CN105300235B - 用于圆锥面零件锥面定点高度测量的测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于圆锥面零件锥面定点高度测量的测量装置及测量方法。用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置，包括装置本体以及装夹有测表的夹持器，装置本体装有用于与待测零件接触并将接触获取的测量高度反映至测表的第一量杆；第一量杆通过回弹机构装配于装置本体上并沿竖直方向布置，第一量杆包括用于顶抵在待测零件的预定位置上以测量待测零件预定位置高度的第一量头；测表具有沿竖直方向布置的第二量杆，第二量杆的第二量头顶抵于第一量杆的上端面；装置本体还设有用于装置本体与待测零件之间相互定位的定位机构。在生产现场即可以迅速检测大批量零件，降低了劳动强度，缩短了检测工期，提高了生产率，节约了检测费用。

Description

用于圆锥面零件锥面定点高度测量的测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及航空发动机圆锥面零件的尺寸测量技术领域，特别地，涉及一种用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置。此外，本发明还涉及一种包括上述用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法。

背景技术

圆锥面零件是航空发动机上的常用部件，目前对该类结构零件的锥面部位的高度尺寸检测均是在三坐标测量机上进行，该项检测的技术水平要求高、工期长、费用高，而且不适合生产现场随时测量。

现阶段，随着航机生产的不断发展壮大，对于大批量的零件检测，很有必要设计一种在操作现场就可以检测零件是否合格的工装来改善现状。

发明内容

本发明提供了一种用于圆锥面零件锥面定点高度测量的测量装置及测量方法，以解决现有航空发动机用圆锥面零件的锥面部位的高度尺寸检测均是在三坐标测量机上进行，技术水平要求高、工期长、费用高，而且不适合生产现场随时测量的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置，包括装置本体以及装夹有测表的夹持器，装置本体装有用于与待测零件接触并将接触获取的测量高度反映至测表的第一量杆；第一量杆通过回弹机构装配于装置本体上并沿竖直方向布置，第一量杆包括用于顶抵在待测零件的预定位置上以测量待测零件预定位置高度的第一量头；测表具有沿竖直方向布置的第二量杆，第二量杆的第二量头顶抵于第一量杆的上端面；装置本体还设有用于装置本体与待测零件之间相互定位的定位机构。

进一步地，回弹机构包括设于第一量杆与装置本体之间用于第一量杆沿竖直方向移动复位的复位弹性件以及设于装置本体与第一量杆竖向之间用于限制第一量杆沿竖直方向的移动范围的固定圆柱销和限位槽。

进一步地，固定圆柱销固接于装置本体上，限位槽开设于第一量杆上；或者固定圆柱销固接于第一量杆上，限位槽开设于装置本体上。

进一步地，定位机构包括用于待测零件外缘与装置本体之间定位的第一定位件以及用于待测零件中部与装置本体之间定位的第二定位件。

进一步地，第一定位件和/或第二定位件通过连接件连接固定于装置本体上。

进一步地，夹持器通过螺栓固定于装置本体上，螺栓的螺帽与装置本体之间设有用于缓冲测表测量过程中受到的冲击作用力的缓冲弹性件和垫圈。

进一步地，夹持器与装置本体之间还设有用于防止夹持器沿螺栓中轴线转动的防转螺钉。

进一步地，第一量杆的第一量头的径向尺寸小于第一量杆的第一杆身的径向尺寸。

进一步地，第一量头和/或第二量头采用半球形触头。

根据本发明的另一方面，还提供了一种圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其采用上述用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置，包括以下步骤：

装置本体通过第二定位件和第一定位件分别定位于待测零件的锥尖部和边缘部；待测零件与第一量杆的第一量头进行接触并产生向上的作用力推动第一量杆，第一量杆向上移动推动第二量杆并将移动距离反映至测表的显示指针上；

已知待测零件的预定位置的锥面角度为β，第一量杆的第一量头的触头半径为R₀，第一量头的半球面与待测零件锥面的接触点距离第一量头的半球面底部最低点的竖直尺寸L_y＝R₀-R₀cos(90°-β)，第一量头的半球面与待测零件锥面的接触点距离第一量头的半球面底部的水平尺寸L_x＝R₀sin(90°-β)；待测零件的预定位置与待测零件外缘上表面A之间的竖直距离需要满足尺寸L₀，则第一量杆的第一量头底部最低点与待测零件外缘上表面A之间的竖直距离L＝L₀-{R₀-R₀cos(90°-β)}±a，a为尺寸公差；待测零件的预定位置所在的圆周直径为D₁，则第一量杆的中心线与待测零件的中心线距离为H，H＝(D₁÷2)+R₀sin(90°-β)；将夹持器装配于装置本体上，测表在装置本体的上表面B进行对表；

