环形薄壁分布孔的相对角度测量方法.doc

环形薄壁分布孔的相对角度测量方法 摘要：本文通过对环形薄壁分布孔的原测量方法的弊端分析，提出一种适合该类孔组的测量和数据处理办法-模拟点连线法，通过数据比对分析，可以确定该方法测量结论真实可靠。 关键词：薄壁分布孔 相对角度 测量 The measuring method of relative angle of Annular thin-walled distribution hole Abstract：In this paper,through the analysis of the disadvantages of the original measurement method of the annular thin-walled distribution hole，To explore a suitable for this kind of hole group measurement and data processing method.Through the data comparison and analysis,to determine this conclusion is correct and reliable measurement method. Key words：Annular thin-walled distribution hole The relative angle Measurement 引言 所谓环形薄壁分布孔，是指分布在环形零件壁四周呈规则或不规则分布的孔组，如某些具有装配要求的零部件外罩、套筒等，生产中常常对它的相对角度提出测量要求。测量涉及的参数为孔的轴线，其测量难点在于孔分布在环形壁上，壁薄，不能直接测量。对此，通常考虑采用的方法是在孔内插入配合心轴，再用三坐标测量机测得心轴间角度作为孔间的角度。然而对于这种薄壁零件（一般在1-5mm），孔越浅时，被丢失的信息越多。使用该方法会引入较大测量误差，为保证测量值更真实可靠，需探索出一种适合该类孔组测量，且最接近于孔组相对位置的数据处理办法。 通常的测量方法误差分析 选用间接测量方法获取角度值具体操作方法是：选择与被测孔相同大小的多个芯轴，插入孔组中，如图1所示。 图1 芯轴配合孔组测量 通过测量芯轴间的角度的方法，得到孔组间的角度测量值和误差评定值。 这样的方法，在孔壁足够厚时是可行的。然而，对于薄壁零件的分布孔，由于加工误差的影响（如孔与薄壁垂直性差、孔内带有毛刺、芯轴与孔配合不密切等因素），会导致测量误差被放大；再者，由于壁薄引起孔的导向性变差，导致芯轴与孔配合时，芯轴在方向上的自由度控制力度削弱，配合变得更加随意，可直接影响测量值的评定。 分析发现，此类环形面上孔组的角度，与其孔轴线相对应的方向有关。而以上各种加工误差会导致心轴轴线偏离环形体中心。因此，完全依靠测量轴线的方法（即轴线所在方向）判断角度是不可取的，基于此，在图纸中无特殊要求的情况下（如对称等），需考虑孔在环形面且对环形体中心有关的对应的位置，避免出现误判的结果。 模拟点连线评定方法 模拟点连线评定方法介绍 作为薄壁件，孔与薄壁的相对垂直性对于产品的使用性能和装配性能的影响不大，倒是孔所在的相对位置更为重要的，测量时如何获得孔在环形体上所在的精确位置，才是测量工作的关键所在。因此，可考虑利用配合芯轴测量孔的位置，即找出孔的模拟点位，通过圆心与模拟点连线形成的角度，即为最终孔组间的角度。 而在薄壁上，孔的方向与测头方向垂直，无法直接找到合适的点来表示该孔的具体位置，因此，还需要借芯轴配合来完成，具体方法是： （1）确定交点：将芯轴与孔配合，分别测出两圆弧和芯轴，再将芯轴与圆弧分别相交，得到交点，如图2所示： 图2 孔位的测量 （2）确定模拟点位置：将各芯轴上的交点分别连线相交，相交点即为孔的模拟点位，如图3。 图3 孔位的计算 （3）确定角度：将模拟点与圆心连线，两连线间的夹角α即为两孔间的相对角度，如图4。 图4 角度的计算 模拟点连线评定方法误差分析 模拟点连线的方法评定误差，主要来源于所测得计算的模拟点的位置误差，而点的位置则受心轴与孔间的配合误差影响，如孔内带有毛刺导致芯轴与孔配合不密切、环形体壁薄使配合时心轴方向随意性等因素，都会使所寻找的模拟点产生偏移，如图5所示，会直接影响测量值的评定。 图5 芯轴偏移导致的模拟点偏差 当芯轴发生偏移，其模拟点位置也产生偏差，最终的角度误差值δ的计算公式为： 为了验证配合误差对角度误差评定的影响，将配合心轴在方向作了不同角度的调整，在各种角度条件下用该模拟点连线法评定几种不同半径环形体的孔组角度，并观察误差值变化情况。其图形如图6所示： 图6 角度测量误差关系图 由以上图形可知： 1）随着心轴调整角度增大