V形块测量方法分析与测量不确定度评定

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1、检测技术航天制造技术‘p检测技术V形块测量方法分析与测量不确定度评定樊莉刘玉光曹宇梅李咏梅(首都航天机械公司，北京100076)摘要：利用坐标测量法对V型块角度进行了测量。结果表明，虽然坐标测量法的测量精度比正弦法测量精度低，但在测量时所用的测量基准与加工基准保持一致，且剖面加工质量对测量精度影响较小，坐标测量法是V形块角度测量的最佳方法。关键词：v形块；精密测量；坐标测量法；不确定度AnalysisofVBlockMeasurementMethodandEvaluationofMeasurementUncertaintyFanLiliu

2、YuguangCaoYumeiLiYongmei(CapitalAerospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：AngelsofVblockweremeasuredbymeallSofcoordinatemethod．Theresultshowsthatthemeasuringaccuracyofcoordinatemethodisnotasgoodasthatofsinemeasurementmethod．However,duetoconformanceofmeasuringandpro

3、cessingreferenceaswellastittleinfluenceofprocessedqualityofsectiontomeasuringaccuracy,thecoordinatemethodprovestobethebestsolutiontomeasureVblock．Keywords：Vblock：precisionmeasurement；coordinatemeasurementmethod；uncertainty1引言图1所示的V形块是航天产品上的关键零件，其角度尺寸精度要求为300±57。此V形块由直径约为2

4、m左右的整体环状零件剖切而成，每个产品约占整圆的1／35，弧长约为104mm。这种大直径短圆弧结构，使该产品在角度测量时，无法准确地确定圆心位置，找出角度300±5’所在的截面，而且由于构成3矿±57的平面较小，V形槽深度仅为5．5mm，测量时采点的局限性加大了测量的难度。现阶段国内外均无较好的测量手段，只能根据产品实际情况确定测量方案。针对角度尺寸的测量，通常是采用传统的平台法或坐标测量法加以实现⋯。在各种角度测量手段中，正弦法是角度测量常用方法之一，它采用间接模式实现角度的测量，即通过直接测量与被测角度有关的长度值，再利用它们之间的函

5、数关系计算得到被测角度的实测值。但是正弦法测量角度时仅能在两剖切面上进行，对剖切质量和精度的依存度较大。作者简介：樊莉(1964-)，工程师，信息管理与信息系统专业；研究方向：精密测量技术。收稿日期：2010-02—20图1V形块剖面示意图检测技术2010年4月第2期本文依据V形块被测角度的测量精度要求，选择在三坐标测量机上利用自动采点的坐标测量法进行了测量。2测量原理和过程坐标测量法原理是利用可实现两维读数的测量仪器，在被测轴线处，采集两坐标点Ⅸ1，Z1)、(x2，汤)，通过正切原理计算出被测角度的实际值【2J。如图2，将v形块放置在三

6、坐标测量机台面上，在V形块的1面和2面，分别在同一高度上测量两条直线，并计算两条直线的中心线3，将线3建立一坐标轴，该轴即为过工件圆心所在截面，为角度测量部位，原理见图3。图2V形块测量放置状态模型X图3V形块测量原理平面示意图3测量不确定度评定嘲3．1测量方法在轴线3处，在组成v形块角度的上表面，采集两点距离尽量远的测量点，如图3所示，坐标值分别A7／为(X1，z0、(X2，Z2)，利用公式tgal=～以Y，计算出V形块半角a。实测值，然后，利用相同采点与计算方法，在组成V形块角度的下表面测出半角a2实测值，a1与a2之和即为v形块30

7、0±5’角度的实测值。3．2数学模型口1=arctgA式中：al——-v形块半角实测值；A——被测两点z向差值AZ与被测两点x向差值AX比值。3．3输入量标准不确定度U(力的评定输入量不确定度来源主要是：a．测量重复性引入的标准不确定度M(Ao)；b．三坐标测量机精度引入的标准不确定度U(t)。3．3．1测量重复性引入的标准不确定度评定在V形块上表面测量6次，测量结果见表l。表1测量值与实验标准偏差汇总表测量次数i测量值AlO．267220．267530．267740．26785O．26806O．2680平均值0．2677实验标准偏差s(

8、a)O．0003测量不确定度“瓯J：“佤)=S(A)I拓=o．00013．3．2三坐标测量机的精度引入的标准不确定度MO)两被测点采集为同一位置测针，测量状态相同，测量机精度引入的误差可忽略不