将对表后的测表调整至第一量杆上端面C并保持第一量杆与第二量杆同轴，打表测量，当装置本体的上表面B与第一量杆上端面C保持一致时，L保持在公差范围内，待测零件的尺寸检测合格，反之则不合格。

本发明具有以下有益效果：

本发明用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置，利用定位机构实现装置本体与待测零件之间的相互定位；测表通过夹持器装配于装置本体上，并通过在装置本体上装配第一量杆，形成同时具备测量和对表功能的组合构件，采用表架与对表件功能合二为一的结构设计，避免了再做一套对表件的工装，因此对表的方式更新颖，操作方便快捷，在生产现场即可以迅速检测大批量零件，降低了劳动强度，缩短了检测工期，提高了生产率，节约了检测费用。结构简单，降低了测量投入成本。解决了零件的锥面高度尺寸现场检测的难题，填补了用专用工装测量大批量该类尺寸的空白，同时对类似的测量所用工装的设计具有指导和实际意义。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

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

图1是本发明优选实施例的用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的待测零件测量部位的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的待测零件的结构示意图。

图例说明：

1、装置本体；2、夹持器；3、测表；301、第二量杆；3011、第二量头；4、第一量杆；401、第一量头；5、回弹机构；501、复位弹性件；502、固定圆柱销；503、限位槽；6、待测零件；7、定位机构；701、第一定位件；702、第二定位件；8、连接件；9、螺栓；901、螺帽；10、缓冲弹性件；11、垫圈；12、防转螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置的结构示意图；图2是本发明优选实施例的待测零件测量部位的结构示意图；图3是本发明优选实施例的待测零件的结构示意图。

如图1和图2所示，本实施例的用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置，包括装置本体1以及装夹有测表3的夹持器2，装置本体1装有用于与待测零件6接触并将接触获取的测量高度反映至测表3的第一量杆4；第一量杆4通过回弹机构5装配于装置本体1上并沿竖直方向布置，第一量杆4包括用于顶抵在待测零件6的预定位置上以测量待测零件6预定位置高度的第一量头401；测表3具有沿竖直方向布置的第二量杆301，第二量杆301的第二量头3011顶抵于第一量杆4的上端面；装置本体1还设有用于装置本体1与待测零件6之间相互定位的定位机构7。本发明用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置，利用定位机构实现装置本体与待测零件之间的相互定位；测表通过夹持器装配于装置本体上，并通过在装置本体上装配第一量杆，形成同时具备测量和对表功能的组合构件，采用表架与对表件功能合二为一的结构设计，避免了再做一套对表件的工装，因此对表的方式更新颖，操作方便快捷，在生产现场即可以迅速检测大批量零件，降低了劳动强度，缩短了检测工期，提高了生产率，节约了检测费用。结构简单，降低了测量投入成本。解决了零件的锥面高度尺寸现场检测的难题，填补了用专用工装测量大批量该类尺寸的空白，同时对类似的测量所用工装的设计具有指导和实际意义。可选地，测表3采用百分表或者千分表。对圆锥面零件的锥面高度尺寸的测量，本发明采用在零件的基准都定位好之后，把锥面测量部位距基准面的测量尺寸Lc转换到量杆的量头和基准面的差平面上，即尺寸L，简要图形如图2所示。通过在B面对表，之后在第一量杆4的顶部C打表，如图1所示，完成零件的检测。

如图1所示，本实施例中，回弹机构5包括设于第一量杆4与装置本体1之间用于第一量杆4沿竖直方向移动复位的复位弹性件501以及设于装置本体1与第一量杆4竖向之间用于限制第一量杆4沿竖直方向的移动范围的固定圆柱销502和限位槽503。

如图1所示，本实施例中，固定圆柱销502固接于装置本体1上，限位槽503开设于第一量杆4上；或者固定圆柱销502固接于第一量杆4上，限位槽503开设于装置本体1上。

如图1和图3所示，本实施例中，定位机构7包括用于待测零件6外缘与装置本体1之间定位的第一定位件701以及用于待测零件6中部与装置本体1之间定位的第二定位件702。

如图1和图3所示，本实施例中，第一定位件701和/或第二定位件702通过连接件8连接固定于装置本体1上。

如图1所示，本实施例中，夹持器2通过螺栓9固定于装置本体1上。螺栓9的螺帽901与装置本体1之间设有用于缓冲测表3测量过程中受到的冲击作用力的缓冲弹性件10和垫圈11。

如图1所示，本实施例中，夹持器2与装置本体1之间还设有用于防止夹持器2沿螺栓9中轴线转动的防转螺钉12。

如图1和图2所示，本实施例中，第一量杆4的第一量头401的径向尺寸小于第一量杆4的第一杆身的径向尺寸。

如图1和图2所示，本实施例中，第一量头401和/或第二量头3011采用半球形触头。

如图1、图2和图3所示，本实施例的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，采用上述所述的用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置，包括以下步骤：

