某产品内壁测量技术研究与应用

引 言

火箭发动机某产品内壁，是推力室重要零件，其结构复杂、空间尺寸多，三检、巡检、成品检测繁琐、检验周期长。

一、零件结构及测量要求

某产品内壁型面由离散点组成，均匀分布着由 280 条长筋和 280 条短筋组成的螺旋槽，螺旋槽槽深和总壁厚沿轴向位置发生变化，是变槽深、不等壁厚加工。图纸要求对槽深、筋宽、总壁厚、剩余壁厚等28000 个检测点进行检测。

（一）找检测点时间长

每间隔 10mm 螺旋槽槽深和总壁厚沿轴向位置发生变化，每条母线上测量，要把零件轴向位置测量点转换成能直接测量的 29 个检测点。随零件型面直径不同，轴向沿零件母线投影的测量点间距大小不等，即 L>10mm 。

（二）测量准确性差，零件薄壁易变形测量不准

（三）环槽宽度测量不准

图纸要求测量基准是沿零件轴线测量，实际是在锥面上测自然形成的面，测量时专用卡尺两测量爪的连线，平行于零件轴线，测量易歪斜，需反复测量。

（四）环槽深度无法直接测量，测量误差大

图纸要求环槽深度是环槽相隔形成的筋顶尖点到槽底平面的垂直距离，普通量具无法准确测量。

（五）螺旋槽槽深测量不准

测量时，槽底和筋顶为圆锥型面，专用普通卡尺测深杆窄而细，测量面为圆弧，卡尺受测量力影响，测量易歪斜，存在尺尖和附尺构造造成的不直观、测量干涉等问题。

（六）薄壁变形测量不准，使测量结果错判、误判

1）零件大端孔口直径为 Φ699.06mm ，孔口壁厚是 1.65mm 薄壁，测量面窄小，测量总长 531.9±0.2mm 时，测量误差最大约 0.3mm 。

2）零件小端孔口壁厚仅为 1.3mm 薄壁，孔口直径 Φ239.39±0 .1mm 测量误差大。

（七）零件剩余壁厚超差

因公差累计等原因，零件剩余璧厚常有超差。

（八）测量总壁厚量具有局限性

原壁厚测量器测头 Φ3 大于槽窄处的测量面，在槽窄处测量干涉，无法直接测量；在测量总壁厚时，测头为 Φ3 的圆弧面，测量易打滑。

二、解决方案

（一）设计制作专用测量工装

运用“平行线分线段成比例定理”设计制作专用测量工装，将轴向空间位置的的测量点，转化成能沿零件母线直接检测的测量点，被厂工装所采用，量具编号 M6029-3。

（三）改进测量方法

1. 改进环槽宽度测量方法

把传统卡尺测量变为用光滑极限量量规检验。

图纸要求槽宽测量基准是垂直于零件轴线测量，实际是在锥面上测量，槽自然形成的两端测量面高低不等，测量时卡尺反爪不易平行零件轴线，测量误差大。选用最大和最小槽宽相对应塞规，“通端通、止端止”为合格检验。如 :测量环槽宽度 B±0.1 时，选用尺寸下极限塞规“ ΦB-0.1^♭mn 尺寸上 Φ 极限塞规“ ΦB+0.1^′′mm ，作为检测环槽宽度的通端与止端，当塞规通端通、止端止时，被测槽宽合格。

2. 对于环槽深度测量方法的改进

以前是单纯靠程序保证，无法直接获得准确确的测量数据，改用间接测量法检测槽深尺寸 H。即：用厚度 1.20 的块规垂直放入槽内，先精确测量块规的高度H，再测量块规露出槽外的总高度 H1，H0=H-H1。测量准确率 100% ，3. 螺旋槽槽深的测量检测

测量槽深时，要求螺旋槽槽深是螺旋槽筋顶到槽底尺寸，专用卡尺测深杆窄而细，槽型狭窄，槽底和筋顶为圆锥型面，测量时没有平整稳固的测量基面，卡尺受测量力影响，测量易歪斜。申请制作专用数显卡尺，将因尺身和附尺构造原因造成的测量不便捷等现状解决。

4. 转换测量基准

该大型薄壁件，在平台上检测时将底部做为测量基准，测量误差最多时有0.5mm 。通过把小端孔口底面做为测量基准，用 0^～500mm 高度尺搭在大端孔口，采用多点综合比对测量，使工艺尺寸对变形量包容，测量准确率达 100% 。

5. 解决零件因公差累计引起的剩余壁厚超差问题

统一各工序测量和加工基准。在加工过程中无法直接测量总壁厚，总壁厚依靠控制外型尺寸、内型尺寸、总长尺寸来保证，经周密计算和试验得出结论：基准偏移和加工公差累计反映在零件上，沿轴向每相隔 1.3mm ，加工后剩余壁厚与图纸要求理论值产生偏差 0.06～0.09mm 。

6. 改进测量壁厚量具

通过改进壁厚测量器材质、对尺身增加减重孔，使量具从8.7 斤降到为4 斤；转换数显百分表，使测量便捷；将底座换成，上测头直径为 Φ1.1mm 的红宝石测头，变间接测量为直接测量；将上测头换为 4×6 的平板测头，使测量不易打滑。

三、结 论

该零件检验方法改进后，满足航天产品百分之百全检测需求。

1) 通过制作专用测量工装，实现轴向位置相关尺寸快速测量；

2) 将“壁厚量具”设计制作成专用壁厚测量器，量具编号为：M6014-11、M6014-22 ；

3) 将“轴向位置测量尺”，设计制作成专用测量工装，编号为：M6029-3 ；

4) 改进后检验方法所做QC 课题，获得全国优秀QC ；

5) 用该方法检测的零件，已用于长征五号、天问一号、北斗组网、神州十四等任务的成功发射。

参考文献：

[1] 赵岩铁，徐少华等 . 公差配合与技术测量 第 2 版 . 北京航空航天大学出版社 2011 年 1 月 .

[2] 马德成. 机械零件测量技术及实例北京工业出版社.

[3] 吕君，王国纲. 航天产品质量检验 2004 年4 月.

作者简介：王萍（1971.10.21），：女，（河南省潢川县），民族，汉，研究方向：提高航天产品的质量