张祝等：螺纹插装式溢流阀阀套内锥面制造的误差控制 973· 移基准面作为轴向定位基准，按挡分批次调整磨 式(3)和(5)计算得最大磨削量为0.1721mm,最小 削，如此可避免因内锥面相对转移基准面的轴向 磨削量为0.0350mm.实验结果显示，所述检测方 尺寸差异较大，造成的因磨削量偏差大带来的砂 法的测量误差为0.06°，且由检测方法所得磨削量 轮撞击或内锥面磨削不完整，最终影响生产效率 范围落在三坐标校对范围内，两者的最大磨削量 及加工质量 差值为0.0023mm、最小磨削量差值为0.0058mm. 阀套试磨后检测接触圆磨削后轴向位置尺寸 表2检测数据 并计算出轴向磨削量的实际值.另对该试磨件内 Table 2 Test data 锥角按上述方法进行相关参数检测，根据式(9)换 Parameter/mm Value 算出加工的实际内锥角并确认该值处于初步约束 Small circle diameter of detection,d 6.573 的公差范围内，同时计算出对应的实际偏差角，根 Large circle diameter of detection,da 9.919 据实际内锥角是处于上偏差或下偏差，将实际偏 Sealing circle diameter of detection,ds 9.252 差角对应代入式(3)或式(4)、式(5)或式(6)，换算 Angle fixture length,L2 46.813 出密封圆处对应该实际偏差角的轴向磨削量最大 Length of grinding gauge,L3 45.233 值和最小值，上述检测计算出的轴向磨削量实际 Large circle detection axial length,La 48.145 值需落在该最大值和最小值范围内，试磨件方为 Small circle detection axial length,Ls 50.750 合格品：若该试磨件的轴向磨削量实际值没有落 Axial position of seal circle before grinding. 48.692 在范围内，而实际内锥角落在初步约束范围内并 Axial position of seal circle after grinding,L 48.653 趋近理想值，此时只需要计算出差值重新调整进 给量即可，无须再次修整砂轮角度：若实际内锥角 通过上述实验验证了误差模型的准确性，但 趋近上下偏差值或超出偏差值范围，可再次调整 所述检测方法存在检测误差，如图12所示，经分 砂轮修整角度，再次试磨后重复上述检测过程，直 析得影响检测误差的主要因素包括：因接触锐角 至所有尺寸合格 圆度误差造成与锥面虚接触而产生的轴向尺寸测 后续加工过程中，在无需提高内锥面角度误 量误差、检具轴线与阀套轴线因间隙配合产生倾 差精度时，砂轮修整角度一经确定不再调整修改， 斜偏移造成的轴向尺寸测量误差、两端接触锐角 只需适时检测实际密封圆轴向磨削量即可控制整 圆所在平面的平行度误差造成的轴向尺寸测量误 个内锥面磨削加工过程的精度.为了进一步提高 差.通过误差影响因素分析可得，降低误差方式主 内锥角的检测精度，可将试磨件用三坐标测量仪 要体现在两个方面，一是提高检具自身的制造精 进行检测，将三坐标测量仪的检测值与所述检测 度，包括接触锐角线的自身圆度、两端面之间的平 方法的测得值进行对比，标定检测方法的测量误 行度、两端面与轴线的垂直度以及支撑圆与外圆 差，也可以制作标准角度的内锥角样件，对检测方 之间的同轴度，二是尽可能降低检具与阀套之间 法进行校对 配合间隙的影响，即上述采用软过盈配合方式所 基于表1的参数样件，采用所述检测方法的相 达到的效果 关测得数据如表2所示，经计算得密封圆轴向磨 (a) b 削量的实际值为0.039mm、实际加工内锥角为 65.42°.根据误差模型得到的密封圆轴向磨削量 为0.041mm,与测得值的差值仅为0.002mm,相对 于对应该角度的最大轴向磨削量，该测量误差可 忽略.实际加工的内锥角处于上偏差，将上偏差角 实际值0.42°分别代入式(3)和(5)计算得最大磨削 量为0.1698mm,最小磨削量为0.0408mm,实际加 工内锥角度落在了初步约束的士1°公差范围内，但 国12测量误差因素.(a)两轴倾斜偏移：(b)两端面不平行 对应该内锥角的密封圆轴向磨削量未能达到最小 Fig.12 Factors of measurement error:(a)two-axis tilt offset;(b)two 磨削量的要求，需根据计算差值重新调整进给量 ends are not parallel 对样件内锥角采用三坐标测量得内锥角度为65.36°， 综合考虑检测误差、制造精度及误差控制要 将三坐标测得值偏差角实际值0.36°再次分别代入 求，在实际制造过程中内锥角的最终误差应控制移基准面作为轴向定位基准，按挡分批次调整磨 削，如此可避免因内锥面相对转移基准面的轴向 尺寸差异较大，造成的因磨削量偏差大带来的砂 轮撞击或内锥面磨削不完整，最终影响生产效率 及加工质量. 