CN102809339B - 内孔尖边的精确测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内孔尖边的精确测量装置及测量方法，属于工程测量领域。该装置包括固定在底座1上的二维手动平台3；二维手动平台3通过两个垂直方向上的微分驱动头分别提供x方向和y方向的平移；一个带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅰ5固定在V型块Ⅰ4上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致。该装置通过二维手动平台控制内窥镜在内孔尖边处的移动，实现内孔尖边的精确测量，也可以运用到内孔轴向长度及内孔壁上窗口内倒角的测量。目前，此项技术已运用于公司转包活门偶件的内孔尖边的精确测量，测量精度高达0.001mm，且简捷可行，便于操作。

Description

内孔尖边的精确测量装置及测量方法

所属领域：

本发明属于工程测量领域。具体涉及一种内孔尖边的精确测量装置及测量方法。

现有技术：

在精密偶件中，内孔尖边，也是衬套的功能边；如图3所示的零件图，尖边要求0.025mm最大，内孔尖边的测量，通常指内孔中尖边倒角沿内孔壁与其相邻垂直边之间倒边部分在内孔轴向上的投影长度，如图4（a）倒角为斜角的放大图，图4（b）倒角为圆角的放大图，阴影区域为尖边0.025mm最大的合格区域。

内孔尖边的测量方法有两种：

一种是借助牙模和投影仪进行测量，该方法的测量精度在0.1mm，而精密偶件内孔尖边通常要求0.025mm最大，而且测量精度要求为尺寸公差的1/5，即0.005mm，因此该方法不能满足其测量精度；

另一种方法就是剖切零件后，将内孔尖边呈放在投影仪下测量，此方法不仅浪费太大，而且仅适用于靠加工程序保证的零件；而精密偶件的内孔尖边最终一般都是通过研磨和抛光这一手工操作实现的，无法用加工程序保证，故该方法也不能实现内孔尖边的精确测量。

发明内容：

本发明的目的是：为了解决现有借助牙模和投影仪进行内孔尖边测量不能满足其测量精度，以及现有剖切零件后在投影仪下测量引起的浪费太大且无法满足测量条件的不足，提出一种新的内孔尖边的精确测量装置及测量方法。

本发明的技术方案是：一种内孔尖边的精确测量装置，包括通过挡块2和偏心螺钉6固定在底座1上的二维手动平台3；二维手动平台3通过两个垂直方向上的微分驱动头分别提供x方向和y方向的平移；所述二维手动平台3上固定有V型块Ⅰ4；表架7通过底座1上的键槽实现其在底座1上的x方向滑动；千分表根据测量精度的需要可固定在表架7上；还有一个滑块10通过底座1上的导向槽实现x方向的滑动且能通过梯形螺栓12固定在底座1上的T型槽中；滑块10上固定有一个支座9，支座9上有一个通过调节螺钉11固定的能实现水平面360°转动的V型块Ⅱ8；

一个带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅰ5固定在V型块Ⅰ4上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致；

或者，带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅰ5固定在V型块Ⅰ4上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致。

在二维手动平台3x方向上的微分驱动头提供的精度不能满足内孔尖边测量精度的情况下，则在表架7中增加一个千分表，通过二维手动平台3右侧边在x方向的移动带动其作相应的移动。

为了提高内窥镜辅助工装的使用寿命，所有部件均经过热处理和表面处理。

一种使用所述装置进行内孔尖边精确测量的方法，包括如下步骤：

步骤1：通过微分驱动头调整二维手动平台3，使内窥镜y向刻线与零件内孔尖边的垂直边重合，十字刻线的交叉点与零件内孔尖边理论点重合；读取二维手动平台3上x方向微分驱动头读数a1，或者根据精度需要读取表架7上千分表读数b1；

步骤2：通过移动x方向微分驱动头，使得内窥镜十字刻线的的交点与尖边倒角最大点重合；读取二维手动平台3上x方向微分驱动头读数a2，或者根据精度需要读取表架7上千分表读数b2；

步骤3：得到内孔尖边值a：a＝|a2－a1|，或者a＝|b2－b1|。

作为上述内孔尖边的精确测量装置发明构思一致的另外一种替代装置，包括固定在底座1上的二维工具显微镜，一个带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅰ5固定在二维工具显微镜上的V型块Ⅰ4上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致；

或者，带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅰ5固定在二维工具显微镜V型块Ⅰ4上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致。

