一种研磨套锥孔角度常规测量方法

赵雅歌 李亚妮 穆娟

摘要：锥度研磨套是用于扩口式直通管接头的研磨工具，通过标准锥度接头锥度面的研磨加工使得管接头与导管扩口气密配合，因此对于研磨套的锥孔角度质量控制尤为重要。本论文通过利用标准钢球结合数显式立式光学计实现了内锥度精准检测的突破，提高了研磨工具的质量控制能力。

关键词：锥度研磨套;钢球;质量控制;气密试验

引言：扩口式直通管接头是航标产品，适用于各种机型，其与导管扩口相连接形成完整管路。通常情况下在管路整体气密性实验中，因扩口不均、角度偏差等因素会影响管路连接的气密性。从工装质量对产品的影响考虑，排除扩口相关工装方面的影响，针对管接头的研磨工具探究其适配性及影响气密性因素，发现研磨工具的锥孔角度因缺少精准检测方法，存在质量控制不到位的情况，现探究扩口式直通管接头研磨工具的精准检测方法来完成对其的质量控制，使其符合设计要求。

1、锥度研磨套检测难点及“万能角度尺法”局限性

锥度研磨套检测主要点是内锥孔角度的检测，与以往锥度检测不同的是，锥度研磨套是内腔锥度，无法使用影像法检测，对于这项要素的检测之前也并未做深入研究，如今作为改善管路气密性能的突破点进行系统研究。因此本论文针对锥度研磨套的锥孔角度制定现场适用且满足工程要求的检测方法，提炼出完整且严谨的检测体系，实现内锥孔角度精准检测的突破，约束研磨工具的精度及质量控制，从而提高管接头的精度来达到气密性能满足使用要求的目标。

使用常用测量工具万能角度尺进行锥孔角度的测量，测量时将万能角度尺基准面与外圆完全贴合，另一测量面与锥孔孔壁完全贴合，在操作过程中發现由于孔壁遮挡视线，无法观察到孔内测量面与孔壁实际贴合状态及间隙均匀程度，导致不能准确读数，无法判断出测量结果。

2、使用“标准钢球法”对锥孔角度的检测实现突破

2.1测量原理

“标准钢球法”是利用两个标准钢球、量块、数显式立式光学计配合使用来完成对锥孔角度的测量。即在锥孔内放入两个直径不同的标准钢球，配合使用量块及数显式立式光学计进行尺寸传递、比较，然后分别测出两个钢球最高点距离工件底面的高度值，通过三角函数原理、推导公式sinA=（R-r）/H2-H1-（R-r）计算得到锥孔角度，同时根据得到的相关数值可以进行拓展延伸，计算出锥孔开口尺寸。见图1。

2.2合理选择标准钢球

选用标准钢球的规格时，需要遵循的原则是：a）定期校验保证尺寸精度。钢球直径尺寸需通过计量部门在校验时按照一定的标准检定合格后给出标准数据。b）钢球的直径应大于底孔直径。避免选用钢球直径小于底孔直径时，造成钢球顺着底孔滑落，起不到选用钢球的作用。c）钢球的高点最好高于端面开口。当钢球的高点低于端面开口时，端面会对测量器具的使用造成影响，阻挡测量头位置下移，导致测量头无法接触到钢球。d）两钢球在锥孔中切点间距越大越好。两点距离越大，能够更好控制线性误差，测量精确性相对较高。

因此在该项目中，研磨套底孔直径尺寸为Ф8mm，所以选用直径>Ф8mm两钢球。即选取Ф9.531毫米、Ф20.639毫米两钢球。

2.3设定标准尺寸

数显式立式光学计的最小显示值为0.0001mm，是一种高精度光学机械式仪器，它的工作原理是利用量块与被测件相比较的方法，来测量工件外形的微差尺寸。所以在使用时将组合好的标准量块放置在立式光学计工作台上，调整测量头与量块表面接触，向下移动观察测量头与量块接触状态，通常接触值在0.20毫米左右，根据被测件加工精度对接触值略微调整，然后在数显控制盒上置零，设定标准尺寸。

2.4测量钢球高点尺寸并计算锥孔角度

通过分别测量两个钢球最高点距离工件底面的高度值，得到高点尺寸H1和H2，代入锥孔角度的推导公式sinA=（R-r）/H2-H1-（R-r），得出角度值。

3、“标准钢球法”的拓展与延伸

通过“标准钢球法”可以 “举一反三”进行方法的拓展延伸。

将上述精准检测中得到的相关数值结合三角形性质，通过二维图形推导出研磨套锥孔开口尺寸，即得到公式为EF=2EG=2*tanA *〔H-（ H1- r- r/sinA）〕，将钢球半径尺寸r、高点尺寸H、锥孔角度值2A等代入公式，就能够计算出锥孔开口尺寸，实现锥孔开口尺寸的精准检测。

4、成果验证

以某型机为例，锥度研磨套全年总用量75件，研磨扩口式直通管接头年平均38800件。通过对全年的锥度研磨套复测调研得出，改进前管路一次性气密试验合格数25452件，合格率65.6%，实施后管路一次性气密试验合格数提高为37286件，合格率96.1%。印证了研磨套锥孔角度对气密性能的影响，即通过工装质量控制，从而影响产品，最终达到提高气密性能的目的。见表1。

项目

内容实施前实施后锥度研磨套年用量/件75管接头年用量/件38800管路一次气密合格数/件2545237286一次性气密试验合格率65.6%96.1%表1 项目方案实施前、后对比

结论：综上所述，通过分析锥度研磨套检测难点及“万能角度尺法”的局限性，创新性提出“标准钢球法”——即采用标准钢球结合立式光学计的检测，形成了针对内锥孔的精准检测理论及实践方法，提高了研磨工具的质量控制能力，也取得了成果验证，显著提高了管路气密试验合格率。

参考文献：

[1] 黄清渠.长度计量手册[M].科学出版社，1976.

[2] 李在田.检验技术手册[M].国防工业出版社，1984.