装置本体1通过第二定位件702和第一定位件701分别定位于待测零件6的锥尖部和边缘部；

待测零件6与第一量杆4的第一量头401进行接触并产生向上的作用力推动第一量杆4，第一量杆4向上移动推动第二量杆301并将移动距离反映至测表3的显示指针上；

已知待测零件6的预定位置的锥面角度为β，第一量杆4的第一量头401的触头半径为R₀，第一量头401的半球面与待测零件6锥面的接触点距离第一量头401的半球面底部最低点的竖直尺寸L_y＝R₀-R₀cos(90°-β)，第一量头401的半球面与待测零件6锥面的接触点距离第一量头401的半球面底部的水平尺寸L_x＝R₀sin(90°-β)；

待测零件6的预定位置与待测零件6外缘上表面A之间的竖直距离需要满足尺寸L₀，则第一量杆4的第一量头401底部最低点与待测零件6外缘上表面A之间的竖直距离L＝L₀-{R₀-R₀cos(90°-β)}±a，a为尺寸公差；

待测零件6的预定位置所在的圆周直径为D₁，则第一量杆4的中心线与待测零件6的中心线距离为H，H＝(D₁÷2)+R₀sin(90°-β)；

将夹持器2装配于装置本体1上，测表3在装置本体1的上表面B进行对表；将对表后的测表3调整至第一量杆4上端面C并保持第一量杆4与第二量杆301同轴，打表测量，当装置本体1的上表面B与第一量杆4上端面C保持一致时，L保持在公差范围内，待测零件6的尺寸检测合格，反之则不合格。

实施时，提供了一种圆锥面高度测量装置。根据本发明的装置，包括定位部分用于零件基准面的定位；夹持器支撑百分表，用于对表；量杆的量头部分接触工件锥面测量部位，通过百分表间接检测来实现锥面尺寸高度是否合格的检测。解决了零件的锥面高度尺寸现场检测的难题，填补了用专用工装测量大批量该类尺寸的空白。本发明结构简单，降低了测量投入成本；一般的表架和对表件都是分开设计，这里合二为一，避免了再做一套对表件的工装，因此对表的方式很新颖，操作方便快捷，在生产现场即可以迅速检测大批量零件，降低了劳动强度，缩短了检测工期，提高了生产率，节约了检测费用。解决了零件的锥面高度尺寸现场检测的难题，填补了用专用工装测量大批量该类尺寸的空白，同时对类似的测量所用工装的设计具有指导和实际意义。

已知锥面测量工件(待测零件6)如图3，锥面角度为β为50°，测量部位所在的圆周直径D₁为φ88mm，要求测量部位的圆周距基准A的距离要求满足L₀为0.85±0.05mm。

如图2，在定位板(第一定位件701)和定位块(第二定位件702)把待测零件6的基准都定好之后，第一量杆4的量头球面和工件(待测零件6)锥面的接触为点接触，把要求测量的锥面测量部位距基准面的尺寸Lc转换到第一量杆4的量头底部和基准面A的差平面上，即尺寸L，简要图形如图2所示。第一量杆4的量头半径R₀为1，β＝50°,第一量杆4的球面和工件(待测零件6)锥面的接触点距第一量杆的量头球面底部最低点的竖向尺寸L_y为：

L_y＝R₀－R₀cos(90°-β)＝1－cos(90°-50°)

工件(待测零件6)测量尺寸L₀为0.85±0.05mm，则第一量杆4的量头底部最低点和基准面A的尺寸L为：

L＝0.85-{R₀－R₀cos(90°-β)}＝0.85-1+cos40°＝0.616

取公差±0.0035，即0.616±0.0035。

测量部位所在的圆周直径D₁为φ88mm，则第一量杆4的中心线和工件的中心线距离为：

H＝88/2+R₀sin(90°-β)＝88/2+sin(90°-50°)＝44.6428

第一量杆4运动灵活，通过活动夹持器，百分表(测表3)在装置本体1的B面对表。一般的表架和对表件都是分开设计，这里合二为一，避免了再做一套对表件的工装，因此对表的方式更新颖。之后再在第一量杆的顶部C面打表测量，当B面与C面保持一致时，L尺寸为0.616±0.0035(如图3所示)，这样就打表完成零件的尺寸是否合格的检测。

目前，应用该圆锥面高度测量装置，操作者在生产现场即可以迅速检测大批量零件是否合格，不受场地限制，降低了劳动强度，缩短了检测工期，提高了工作效率，同时节约了检测费用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，采用用于圆锥面零件的锥面定点高度测量的测量装置，包括装置本体(1)以及装夹有测表(3)的夹持器(2)，所述装置本体(1)装有用于与待测零件(6)接触并将接触获取的测量高度反映至所述测表(3)的第一量杆(4)；所述第一量杆(4)通过回弹机构(5)装配于所述装置本体(1)上并沿竖直方向布置，所述第一量杆(4)包括用于顶抵在所述待测零件(6)的预定位置上以测量所述待测零件(6)预定位置高度的第一量头(401)；所述测表(3)具有沿竖直方向布置的第二量杆(301)，所述第二量杆(301)的第二量头(3011)顶抵于所述第一量杆(4)的上端面；所述装置本体(1)还设有用于所述装置本体(1)与所述待测零件(6)之间相互定位的定位机构(7)，其特征在于，

圆锥面零件的锥面定点高度测量方法包括以下步骤：

装置本体(1)通过第二定位件(702)和第一定位件(701)分别定位于待测零件(6)的锥尖部和边缘部；

待测零件(6)与第一量杆(4)的第一量头(401)进行接触并产生向上的作用力推动第一量杆(4)，第一量杆(4)向上移动推动第二量杆(301)并将移动距离反映至测表(3)的显示指针上；

已知待测零件(6)的预定位置的锥面角度为β，第一量杆(4)的第一量头(401)的触头半径为R₀，第一量头(401)的半球面与待测零件(6)锥面的接触点距离第一量头(401)的半球面底部最低点的竖直尺寸L_y＝R₀-R₀cos(90°-β)，第一量头(401)的半球面与待测零件(6)锥面的接触点距离第一量头(401)的半球面底部的水平尺寸L_x＝R₀sin(90°-β)；

待测零件(6)的预定位置与待测零件(6)外缘上表面(A)之间的竖直距离需要满足尺寸L₀，则第一量杆(4)的第一量头(401)底部最低点与待测零件(6)外缘上表面(A)之间的竖直距离L＝L₀-{R₀-R₀cos(90°-β)}±a，a为尺寸公差；

待测零件(6)的预定位置所在的圆周直径为D₁，则第一量杆(4)的中心线与待测零件(6)的中心线距离为H，H＝(D₁÷2)+R₀sin(90°-β)；

将夹持器(2)装配于装置本体(1)上，测表(3)在装置本体(1)的上表面(B)进行对表；

将对表后的测表(3)调整至第一量杆(4)上端面(C)并保持第一量杆(4)与第二量杆(301)同轴，打表测量，当装置本体(1)的上表面(B)与第一量杆(4)上端面(C)保持一致时，L保持在公差范围内，待测零件(6)的尺寸检测合格，反之则不合格。

2.根据权利要求1所述的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其特征在于，

所述回弹机构(5)包括设于所述第一量杆(4)与所述装置本体(1)之间用于所述第一量杆(4)沿竖直方向移动复位的复位弹性件(501)以及设于所述装置本体(1)与所述第一量杆(4)竖向之间用于限制所述第一量杆(4)沿竖直方向的移动范围的固定圆柱销(502)和限位槽(503)。

3.根据权利要求2所述的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其特征在于，

所述固定圆柱销(502)固接于所述装置本体(1)上，所述限位槽(503)开设于所述第一量杆(4)上；或者

所述固定圆柱销(502)固接于所述第一量杆(4)上，所述限位槽(503)开设于所述装置本体(1)上。

4.根据权利要求1所述的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其特征在于，

所述定位机构(7)包括用于所述待测零件(6)外缘与所述装置本体(1)之间定位的第一定位件(701)以及用于所述待测零件(6)中部与所述装置本体(1)之间定位的第二定位件(702)。

5.根据权利要求4所述的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其特征在于，

所述第一定位件(701)和/或所述第二定位件(702)通过连接件(8)连接固定于所述装置本体(1)上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其特征在于，

所述夹持器(2)通过螺栓(9)固定于所述装置本体(1)上，

所述螺栓(9)的螺帽(901)与所述装置本体(1)之间设有用于缓冲所述测表(3)测量过程中受到的冲击作用力的缓冲弹性件(10)和垫圈(11)。

7.根据权利要求6所述的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其特征在于，

所述夹持器(2)与所述装置本体(1)之间还设有用于防止所述夹持器(2)沿所述螺栓(9)中轴线转动的防转螺钉(12)。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其特征在于，

所述第一量杆(4)的所述第一量头(401)的径向尺寸小于所述第一量杆(4)的第一杆身的径向尺寸。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的圆锥面零件的锥面定点高度测量方法，其特征在于，

所述第一量头(401)和/或所述第二量头(3011)采用半球形触头。