一种使用上述二维工具显微镜替代装置进行内孔尖边精确测量的方法，包括如下步骤：

步骤1：通过调整二维工具显微镜，，使内窥镜y向刻线与零件内孔尖边的垂直边重合，十字刻线的交点与零件内孔尖边理论点重合；直接读取二维工具显微镜x方向的读数c1；

步骤2：通过调整二维工具显微镜，使得内窥镜十字刻线的交点与尖边倒角最大点重合；直接读取二维工具显微镜x方向的读数c2；

步骤3：得到内孔尖边值a：a＝|c2－c1|。

本发明的有益效果是：

本发明提出的内孔尖边的精确测量装置，通过二维手动平台控制内窥镜在内孔尖边处的读数，实现内孔尖边的精确测量。本发明既可以运用到所有内孔尖边的精确测量，也可以运用到内孔轴向长度及内孔壁上窗口内倒角的测量。目前，此项技术已运用于公司转包活门偶件的内孔尖边的精确测量，测量精度高达0.001mm，且简捷可行，便于操作，此项技术得到美国质量、技术专家的认可。

附图说明：

图1是本发明提出的内孔尖边的精确测量装置示意图

图2是图1的E-E剖视图

图3为实施例1、2某活门偶件中衬套的内孔尖边示意图

图4（a）（b）分别为尖边倒斜角和尖边倒圆角的放大示意图

图5为实施例1、2某活门偶件中衬套的内孔尖边测量示意图。

图6为实施例3中内孔中两台阶面轴向长度测量示意图

图7为实施例4中内孔壁上窗口内倒角在径向投影长度测量示意图

图中，1-底座，2-档块，3-二维手动平台，4-V型块Ⅰ，5-压板Ⅰ，6-偏心螺钉，7-表架，8-V型块Ⅱ，9-支座，10-滑块，11-调节螺钉，12-梯形螺栓，13-螺钉，14-压板Ⅱ。

具体实施方式：

实施例1：

在航空发动机上，由于燃油控制系统本身就是一个液压系统，可以直接利用高压燃油作为液压控制系统的工作介质，无论是机械液压式控制系统还是数字电子式控制系统，都广泛使用压力控制活门偶件，其作用是根据需要的状态改变活门的位置，保持活门偶件前后压差恒定，实现压力控制。一旦工作面表面质量下降、尖边异常，或者有外来物影响活门动作，则必然影响活门的动态响应特性，活门响应迟滞或控制特性发生改变，进而导制控制品质下降。更严重的可能引起活门卡死，完全丧失其压力控制功能，导致系统在此处的控制失效。在精密偶件中，尖边包括外圆尖边和内孔尖边两种，它们分别是活门和衬套的功能边，该尖边越小，动态响应越快，发动机的控制品质越好。

参阅图2，本实施例提供一种内孔尖边的精确测量装置和测量方法，实现某航空发动机上压力控制活门偶件中衬套的内孔尖边的测量，内孔尖边要求0.025mm最大,要求测量实际值，测量精度为尺寸公差的1/5，即0.005mm。

参阅图1，本实施例中内孔尖边的精确测量装置，包括通过2个挡块2和3个偏心螺钉6固定在底座1上的二维手动平台3；二维手动平台3通过两个垂直方向上的微分驱动头分别提供x方向和y方向的平移；所述二维手动平台3上固定有V型块Ⅰ4；一个带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅰ5固定在V型块Ⅰ4上；表架7通过底座1上的键槽实现其在底座1上的x方向滑动；同时，还有一个滑块10通过底座1上的导向槽实现x方向的滑动且能通过梯形螺栓12固定在底座1上的T型槽中；滑块10上有一个通过螺钉13固定的支座9，支座9上有一个通过调节螺钉11固定的能实现水平面360°转动的V型块Ⅱ8。同时，待测尖边的零件通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致；

由于本实施例中测量精度要求为0.005mm，因此，在表架7中增加了一个千分表，通过二维手动平台3右侧边在x方向的移动带动其作相应的移动。

使用本实施例中所述装置进行内孔尖边精确测量的方法，包括如下步骤：

步骤1：通过微分驱动头调整二维手动平台3，使内窥镜y向刻线与零件内孔尖边的垂直边重合，十字刻线的交点与零件内孔尖边理论点重合，读取表架7上千分表读数b1为0.300mm；

