CN101709945A - 柱塞零件圆柱度公差现场检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

柱塞零件圆柱度公差现场检测装置及其检测方法，属于航空发动机制造技术领域。本发明检测精度高、快速，而且价格便宜、操作简单。本发明包括底座，其特点是在底座上固定有导轨和立柱，在立柱上设置有具有扭簧比较仪的支架，在导轨的上端固定有V形铁或顶尖轴，导轨包括固定工作台和移动工作台；在固定工作台与移动工作台之间设置有滚针。检测方法：将柱塞零件装夹在V形铁或顶尖轴上，调整扭簧比较仪，使其测头与柱塞零件的被测面接触，并使指针指在零刻线位置；转动柱塞零件的同时，摇动手柄，对柱塞零件的工作面进行测量，观察读数，读数的最大差值即为径向全跳动误差值f；将f与给定圆柱度公差值比较，当f小于给定圆柱度公差值时，判断为合格。

Description

柱塞零件圆柱度公差现场检测装置及其检测方法

技术领域：

本发明属于航空发动机制造技术领域，特别涉及一种柱塞零件圆柱度公差现场检测装置及其检测方法，主要应用于对航空发动机的柱塞零件圆柱度公差的现场检测。

背景技术：

航空发动机液压气动系统中流体流动的方向、压力和流量均需要进行控制和调节，完成这些功能的控制元件通常被称为液压(或气动)控制活门，控制活门的质量控制直接关系到发动机能否发挥其最佳性能和安全可靠的工作。

活门轴(又称为柱塞零件)是活门组件中的重要零件。它与活门衬套是一对耦合件，加工时首先加工活门衬套，然后根据活门衬套内孔实际值和给定配合间隙0.005mm～0.008mm配磨或配研柱塞零件的φ8mm外圆柱面。柱塞零件的外圆柱面是柱塞零件进行转动或轴向移动的主要配合工作面，该外圆柱面精度要求高，用圆柱度公差为0.003mm来控制。

目前，国外先进航空企业测量柱塞零件圆柱度公差基本使用圆柱度测量仪进行测量，其主要原因是：一方面，国外对柱塞零件圆柱度公差控制严格；另一方面，其生产现场具备高精度圆柱度测量仪安装的环境条件要求。

世界上生产圆柱度测量仪的厂家不多，主要有英国泰勒公司、德国马尔公司、霍梅尔公司、日本的东京精密和小坂研究所等。由于没有国产仪器，靠进口应急，价格昂贵，每台约16万美元。

近年来，国内中原量仪和上海量具刃具厂等厂家研制、生产了圆柱度测量仪。其设备结构基本上是仿制英国泰勒公司生产的泰勒II型圆度仪，由精密旋转台和高精度导轨等组成。由于该测量仪在自动调平、调心及数据处理软件等方面和国外相比存在较大差异，对测量环境条件要求严格，操作复杂，要求检验人员技术水平高等原因，国内一般企业生产单位很难采用。在没有采用圆柱度测量仪的情况下，这些企业生产单位对圆柱度公差的质量控制采用简易的V形铁、指示器和测微表组合在一起，用测量圆跳动的方法来评定圆柱度公差。但是，该方法只控制了圆柱面横截面的形状误差，无法控制其轴截面的形状误差；不能满足国家标准中关于圆柱度公差的定义要求。

发明内容：

针对现有进口圆柱度测量仪价格昂贵，而国产的圆柱度测量仪对测量环境条件要求严格，操作复杂，要求检验人员技术水平高的问题，本发明提供一种能够实现柱塞零件工作面圆柱度公差的高精度、快速技术测量，而且价格便宜、操作简单的柱塞零件圆柱度公差现场检测装置及其检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种柱塞零件圆柱度公差现场检测装置，包括底座，其特点是在底座上固定有具有手柄的导轨和具有螺纹槽的立柱，在立柱上设置有具有扭簧比较仪的支架，在导轨的上端固定有V形铁或顶尖轴；所述的导轨包括固定工作台和移动工作台；在固定工作台与移动工作台之间设置有横向滚针和纵向滚针，所述的横向滚针通过横向滚针履带连接在一起，所述的纵向滚针通过纵向滚针履带连接在一起；在靠近手柄的固定工作台的一端上固定有后挡板，与后挡板相对的固定工作台的一端上固定有前挡板，在前挡板与后挡板之间设置有移动工作台的螺纹丝杠，螺纹丝杠与所述的手柄固定连接在一起；所述的螺纹丝杠与固定在移动工作台上的螺母相对应；所述的移动工作台通过固定在其下端的滚轮设置在固定工作台的凸台上；所述的立柱设置在支架的后通孔内，所述的立柱的螺纹槽与固定在支架上的粗调螺母相对应；所述的扭簧比较仪设置在支架的前通孔内，在支架上分别设置有扭簧比较仪和立柱的锁紧螺母。

