CN105066883A - 一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，属于位置度检测技术领域，其包括对回转体零件建立基准：利用光学坐标定位仪测得定位销的中心轴线与回转体零件的中心轴线两者之间的距离；利用光学坐标定位仪测得待测面与基准面之间的角度；利用测得的距离和角度解算出回转体零件端面销孔的位置度坐标值。用本发明方法利用光学坐标定位仪定位配合定位销实现了对回转体类零件端面销孔的测量校核，该方法具有定位准确、测量重复性高、测量耗时短、测量效率高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种曲轴端面销孔位置度的测量方法，属于机械回转体零件销孔测量技术领域，尤其涉及一种通过光学坐标定位仪配合定位销快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法。
背景技术
在机械加工领域经常对回转体类零件的端面销孔的位置度有很高的要求，因此，对回转体类零件的端面销孔的位置度的测量、检验、校核就在该回转体类零件是否合格的判定程序中占据了很重要的位置。例如在现有技术中对如图1和图2所示的曲轴法兰端面的销孔(其位置尺寸28.58±0.05，16.5±0.05)进行位置度监测监控的方法有两种：三坐标测量法和机械检具测量法。
三坐标检测法就是运用三坐标测量机对工件进行形位公差的检验和测量。判断该工件的误差是不是在公差范围之内。也叫三坐标测量。随着现代汽车工业和航空航天事业以及机械加工业的突飞猛进。三坐标检测已经成为常规的检测手段。三坐标测量机也早已不是奢侈品了。特别是一些外资和跨国企业，强调第三方认证。所有出厂产品必须提供有检测资格方的检测报告。所以三坐标检测对于加工制造业来说越来越重要。三坐标检测有时也运用到逆向工程设计。就是对一个物体的空间几何形状以及三维数据进行采集和测绘。提供点数据。再用软件进行三维模型构建的过程。
在中国发明专利说明书(CN102538728A)中公开了一种三坐标智能测量方法，它的步骤包括：(1)按照工艺图或零件图要求确定测量项目，根据测量项目来初步确定被测工件的放置状态，并将被测工件放置在工作台上；(2)测量基准元素，建立被测工件的坐标系；(3)计算分析测得的基准元素，判断被测工件的品种和工件最终的放置状态；(4)根据测量项目、被测工件的品种和工件的放置状态，确定测针的旋转方向和安全运行路径。该方法虽然具有智能化、柔性化、高精度、高效率等优点，但是该发明并没有公开一种针对机械回转体类零件端面销孔位置度的测量方法，并且当把加工完的零件送至三坐标测量时，由于温度较高，零件必须恒温，如果零件超差，还需重新调试后再次送检，在此期间需等待计量结果，前后耗费时间40分钟，在此期间机床必须等待三坐标结果，折合加工节拍约损失30件的零件产能。
机械检具测量法就是通过配备有位置度塞规的位置度检具对回转体类零件的端面销孔位置度进行检验，其中利用位置度检具检测某曲轴端面销孔位置的原理示意图如图3和图4所示；其工作方法是使待测曲轴3采用1、5主轴颈(其中图2中的基准P是过1、5主轴颈以及第1连杆颈的平面)和第1连杆颈定位方式定位，并且待测曲轴3设置有待测销孔的一端端面朝向位置度模板2的一端；待待测曲轴3固定完成后，然后将机械量规(即位置度塞规1)从模板处插入，如量规(位置度塞规1)可以顺畅插入，零件合格，如果无法插入，则说明零件超差，零件必须送检三坐标重新调试后再次检测。此方法存在的问题是使用该检具只能判定回转体类零件的端面销孔位置度是否合格，即属于符合性检测，而无法提供零件调试参数；同时，如果该零件不合格，仍然需要利用三坐标检测法对回转体类零件的端面销孔位置度进行检验调试，仍然存在检验耗费工时长、检验效率低的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，该方法不仅能够快速高效地实现对回转体零件端面销孔位置度进行测量校核，而且测量结果精确、测量重复性高。