步骤2：通过移动x方向微分驱动头，使得内窥镜十字刻线的交点与尖边倒角最大点重合；读取表架7上千分表读数b2＝0.322mm；

步骤3：得到内孔尖边值a：

a＝|b2－b1|＝|0.322mm－0.300mm＝0.022mm。

实施例2：

参阅图2，本实施例提供一种内孔尖边的精确测量装置和测量方法，实现某活门偶件中衬套的内孔尖边的测量，内孔尖边要求0.25±0.05,要求测量实际值，测量精度为尺寸公差的1/5，即0.02mm。

参阅图1，本实施例中内孔尖边的精确测量装置，包括通过2个挡块2和3个偏心螺钉6固定在底座1上的二维手动平台3；二维手动平台3通过两个垂直方向上的微分驱动头分别提供x方向和y方向的平移；所述二维手动平台3上固定有V型块Ⅰ4；一个带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅰ5固定在V型块Ⅰ4上；同时还有一个滑块10通过底座1上的导向槽实现x方向的滑动，滑块10上有一个通过螺钉13固定的支座9，支座9上有一个通过调节螺钉11固定的能实现水平面360°转动的V型块Ⅱ8。同时，待测尖边的零件通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致；

使用本实施例中所述装置进行内孔尖边精确测量的方法，包括如下步骤：

步骤1：通过微分驱动头调整二维手动平台3，使内窥镜y向刻线与零件内孔尖边的垂直边重合，十字刻线的交点与零件内孔尖边理论点的投影点重合；直接读取二维手动平台3上x方向微分驱动头读数a1为14.28mm；

步骤2：通过移动x方向微分驱动头，使得内窥镜十字刻线的交点与尖边倒角最大点重合；直接读取二维手动平台3上x方向微分驱动头读数a2＝14.03mm；

步骤3：得到内孔尖边值a：

a＝|a2－a1|＝|14.03mm－14.28mm＝0.25mm。

实施例3：

参阅图6，本实施例提供一种内孔轴向长度的精确测量装置和测量方法，实现内孔中两台阶面轴向长度的测量，长度要求37.010±0.005，要求测量实际值，测量精度为尺寸的1/5，即0.002mm。

本实施例中内孔尖边的精确测量装置，包括固定在底座1上的二维工具显微镜，待测尖边的零件通过压板Ⅰ5固定在二维工具显微镜上的V型块Ⅰ4上，同时，带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致。

一种使用上述二维工具显微镜替代装置进行内孔中两台阶面轴向长度精确测量的方法，包括如下步骤：

步骤1：通过调整二维工具显微镜，使内窥镜y向刻线与零件内孔中台阶面的起始边重合，十字刻线的交点与起始点重合；直接读取二维工具显微镜x方向的读数c1＝48.952mm；

步骤2：通过调整二维工具显微镜，使内窥镜y向刻线与零件内孔中台阶面的终止边重合，十字刻线的交点与终止点重合；直接读取二维工具显微镜x方向的读数c2＝18.250mm；

步骤3：得到内孔中两台阶面轴向长度值l：l＝|c2－c1|＝|18.250mm－48.952mm＝30.702mm。

实施例4：

参阅图7，本实施例提供一种内孔壁上窗口内倒角在径向投影长度的精确测量装置和测量方法，实现某活门偶件中衬套的窗口内倒角的测量，窗口内倒角要求0.3±0.1mm,要求测量实际值，测量精度为尺寸公差的1/10，即0.02mm。

本实施例中窗口内倒角的精确测量装置，包括通过2个挡块2和3个偏心螺钉6固定在底座1上的二维手动平台3；二维手动平台3通过两个垂直方向上的微分驱动头分别提供x方向和y方向的平移；所述二维手动平台3上固定有V型块Ⅰ4；待测尖边的零件通过压板Ⅱ14固定在V型块Ⅱ8上；还有一个滑块10通过底座1上的导向槽实现x方向的滑动，所述滑块10通过梯形螺栓12固定在底座1上的T型槽中；滑块10上有一个通过螺钉13固定的支座9，支座9上有一个通过调节螺钉11固定的能实现y方向放置的V型块Ⅱ8；一个带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅰ5固定在V型块Ⅰ4上，调整V型块Ⅱ8，使内窥镜轴线和零件内孔轴线垂直，即内窥镜轴线和待测零件窗口内倒角径向一致；

