412002 中航工業(yè)南方航空工業(yè)有限公司 湖南 株洲｜郭坤 林虎 孫要兵 李軍 李文

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航空零件測(cè)量方法的選定

412002 中航工業(yè)南方航空工業(yè)有限公司 湖南 株洲｜郭坤 林虎 孫要兵 李軍 李文

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)發(fā)展，零件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，尺寸精度要求越來越高，由于精度要求高、測(cè)量部位結(jié)構(gòu)復(fù)雜或空間狹小、裝機(jī)前的100%的精密計(jì)量等原因，傳統(tǒng)機(jī)械式測(cè)具難以滿足測(cè)量要求，這些精密尺寸的檢測(cè)也越來越依賴三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，但三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)資源緊張， 造成目前的科研生產(chǎn)中出現(xiàn)大量的因測(cè)量等待造成的停機(jī)等待，規(guī)范零件尺寸的測(cè)量方法，減少須計(jì)量的尺寸要素將會(huì)變的更有意義。關(guān)鍵詞：零件；三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)；一次裝夾；直接測(cè)量；間接測(cè)量

經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有零件需三坐標(biāo)計(jì)量的尺寸中90%以上為平面度、平行度、位置度、同軸度、圓度、跳動(dòng)、垂直度、輪廓度和普通測(cè)具難以測(cè)量的直徑、軸向長度尺寸、角度、圓弧R等，另外，新機(jī)中大量的常規(guī)尺寸因?qū)Ｓ昧烤呶瓷暾?qǐng)或未到位而需三坐標(biāo)計(jì)量。

解決方案的原理和可靠性分析

替代三坐標(biāo)計(jì)量檢測(cè)這些尺寸的方案必須遵循一個(gè)原則：能直接檢測(cè)的必須直接檢測(cè)，不能直接檢測(cè)的必須通過間接的方法檢測(cè)或間接的方法保證，且這些方法必須能確保檢測(cè)結(jié)果的可靠性。

a直接檢測(cè)的方法

就是設(shè)計(jì)專用測(cè)具系統(tǒng)、使用簡(jiǎn)易三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等進(jìn)行直接測(cè)量。

b間接檢測(cè)的方法

主要包括兩大類：一類是利用與被測(cè)部位形狀誤差非常小的特點(diǎn)間接測(cè)量被測(cè)要素，包括打樣膏、測(cè)量成型刀具尺寸等；另一類是基于切削加工原理和數(shù)控設(shè)備自身精度高、加工工藝穩(wěn)定的特點(diǎn)對(duì)加工過程的誤差進(jìn)行分析，包括對(duì)刀誤差、讓刀量差異和刀具損耗的分析和各種被測(cè)幾何量要素間的幾何關(guān)系分析，最后經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理驗(yàn)證來間接判定被測(cè)尺寸是否合格。

①依靠數(shù)控設(shè)備自身精度和工藝可靠性間接保證

將2016年1月-2017年10月90例老年腹腔鏡全麻手術(shù)患者隨機(jī)數(shù)字表法分組。觀察組ASAI級(jí)21例,II級(jí)24例。男23例,女22例;年齡61-79歲,平均(67.67±2.13)歲。對(duì)照組ASAI級(jí)22例,II級(jí)23例。男24例,女21例;年齡61-78歲,平均(67.76±2.24)歲。

隨著數(shù)控機(jī)床和刀具技術(shù)的不斷發(fā)展，其加工精度保持一致性越來越好?，F(xiàn)有數(shù)控設(shè)備自身的重復(fù)定位精度多為3～8μm，其對(duì)加工精度一致性的影響也就≤8μm，利用設(shè)備自身精度和工藝方法的可靠性等即可判定一些尺寸要求合格，如同軸度、垂直度、角度等。

