大量块拼接使用中夹紧方法的研究

　　1　引　　言

　　大尺寸测量是目前测试领域中的重要课题,作为一种大尺寸测量方法,大尺寸量块拼接使用的方法在某些场合有其独特的优点,研究和改进这一方法有其实际意义。

　　量块用作尺寸测量可给出很高的精度,但限于加工与检定手段,目前的标准量块尺寸不超过1m,因而用于测量超过1m的大尺寸就受到限制。在用标准量块进行测量时,需要组合量块构成所需尺寸。对于小尺寸测量,通过研合使两块量块可靠地连接。其研合误差(面间接触误差)不超过0.02μm〔1〕,对组合尺寸的影响十分微小。但对于大尺寸量块组合,由于其尺寸长,实　现研合是非常困难的。为使量块间能可靠连接,常使用量块夹。目前没有一种规范的使用方法,因而难以控制使用精度。有关文献〔2〕认为,大量块拼接使用时,拼合面带来的误差约为1μm,这对于大尺寸高精度测量是十分严重的影响。而且大量块拼接时,由于其组合尺寸长,夹紧方法不当将产生附加弯矩,这对测量面的平行性会产生显著影响,从而影响其使用精度。另外传统的支承方法不能保证拼接的大量块组在高精度场合下的要求,会造成过大的弯曲变形。

　　本文研究表明,夹紧方法与支承方法对大量块拼接效果有重大影响,是实现用大量块进行高精度量值传递的关键技术。适当的设计夹紧方法,可实现量块的研合,使拼接面可靠接合。从而将夹紧力对中心长度的影响控制在十分微小的限度内。夹紧方法与支承方法适当的配合使用,可使量块组测量面具有良好的平行性,为大尺寸量块高精度拼接使用创造必要条件。

　　2　夹紧力对中心长度的影响与夹紧力的选择

　　大量块拼接是通过在其端部拼接孔处安装夹紧装置实现的。大的夹紧力可保证量块间可靠的拼接,但对其中心长度会有一定影响。由于夹紧力集中于拼接区域内,该区域内出现应力集中现象,应力分布复杂。为了分析在夹紧力作用下量块变形对量块组合尺寸的影响,通过光测弹性实验,分析了量块拼接区域的应力分布〔3〕。实验表明,量块在受夹紧力作用后,其变形主要集中于外力作用线附近很窄的区域内,拼接面外部变形很小。从整体上看,在一定夹紧力范围内量块组尺寸变化应很小。为验证这一分析结果,本文做了量块的拼接实验,测量了不同夹紧力引起的量块组的尺寸变化〔4〕。在实验中,为保证接触面可靠拼合,采用了一种专用夹具。为消除因支承不当产生的附加弯矩引起的实验误差,拼合量块竖直放置。当夹紧力在50～350N范围变化时,测得夹紧力引起的变形误差在0.1μm以内,且由于这一误差可以进行修正,故其影响可控制在微小的范围内。同时发现当夹紧力在大于150N时,实际上量块已处于研合状态,这为夹紧力选择提供了依据。