環(huán)形薄壁分布孔的相對角度測量方法

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(diǎn)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(shí)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(diǎn)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(jī)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(shí)，被丟失的信息越多。使用該方法 會(huì)引入較大測量誤差，為保證測量值更真實(shí)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(gè)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(shí)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(huì)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(shí)，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(huì)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(diǎn)連線評定方法3.1模擬點(diǎn)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(shí)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(diǎn)位，通過圓心 與模擬點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)：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(diǎn)，如圖2所示：e交點(diǎn)2交點(diǎn)e交點(diǎn)2交點(diǎn)3 交點(diǎn) 1，*二一.-交點(diǎn)4交點(diǎn)2,交點(diǎn)4 八、圖2孔位的測量確定模擬點(diǎn)位置：將各芯軸上的交點(diǎn)分別連線相交，相交點(diǎn)即為孔的模擬點(diǎn)位， 如圖3。圖3圖3孔位的計(jì)算確定角度：將模擬點(diǎn)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(jì)算003.2模擬點(diǎn)連線評定方法誤差分析模擬點(diǎn)連線的方法評定誤差，主要來源于所測得計(jì)算的模擬點(diǎn)的位置誤差，而點(diǎn)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(shí)心軸方向隨意性等因素，都會(huì)使所尋找的模擬點(diǎn)產(chǎn)生偏移，如圖5所示，會(huì)直接影響 測量值的評定。圖5芯軸偏移導(dǎo)致的模擬點(diǎn)偏差當(dāng)芯軸發(fā)生偏移，其模擬點(diǎn)位置也產(chǎn)生偏差，最終的角度誤差值S的計(jì)算公式為：(x)2 + (y)2 2 xX - 2 yy5 = arctan(1+ ,)x 2 + y 2為了驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn)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(jì)。3.3測量效果比對用直接測量心軸與模擬點(diǎn)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(jì)要求。表1直接測量心軸與模擬點(diǎn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以上這些測量孔組，在實(shí)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