CN104713458A - 一种沉头孔的沉头角度量规以及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种沉头孔的沉头角度量规以及其测量方法，沉头角度量规包括百分表、套筒和量规测头；所述套筒包括中空的腔室，该腔室为套筒腔；所述量规测头置于所述套筒腔的底部并与其滑动配合，该量规测头的底部相对套筒的底面作伸缩运动，当所述量规测头的底面与所述套筒的底面处于同一水平面时，所述百分表的测量头与所述量规测头的顶部抵接且该测量头处于压缩状态。本发明创造所述的百分表、套筒和量规测头的配合设立，可以将直接测量沉头角度转化为测量长度，进而通过使用该沉头角度量规来测量沉头角度的效率加快，同时还提高了其测量精度。

Description

一种沉头孔的沉头角度量规以及其测量方法

技术领域

本发明创造属于沉头孔的沉头角度测量领域，尤其是涉及一种沉头孔的沉头角度量规以及其测量方法。

背景技术

航空航天紧固件中有一大类的产品为沉头类紧固件，像沉头螺栓、沉头铆钉等等，这些紧固件在生产和验收过程中需要做相应的安装和检测试验，使用过程和试验过程中都需要使用大量的带沉头孔的安装板和试验工装，沉头孔的尺寸(尤其是沉头孔角度)合格与否直接影响到沉头类紧固件使用效果和检测结果，所以沉头孔类零件尺寸的检测非常重要。

沉头孔零件的生产和测量难点主要在于沉头角度的测量，由于其空间小，且不容易找到测量基准，无法通过通用测量量具来对其进行测量。生产时由于刀具会发生磨损，沉头角度还会发生变化，所以找出一种有效的测量方法和工具来对其进行测量就显得由为必要。

目前，在不破坏沉头孔的前提下，还没有比较有效的检测工具和方法来检测沉头孔的沉头部分尺寸。使用三坐标测量仪虽然可以测量沉头孔尺寸，但其测量精度和测量取样点数量成正比，要想测量结果准确需要取大量的测量点，其测量方法较为繁琐，且效率低，也不适合于车间和装配现场大批量、灵活性的测量要求。

发明内容

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种一种沉头孔的沉头角度量规，以解决沉头孔角度测量的高精度，其量规还要满足操作简易且携带方便要求。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种沉头孔的沉头角度量规，其包括百分表、套筒和量规测头；

所述套筒包括中空的腔室，该腔室为套筒腔；

所述量规测头置于所述套筒腔的底部并与其滑动配合，该量规测头的底部相对套筒的底面作伸缩运动，当所述量规测头的底面与所述套筒的底面处于同一水平面时，所述百分表的测量头与所述量规测头的顶部抵接且该测量头处于压缩状态。

进一步，还包括定位螺杆，所述定位螺杆的头部外壁环绕有螺纹，所述量规测头的底部开有定位连接孔，所述定位螺杆的头部旋入所述定位连接孔内并与其螺纹连接，且定位螺杆与量规测头共中心线。

进一步，所述套筒的套筒腔由贯穿套筒开设的阶梯孔形成，所述套筒腔的上半部分孔径大于其套筒腔的下半部分孔径，所述量规测头的纵向截面为正T型，该量规测头的顶部置于所述套筒腔的上半部分内，所述量规测头的底部外壁与所述套筒腔的下半部分的孔壁贴合且滑动配合。

进一步，所述量规测头由两个圆柱叠加构成，其中一个圆柱的直径大于另一个圆柱的直径，且较大直径的圆柱为所述量规测头的顶部，另一个圆柱为量规测头的底部，所述量规测头的顶部置于所述套筒腔的上半部分内且其直径大于所述套筒腔的下半部分孔径。

进一步，所述套筒的外壁上开有一固定孔，该固定孔为通孔，所述百分表的测量杆置于所述套筒腔内，通过所述固定孔旋入紧固螺钉，所述测量杆通过该紧固螺杆与所述套筒固定。

进一步，所述套筒外壁包括共中心线的第一部分和第二部分，所述第一部分的底部与所述第二部分连接，第一部分的纵向截面为长方形，第二部分的纵向截面为梯形，所述第一部分的纵向截面的一条边与所述第二部分的纵向截面的上底重合，且该第二部分的纵向截面的上底长度小于其下底长度，第二部分为所述套筒的底部。

进一步，所述套筒的套筒腔中心线与所述量规测头的中心线共线。

相对于现有技术，本发明创造所述的一种沉头孔的沉头角度量规具有以下优势：

(1)本发明创造所述的百分表、套筒和量规测头的配合设立，可以将直接测量沉头角度转化为测量长度，进而通过使用该沉头角度量规来测量沉头角度的效率加快，同时还提高了其测量精度。

(2)本发明创造所述的定位螺杆与所述量规测头的配合关系，可以增加本量规在深入沉头孔内并对其进行沉头角度测量时的稳定性，故而该定位螺杆对整个量规起到了一个导向和定位作用。

(3)套筒腔由阶梯孔形成，且量规测头与该阶梯孔配合设立，故而此阶梯孔的形状对量规测头起到一个限位和导向的作用，使得该量规测头在使用过程中不会整个滑落处套筒腔。

本发明创造的另一目的在于提出一种使用上述披露的沉头孔的沉头角度量规而测量沉头角度的方法，以解决使用沉头角度量规测得的高度而精确得出沉头角度的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

沉头孔包括顶孔和底孔，所述底孔的孔径D均相等，所述顶孔的孔径由底孔到顶孔的方向逐渐增加，需要测量的沉头角度为顶孔孔壁向外散射的角度θ，而顶孔的外沿的直径为D_K；

步骤一，先将量规测头装入套筒中，后将百分表装入套筒并使其测量头与量规测头的顶部配合好，然后将整个沉头角度量规竖直放置在一个平面上进行校零，此时的套筒底面作为测量基准面；

步骤二，通过普通的测量孔径的量规将沉头孔的底孔孔径D和顶孔的外沿直径D_K的数值测量出来；

步骤三，将校零后的沉头角度量规中的量规测头的底部置于沉头孔的顶孔内，并使得量规测头的底面边沿与所述顶孔孔壁抵接，此时的量规测头的底部直径为d，同时百分表上的显示值即为被测插入深度h；

步骤四，利用几何关系式：即可合算出沉头角度θ： $\mathrm{\θ}=2\arctan \frac{D_K-d}{2*h}.$

进一步，步骤一中的校零过程将套筒的底面作为测量基准面，此时的量规测头顶部与百分表的测量头抵接并将百分表的测量头压缩，此状态下将百分表的示数调节成零刻度。

进一步，所述沉头角度量规还包括定位螺杆，所述定位螺杆的头部外壁环绕有螺纹，所述量规测头的底部开有定位连接孔，所述定位螺杆的头部旋入所述定位连接孔内并与其螺纹连接，且定位螺杆与量规测头共中心线；

在步骤一的校零之后,选用杆径与沉头孔的底孔孔径D相对应的定位螺杆，将该定位螺杆的头部旋入量规测头内，并使定位螺杆与沉头孔的底孔孔壁接触，而在测量时，将量规测头的底部插入待测的沉头孔中，此时定位螺杆即穿入在沉头孔的底孔里，压紧量规和开有沉头孔的零件，利用定位螺杆的定位和导向作用，量规测头的底部与沉头孔的顶孔孔壁贴合。

进一步，所述套筒的外壁上开有一固定孔，该固定孔为通孔，所述百分表的测量杆置于所述套筒腔内，通过所述固定孔旋入紧固螺钉，所述测量杆通过该紧固螺钉与所述套筒固定；

在步骤一中将量规测头装入套筒中，后将百分表装入套筒并使其测量头与量规测头的顶部配合好，然后利用紧固螺钉将百分表的测量杆与套筒固定，之后再进行校零。

相对于现有技术，本发明创造为一种使用上述披露的沉头孔的沉头角度量规而测量沉头角度的方法，其具有以下优势：

(1)本发明创造所述的测量沉头角度的方法巧妙的利用正弦关系，将测量沉头角度转化成测量深度，以此可简便的得出沉头角度，且相对以前的方式更加精确和便捷。

(2)本发明创造所述的定位螺杆的增加可提高整个测量沉头角度的精确度，减少误差的产生率。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明创造实施例所述的沉头角度量规结构示意图；

图2为本发明创造实施例测量过程中的沉头角度量规与沉头孔的位置关系示意图；

图3为本发明创造实施例所述的沉头孔参数示意图；

图4为本发明创造实施例所述的量规侧头的剖视图；

图5为本发明创造实施例所述的定位螺杆的剖视图；

图6为本发明创造实施例所述的套筒的剖视图。

附图标记说明：

1-量规测头，11-量规测头的顶部，12-量规侧头的底部，121-定位连接孔，2-套筒，21-套筒腔，22-固定孔，3-定位螺杆，31-定位螺杆的头部，4-零件，51-沉头孔的顶孔,52-沉头孔的底孔，6-百分表，61-测量头，7-紧固螺钉。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

一种沉头孔的沉头角度量规，其包括百分表6、套筒2、定位螺杆3和量规测头1；

所述套筒2包括中空的腔室，该腔室为套筒腔21；

所述量规测头1置于所述套筒腔21的底部并与其滑动配合，该量规测头的底部12相对套筒2的底面作伸缩运动，当所述量规测头1的底面与所述套筒2的底面处于同一水平面时，所述百分表6的测量头61与所述量规测头的顶部11抵接且该测量头61处于压缩状态；

所述套筒2的外壁上开有一固定孔22，该固定孔22为通孔，所述百分表6的测量杆置于所述套筒腔21内，通过所述固定孔22旋入紧固螺钉7，所述测量杆通过该紧固螺钉7与所述套筒2固定；

所述套筒2的套筒腔21由贯穿套筒2开设的阶梯孔形成，所述套筒腔21的上半部分孔径大于其套筒腔21的下半部分孔径，所述量规测头1由两个圆柱叠加构成，其中一个圆柱的直径大于另一个圆柱的直径，且较大直径的圆柱为所述量规测头的顶部11，另一个圆柱为量规测头的底部12，所述量规测头的顶部11置于所述套筒腔21的上半部分内且其直径大于所述套筒腔21的下半部分孔径，所述量规测头的底部12外壁与所述套筒腔21的下半部分的孔壁贴合且滑动配合；

所述套筒2外壁包括共中心线的第一部分和第二部分，所述第一部分的底部与所述第二部分连接，第一部分的纵向截面为长方形，第二部分的纵向截面为梯形，所述第一部分的纵向截面的一条边与所述第二部分的纵向截面的上底重合，且该第二部分的纵向截面的上底长度小于其下底长度，第二部分为所述套筒2的底部，上述结构的设计可以保证在套筒2底部处于一平面上时更加平稳；

所述定位螺杆的头部31外壁环绕有螺纹，所述量规测头的底部12开有定位连接孔121，所述定位螺杆的头部31旋入所述定位连接孔121内并与其螺纹连接，且定位螺杆3与量规测头1共中心线。

沉头孔包括顶孔51和底孔52，所述底孔52的孔径D均相等，所述顶孔51的孔径由底孔52到顶孔51的方向逐渐增加，需要测量的沉头角度为顶孔51孔壁向外散射的角度θ，而顶孔51的外沿上取两个相对其中心线对称的点，所述两点之间的长度为D_K；

利用本沉头角度量规测量沉头角度θ的方法为：

步骤一，先将量规测头1装入套筒2中，后将百分表6装入套筒2并使其测量头61与量规测头的顶部11配合好，然后利用紧固螺钉7将百分表6的测量杆与套筒2固定，之后将整个沉头角度量规竖直放置在一个平面上进行校零，校零过程将套筒2的底面作为测量基准面，此时的量规测头的顶部11与百分表6的测量头61抵接并将百分表6的测量头61压缩，此状态下将百分表6的示数调节成零刻度；

