金属机械零件安装的几何误差测试系统

何 波

（兰州交通大学，甘肃 兰州 730070）

金属机械零件安装是我国大部分企业进行加工生产的重要基础同时也是重要环节，在各企业的机械设备正式使用前，第一步是要确保金属机械零部件安装的安全性与安装质量，使其在生产过程中将良好的性能发挥出来，并延长设备的使用寿命，但需要注意的是，企业常用机械设备在使用过程中常常要面临恶劣的工作与运行环境，经常会受到各类问题的威胁，若金属零部件安装过程中出现误差造成生产事故将会给企业带来巨大经济损失并造成严重的社会影响，因此提出金属机械零件的几何误差测试系统设计。几何误差测试的主要内容包括：待安装零件的尺寸、形状和表面相互位置精度以及表面质量、物理力学性能等等[1]。通过几何误差测试，从技术条件和经济效果综合考虑，尽可能消除或减少误差。

1 几何误差测试系统硬件设计

金属机械零件的几何误差测试系统硬件设计将“感、传、知”于一体，有效的对交通轨道进行几何误差测试。

几何误差测试系统测量框架采用由Struts和Hibernate整合而成的J2EE框架，J2EE框架是一种轻量级的系统硬件运行存储框架，能够有效的改善系统硬件的工作环境[2]。应用Tomcat轻量级服务器，Tomcat能够支持JSP和Servlet的web，具有免费、开放源码等特点。系统硬件为齿轮齿条传动副，应用其带动测量架运动，运动导向机构采用主副测试台结合导向轮形式，主副测试台各有一个导向面。测量架上的电机使得齿轮齿条传动副运动，带动测量架实现匀速直线运动[3]。依托测量架运动，携带的光电编码器就可自动读取待测金属零件的几何参数。

由于主副测试台各有一个导向面，用来分别测试金属机械加工机床中，金属机械零件的水平方向和垂直方向的几何误差，检测过程示意图如图1所示。

图1 金属机械零件的几何误差测试示意图

金属机械零件安装过程中，机械设备有关部件及夹具、工件、刀具，在力的作用下都会发生不同程度的形变，这就导致金属零件表面在作用力方向上发生变化，产生安装误差。机械设备的设计参数对各零件安装有一定影响，机械设备主轴部件技术性能和金属机械零件的坚硬度对安全误差的分量也同样具有一定的影响。通过形几何误差提取组成要素，对提取要素的中心线、中心面进行拟合。根据拟合要素建立金属零件安装过程中水平方向和垂直方向的基准，根据基准点、基准线完成误差测试。最后比较被测金属零件的正向和反向两次测量值，完成几何误差标定检验[4]，从而完成几何误差测试系统的硬件设计。

2 几何误差测试系统软件设计

几何误差测试系统软件由数据采集软件、数据分析软件以及数据库软件构成，通过数据来形象的展示金属机械零件安装过程的几何误差。

由于金属机械零件安装的几何误差，常常是因为金属机械加工机床加工不当造成的，在零件材质稳定情况下，利用统计模型分析、相关性分析方法，对金属机械加工机床加工工序进行分析[5]。在几何误差测试系统软件设计中，金属机械加工机床加工工序图系统和信息管理系统，负责获取零件加工尺寸等动态信息以及机械加工设计标位等相关信息。依托数据采集软件、数据分析软件，对金属机械加工机床加工信息进行整合，数据采集软件、数据分析软件采用C/S工作模式，具有单曲线及多曲线绘制功能[6]。可将数据采集软件中的数据进行曲线绘制，便于数据分析软件分析，同时根据测量时间、光电编码器编码进行信息储存，从而完成几何误差测试系统的软件设计。

通过设计金属机械零件安装的几何误差测试系统的组成各个硬件元件、软件，完成了几何误差测试系统的整体设计，为了确保设计的几何误差测试系统测试结果的有效性，对零件安装的几何误差标定进行检验。

基于对金属机械零件的几何误差测试系统进行硬件、设计，结合几何误差标定检验，实现几何误差测试系统设计。

3 试验分析

为了验证本文提出的金属机械零件安装几何误差测试系统的有效性，进行试验分析。随机抽取某企业进行安装完成后的10个金属机械零件。其中5个使用人工来检测几何误差，5个使用本文的几何误差测试系统来进行几何误差检测，分别比较两种检测方式下，10个金属机械零件安装的几何误差检测结果。

对随机抽取10个金属零件在机械设备安装工序结束后，进行几何误差检测，设置检测工序以及安装后零件尺寸偏差如表1所示。

表1 试验参数

试验后，两种检测方式几何误差结果检测结果如表2所示。

表2 试验结果

由表2可知，本文提出的几何误差测试系统较传统人工几何误差检测精度更高，同时还能缓解检测人员工作压力，具有切实的可行性。

4 总结

本文提出了金属机械零件的几何误差测试系统，通过对零件的几何误差测试系统进行硬件、设计，结合几何误差标定检验，实现几何误差测试系统设计。实例分析证明，本文提出的几何误差测试系统具有较高的应用价值，希望本文能为企业机械设备安装过程中出现几何误差检测提供参考价值。