开题报告

南京航空航天大学

毕业设计（论文）开题报告

学院机电学院

专业机械工程及自动化

题目平面度误差测量系统设计与评定方法研究学生姓名朱昌洪学号 050410212

毕设地点南京航空航天大学机电学院

指导教师余厚云职称讲师

2008年3月21日

1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写1500～2000字左右的

文献综述：

一、概述

机械产品性能的优劣往往取决于组成机器的各个零部件，尤其是那些承担主要功能的零部件，其表面或部位的形位误差将会严重影响整台机器的使用性能。形位误差包括形状误差和位置误差。形状误差是指实际形状对理想形状的变动量，而位置误差是指实际位置对理想位置的变动量。一般来讲，零件的形位误差，对机器、仪器以及量具、刀具等各种产品的工作精度、连接强度、密封性、运动平稳性、耐磨性、寿命及噪音等都会产生很大的影响。特别是对在高温、高压、高速、重载荷条件下工作的精密机器和仪器更为重要。同时，形位误差还是保证零件实现互换，满足使用性能的一项重要技术要求，是评定产品质量的一项重要指标。

平面度误差作为形状误差的一种，是指被测实际表面相对理想平面的变动量，同时规定理想平面的方位应符合最小条件，即应使被测实际表面对理想平面的最大变动量为最小。当前，机械制造加工向着高质与高精化方向发展，因此零件对平面度的要求越来越高，这就对平面度的测量方法、检测装置以及误差的评定方法提出了更高要求。例如，在精密数控机床中，导轨的平面度误差将直接影响机床运行的平稳性以及零件的加工精度。在航空领域，飞机油路的密封零件若存在超出设计要求的平面度误差，则接触面不能紧密地贴合，达不到密封的目的，会导致燃油泄漏，造成机毁人亡的严重后果。在测试领域，作为理想基准使用的测试平面若达不到规定的平面度要求，则不能正确判断产品质量的合格与否。因此，针对平面度误差测量与评定的研究在现实中有着重要意义。

二、基本原理及方法

2.1 平面度误差的测量方法

测量平面度误差，通常采用被测实际平面与理想平面比较的方法。确定出被测实际平面相对理想平面变动量的大小，进而求得被测平面的平面度误差。平面度误差的测量方法主要有直接测量法与间接测量法。

1.直接测量法

直接测量法是指通过测量可直接获得平面各点相对测量基面的坐标值或直接评定平面度误差值的一种测量方法，主要包括光隙法、间隙法、指示器法和干涉法等。

（1）光隙法

光隙法是将被测直线和测量基线间形成的光隙与标准光隙相比较，测量不同方向的若干个截面上的直线度误差（如图1），取其中的最大值作为被测平面的平面度误差近似值。该方法适用于磨削或研磨加工的小平面平面度误差的测量。

（2）间隙法

间隙法是用量块、塞尺测量被测平面的直线和测量基线之间的间隙（如图2），根据被测平面的形状，测得不同方向上若干截面的直线度误差，取其中最大值作为被测平面的平面度误差近似值。

（3）指示器法

指示器法是用带指示器的测量装置或坐标测量仪测出被测面相对测量基面的偏离值，（如图3）。然后根据偏离量评定出被测面的平面度误差值，指示器法适用于测量中、小平面的平面度误差。

（4）干涉法

干涉法是利用光波干涉原理，将平晶的工作面以微小角度轻轻与被测平面贴合，若测量面内凹或外凸，则出现环形干涉条纹，根据干涉条纹形状及条纹数来评定平面度误差（如图4）。在生产中，多采用等厚平面干涉仪测量平面度误差，且该方法适于测量精研表面的平面度误差。

图1 光隙法测量平面度误差

图2 间隙法测量平面度误差 图3 指示器法测量平面度误差

2．间接测量法

间接测量法是指通过测量不能直接获得被测直线上各点相对测量基面的坐标值，需经数据处理才能获得各点坐标值的测量方法。间接测量法主要有水平仪法和自准直仪法。

（1）水平仪法

水平仪法是将固定有水平仪的桥板置于被测平面上，按一定的布点形式首尾衔接地拖动桥板，测出被测平面上相邻两点连线测量基面（水平面或其垂直面）的倾斜角，通过数据处理求出平面度误差值（如图5）。

（2）自准直仪法

自准直仪法与水平仪法的测量原理相似，先测出被测面各部分相对于自然水平面或某一固定光轴的倾角。再根据该部分的长度，将角值偏差换算为线值偏差，进而求出被测面的平面度误差（如图6）。

2.2 平面度误差的评定方法

平面度误差的评定方法包括最小区域法、最小二乘法、对角线法和三远点法等。其中最小区域法的评定结果小于或等于其它三种方法。而应用比较广泛的平面度误差评定方法主要有最小区域法、最小二乘法和对角线法等，其评定的实质是求解评定基面的参

图6 自准直仪法测量平面度误差 图7 最小区域法评定平面度误差

图5 水平仪法测量平面度误差

图4 干涉法测量平面度误差

数。

1

．最小区域法

平面度的最小区域是指包容实际平面且具有最小宽度的两平行平面之间的区域。构成平面度最小包容区域的两平行理想平面都是最小区域面。用最小包容区域法评定平面度误差是以最小区域面作为评定基面（如图7）。按该方法求得平面度误差值

MZ S min max d d f MZ −= （1）

其中，和分别为实际表面上各测点距离最小区域面的最大，最小偏离值。

min d MZ S max d

2. 最小二乘法

用一个理想平面按实际表面的趋向，置于实际表面的中部，并使表面上各点到理想平面的距离平方和为最小。那么，此理想平面称为最小二乘平面（如图8），以平面为评定基面，各测点到此平面的最大偏离值与最小偏离值之差即为平面度误差值。

LS S LS S min d max d min max d d f −= （2）

3．对角线法

将被测表面的四个角点按对角点连成两交叉直线，以通过其中一条对角线，且平行与另一条对角线所决定的对角线平面作为评定基面（如图9），按该法求得的平面度误差为

DL S min max d d f −= （3）

式中与分别为实际表面上各测点距离对角线平面的最大，最小偏离值。在上方取正值，在下方取负值。

min d DL S max d i d DL S 图9 对角线法评定平面度误差

图8 最小二乘法评定平面度误差