精密偶件测量的质量控制

张亚琴 王静娟 李淑翠?何毅

摘要：针对某液压产品滑阀偶件的配套间隙准确度要求高，测量过程中仪器的系统误差和随机误差又是客观存在的事实，运用误差及不确定度理论分析测量过程的主要不确定度来源及影响因素，使用先进的计量检测设备、采用相应的评定方法实现了间隙尺寸的准确测量，为产品生产过程的质量控制提供了准确可靠的依据。

关键词：偶件测量；设备不确定度；质量控制

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）20-0058-02

计量是科技进步的技术基础，是保证加工产品高质量、高可靠性的必要条件之一。针对某燃油液压系统具有较高的技术要求，其中液压产品偶件是其产品的核心部件，其几何形状及配套间隙能否满足技术要求将直接影响到产品质量，为使产品工作状态既不漏油又不卡滞，必须保证其配套间隙在2～5μm之间。只有选择科学的测量、分析方法，才能保证测量质量，为后续的性能调试、分析等提供准确依据。

1 测量方法的拟定

1.1 阀芯直径测量

采用高准确度的比较仪与三等量块进行比对测量。将清洗干净的阀芯用指示尺测出其实际尺寸，通过量块组合成该尺寸后置于仪器工作台上，使仪器示值稳定后置零，然后放上被测件，分别测得各个截面的直径尺寸误差值，根据三等量块的实际值与比较仪测得的示值误差得到该阀芯直径的实际值。

1.2 阀套测量

采用分度值为0.05μm的高精度电子柱式数显气动量仪与标准量环配套测量，根据产品的尺寸选择合适的量头、量环。气动量仪测得示值的准确程度取决于标准量环的准确度，而标准量环的示值是通过分度值为0.02μm的高精度精密孔径量仪与标准量块相对测量得到。

1.2.1 标准环检测。采用三等量块组合标准环的标刻尺寸，将组合的量块置于精密孔径量仪的工作台上，通过精确地调整仪器使其往复点为一恒定值，使仪器示值置零状态。取下量块将标准环置其工作台上，通过准确的测量得到其误差值，组合量块的实际尺寸与测量得到的误差值的代数和即为标准量环的实际值。

1.2.2 零件的测量。调整仪器，通过两个标准量环准确调整好气动量仪的放大比等，然后分别测量被测零件五个位置的直径尺寸，得到其锥度、椭圆度的测量值。

1.3 产品几何形状测量

产品要求对圆柱度和直线度进行测量和控制，采用高精度的圆柱度测量仪，以精密回转中心为回转测量基准，精密直线运动导轨为直线测量基准，通过其位移传感器测量圆柱体表面若干截面在不同转角位置上的实际轮廓到回转中心线半径的变化量及圆柱体表面的圆柱度值。

1.3.1 圆柱度测量。首先调整仪器，通过圆柱度仪测量软件使机器置于“回家”状态。将阀芯、阀套分别置于圆柱度仪回转工作台上固定好，调整测头与零件工作面接触，再通过软件功能对工件反复进行精确的自动调心和

调平。

测量时，利用操作软件分别测量阀芯、阀套不少于五个截面的圆度值，每个截面重复测量五次，取其平均值作为各个截面的圆度测得值。采用最小二乘法通过软件功能进行评定并合成圆柱度测量值。

1.3.2 直线度测量。测量时仔细调整仪器，使仪器处于最佳状态，并对工件进行调心、调平。

测量时，利用操作软件分别测量阀芯、阀套不少于三个方向的直线性，每个方向重复测量五次，取其平均值作为各个方向直线度的测得值。

通过上述的测量，既可确定阀芯、阀套的直径值和圆柱度、直线度值，若满足技术要求则可进行下一步的分析和判定。若对其进行不确定度分析和计算，处于极限状态的偶件也可能产生不合格的可能，因此，在选择适宜的测量方法的同时，还应采用不确定度理论对测量系统进行分析以保证测量结果的科学性和准确性。

2 测量不确定度分析

为得到一个准确、可靠的测量结果，在选择好的测量方法的同时，应对测量不确定度进行分析和评定，其分析与评定项目包括测量过程中的人、机、料、环等因素，下面选择具有代表性的阀套测量不确定度分析过程如下：

在阀套测量过程中，采用分度值为0.05μm的高精度电子柱式数显气动量仪与标准量环配套测量气动量仪，不确定分析如下：

2.1 示值误差引入的标准不确定度u1

电子柱式气动量仪最大允许示值误差U=0.1?m，服从正态分布k=3，u1=U/k=0.1/3=0.03?m。

2.2 标准环规的示值引入的标准不确定度u2

2.2.1 精密孔径量仪最大允许示值误差U=0.14?m，服从正态分布k=3，u1=U/k=0.14/3=0.05?m。

2.2.2 三等量块（10～25）mm的测量不确定度为0.12?m，服从正态分布k=3，u2=0.12/k=0.04?m。

2.2.3 标准量环重复性引入的标准不确定度用极差法计算：

S（x）=（Rmax-Rmin）/dn=（0.06-0.02）/1.69=0.03?m

u2=（u12+u22+u32）-2=0.07?m

2.3 阀套测量重复性引入的标准不确定度u3

重复10次测量结果分别为：

0.05?m 0.00?m 0.05?m 0.10?m 0.10?m 0.00?m

0.10?m 0.15?m 0.05?m 0.10?m

根据贝塞尔公式算得实验标准偏差为：S（x）=0.05?m

2.4 合成标准不确定度uc

uc=（u12+u22+u32）-2=0.09?m

2.5 扩展不确定度U

U=kuc=2×0.09=0.18?m（k=2）

3 结语

滑阀偶件配合间隙的测量和控制，通过选择合适的检测设备、科学的测量方法、合格的人员、受控的环境条件等多方面的控制，才能得到满意的结果。通过测量质量控制，间隙量在2～5μm之间的偶件在后续的装配、性能调试分析中均得到了满意的效果。通过采用科学的方法对测量方案所确定的测量系统不确定度进行分析，方能保证测量结果的准确性。

作者简介：张亚琴（1964—），女，长春设备工艺研究所高级工程师，研究方向：技术质量、技术测试。