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1、環(huán)形薄壁分布孔的相對角度測量方法摘要:本文通過對環(huán)形薄壁分布孔的原測量方法的弊端分析,提出一種適合該類孔組的測量 和數(shù)據(jù)處理辦法-模擬點連線法,通過數(shù)據(jù)比對分析,可以確定該方法測量結(jié)論真實可靠。關(guān)鍵詞:薄壁分布孔 相對角度 測量The measuring method of relative angle ofAnnular thin-walled distribution holeAbstract: In this paper,through the analysis of the disadvantages of the original measurement method of the
2、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 relat
3、ive angle Measurement引言所謂環(huán)形薄壁分布孔,是指分布在環(huán)形零件壁四周呈規(guī)則或不規(guī)則分布的孔組,如某些 具有裝配要求的零部件外罩、套筒等,生產(chǎn)中常常對它的相對角度提出測量要求。測量涉及 的參數(shù)為孔的軸線,其測量難點在于孔分布在環(huán)形壁上,壁薄,不能直接測量。對此,通常 考慮采用的方法是在孔內(nèi)插入配合心軸,再用三坐標(biāo)測量機測得心軸間角度作為孔間的角 度。然而對于這種薄壁零件(一般在1-5mm),孔越淺時,被丟失的信息越多。使用該方法 會引入較大測量誤差,為保證測量值更真實可靠,需探索出一種適合該類孔組測量,且最接 近于孔組相對位置的數(shù)據(jù)處理辦法。通常的測量方法誤差分析選用間接測
4、量方法獲取角度值具體操作方法是:選擇與被測孔相同大小的多個芯軸, 插入孔組中,如圖1所示。通過測量芯軸間的角度的方法,得到孔組間的角度測量值和誤差評定值。這樣的方法,在孔壁足夠厚時是可行的。然而,對于薄壁零件的分布孔,由于加工誤差 的影響(如孔與薄壁垂直性差、孔內(nèi)帶有毛刺、芯軸與孔配合不密切等因素),會導(dǎo)致測量 誤差被放大;再者,由于壁薄引起孔的導(dǎo)向性變差,導(dǎo)致芯軸與孔配合時,芯軸在方向上的 自由度控制力度削弱,配合變得更加隨意,可直接影響測量值的評定。分析發(fā)現(xiàn),此類環(huán)形面上孔組的角度,與其孔軸線相對應(yīng)的方向有關(guān)。而以上各種加工 誤差會導(dǎo)致心軸軸線偏離環(huán)形體中心。因此,完全依靠測量軸線的方法(
5、即軸線所在方向) 判斷角度是不可取的,基于此,在圖紙中無特殊要求的情況下(如對稱等),需考慮孔在環(huán) 形面且對環(huán)形體中心有關(guān)的對應(yīng)的位置,避免出現(xiàn)誤判的結(jié)果。模擬點連線評定方法3.1模擬點連線評定方法介紹作為薄壁件,孔與薄壁的相對垂直性對于產(chǎn)品的使用性能和裝配性能的影響不大,倒是 孔所在的相對位置更為重要的,測量時如何獲得孔在環(huán)形體上所在的精確位置,才是測量工 作的關(guān)鍵所在。因此,可考慮利用配合芯軸測量孔的位置,即找出孔的模擬點位,通過圓心 與模擬點連線形成的角度,即為最終孔組間的角度。而在薄壁上,孔的方向與測頭方向垂直,無法直接找到合適的點來表示該孔的具體位置, 因此,還需要借芯軸配合來完成,
6、具體方法是:(1)確定交點:將芯軸與孔配合,分別測出兩圓弧和芯軸,再將芯軸與圓弧分別相交, 得到交點,如圖2所示:e交點2交點e交點2交點3 交點 1,*二一.-交點4交點2,交點4 八、圖2孔位的測量確定模擬點位置:將各芯軸上的交點分別連線相交,相交點即為孔的模擬點位, 如圖3。圖3圖3孔位的計算確定角度:將模擬點與圓心連線,兩連線間的夾角a即為兩孔間的相對角度,如圖4。圖4圖4。圖4角度的計算003.2模擬點連線評定方法誤差分析模擬點連線的方法評定誤差,主要來源于所測得計算的模擬點的位置誤差,而點的位置 則受心軸與孔間的配合誤差影響,如孔內(nèi)帶有毛刺導(dǎo)致芯軸與孔配合不密切、環(huán)形體壁薄使 配合
7、時心軸方向隨意性等因素,都會使所尋找的模擬點產(chǎn)生偏移,如圖5所示,會直接影響 測量值的評定。圖5芯軸偏移導(dǎo)致的模擬點偏差當(dāng)芯軸發(fā)生偏移,其模擬點位置也產(chǎn)生偏差,最終的角度誤差值S的計算公式為:(x)2 + (y)2 2 xX - 2 yy5 = arctan(1+ ,)x 2 + y 2為了驗證配合誤差對角度誤差評定的影響,將配合心軸在方向作了不同角度的調(diào)整,在 各種角度條件下用該模擬點連線法評定幾種不同半徑環(huán)形體的孔組角度,并觀察誤差值變化 情況。其圖形如圖6所示:圖6角度測量誤差關(guān)系圖圖6角度測量誤差關(guān)系圖由以上圖形可知:隨著心軸調(diào)整角度增大,產(chǎn)生角度測量誤差也隨之增大;角度誤差與環(huán)形體半
8、徑相關(guān),當(dāng)半徑值減小,角度測量誤差成倍放大;以模擬點連線法評定,測量誤差極其微小,即使在圖中最差的條件下(半徑值R為 20mm,心軸偏移角度5),其角度測量誤差僅為0.053,對一般角度的自由公差而言其影 響微乎其微,可忽略不計。3.3測量效果比對用直接測量心軸與模擬點連線評定方法對不同角度的孔組測量,得出下表1數(shù)據(jù)。通過 比較可知:直接測量心軸所形成的角度較理論角度誤差較大,甚至超出公差范圍;而模擬連 線的方法形成的角度與理論角度非常接近,滿足設(shè)計要求。表1直接測量心軸與模擬點連線評定方法測量結(jié)果比較角度1530456075公差11111直接測量心軸法13.5226.4347.3660.9873.52模擬點連線法15.0229.6745.2960.1274.81是否滿足裝配要求是是是是是通過實驗發(fā)現(xiàn),以上這些測量孔組,在實際裝配中均符合零件的裝配要求。因此,如果按照之前采用的直接測量心軸的方法評定孔組的角度,那
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