毛毡类密封件专用量具的设计及研究

刘瑞雪，王志斌，李萌

西安动力控制科技有限公司  检验检测中心  84676201

摘要：毛毡类密封件由于其独有的材料特性被广泛应用于航空航天产品的零部件上，然而由于毛毡的特殊性质，现有检测方法不能保证测量力相同，不同人员测量的结果存在较大差异。文章为准确测量毛毡类密封件的厚度，选取4-6种典型毛毡零件，根据军品产品工艺要求，结合我厂实际情况，通过几种典型的厚度测量方法对比，结合6西格玛数据分析方法，设计出一套专用的毛毡测量工具。同时，建立毛毡类零件验收标准，规范测量方法、测具、测量力，避免人为差异与毛毡本身的变形误差，为提高检测质量和效率提供参考和指导意义。

关键词：毛毡类密封件；测量精度；专用量具

1方案设计思路

1.1设计思路

根据产品的具体工艺要求，科学的设计一种毛毡厚度测量的专用量具，通过统一测量方法、量具、测量力，建立一种毛毡厚度测量的标准方法与标准量具，使毛毡的厚度测量结果达到准确、稳定、一致，具有一定的复现性。设计的专用量具可以有效的避免由于测量人员的不同以及毛毡本身物理特性所造成的测量结果的非正常差异，实现对毛毡厚度的准确测量。

1.2设计要求

1) 便于操作，测量范围广，示值直观。

2) 可有效避免人为误差、测量误差。

3) 测量结果具有较好的复现性。

2量具设计

2.1基础结构设计

1）采用特殊的U型设计，结构稳定。

2）测量深度可达170mm，有效扩大了毛毡厚度的测量范围，避免了过去量具只能在毛毡边缘部位进行测量的局限性。

3）选用铝为材料，自重轻，便于操作。

2.2测量结构设计

测量结构（图1）有效避免过去利用游标卡尺或千分尺进行测量时，由于不同人员测量力的不同造成测量结果的差异。利用拨叉结构抬起测量表头，使测量表头具有恒定向下的压力，通过表针的读数来反应毛毡的厚度。同时利用拨叉结构进行抬表，操作简单，利于在现场进行测量工作。

      

图1量具实物图

3测量结果对比分析

3.1不同测量人员对同一位置毛毡测量结果对比

表1 测量数据对比表（单位：毫米）

量具    人员	测量人员A	测量人员B	测量人员C	测量人员D	测量人员E
卡  尺	3.65	3.42	3.60	3.54	3.37
千分尺	3.72	3.54	3.68	3.50	3.61
专用量具	3.86	3.85	3.85	3.84	3.86

卡尺测量结果：3.37mm—3.65mm，测量误差达到0.28mm

千分尺测量结果：3.50mm—3.72mm，测量误差达到0.22mm

专用量具测量结果：3.84mm—3.86mm，测量误差为0.02mm

专用量具很好的实现了不同人员测量结果的一致性。有效避免了不同测量人员采用卡尺、千分尺测量所产生的测量结果差异。

3.2同一个测量人员在相同位置的五次测量结果比对（表2）

表2 测量数据对比表（单位：毫米）

	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
卡  尺	1.59	1.72	1.65	1.68	1.55
千分尺	1.66	1.73	1.62	1.58	1.64
量  具	1.81	1.82	1.81	1.81	1.82

卡尺测量结果：1.55mm—1.72mm，测量误差达到0.17mm。

千分尺测量结果：1.58mm—1.73mm，测量误差达到0.15mm。

专用量具测量结果：1.81mm—1.82mm，测量误差为0.01mm。

通过对比可见，使用专用量具测量厚度，在一致性与稳定性上明显优于卡尺与千分尺。

3.3采用不同压力对五个位置测量结果对比（表3）

表3 测量数据对比表（单位：毫米）

结果压	0.1	0.2	0.5	1.5	2.0
位置A	3,84	3.85	3.84	3.86	3.85
位置B	3.86	3.87	3.85	3.85	3.86
位置C	3.84	3.86	3.85	3.86	3.85
位置D	3.87	3.86	3.88	3.87	3.86
位置E	3.84	3.85	3.86	3.85	3.86

通过对比发现不同的压表量对测量结果基本不会产生影响，测量结果不受压表量的变化而产生变化。

3.4专用量具与测微仪测量结果对比（表4）

选取同一毛毡五个固定位置分别用测微仪与专用量具进行测量结果比对。

表4 测量数据对比表（单位：毫米）

	测微仪	专用量具
位置A	1.19	1.20
位置B	1.18	1.17
位置C	1.20	1.18
位置D	1.19	1.18
位置E	1.20	1.21

测微仪的测量精度为0.1um，测量结果准确精度高。毛毡的控制公差一般为标称值得±20％，以1mm厚度为例，公差为0.4mm。通过测量对比发现专用量具与测微仪测试结果最大误差为0.02mm,仅为毛毡公差的1/20，专用量具的测量误差小于被测零件公差的1/4-1/10，专用量具的测量结果与测微仪测量结果有较高的一致性，该量具具有较好的准确性。

4结论

（1) 该量具的设计实现了毛毡厚度较大范围的测量，可进行170mm宽度的有效测量。

（2)该量具的设计有效避免了过去采用不同量具进行测量所产生的测量结果差异。

（3) 该量具可有效的实现在恒定测量力的作用下进行测量，有效的避免了人为误差的产生。

（4)该量具的测量结果具有较高的准确度与较好的复现性。

综上，针对毛毡特殊性设计的专用量具，对毛毡类零件厚度的测量具有很大的参考和指导意义。

参考文献

[1] 王驭陌； 张燕．橡胶树树皮厚度测量仪的设计[M]．湖北农业科学 ,Hubei Agricultural Sciences , 2015.

[2] 朱良奇,耿进珂,段满意,张月华.   基于STM32F103的手持式多气体检测仪的设计 [J]. 信息通信. 2016．

[3] 李明,韦庆玥.   工业4.0中的几何精度测量与关键技术[A]. 2016中国汽车工程学会年会论文集[C]. 2016．