（1）一次加工圓的相互同軸度判定

下圖1所示，ΦD、ΦB的中心線與機(jī)床中心線同心（誤差源于設(shè)備動(dòng)態(tài)剛性，可忽略不計(jì)），假如測(cè)量ΦD相對(duì)ΦB的同軸度時(shí)以A基準(zhǔn)面為坐標(biāo)系平面，ΦD相對(duì)ΦB的同軸度誤差即源于A基準(zhǔn)面相對(duì)機(jī)床坐標(biāo)系平面的平行度誤差、ΦD中心線段自身直線度誤差和A基準(zhǔn)面自身的平面度誤差，由于ΦD、ΦB的中心線段長度與A基準(zhǔn)面直徑比值非常小（圖示例子約為1/15），故這些誤差對(duì)同軸度誤差影響非常小，其同軸度可完全靠設(shè)備自身精度保證。

圖1　粗實(shí)線所示面均為一次裝夾加工而成

（2）一次加工的圓相對(duì)面的垂直度判定

按照上述1.2.1.1條的推論，如上圖1所示ΦB的中心線段長度與A基準(zhǔn)面的比值為3/150，圖示垂直度要求可完全依靠設(shè)備自身精度保證。

（3）角度的判定

按照上述1.2.1.1條的推論，當(dāng)錐面角度尺寸其誤差只與設(shè)備自身的精度和測(cè)量基準(zhǔn)面自身精度有關(guān)，且誤差遠(yuǎn)小于該尺寸的公差時(shí)，角度尺寸完全由數(shù)控設(shè)備自身精度保證。

②綜合利用數(shù)控設(shè)備自身精度、數(shù)控加工工藝穩(wěn)定、加工工藝可靠性分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等間接判定被測(cè)尺寸是否合格

現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備精度高，加工時(shí)使用通用的標(biāo)準(zhǔn)刀具，在固化程序、切削參數(shù)和刀具壽命后，加工工藝穩(wěn)定，重復(fù)加工尺寸精度一致好，其精度誤差可通過工藝分析和統(tǒng)計(jì)分析判定在一定范圍。如果將判定的誤差范圍設(shè)置為安全量，在尺寸公差尺寸鏈安排時(shí)考慮安全量，再對(duì)其它誤差進(jìn)行量化檢測(cè)即可間接判定間接被測(cè)尺寸是否合格，最后通過定期或訂批抽檢等手段即可確保這種間接檢測(cè)方法的可靠性。

b限制條件

①公差在0.05以內(nèi)的所有幾何尺寸必須100%測(cè)量；

②所有壁厚尺寸必須100%測(cè)量；

③能夠使用專用量具、簡(jiǎn)易三坐標(biāo)等方法進(jìn)行直接測(cè)量的必須使用直接檢測(cè)方法；

④不能使用直接檢測(cè)方法的必須確保檢測(cè)方法的可靠性。

（1）由成型刀具保證的，必須有刀具合格證或?qū)Φ毒哌M(jìn)行檢測(cè)，可采用R規(guī)、對(duì)刀儀等檢測(cè)方法；

（2）依靠數(shù)控設(shè)備自身精度和工藝可靠性間接保證的，必須先對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行鑒定，被測(cè)面與基準(zhǔn)面必須是一次裝夾加工的；

（3）綜合利用數(shù)控設(shè)備自身精度、數(shù)控加工工藝穩(wěn)定、加工工藝可靠性分析和統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等間接判定被測(cè)尺寸是否合格的，其加工過程能力控制必須穩(wěn)定、可靠。

結(jié)束語

本文闡述了的各種可能替代三坐標(biāo)的檢測(cè)方法，但由于機(jī)械加工過程復(fù)雜，不能確保可靠性為100%，同時(shí)，這需要有穩(wěn)定的過程能力。伴隨著自動(dòng)化生產(chǎn)線的推廣運(yùn)用，將會(huì)有許多新的測(cè)量難題需要后續(xù)進(jìn)一步研究。

參考：

［1］機(jī)械加工工藝師手冊(cè)［M］機(jī)械工業(yè)出版社.2001.08.

［2］范玉清.現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)［M］北京航空航天大學(xué)出版社 2001.