温度变化对零件测量误差的影响

　　1　引言

　　在实际机械零件检测中,产生测量误差的原因很多,主要有因测量方法不完善引起的误差、测量器具本身引起的误差、主观因素引起的误差、客观因素引起的误差等。本文主要分析了温度变化对线膨胀系数大的金属零件引起的测量误差,并给出了理论计算和实际试验的结果比对,得出温度变化对线膨胀系数大的金属零件的测量误差影响程度,及温度变化和零件测量误差两者的关系。

　　2　金属线膨胀系数与温度的关系

　　金属材料线膨胀系数是指:金属每升高1℃所增加长度与原来长度的比值,简称为线膨胀系数。它是衡量金属材料热膨胀大小的性能指标,线膨胀系数大的材料,它在受热后膨胀就大,反之则小。依据《机械工程材料手册》,线膨胀系数α的计算公式为

式中:ΔL—为测量误差;L₁—为被测长度;t₂-t₁—为温度差。

　　在机械检测中标准温度为20℃,也就是t₁=20℃,t₂为测量时环境温度。

　　3　温度变化对零件测量结果的影响

　　为了定量分析温度变化对金属材料线膨胀性能的影响程度,现以高压电器产品中的屏蔽罩(图1)为例予以说明。屏蔽罩在高压电器产品中装配位置分布在断路器、隔离开关、内部导体装配部分及主母线部分,主要起导电和屏蔽作用。屏蔽罩中有一重要尺寸是热压配合尺寸,图1中屏蔽罩的热压尺寸为φ109,材料为LF₂。

　　为了测量出零件温度变化引起的热膨胀量,现比较五种温度(0℃、10℃、20℃、30℃、40℃)下,同一个屏蔽罩的热压配合尺寸的理论尺寸测量误差、实际尺寸测量误差。

　　3·1　五种测量温度下理论测量尺寸变化量

　　根据(1)式得出:

　　测量误差ΔL=α·L₁·(t₂-t₁)

　　依据《机械材料手册》LF₂的热膨胀系数α=23·8×10^-6K^-1

　　(1)计算环境0℃时测量误差

　　ΔL=23·8×10^-6K^-1·108mm(0℃-20℃)=-0·0518mm

　　(2)计算环境10℃时测量误差

　　ΔL=23·8×10^-6K^-1·108mm(10℃-20℃)=-0·0259mm

　　(3)计算环境20℃时测量误差

　　ΔL=23·8×10^-6K^-1·108mm(20℃- 20℃) =0mm

　　(4)计算环境30℃时测量误差

　　ΔL=23·8×10^-6K^-1·108mm(30℃- 20℃) =0·0259mm

　　(5)计算环境温度40℃时测量误差

　　ΔL=23·8×10^-6K^-1·109mm(40℃- 20℃) =0·0518mm

　　结合以上计算结果,我们对20℃测量合格零件(零件尺寸范围在φ108·946~φ109mm),计算它在其它四种温度0℃、10℃、30℃、40℃下对应理论尺寸变化量,并计算在其它温度下合格情况,结果见表1。