管状零件内孔的表面粗糙度测量装置设计方案.doc

管状零件内孔的表面粗糙度测量装置设计方案 1.1 国内外发展现状 目前国内外针对管状零件内孔的表面粗糙度测量方法大多是针对小孔径和小长度的管孔，在这一方面有很多检测方法，但不适合大直径内孔的测量，而大直径孔内表面粗糙度的测量很少见于报道。 国内方面：我国对表面粗糙度的研究是源远流长的，从远古时期就可以说已经开始了，刚开始主要是师傅目测，完全的靠经验，因为先前对表面粗糙度的要求也不是很高，所以完全可以达到要求了，这种方法在现在的很多小型工厂也仍然在使用，到后来就发展为比较法，干涉法，光切法等，现在就介绍一种利用仪器粗糙度的方法，这个是由我国哈尔滨刃具厂2205型表面粗糙度的测量仪，其最好的就是采用了计算机系统来处理数据，使其性能有了大大的提高。其基本原理，从相敏整流输出的模拟信号，经过放大以及电平转换之后进入数据处理系统，计算机自动的将其所采取的数据滤波和计算，得到测量结果。现代的表面粗糙度的测量基本用的都是这个原理，不同的是测量机构设计的不同， （1）山东工业大学介绍了一种测量表面粗糙度的原理和方法，该方法是将工件竖立于工作台面，测量机构通过弹性滑轮和固定管轮与管壁接触，当步进电机带动滚筒转动时实现测量机构沿着管壁在孔内按一定的步长走，每走过一段距离，步进电机通过精密转动轴带动电感测头转动，转动360度后，测量出一个管壁内孔的圆形截面参数。步进电机每转动一设定的角度，计算机对电感测微仪的输出采样一次，整个测量机构的行走、采样、数据处理等全由外围计算机完成，测量长度可达10m。（2）大连宝原核设备有限公司研究了一种测量大缸体内表面粗糙度的方法，其主要是利用放置在缸体纵截面前的自准直仪，调整自准直仪和固定在自制内圆直线度桥板检具上的反射镜的相对位置，使反射回来的像镜的十字线与反射镜背面90°弯板（与反射镜同时固定在自制内圆直线度桥板检具上）中的垂线重合，然后从自准直仪读数机构中读出桥板与内轮廓接触点两端高度差，并按顺序依次一段接一段移动，移动时，若90°弯板的垂线与经纬仪望远镜十字线不重合时，只要轻轻左右调整推动杆即可使弯板中的垂线与望远镜十字线相重合，从而保证了桥板在缸体内始终沿着测量方向等距离直线移动。这种方法只能测量内孔中的一条母线的表面粗糙度，而不能反映管孔整个表面粗糙度。 国外方面：奥地利的AVL公司介绍了一种应用电容式传感器制作的圆筒量规装置检测钢管内孔的方法，其主要是利用电容式传感器制作的圆筒量规装置在钢管中移动，每隔一定步长对钢管内壁进行定位，以获得各段钢管的方向位置。上述测量均采用的是“平均效应”法，其只能对管壁进行定性研究而无法进行定量研究。 1.2 发展趋势与展望 表面粗糙度误差在测量技术是保证零件质量和提高生产率的重要手段,在机械加工中扮演着十分重要的角色.随着计算机测控技术的发展,出现了以单片机、工业控制机和PLC为控制实体的全新的机电一体化测量仪器与在线测量系统。 当然在测量技术还有许多问题亟待解决.如高准确度传感器的研制,测量策略和数据处理策略的优化等,对大型长类零件的测量更是存在一定的问题.随着这些问题的解决,测量技术会有更光明的应用前景。 当前,几何量的趋势是向大量程、高分辨率、动态、自动化、多功能等方向发展.具体的说有以下四点： （1） 提高测长仪器的分辨率，这是提高其相对计量准确度的必要前提； （2） 应用光电和电视技术，光电显微镜最初用于几何量的镜态测量，后来研制成功光点显微镜，显已制成动静两用的光电显微镜； （3） 发展新的光干涉与光信息处理技术； （4） 微处理机用几何量计量仪器，不仅是采集和处理数据，而正在向实时控制和人工智能方向发展，使几何量计量朝着动态、自动、综合、多参数和多功能方向发展，例如坐标计量机。 1.3 形状误差测量的定义和方法 1.3.1 形状误差的定义 形状误差是指被测实际要素对其理想要素的变动量。形状误差包括直线度误差、平面度误差、表面粗糙度误差、圆弧度误差、线轮廓度误差和面轮廓度误差。 1.3.2 形状误差测量 对形状误差进行测量是认识工件形状质量状况的基本手段。通过测量，应达到以下两个目的，第一是判断所测量工件是否符合给定的精度要求，即判别其是否合格；第二是根据测量结果，分析和寻找产生形状误差的原因，以便改进有关设计和工艺，使工件的加工精度不断提高。 对测量过程和测量结果的两个方面的要求，一是精确要求，即测量结果必须达到一定的可信度；二是经济性要求，即在保证测量结果精确的前提下，应是测量过程简单、经济、所花代价最小。