內孔凹槽小尺寸測量試驗研究

陳金存，安立輝，樊 莉，曹宇梅，劉大亮，張 瑞

（1.中國運載火箭技術研究院；2.首都航天機械公司，北京 100076）

0 引 言

某型號箭體部分閥門中的內孔凹槽幾何尺寸，見圖1，為關重指標，因凹槽尺寸較小（寬度僅為1 mm），傳統測量器具探頭無法接觸到被測表面，而只能采取剖切后，再利用光學影像法進行測量。通過制作特殊形狀的測針，利用數顯測高儀實現該類產品在不剖切狀態下的測量。

1 測量原理

1.1 數顯測高儀

數顯測高儀具有環境適應性強、操作簡單、成本低等特點，在生產現場得到廣泛應用。文中通過在數顯測高儀上分別使用盤型測針和T 型測針，將測針放置于產品凹槽部位處，在最大直徑位置上、下兩處分別采集測量點，利用系統的評估軟件計算得到凹槽部位的直徑值。這里的盤型測針和T 型測針分別利用標準件進行標定。

圖1 閥門凹槽示意圖

1.2 制作試件

圖2 數顯測高儀用測針三維圖

1.3 試驗流程

試驗流程，如圖3所示。

圖3 內孔凹槽部位幾何尺寸測量試驗流程

1）在數顯測高儀上安裝T型測針，利用已精確標定的樣塊標定測針直徑并記錄；2）在試件內孔凹槽部位最大直徑的上、下兩處進行測量；3）將測量值與測針直徑值相加，得出試件內孔凹槽部位直徑值；4）安裝盤型測針，按照T型測針測量流程，進行試件內孔凹槽部位直徑尺寸的測量；5）將試件剖切后在萬能工具顯微鏡上采用傳統的影像法進行測量，以影像法測量數據為參考值。

根據圖3的試驗流程進行試驗，測量結果，如表1所示。

表1 兩種試件測量數據表

由表1 的數據結果表明，在數顯測高儀上采用盤型測針和T 型測針均可滿足該產品的測量要求，其中盤型測針誤差均值較小，且更易于操作。

2 測量結果的不確定度評定

根據JJF 1059—1999《測量不確定度評定與表示》，試驗測量結果的測量不確定度主要來源于測量重復性和數顯測高儀的示值誤差[2]。

2.1 測量重復性引入的標準不確定度u(A1)

采用A類評定方法計算單次實驗標準差為:

2.2 數顯測高儀示值誤差引入的相對標準不確定度u(A2)

數顯測高儀示值精度為E1=2+L/600 μm，按照均勻分布，其B類不確定度：

2.3 合成標準不確定度評定uc

2.4 擴展不確定度評定

取置信概率：p=95%，k=2，則：

3 結 論

提出一種在數顯測高儀上安裝盤型測針或T型測針的方法實現內孔凹槽尺寸在不剖切條件下的測量。試驗結果表明，在數顯測高儀上采用盤型測針和T 型測針均可滿足該產品的測量要求，其中盤型測針誤差均值較小，且更易于操作。

[1] 上海市計量測試技術研究院.常用測量不確定度評定方法及應用實例[M].北京：中國計量出版社,2000：1-11.

[2] 李憤安.TJF 1059—1999《測量不定度與表示》討論后之三——測量不確定度在測量結果保證中的應用問題[J].工業計量，2009（4）：37-38.