步骤二，通过普通的测量孔径的量规将沉头孔的底孔52孔径D和顶孔51的外沿上D_K数值测量出来；

步骤三，选用杆径与沉头孔的底孔52孔径D相对应的定位螺杆3，将该定位螺杆的头部31旋入量规测头1内，并使定位螺杆3与沉头孔的底孔52的孔壁接触，而在测量时，将量规测头的底部12插入待测的沉头孔的顶孔51内，此时定位螺杆3即穿入在沉头孔的底孔52里，压紧量规和开有沉头孔的零件4，利用定位螺杆3使得量规测头的底部12与沉头孔的顶孔51孔壁贴合，那么此时的量规测头的底部12直径为d，同时百分表6上的显示值即为被测插入深度h；

步骤四，利用几何关系式：即可合算出沉头角度θ： $\mathrm{\θ}=2\arctan \frac{D_K-d}{2*h}.$

上述百分表6上显示值为被测插入深度h，也可以根据几何关系，利用前面的几何原理可以直接计算出相应的沉头孔沉头角度θ。也可以将沉头角度量规设计成电子数显式的，将此角度的计算过程固化在量规里面的芯片内，测量时量规可直接根据测量的插入深度h在量规内换算成沉头角度θ，并在数显表盘上显示出来。

这里需要说明，量规测头1的选用需要和沉孔配合的，当量规测头1明显大于沉孔的顶孔51或者小于沉孔的底孔52的时候，则不符合选用标准，那么就需要更换与需测量的沉孔配合的量规测头1，而量规测头1是与套筒腔21配合设立的，故而当需要更换量规测头1的时候，必须将整个套筒2与其一起更换，综上所述，套筒2和量规测头1是配套使用的。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沉头孔的沉头角度量规，其特征在于：包括百分表(6)、套筒(2)和量规测头(1)；

所述套筒(2)包括中空的腔室，该腔室为套筒腔(21)；

所述量规测头(1)置于所述套筒腔(21)的底部并与其滑动配合，该量规测头的底部(12)相对套筒(2)的底面作伸缩运动，当所述量规测头(1)的底面与所述套筒(2)的底面处于同一水平面时，所述百分表(6)的测量头(61)与所述量规测头的顶部(11)抵接且该测量头(61)处于压缩状态。

2.根据权利要求1所述的一种沉头孔的沉头角度量规，其特征在于：还包括定位螺杆(3)，所述定位螺杆的头部(31)外壁环绕有螺纹，所述量规测头的底部(12)开有定位连接孔(121)，所述定位螺杆的头部(31)旋入所述定位连接孔(121)内并与其螺纹连接，且定位螺杆(3)与量规测头(1)共中心线。

3.根据权利要求1所述的一种沉头孔的沉头角度量规，其特征在于：所述套筒(2)的套筒腔(21)由贯穿套筒(2)开设的阶梯孔形成，所述套筒腔(21)的上半部分孔径大于其套筒腔(21)的下半部分孔径，所述量规测头(1)的纵向截面为正T型，该量规测头的顶部(11)置于所述套筒腔(21)的上半部分内，所述量规测头的底部(12)外壁与所述套筒腔(21)的下半部分的孔壁贴合且滑动配合。

4.根据权利要求1所述的一种沉头孔的沉头角度量规，其特征在于：所述量规测头(1)由两个圆柱叠加构成，其中一个圆柱的直径大于另一个圆柱的直径，且较大直径的圆柱为所述量规测头的顶部(11)，另一个圆柱为量规测头的底部(12)，所述量规测头的顶部(11)置于所述套筒腔(21)的上半部分内且其直径大于所述套筒腔(21)的下半部分孔径。

