較測量儀的實際測量精度，標準件的幾何形狀和材質應與被測零件保持相同，在實際測量過程中，一般對量塊進行使用，以代替標準件。當機械零件具有復雜的檢測形狀或者機械零件需檢測較多尺寸時，可先列出測量清單，將要求檢測的各項尺寸寫下來，并記錄實測結果，然后根據清單內容開展逐項檢測。完成檢測后，要根據清單記錄的具體狀況，對機械零件合格與否進行判斷，避免遺漏檢測尺寸，保障檢測質量和檢測效率。

3.7 做好形位公差檢測

遵循國家相關標準具體規定的14 種形位公差項目，按照工藝規范對零件提出的要求項目，實施逐一檢測。對跳動公差進行檢查時，要以工藝基準或者設計基準為測量基準，采用百分表或者千分表進行測量，要與零件測量表面保持垂直，避免百分表或千分表發生歪斜而導致測量出現誤差。工裝夾具出現磨損、機床精度不夠等因素，會在不同程度上影響形位公差。可通過杠桿高度尺或者三維測量儀，結合V 形塊或者平板，根據相關圖紙，將測量基準找出，通過各類量具或儀器進行測量。例如，通過奇數溝千分尺對圓度進行測量；通過塞尺對平面度進行測量；通過偏擺儀結合杠桿表對垂直度或軸度進行測量等。

3.8 做好對孔的測量

通常采用內徑千分尺、塞規和內徑表對孔進行測量，還可通過光滑極限量規對孔進行檢驗。量規具有相對簡單的結構，且使用方便。用于對孔進行檢驗的量規是“塞規”；用于對軸進行檢驗的量規是“卡規”；用于對工件最大實體尺寸進行檢驗的量規是“通規”；用于對工件最小實體尺寸進行檢驗的量規是“止規”。一般情況下，通規可以通過而止規不可以通過的工件，即判定為合格。

4 結語

綜上所述，機械零件檢測誤差原因主要包括計量器具誤差、環境誤差、人員誤差、方法誤差、系統誤差、隨機誤差以及粗大誤差等。可通過對工藝規范進行明確、對工藝規范進行分析、對量具和測量方法進行合理選擇、對測量基準進行合理選擇、做好表面檢測、做好尺寸檢測等措施來提高機械零件檢測質量。