为了使扭簧比较仪的测头与柱塞零件的距离可进行微调，所述的支架包括具有下凸台的支架前体和具有上凸台的支架后体，支架前体的下凸台与支架后体的上凸台相对应，在下凸台与上凸台之间具有可调间隙；支架前体与支架后体通过上挡片、下挡片固定在一起；所述的支架的前通孔设置在支架的支架前体上，所述的支架的后通孔设置在支架的支架后体上；在支架后体的上凸台的中心位置设置有扭簧比较仪的微调螺丝，微调螺丝设置在支架后体的上凸台的螺纹孔内，微调螺丝的下端面设置在支架前体的下凸台的上方。

所述的柱塞零件圆柱度公差现场检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：将柱塞零件装夹在V形铁或顶尖轴上，通过粗调螺母、微调螺丝调整扭簧比较仪，使扭簧比较仪的测头与柱塞零件的被测面接触，并使扭簧比较仪指示表的指针指在零刻线位置；

步骤二：转动柱塞零件的同时，摇动移动工作台的手柄，通过扭簧比较仪对柱塞零件的工作面进行测量，观察扭簧比较仪指示表的读数；测量过程中读数中的最大差值即为该柱塞零件的径向全跳动误差值f；

步骤三：将步骤二中测得的柱塞零件的径向全跳动误差值f与被测柱塞零件的给定圆柱度公差值进行比较，当径向全跳动误差值f小于被测柱塞零件的给定圆柱度公差值时，该柱塞零件判断为合格。

本发明的检测装置的检测原理：

本发明通过测量径向全跳动误差来评定圆柱度公差。

如图5所示，以V形铁或顶尖轴的轴线为模拟基准轴线O′-O′，其径向全跳动误差值为被测圆柱面绕O′O′作无轴向移动回转，扭簧比较仪沿平行于O′-O′的理想素线连续移动时测得的在给定方向上的最大与最小读数之差，即最大差值，f_{径向全跳动}＝R_max-R_min。

径向全跳动是位置公差，其测得值反映的是没有区分开的同轴度、圆柱度、圆度等多项误差的综合，故此，径向全跳动包含了圆柱度公差。

当模拟基准轴线O′-O′与被测圆柱面最小区域轴线O-O重合时，此时所测得的径向全跳动恰为被测圆柱面最小区域宽度，即f_{径向全跳动}＝f_圆柱度。

当模拟基准轴线O′-O′与被测圆柱面最小区域轴线O-O有偏离(平行或交错偏离)时，所测得的径向全跳动为以O′-O′为轴线，以包容被测圆柱面的两同心圆柱之间的区域的宽度。按评定圆柱度公差的最小条件，无论O′-O′与O-O偏离的大小、方位如何，径向全跳动值反映的包容区域的宽度均大于最小区域宽度，故有f_圆柱度＜f_{径向全跳动}。

由于O′-O′与被测圆柱面最小区域轴线O-O之间的相互位置仅有重合或偏离两种状况，因此，径向全跳动与圆柱度公差必有下列关系：f_{径向全跳动}≥f_圆柱度。

本发明的有益效果：

本发明的检测装置的检测精度高、操作简单、价格便宜，而且检测速度快，提高了生产效率；解决了国产的圆柱度测量仪对测量环境条件要求严格，操作复杂，要求检验人员技术水平高的问题，保证了军品科研生产零部件的产品质量。

附图说明：

图1是本发明的检测装置的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是图1的B-B剖视图；

图4是本发明的检测装置的导轨的结构示意图；

图5是本发明的检测装置检测原理的示意图；

图中，1-底座，2-手柄，3-导轨，4-后挡板，5-固定工作台，6-滚轮，7-螺纹丝杠，8-前挡板，9-移动工作台，10-螺纹槽，11-支架，12-扭簧比较仪指示表，13-立柱，14-粗调螺母，15-扭簧比较仪，16-扭簧比较仪测头，17-柱塞零件，18-V形铁，19-锁紧螺母，20-支架后体，21-下凸台，22-上凸台，23-上挡片，24-可调间隙，25-下挡片，26-微调螺丝，27-支架前体，28-凸台，29-螺母，30-横向滚针，31-纵向滚针，32-横向滚针履带，33-纵向滚针履带。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1、图2、图3、图4所示，一种柱塞零件圆柱度公差现场检测装置，包括底座1，在底座1上固定有具有手柄2的导轨3和具有螺纹槽10的立柱13，在立柱13上设置有具有扭簧比较仪15的支架11，在导轨3的上端固定有V形铁或顶尖轴18；所述的导轨3包括固定工作台5和移动工作台9；在固定工作台5与移动工作台9之间设置有横向滚针30和纵向滚针31，所述的横向滚针30通过横向滚针履带32连接在一起，所述的纵向滚针31通过纵向滚针履带33连接在一起；在靠近手柄2的固定工作台5的一端上固定有后挡板4，与后挡板4相对的固定工作台5的一端上固定有前挡板8，在前挡板8与后挡板4之间设置有移动工作台9的螺纹丝杠7，螺纹丝杠7与所述的手柄2固定连接在一起；所述的螺纹丝杠7与固定在移动工作台9上的螺母29相对应；所述的移动工作台9通过固定在其下端的滚轮6设置在固定工作台5的凸台28上；所述的立柱13设置在支架11的后通孔内，所述的立柱13的螺纹槽10与固定在支架11上的粗调螺母14相对应；所述的扭簧比较仪15设置在支架11的前通孔内，在支架11上分别设置有扭簧比较仪15和立柱13的锁紧螺母19。