为解决上述技术问题，本发明采用了这样一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其包括对回转体零件建立基准；定位销的中心轴线与回转体零件的中心轴线平行并均位于待测面内；回转体零件上的连杆颈的中心轴线与回转体零件的中心轴线平行并均位于基准面内；利用光学坐标定位仪测得所述定位销的中心轴线与所述回转体零件的中心轴线两者之间的距离；利用光学坐标定位仪测得所述待测面与所述基准面之间的角度；利用测得的距离和角度解算出回转体零件端面销孔的位置度坐标值。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，回转体零件的基准建立方法如下：对回转体零件建立笛卡尔坐标系；以所述回转体零件的中心轴线为笛卡尔坐标系的Z轴；所述回转体零件的中心轴线垂直于笛卡尔坐标系的XOY平面；所述基准面与笛卡尔坐标系的XOZ平面重合。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，基准面的确定方法包括：连杆颈上的所有圆柱面素线中，距离回转体零件的中心轴线最远的一条圆柱面素线为该连杆颈的边缘素线；所述边缘素线与所述回转体零件的中心轴线平行并位于同一平面内，该平面即为基准面。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，待测面确定方法包括：定位销上的所有圆柱面素线中，距离回转体零件的中心轴线最远的一条圆柱面素线为该定位销的边缘素线；所述边缘素线与所述回转体零件的中心轴线平行并位于同一平面内，该平面即为基准面待测面。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，当定位销的边缘素线旋转至笛卡尔坐标系的XOZ平面内时，利用光学坐标定位仪扫描得到回状体零件的外轮廓，测得定位销的边缘素线与回转体零件的中心轴线之间的距离；利用该距离减去定位销的半径即为定位销的中心轴线与所述回转体零件的中心轴线两者之间的距离。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，其具体步骤包括：(1)将连接有定位销的待测回转体零件安装在光学坐标定位仪上，并用顶尖固定；(2)采用与工艺要求相同方式待测回转体零件建立坐标系；(3)利用光学坐标定位仪确定定位销的边缘素线，测得该边缘素线相对回转体零件的中心轴线的距离；测量定位销的实际直径；通过将测得的距离减去定位销的半径得到定位销的中心轴线的极径；(4)利用光学坐标定位仪确定待测面与基准面之间的角度，得到定位销的中心轴线相对于基准面偏转的极角；(5)将定位销的中心轴线的极坐标转化为定位销在XOY平面内的直角坐标值；(6)所得定位销的中心轴线的直角坐标值即为待测回转体零件端面销孔的位置度尺寸。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述定位销与所述回转体零件待测销孔之间采用间隙配合。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述定位销的直径为φ8±0.01mm。
在本发明公开了的一种优选实施方案中，所述定位销可为阶梯轴状定位销；所述阶梯轴状定位销的配合连接端可与所述回转体零件待测销孔配合连接；所述阶梯轴状定位销的测量端的直径为φ8±0.01mm。
本发明的有益效果是：本发明通过采用光学坐标定位仪和定位销销的配合使用对回转体类零件端面小孔的位置度实现了快速高效地测量，从而避免了用三坐标检测法检验造成的产能损失，以及解决了机械检具测量法只能进行符合性判断、无法提供调试参数的弊端等问题；利用本发明方法对回转体类零件的端面销孔位置度测量校核可以实现定位准确、测量重复性高等优点，同时有效提高了测量的准确度及效率。
附图说明
图1是本发明实施例中一种回转体类零件(曲轴法兰)的主视图；
图2是本发明实施例中一种回转体类零件(曲轴法兰)的左视图；
图3是现有技术中机械检具测量法使用的检具结构示意图；
图4是图3所示的位置度机械检具中的位置度模板的示意图；
图5是本发明实施例中安装在光学坐标定位仪的一种回转体类零件(曲轴法兰)的结构示意图；