阀套试磨后检测接触圆磨削后轴向位置尺寸 并计算出轴向磨削量的实际值. 另对该试磨件内 锥角按上述方法进行相关参数检测，根据式（9）换 算出加工的实际内锥角并确认该值处于初步约束 的公差范围内，同时计算出对应的实际偏差角，根 据实际内锥角是处于上偏差或下偏差，将实际偏 差角对应代入式（3）或式（4）、式（5）或式（6），换算 出密封圆处对应该实际偏差角的轴向磨削量最大 值和最小值，上述检测计算出的轴向磨削量实际 值需落在该最大值和最小值范围内，试磨件方为 合格品；若该试磨件的轴向磨削量实际值没有落 在范围内，而实际内锥角落在初步约束范围内并 趋近理想值，此时只需要计算出差值重新调整进 给量即可，无须再次修整砂轮角度；若实际内锥角 趋近上下偏差值或超出偏差值范围，可再次调整 砂轮修整角度，再次试磨后重复上述检测过程，直 至所有尺寸合格. 后续加工过程中，在无需提高内锥面角度误 差精度时，砂轮修整角度一经确定不再调整修改， 只需适时检测实际密封圆轴向磨削量即可控制整 个内锥面磨削加工过程的精度. 为了进一步提高 内锥角的检测精度，可将试磨件用三坐标测量仪 进行检测，将三坐标测量仪的检测值与所述检测 方法的测得值进行对比，标定检测方法的测量误 差，也可以制作标准角度的内锥角样件，对检测方 法进行校对. 基于表 1 的参数样件，采用所述检测方法的相 关测得数据如表 2 所示，经计算得密封圆轴向磨 削量的实际值为 0.039 mm、实际加工内锥角为 65.42°. 根据误差模型得到的密封圆轴向磨削量 为 0.041 mm，与测得值的差值仅为 0.002 mm，相对 于对应该角度的最大轴向磨削量，该测量误差可 忽略. 实际加工的内锥角处于上偏差，将上偏差角 实际值 0.42°分别代入式（3）和（5）计算得最大磨削 量为 0.1698 mm，最小磨削量为 0.0408 mm，实际加 工内锥角度落在了初步约束的±1°公差范围内，但 对应该内锥角的密封圆轴向磨削量未能达到最小 磨削量的要求，需根据计算差值重新调整进给量. 对样件内锥角采用三坐标测量得内锥角度为 65.36°， 将三坐标测得值偏差角实际值 0.36°再次分别代入 式（3）和（5）计算得最大磨削量为 0.1721 mm，最小 磨削量为 0.0350 mm. 实验结果显示，所述检测方 法的测量误差为 0.06°，且由检测方法所得磨削量 范围落在三坐标校对范围内，两者的最大磨削量 差值为 0.0023 mm、最小磨削量差值为 0.0058 mm. 表 2 检测数据 Table 2   Test data Parameter/mm Value Small circle diameter of detection, d3 6.573 Large circle diameter of detection, d4 9.919 Sealing circle diameter of detection, d5 9.252 Angle fixture length, L2 46.813 Length of grinding gauge, L3 45.233 Large circle detection axial length, L4 48.145 Small circle detection axial length, L5 50.750 Axial position of seal circle before grinding, La 48.692 Axial position of seal circle after grinding, Lb 48.653 通过上述实验验证了误差模型的准确性，但 所述检测方法存在检测误差，如图 12 所示，经分 析得影响检测误差的主要因素包括：因接触锐角 圆度误差造成与锥面虚接触而产生的轴向尺寸测 量误差、检具轴线与阀套轴线因间隙配合产生倾 斜偏移造成的轴向尺寸测量误差、两端接触锐角 圆所在平面的平行度误差造成的轴向尺寸测量误 差. 通过误差影响因素分析可得，降低误差方式主 要体现在两个方面，一是提高检具自身的制造精 度，包括接触锐角线的自身圆度、两端面之间的平 行度、两端面与轴线的垂直度以及支撑圆与外圆 之间的同轴度，二是尽可能降低检具与阀套之间 配合间隙的影响，即上述采用软过盈配合方式所 达到的效果. (a) (b) 图 12    测量误差因素. （a）两轴倾斜偏移；（b）两端面不平行 Fig.12     Factors  of  measurement  error:  (a)  two-axis  tilt  offset;  (b)  two ends are not parallel 综合考虑检测误差、制造精度及误差控制要 求，在实际制造过程中内锥角的最终误差应控制 张    祝等： 螺纹插装式溢流阀阀套内锥面制造的误差控制 · 973 ·