为了使扭簧比较仪15的测头16与柱塞零件17的距离可进行微调，所述的支架11包括具有下凸台21的支架前体27和具有上凸台22的支架后体20，支架前体27的下凸台21与支架后体20的上凸台22相对应，在下凸台21与上凸台22之间具有可调间隙24；支架前体27与支架后体20通过上挡片23、下挡片25固定在一起；所述的支架11的前通孔设置在支架11的支架前体27上，所述的支架11的后通孔设置在支架11的支架后体20上；在支架后体20的上凸台22的中心位置设置有扭簧比较仪15的微调螺丝26，微调螺丝26设置在支架后体20的上凸台22的螺纹孔内，微调螺丝26的下端面设置在支架前体27的下凸台21的上方。

所述的柱塞零件圆柱度公差现场检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：将柱塞零件17装夹在V形铁或顶尖轴18上，通过粗调螺母14、微调螺丝26调整扭簧比较仪15，使扭簧比较仪15的测头16与柱塞零件17的被测面接触，并使扭簧比较仪15指示表12的指针指在零刻线位置；

步骤二：转动柱塞零件17的同时，摇动移动工作台9的手柄2，通过扭簧比较仪15对柱塞零件17的工作面进行测量，观察扭簧比较仪15指示表12的读数；测量过程中读数中的最大差值即为该柱塞零件17的径向全跳动误差值f；

步骤三：将步骤二中测得的柱塞零件17的径向全跳动误差值f与被测柱塞零件17的给定圆柱度公差值进行比较，当径向全跳动误差值f小于被测柱塞零件17的给定圆柱度公差值时，该柱塞零件17判断为合格。

Claims (3)

1.一种柱塞零件圆柱度公差现场检测装置，包括底座，其特征在于在底座上固定有具有手柄的导轨和具有螺纹槽的立柱，在立柱上设置有具有扭簧比较仪的支架，在导轨的上端固定有V形铁或顶尖轴；所述的导轨包括固定工作台和移动工作台；在固定工作台与移动工作台之间设置有横向滚针和纵向滚针，所述的横向滚针通过横向滚针履带连接在一起，所述的纵向滚针通过纵向滚针履带连接在一起；在靠近手柄的固定工作台的一端上固定有后挡板，与后挡板相对的固定工作台的一端上固定有前挡板，在前挡板与后挡板之间设置有移动工作台的螺纹丝杠，螺纹丝杠与所述的手柄固定连接在一起；所述的螺纹丝杠与固定在移动工作台上的螺母相对应；所述的移动工作台通过固定在其下端的滚轮设置在固定工作台的凸台上；所述的立柱设置在支架的后通孔内，所述的立柱的螺纹槽与固定在支架上的粗调螺母相对应；所述的扭簧比较仪设置在支架的前通孔内，在支架上分别设置有扭簧比较仪和立柱的锁紧螺母。

2.根据权利要求1所述的一种柱塞零件圆柱度公差现场检测装置，其特征在于所述的支架包括具有下凸台的支架前体和具有上凸台的支架后体，支架前体的下凸台与支架后体的上凸台相对应，在下凸台与上凸台之间具有可调间隙；支架前体与支架后体通过上挡片、下挡片固定在一起；所述的支架的前通孔设置在支架的支架前体上，所述的支架的后通孔设置在支架的支架后体上；在支架后体的上凸台的中心位置设置有扭簧比较仪的微调螺丝，微调螺丝设置在支架后体的上凸台的螺纹孔内，微调螺丝的下端面设置在支架前体的下凸台的上方。

3.权利要求1所述的柱塞零件圆柱度公差现场检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将柱塞零件装夹在V形铁或顶尖轴上，通过粗调螺母、微调螺丝调整扭簧比较仪，使扭簧比较仪的测头与柱塞零件的被测面接触，并使扭簧比较仪指示表的指针指在零刻线位置；

步骤二：转动柱塞零件的同时，摇动移动工作台的手柄，通过扭簧比较仪对柱塞零件的工作面进行测量，观察扭簧比较仪指示表的读数；测量过程中读数中的最大差值即为该柱塞零件的径向全跳动误差值f；

步骤三：将步骤二中测得的柱塞零件的径向全跳动误差值f与被测柱塞零件的给定圆柱度公差值进行比较，当径向全跳动误差值f小于被测柱塞零件的给定圆柱度公差值时，该柱塞零件判断为合格。

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