使用本实施例中所述装置进行窗口内倒角的精确测量方法，包括如下步骤：

步骤1：通过微分驱动头调整二维手动平台3，使内窥镜y向刻线与零件内孔壁平行，十字刻线的交点和零件窗口倒角的起始点重合；直接读取二维手动平台3上x方向微分驱动头读数a1为2.08mm

步骤2：通过移动x方向微分驱动头，使得内窥镜十字刻线的交点与零件倒角的终止点重合；直接读取二维手动平台3上x方向微分驱动头读数a2为2.38mm；

步骤3：得到窗口内倒角径向投影长度的值h：

h＝|a2－a1|＝|2.38mm－2.08mm＝0.30mm。

由上述四个实施例可知，本发明提供的内孔尖边的精确测量装置及测量方法，不仅可以根据需要提供不同测量精度需要的内孔尖边测量，还可以实现内孔中两台阶面轴向长度的测量，以及内孔壁上窗口内倒角在径向投影长度的精确测量。

Claims (5)

1.一种内孔尖边的精确测量装置，其特征在于：包括通过挡块(2)和偏心螺钉(6)固定在底座(1)上的二维手动平台(3)；二维手动平台(3)通过两个垂直方向上的微分驱动头分别提供x方向和y方向的平移；所述二维手动平台(3)上固定有V型块Ⅰ(4)；表架(7)通过底座(1)上的键槽实现其在底座(1)上的x方向滑动；还有一个滑块(10)通过底座(1)上的导向槽实现x方向的滑动且能通过梯形螺栓(12)固定在底座(1)上的T型槽中；滑块(10)上固定有一个支座(9)，支座(9)上有一个通过调节螺钉(11)固定的能实现水平面360°转动的V型块Ⅱ(8)；

一个带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅰ(5)固定在V型块Ⅰ(4)上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅱ(14)固定在V型块Ⅱ(8)上，调整V型块Ⅱ(8)，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致；

或者上段话的技术特征替换为：带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅱ(14)固定在V型块Ⅱ(8)上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅰ(5)固定在V型块Ⅰ(4)上，调整V型块Ⅱ(8)，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致。

2.一种如权利要求1所述的内孔尖边的精确测量装置，其特征在于：表架(7)上固定有一个千分表。

3.一种使用如权利要求1所述装置进行内孔尖边精确测量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：通过微分驱动头调整二维手动平台(3)，使内窥镜y向刻线与零件内孔尖边的垂直边重合，十字刻线的交叉点与零件内孔尖边理论点重合；读取二维手动平台(3)上x方向微分驱动头读数a1；

步骤2：通过移动x方向微分驱动头，使得内窥镜十字刻线的的交点与尖边倒角最大点重合；读取二维手动平台(3)上x方向微分驱动头读数a2；

步骤3：得到内孔尖边值a：a＝|a2－a1|。

4.一种使用如权利要求2所述装置进行内孔尖边精确测量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：通过微分驱动头调整二维手动平台(3)，使内窥镜y向刻线与零件内孔尖边的垂直边重合，十字刻线的交叉点与零件内孔尖边理论点重合；读取表架(7)上千分表读数b1；

步骤2：通过移动x方向微分驱动头，使得内窥镜十字刻线的的交点与尖边倒角最大点重合；读取表架(7)上千分表读数b2；

步骤3：得到内孔尖边值a：a＝|b2－b1|。

5.一种进行内孔尖边精确测量的方法，所述方法基于如下装置实现：包括固定在底座(1)上的二维工具显微镜，一个带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅰ(5)固定在二维工具显微镜上的V型块Ⅰ(4)上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅱ(14)固定在V型块Ⅱ(8)上，调整V型块Ⅱ(8)，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致；

或者，带十字刻线的90°内窥镜通过压板Ⅱ(14)固定在V型块Ⅱ(8)上，同时，待测尖边的零件通过压板Ⅰ(5)固定在二维工具显微镜V型块Ⅰ(4)上，调整V型块Ⅱ(8)，使内窥镜轴线和零件内孔轴线一致；该方法特征在于：包括如下步骤：

步骤1：通过调整二维工具显微镜，使内窥镜y向刻线与零件内孔尖边的垂直边重合，十字刻线的交点与零件内孔尖边理论点重合；直接读取二维工具显微镜方向的读数c1；

步骤2：通过调整二维工具显微镜，使得内窥镜十字刻线的交点与尖边倒角最大点重合；直接读取二维工具显微镜方向的读数c2；

步骤3：得到内孔尖边值a：a＝|c2－c1|。