图1中：a-定位销的中心轴线,b-回转体零件的中心轴线,c-连杆颈的中心轴线；
图2中：α-待测面，β-基准面；
图3中：1-位置度塞规，2-位置度模板，3-曲轴；
图5中：1-光学坐标定位仪，2-曲轴法兰，3-定位销。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明采用了这样一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法对回转体类零件端面销孔位置度进行测量检验，其包括对回转体零件建立基准；定位销的中心轴线a与回转体零件的中心轴线b平行并均位于待测面α内；回转体零件上的连杆颈的中心轴线c与回转体零件的中心轴线b平行并均位于基准面β内；利用光学坐标定位仪测得所述定位销的中心轴线a与所述回转体零件的中心轴线b两者之间的距离；利用光学坐标定位仪测得所述待测面α与所述基准面β之间的角度；利用测得的距离和角度解算出回转体零件端面销孔的位置度坐标值。该方法的核心思想是将回转体类零件端面销孔位置度的测量转化为对连接在该端面销孔上的定位销轴的中心轴线位置度的测量；通过光学坐标定位仪快速测得该定位销的中心轴线的极坐标，并通过坐标的转换从而快速高效地的实现对回转体类零件端面销孔位置度的测量和校核。
使用光学坐标定位仪对回转体类零件端面销孔位置度的快速测量方法的具体步骤包括：(1)将定位销3插入曲轴法兰2的待测销孔中，并将曲轴法兰2与光学坐标定位仪1连接并通过顶尖固定；(2)利用光学坐标定位仪扫描定位销和回转体零件的轮廓；(3)对扫描得到的轮廓建立坐标系，该坐标体系的建立基准的方式与工艺要求的建立基准的方式相同，即对回转体零件建立笛卡尔坐标系；以所述回转体零件的中心轴线b为笛卡尔坐标系的Z轴；所述回转体零件的中心轴线b垂直于笛卡尔坐标系的XOY平面；所述基准面β与笛卡尔坐标系的XOZ平面重合，在该步骤中，待测面α确定方法包括：定位销上的所有圆柱面素线中，距离回转体零件的中心轴线b最远的一条圆柱面素线为该定位销的边缘素线；所述边缘素线与所述回转体零件的中心轴线b平行并位于同一平面内，该平面即为基准面待测面α；基准面β的确定方法包括：连杆颈上的所有圆柱面素线中，距离回转体零件的中心轴线b最远的一条圆柱面素线为该连杆颈的边缘素线；所述边缘素线与所述回转体零件的中心轴线b平行并位于同一平面内，该平面即为基准面β；(4)利用光学坐标定位仪确定定位销的边缘素线，测得该边缘素线相对回转体零件的中心轴线b的距离；测量定位销的实际直径；通过将测得的距离减去定位销的半径得到定位销的中心轴线的极径；其中定位销的边缘素线的定义为定位销上的所有圆柱面素线中，距离回转体零件的中心轴线b最远的一条圆柱面素线；当定位销的边缘素线旋转至笛卡尔坐标系的XOZ平面内时，利用光学坐标定位仪扫描得到回状体零件的外轮廓，测得定位销的边缘素线与回转体零件的中心轴线b之间的距离；利用该距离减去定位销的半径即为定位销的中心轴线a与所述回转体零件的中心轴线b两者之间的距离(即极径)；(5)利用光学坐标定位仪确定待测面α与基准面β之间的角度，得到定位销的中心轴线相对于基准面β偏转的极角；极角数据的获得是通过光学坐标定位仪捕捉确定了待测面α和基准面β后，待测面α转动至基准面β所旋转的角度即为极角；(6)将定位销的中心轴线的极坐标转化为定位销在XOY平面内的直角坐标值，所得的定位销中心轴线的直角坐标值即为待测回转体零件端面销孔的位置度尺寸。
为了验证本发明一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法的有效性，现分别利用本发明的方法和三坐标测量法对的曲轴法兰端面销孔位置度进行检测，使用本发明的方法时，采用轴径为φ8.008的定位销轴，实验数据如下所示：
由以上数据可知，利用本发明的测量方法所测得的回转体零件端面销孔的位置度的重复率为0.003，满足测量要求，同时利用本发明的测量方法所测得的回转体零件端面销孔的位置度与使用三坐标测量法测得的回转体零件端面销孔的位置度之间的差值小于0.006，该误差在合理的误差范围内，因而有效地验证了本发明方法的有效性和稳定性。本发明的的整个操作简单并且无需专业人员，整个测量时间(包含零件移动及清洗)3分钟
