【航天工业行业标准(QJ)】 大尺寸圆度误差测量方法

中华人民共和国航天行业标准
FL0104
大尺寸圆度误差测量方法
QJ3194-2004
The measurement method for roundness of large dimension2004—02—23发布
国防科学技术工业委员会发布
2004-06-01实施
本标准的附录A为资料性附录。
本标准由中国航天科技集团公司提出。本标准由中国航天标准化研究所归口。前言
本标准起草单位：中国航天科技集团公司二一本标准主要起草人：曹宇梅、李炳、田堂振。QJ3194—2004
1范围
大尺寸圆度误差测量方法
QJ3194—2004
本标准规定了对被测工件圆形要素进行圆度误差测量的测量要求、测量方法和数据处理等。本标准适用于直径大于等于500mm、圆形要素圆度公差不小于0.10mm的被测工件的圆度误差测量。对直径小于500mm的被测工件，其圆形要素的圆度误差测量亦可参照执行。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T1958—1980形状和位置公差检测规定GB/T7234一1987圆度测量术语、定义及参数3术语和定义
GB/T7234一1987确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1
测量截面measuredcross-section垂直于被测工件圆形要素轴线的平面。3.2
测量点
measuredpoint免费标准下载网bzxz
在测量截面上选取的点。
4测量要求
4.1测量原则
采用GB/T1958—1980中规定的与理想要素比较原则和测量坐标值原则4.2测量工具
主要测量工具有：
-回转精度4\、径向跳动0.02mm、端面跳动0.02mm的可旋转转台；-精度等级为1级的百分表；
一用于固定百分表的百分表表架；一用于固定被测工件的夹紧装置；-精度为1级或2级、尺寸按被测工件选取的平板；精度为0.5”，且与计算机相连的电子经纬仪（至少两台）系统；-动态测量精度为20μm/m的激光跟踪测量仪：精度为20um/m的三坐标测量机。QJ3194—2004
4.3环境温度和湿度
测量环境的温度为（20±5）℃，湿度为40%～80%。5测量方法
5.1转台测量法
5.1.1测量原理
在被测工件的圆形要素上选取若干个测量截面，测量每个测量截面上各点半径在回转一周过程中与起始点半径之差，通过数据处理得到单个测量截面的圆度误差，取其中最大的误差值作为被测工件的圆度误差。测量示意图如图1所示，本方法遵循与理想要素比较原则。测量截面1
测量截面2
测量截面3
1—被测件；2—百分表；3—转台4一表架；5一测量截面分布点
5.1.2测量步骤
5.1.2.1调整被测工件圆形要素的轴线将被测工件安放在可旋转的合格转台上，根据图样标注的基准圆按0°、180°和90°、270°对径调整，使基准圆与转台的回转轴线同轴，保证对径调整的两点同轴度在Φ0.02mm以内。用夹紧装置在转台上固定好被测工件。
5.1.2.2选取测量截面和测量点
根据被测工件圆形要素的高度选取测量截面，每500mm高度至少取三个截面，每个测量截面至少取12个均匀分布的测量点（优先按12、24、48…均布取点）。5.1.2.3测量与记录
5.1.2.3.1用表架固定百分表，调整百分表的位置，转动转台，在选取的测量截面1上测量各测量点相对于起始点半径的变化量，并记录数据。5.1.2.3.2按5.1.2.3.1的要求测量选取的其余测量截面。5.1.2.4计算圆度误差
用每个测量截面的记录数据按本标准6.1规定作数据处理，得到被测工件的圆度误差。5.2非接触式三坐标测量法
5.2.1测量原理
QJ3194—2004
在被测工件的圆形要素上选取若干个测量截面，用电子经纬仪测量系统或激光跟踪仪测量每个测量截面上的点，得到各点坐标值X、Y、Z，通过数据处理得到单个测量截面的圆度误差，取其中最大的误差值作为被测工件的圆度误差。电子经纬仪测量系统（以两台为例）测量单个测量截面如图2所示，激光跟踪仪测量单个测量截面如图3所示。本方法遵循测量坐标值原则。电子经纬仪
激光跟踪仪
位置！
5.2.2测量步骤
5.2.2.1固定被测工件
位置2
位置2
将被测工件在平板或工装上固定好，使被测工件的圆形要素裸露在外。5.2.2.2架设仪器
选定便于观测被测工件圆形要素的位置，并按照仪器与被测工件的距离在仪器焦距允许范围内越小越好的原则架设电子经纬仪或激光跟踪仪，如仪器架设一个位置圆形要素的测量截面不能全部看到，应移动仪器采取转站测量方式。
5.2.2.3选测量截面和测量点
按5.1.2.2的方法选取测量截面和测量点。5.2.2.4测量与记录
5.2.2.4.1在图2或图3的位置1处测量选取的测量截面1上的点1～6（见图2、图3），得到这些点的坐标值X、Y、Z，并记录数据。5.2.2.4.2按5.2.2.4.1的方法得到其余测量截面上的点的坐标值。3
QJ3194—2004
5.2.2.4.3在仪器架设的位置2处重复5.2.2.4.1和5.2.2.4.2，得到选定测量截面上其余点7～12的坐标值。
5.2.2.5计算圆度误差
用每个测量截面的记录数据按本标准6.2规定作数据处理，得到被测工件的圆度误差。5.3三坐标测量机测量法
5.3.1测量原理
在被测工件圆形要素上选取若干个测量截面，用三坐标测量机测量每个测量截面上的点，得到各点坐标值X、Y、Z，通过数据处理得到单个测量截面的圆度误差，取其中最大的误差值作为被测工件的圆度误差。本方法遵循测量坐标值原则。5.3.2测量步骤
5.3.2.1固定被测工件
将被测工件在三坐标测量机的平台上固定好，使被测圆形要素裸露在外。5.3.2.2建立测量坐标轴
取被测工件圆形要素的轴线为测量坐标轴。5.3.2.3选取测量截面和测量点
沿建立的测量坐标轴方向，按5.1.2.2的方法选取测量截面和测量点。5.3.2.4测量与记录
5.3.2.4.1在选取的截面1上测出各点的坐标值X、Y、Z，并记录数据。5.3.2.4.2按5.3.2.4.1测量选取的其余截面。5.3.2.4.3计算圆度误差
用每个测量截面的记录数据按本标准6.3规定作数据处理，得到被测工件的圆度误差。6数据处理
6.1转台测量法数据处理
6.1.1用最小二乘方圆作评定圆心的计算法6.1.1.1测量点到最小二乘方圆的径向距离根据单个测量截面上测量点的记录数据，按公式（1）～（3）进行计算。e,=A-(1/n)ar-acose,-bsing, .ial
α=(2/n)r cosg. ..
b=(2/n)△rbsing
式（1）～（3）中：
e，—当前测量截面上的各测量点到最小二乘方圆的径向距离，单位为毫米（mm）；i—当前测量截面上的测量点序号()
4r—当前测量截面上的各测量点相对于起始测量点半径差的变化量，单位为毫米（mm）；n-测量点数；
一最小二乘方圆中心与回转中心横向偏心坐标值，单位为毫米（mm）；4
QJ3194—2004
0，一—当前测量截面上的第个测量点相对于起始测量点的圆心角，单位为度（°）；b一最小二乘方圆中心与回转中心纵向偏心坐标值，单位为毫米（mm）。6.1.1.2单个测量截面的圆度误差单个测量截面的圆度误差按公式（4）计算。f'=emax
式中：
f\—单个测量截面的圆度误差，单位为毫米（mm）；emax
一单个测量截面上的测量点到最小二乘方圆的最大径向距离，单位为毫米（mm）；一单个测量截面上的测量点到最小二乘方圆的最小径向距离，单位为毫米（mm）。6.1.1.3被测工件的圆度误差
被测工件的圆度误差按公式（5）得出：f=
式中：
厂—被测工件的圆度误差，单位为毫米（mm）；fmax—单个测量截面中最大的圆度误差，单位为毫米（mm）。6.1.2采用计算机进行数据处理
将各测量截面上各测量点的数值，输人计算机的数据处理程序中，按最小二乘方圆法对圆度误差进行评定。
6.2非接触式三坐标测量法数据处理本测量方法测量系统软件可直接提供每个测量截面按最小二乘方圆计算的圆度误差，取其中最大值作为被测工件圆形要素的圆度误差即可。6.3三坐标测量机测量法数据处理三坐标测量机测量法数据处理同6.2。6.4测量不确定度评定
测量不确定度评定示例参见附录A。5
QJ3194—2004
附录A
(资料性附录)
测量不确定度评定示例
（以圆形要素直径为2000mm，圆度要求为0.20mm的被测工件为例）A.1转台测量法评定示例
A.1.1A类不确定度
A.1.1.1根据6.1.1.1中式（1）～（3)，按A类不确定度评定，测量误差主要来自：-夹紧装置，取8，=0.02mm；
-测量截面上测量点的分布误差，取6，=0.01mm。A.1.1.2A类不确定度按公式（A.1）计算。U=82+82,
式中：
-测量圆度中的A类不确定度，单位为毫米（mm）；UA
S。一夹紧装置的误差，单位为毫米（mm）；Sb—测量截面上测量点的分布误差，单位为毫米（mm）。A.1.1.3将8和8,的值代人公式(A.1)，得到UA=0.022mm。A.1.2B类不确定度
A.1.2.1按B类不确定度评定，结合对应的检定规程，测量误差主要来自：转台回转误差，取。=4=1000mm×sin4\=0.019mm；转台径向跳动，取8。=0.02mm；一转台端面跳动，取8。=0.02mm百分表，取S=0.012mm。
A.1.2.2B类不确定度按公式(A.2)计算。Ug=/82。+82+62。+82,
式中：
Us——测量圆度中的B类不确定度，单位为毫米（mm）；。—转台回转误差，单位为毫米（mm）；8。一转台径向跳动误差，单位为毫米（mm）：8。转台端面跳动误差，单位为毫米（mm）；8百分表误差，单位为毫米（mm）。A.1.2.3将8。、Sd、8。和8的值代入公式(A.2)，得到U=0.036mm。A.1.3合成不确定度
A.1.3.1合成不确定度按公式（A.3）计算：UC=Vu?A+?B
式中：
Uc—测量圆度中的合成不确定度，单位为毫米（mm）。A.1.3.2将UA和Ug的值代入公式(A.3)，得到Uc=0.042mm。A.1.4扩展不确定度
A.1.4.1扩展不确定度按公式（A.4）计算。U=kUc
式中：
U一—测量圆度中的扩展不确定度，单位为毫米（mm）：k—包含因子，在2～3范围内。
A.1.4.2一般取k=2，将Uc的值代人公式(A.4)，得到U=0.084mm。A.1.5评定结论
显然U<0.20。
A.2非接触式三坐标测量法评定示例A.2.1电子经纬仪测量系统评定示例A.2.1.1A类不确定度
A.2.1.1.1按A类不确定度评定方法，测量误差主要来自：夹紧装置，取8%=0.02mm；
-测量截面上测量点的分布误差，取8=0.01mm；一经纬仪瞄准误差，取8。=0.01mm；一目标误差，取8=0.01mm。
A.2.1.1.2A类不确定度按公式（A.5）计算。U'A=82。+82, +82。+82
式中：
测量圆度中的A类不确定度，单位为毫米（mm）；夹紧装置的误差，单位为毫米（mm）：一测量截面上测量点的分布误差，单位为毫米（mm）：S
一经纬仪瞄准误差，单位为毫米（mm）；S
目标误差，单位为毫米（mm）。A.2.1.1.3将8。、、8。、8的值代人公式（A.5），得到U\A=0.026mm。A.2.1.2B类不确定度
QJ31942004
A.2.1.2.1按B类不确定度评定，测量误差主要来自电子经纬仪测量系统，电子经纬仪测量系统的测量不确定度按公式（A.6）计算。
8=(1~2)×[0.01+0.01L+4×0.001D]式中：
8。一一置信度为95%的不确定度，单位为毫米（mm）；L——被测长度，单位为米（m）；D-
一经纬仪与被测目标的平均距离，单位为米（m）。(A.6)
QJ3194—2004
取L=2m，D=3m，则8*=0.0420.084mm。A.2.1.2.2B类不确定度按公式（A.7）计算。U'B=8
式中：
U\——测量圆度中的B类不确定度，单位为毫米（mm）。A.2.1.2.3将8。的值代入公式（A.7），得到Ug=0.042mm～0.084mm。(A.7)
A.2.1.3合成不确定度
合成不确定度按A.1.3计算。将U\A和Ug的值代人公式(A.3)，得到Uc=0.049mm～0.088mm。A.2.1.4扩展不确定度
扩展不确定度按A.1.4计算。一般取k=2，将U。的值代入公式(A.4)，得到U\。=0.098mm～0.176mm。A.2.1.5评定结论
显然U<0.20。
A.2.2激光跟踪仪测量系统评定示例激光跟踪仪测量系统评定同A.2.1。A.3三坐标测量机测量法评定示例三坐标测量机测量法评定同A.2.1，其中三坐标测量机测量系统的测量不确定度小于20um/m。中华人民共和国航天行业标准
大尺寸圆度误差测量方法
QJ3194—2004
中国航天标准化研究所出版
北京西城区月坛北小街2号
邮政编码：100830
北京航标印务中心印刷
中国航天标准化研究所发行
版权专有不得翻印
2004年5月出版
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。