5.根据权利要求1所述的一种沉头孔的沉头角度量规，其特征在于：所述套筒(2)的外壁上开有一固定孔(22)，该固定孔(22)为通孔，所述百分表(6)的测量杆置于所述套筒腔(21)内，通过所述固定孔(22)旋入紧固螺钉(7)，所述测量杆通过该紧固螺杆(7)与所述套筒(2)固定。

6.根据权利要求1所述的一种沉头孔的沉头角度量规，其特征在于：所述套筒(2)外壁包括共中心线的第一部分和第二部分，所述第一部分的底部与所述第二部分连接，第一部分的纵向截面为长方形，第二部分的纵向截面为梯形，所述第一部分的纵向截面的一条边与所述第二部分的纵向截面的上底重合，且该第二部分的纵向截面的上底长度小于其下底长度，第二部分为所述套筒(2)的底部。

7.一种使用权利要求1所述的沉头孔的沉头角度量规而测量沉头角度的方法，待测的沉头孔包括顶孔(51)和底孔(52)，所述底孔(52)的孔径D均相等，所述顶孔(51)的孔径由底孔(52)到顶孔(51)的方向逐渐增加，需要测量的沉头角度为顶孔(51)孔壁向外散射的角度θ，而顶孔(51)的外沿直径为D_K,其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一，先将量规测头(1)装入套筒(2)中，后将百分表(6)装入套筒(2)并使其测量头(61)与量规测头的顶部(11)配合好，然后将整个沉头角度量规竖直放置在一个平面上进行校零，此时的套筒(2)底面作为测量基准面；

步骤二，通过普通的测量孔径的量规将沉头孔的底孔(52)孔径D和顶孔(51)的外沿直径D_K的数值测量出来；

步骤三，将校零后的沉头角度量规中的量规测头的底部(12)置于沉头孔的顶孔(51)内，并使得量规测头(1)的底面边沿与所述顶孔(51)孔壁抵接，此时的量规测头的底部(12)直径为d，同时百分表(6)上的显示值即为被测插入深度h；

步骤四，利用几何关系式：即可合算出沉头角度θ： $\mathrm{\θ}=2\arctan \frac{D_K-d}{2*h}.$

8.根据权利要求7所述的一种测量沉头角度的方法，其特征在于：步骤一中的校零过程将套筒(2)的底面作为测量基准面，此时的量规测头的顶部(11)与百分表(6)的测量头(61)抵接并将百分表(6)的测量头(61)压缩，此状态下将百分表(6)的示数调节成零刻度。

9.根据权利要求7所述的一种测量沉头角度的方法，其特征在于：所述沉头角度量规还包括定位螺杆(3)，所述定位螺杆的头部(31)外壁环绕有螺纹，所述量规测头的底部(12)开有定位连接孔(121)，所述定位螺杆的头部(31)旋入所述定位连接孔(121)内并与其螺纹连接，且定位螺杆(3)与量规测头(1)共中心线；

在步骤一的校零之后,选用杆径与沉头孔的底孔(52)孔径D相对应的定位螺杆(3)，将该定位螺杆的头部(31)旋入量规测头(1)内，并使定位螺杆(3)与沉头孔的底孔(52)孔壁接触，而在测量时，将量规测头的底部(12)插入待测的沉头孔中，此时定位螺杆(3)即穿入在沉头孔的底孔(52)里，压紧量规和开有沉头孔的零件(4)，利用定位螺杆(3)使得量规测头的底部(12)与沉头孔的顶孔(51)孔壁贴合。

10.根据权利要求7所述的一种测量沉头角度的方法，其特征在于：所述套筒(2)的外壁上开有一固定孔(22)，该固定孔(22)为通孔，所述百分表(6)的测量杆置于所述套筒腔(21)内，通过所述固定孔(22)旋入紧固螺钉(7)，所述测量杆通过该紧固螺钉(7)与所述套筒(2)固定；

在步骤一中将量规测头(1)装入套筒(2)中，后将百分表(6)装入套筒(2)并使其测量头(61)与量规测头的顶部(11)配合好，然后利用紧固螺钉(7)将百分表(6)的测量杆与套筒(2)固定，之后再进行校零。