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，包括对回转体零件建立基准；定位销的中心轴线(a)与回转体零件的中心轴线(b)平行并均位于待测面(α)内；回转体零件上的连杆颈的中心轴线(c)与回转体零件的中心轴线(b)平行并均位于基准面(β)内；其特征在于：利用光学坐标定位仪测得所述定位销的中心轴线(a)与所述回转体零件的中心轴线(b)两者之间的距离；利用光学坐标定位仪测得所述待测面(α)与所述基准面(β)之间的角度；利用测得的距离和角度解算出回转体零件端面销孔的位置度坐标值。
2.如权利要求1所述的一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其特征在于：回转体零件的基准建立方法如下：对回转体零件建立笛卡尔坐标系；以所述回转体零件的中心轴线(b)为笛卡尔坐标系的Z轴；所述回转体零件的中心轴线(b)垂直于笛卡尔坐标系的XOY平面；所述基准面(β)与笛卡尔坐标系的XOZ平面重合。
3.如权利要求2所述的一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其特征在于：基准面(β)的确定方法包括：连杆颈上的所有圆柱面素线中，距离回转体零件的中心轴线(b)最远的一条圆柱面素线为该连杆颈的边缘素线；所述边缘素线与所述回转体零件的中心轴线(b)平行并位于同一平面内，该平面即为基准面(β)。
4.如权利要求2所述的一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其特征在于：待测面(α)确定方法包括：定位销上的所有圆柱面素线中，距离回转体零件的中心轴线(b)最远的一条圆柱面素线为该定位销的边缘素线；所述边缘素线与所述回转体零件的中心轴线(b)平行并位于同一平面内，该平面即为基准面待测面(α)。
5.如权利要求4所述的一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其特征在于：当定位销的边缘素线旋转至笛卡尔坐标系的XOZ平面内时，利用光学坐标定位仪扫描得到回状体零件的外轮廓，测得定位销的边缘素线与回转体零件的中心轴线(b)之间的距离；利用该距离减去定位销的半径即为定位销的中心轴线(a)与所述回转体零件的中心轴线(b)两者之间的距离。
6.如权利要求5所述的一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其特征在于：其具体步骤包括：
(1)将连接有定位销的待测回转体零件安装在光学坐标定位仪上，并用顶尖固定；
(2)采用与工艺要求相同方式待测回转体零件建立坐标系；
(3)利用光学坐标定位仪确定定位销的边缘素线，测得该边缘素线相对回转体零件的中心轴线(b)的距离；测量定位销的实际直径；通过将测得的距离减去定位销的半径得到定位销的中心轴线的极径；
(4)利用光学坐标定位仪确定待测面(α)与基准面(β)之间的角度，得到定位销的中心轴线相对于基准面(β)偏转的极角；
(5)将定位销的中心轴线的极坐标转化为定位销在XOY平面内的直角坐标值；
(6)所得定位销的中心轴线的直角坐标值即为待测回转体零件端面销孔的位置度尺寸。
7.如权利要求1所述的一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其特征在于：所述定位销与所述回转体零件待测销孔之间采用间隙配合。
8.如权利要求1所述的一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其特征在于：所述定位销的直径为φ8±0.01mm。
9.如权利要求8所述的一种快速测量回转体零件端面销孔位置度的方法，其特征在于：所述定位销可为阶梯轴状定位销；所述阶梯轴状定位销的配合连接端可与所述回转体零件待测销孔配合连接；所述阶梯轴状定位销的测量端的直径为φ8±0.01mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |