CN106767331A - 一种用于菱形组件极限位置角度的夹具及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于菱形组件极限位置角度的夹具及其测量方法，所述夹具包括圆盘、支撑块A、支撑块B，支撑套，支撑块A、支撑块B、支撑套放置于圆盘上，所述支撑套为圆筒结构，且圆筒结构的中心线与圆盘的中心线重合，所述支撑块A和支撑块B分别位于支撑套两侧，并成八字形布置；所述方法步骤包括组合夹具、测量及计算。本发明将需测量的运动构件的角度值转换为运动构件端头间的长度值，并采用组合测量夹具进行支撑，实现角向限位及两构件等高，之后采用通用的游标卡尺，选取合理的线性值实施测量，控制测量力方向与测量线性值方向一致，保证测量准确；克服角度值测量构件干涉问题，采用通用游标卡尺测量，成本低，操作简单方便。

Description

一种用于菱形组件极限位置角度的夹具及其测量方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体是涉及一种用于菱形组件极限位置角度的夹具及其测量方法。

背景技术

如图1所示是某型航空发动机的菱形组件。菱形组件主要由构件A、B、C、D组成，构件A如图2所示，其左端、中部、右端凸起，左端为内连接端，右端为外连接端，左端与中部、中部与右端相间部分为圆柱形杆，左端、中部、右端外形为圆柱，该圆柱轴线与圆柱形杆的轴线垂直，左端圆柱、中部圆柱、右端圆柱与圆柱形杆的轴线呈对称分布，且同向，圆柱直径大于中间圆柱形杆的直径，沿垂直于圆柱形杆的轴线且平行于凸起部分圆柱轴线方向目视，构件A呈对称“双哑铃”型结构；构件B如图3所示，构件B与构件A结构相似，内连接端呈开口“凹”型结构，外连接端及中部与构件A的结构及尺寸相同；构件B的内连接端开口“凹”型方向与内、中、外链接铰链孔轴线垂直；构件A、构件B铰链孔的位置尺寸相等；构件C、构件D是两端为铰链孔的构件，铰链孔间的长度尺寸相等；构件A与构件B的开口端采用带球头的铰链销连接。外连接端为单一铰链销连接，构件C、构件C与构件A、构件B中部的链接也采用带球头的铰链销连接；构件C、构件D的另一端采用铰链销直接连接，形成两组臂分别相等的“四杆”菱形机构组件。设计要求测量菱形组件处于张开和收敛极限位置时构件A和构件B之间的夹角。

传统的角度测量方式是直接采用万能角度尺或角度样板测量，如果采用万能角度尺测量角度，由于构件A、构件B的端头圆柱直径大于中部圆柱形杆的直径，受端头圆柱的干涉影响，万能角度尺的基尺和直尺无法与中间圆柱形的杆的素线接触，故不能实施测量；如果采用专用角度样板测量角度，专用角度样板可以避开端头圆柱的干涉，但是专用角度样板基准边与中部圆柱型杆的素线接触长度较短，该测量方法为误差较大的目视透光检测法，不仅不能读取具体角度值；而且由于菱形组件构件之间的连接采用了带球头铰链销连接，构件沿中部圆柱杆的轴线转动，专用角度样板与中部圆柱形杆的素线接触难于判断，增大专用角度样板测量误差；另外专用样板属于极限判断测量，不能读取具体角度值；菱形组件处于收敛极限位置时，构件C、构件D鼓凸起，为了防止样板干涉，样板需设计较窄，刚性差，自身的精度也受到影响，所以采用专用角度样板测量也存在许多不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于菱形组件极限位置角度的夹具及其测量方法，该方法是将角度的测量转换为线性测量，避开端头凸起圆柱的干涉，合理设计线性测量参数，使测量力与极限运动方向一致，减少测量力带来的测量误差，操作方便，降低成本。

本发明是通过如下技术方案予以实现的。

一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，包括圆盘、支撑块A、支撑块B，支撑套，支撑块A、支撑块B、支撑套放置于圆盘上，所述支撑套为圆筒结构，且圆筒结构的中心线与圆盘的中心线重合，所述支撑块A和支撑块B分别位于支撑套两侧，并成八字形布置。

所述支撑套与支撑块A和支撑块B等高。

所述支撑块A和支撑块B关于支撑套的轴线对称。

所述支撑块A和支撑块B分别通过螺钉固定在圆盘上。

所述支撑块A和支撑块B上均至少设置有两个螺钉安装孔。

所述螺钉安装孔采用沉孔。

所述支撑块A和支撑块B的形状大小相等，且支撑块A和支撑块B上设置的螺钉安装孔位置和大小相对应。

一种采用上述夹具测量菱形组件极限位置角度的方法，其具体测量方法步骤如下：

(1)组合夹具：将支撑块A、支撑块B和支撑套放置于圆盘上，支撑块A和支撑块B的位置适于菱形组件运动张开和收敛极限时，保证构件A、构件B的外连接端平面与支撑块A和支撑块B的支撑面贴合；

(2)测量：将菱形组件置于组合夹具上，靠近内铰链处的杆部外圆放置于支撑套的上端面，外联铰链端平面分别与支撑块A和支撑块B的上表面贴合，实现菱形组件角向定位，依靠菱形组件自重，通过三点实现定位和支撑，采用游标卡尺分别测量出于菱形组件收敛时外连接铰链孔内侧距离S₁和菱形组件张开时外连接铰链孔外侧距离S₂；

(3)计算：

如图4所示，构件A和构件B收敛至极限位置的角度α₁计算公式如下：

式中：L₁为构件A的左端和右端铰链孔间距，L₂为构件B的左端和右端铰链孔间距；D为构件A或构件B的外交接孔孔径；

如图5所示，构件A和构件B张开至极限位置的角度α₂计算公式如下：

式中：L₁为构件A的左端和右端铰链孔间距，L₂为构件B的左端和右端铰链孔间距；D为构件A或构件B的外交接孔孔径。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明将需测量的运动构件的角度值转换为运动构件端头间的长度值，并采用组合测量夹具进行支撑，实现角向限位及两构件等高，之后采用通用的游标卡尺，选取合理的线性值实施测量，控制测量力方向与测量线性值方向一致，保证测量准确。克服角度值测量构件干涉问题，通过转变为直接测量运动构件端头间的长度值，配置组合工装实施限位和稳定，采用通用游标卡尺测量，成本低，测量准确，操作简单方便。可在构件测量技术领域广泛推广应用。

附图说明

图1是某型航空发动机菱形组件示意图；

图2是图1中构件A的结构示意图；

图3是图1中构件B的结构示意图；

图4是待测量菱形组件运行至收敛极限位置的测量示意图；

图5是待测量菱形组件运行至扩张极限位置的测量示意图。

图中：1-圆盘，2-支撑块A，3-支撑块B，4-支撑套。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图4、图5所示，本发明所述的一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，包括圆盘1、支撑块A2、支撑块B3，支撑套4，支撑块A2、支撑块B3、支撑套4放置于圆盘1上，所述支撑套4为圆筒结构，且圆筒结构的中心线与圆盘1的中心线重合，所述支撑块A2和支撑块B3分别位于支撑套4两侧，并成八字形布置。

所述支撑套4与支撑块A2和支撑块B3等高。这样保证支撑套4与支撑块A2和支撑块B3三点形成一个水平面，通过三点实现定位和支撑，确保测量精度。

所述支撑块A2和支撑块B3关于支撑套4的轴线对称。

为方便安装和拆卸，所述支撑块A2和支撑块B3分别通过螺钉固定在圆盘1上。

所述支撑块A2和支撑块B3上均至少设置有两个螺钉安装孔。

为防止螺钉头超出支撑块A2和支撑块B3顶面而对构件A和构件B造成干涉，所述螺钉安装孔采用沉孔。

为确保支撑块A2和支撑块B3关于支撑套4对称，避免安装过程中因螺钉受力不均而使支撑块A2和支撑块B3产生位置偏移，所述支撑块A2和支撑块B3的形状大小相等，且支撑块A2和支撑块B3上设置的螺钉安装孔位置和大小相对应。

一种采用所述夹具测量菱形组件极限位置角度的方法，其具体测量方法步骤如下：

(1)组合夹具：将支撑块A2、支撑块B3和支撑套4放置于圆盘1上，支撑块A2和支撑块B3的位置适于菱形组件运动张开和收敛极限时，保证构件A、构件B的外连接端平面与支撑块A2和支撑块B3的支撑面贴合；

(2)测量：将菱形组件置于组合夹具上，靠近内铰链处的杆部外圆放置于支撑套4的上端面，外联铰链端平面分别与支撑块A2和支撑块B3的上表面贴合，实现菱形组件角向定位，依靠菱形组件自重，通过三点实现定位和支撑，采用游标卡尺分别测量出于菱形组件收敛时外连接铰链孔内侧距离S₁和菱形组件张开时外连接铰链孔外侧距离S₂；

(3)计算：

如图4所示，构件A和构件B收敛至极限位置的角度α₁计算公式如下：

式中：L₁为构件A的左端和右端铰链孔间距，L₂为构件B的左端和右端铰链孔间距；D为构件A或构件B的外交接孔孔径；

如图5所示，构件A和构件B张开至极限位置的角度α₂计算公式如下：

式中：L₁为构件A的左端和右端铰链孔间距，L₂为构件B的左端和右端铰链孔间距；D为构件A或构件B的外交接孔孔径。

实施例1：如图1所示，航空发动机矢量喷口部件上的菱形组件，其构件A呈“双哑铃”结构，左端、中部及右端较大，相间部分圆柱型杆较小，与构件B用带球头的铰链销连接，即内连接铰链，右端为外连接铰链，构件A的左端和右端铰链孔间距为L₁，构件B与构件1类似，与构件A连接端为内铰链端，内铰链端为开口结构，构件B的左端和右端铰链孔间距为L2；构件A、构件B的左端与中部、中部与右端之间的圆柱型杆的直径相等，均为φd；构件A、构件B的外连接铰链圆柱对称于杆的轴线上，外连接铰链圆柱的厚度相等，均为δ，δ＝4mm；且外连接铰链孔孔径相等，均等于φD，φD＝10mm，设计要求测量构件A和构件B张开和收敛两极限位置的角度α₁、α₂。

下面采用本发明所述的夹具对上述菱形组件的极限位置角度进行测量，其具体测量方法步骤如下：

(1)组合夹具：将支撑块A2、支撑块B3和支撑套4放置于圆盘1上，支撑块A2和支撑块B3的位置适于菱形组件运动张开和收敛极限时，保证构件A、构件B的外连接端平面与支撑块A2和支撑块B3的支撑面贴合，避免与构件的其它结构要素发生干涉；支撑套4的外圆直径根据菱形组件张开和收敛的极限位置设计，避免与构件C、构件D发生干涉，支撑套4内孔直径根据菱形组件B的开口端外形设计，内孔不得与菱形组件转动时，构件B的开口处外部结构要素干涉；支撑块A2和支撑块B3等高，其高度设为H₁，支撑套4的高度为H₂；

则，

其中，构件A和构件B位于支撑套4一端的接触位置是构件A和构件B的圆柱型杆外圆，构件A和构件B位于支撑块A2和支撑块B3一端的接触位置是构件A和构件B的上平面，即为构件A和构件B的上平面与圆柱型杆外圆母线的高度差，支撑块A2、支撑块B3和支撑套4共同支撑的目的是使构件A和构件B的轴线等高。

(2)测量：将菱形组件置于组合夹具上，靠近内铰链处的杆部外圆放置于支撑套4的上端面，外联铰链端平面分别与支撑块A2和支撑块B3的上表面贴合，实现菱形组件角向定位，依靠菱形组件自重，通过三点实现定位和支撑；一手扶持菱形组件，另一手持游标卡尺测量；如图4所示，测量菱形组件收敛时外连接铰链孔内侧距离为S₁；如图5所示，测量菱形组件张开时外连接铰链孔外侧距离为S₂。

(3)计算：

如图4所示，构件A和构件B收敛至极限位置的角度α₁计算公式如下：

式中：L₁为构件A的左端和右端铰链孔间距，L₂为构件B的左端和右端铰链孔间距；S₁为测量菱形组件收敛时外连接铰链孔内侧距离；S₂为测量菱形组件张开时外连接铰链孔外侧距离；D为构件A或构件B的外交接孔孔径；

如图5所示，构件A和构件B张开至极限位置的角度α₂计算公式如下：

式中：L₁为构件A的左端和右端铰链孔间距，L₂为构件B的左端和右端铰链孔间距；S₂为测量菱形组件张开时外连接铰链孔外侧距离；D为构件A或构件B的外交接孔孔径。

上述测量方法是将需测量的运动构件件的角度值转换为运动构件端头间的长度值，并组合夹具支撑，实现角向限位及两构件等高，之后采用通用的游标卡尺，选取合理的线性值实施测量，控制测量力方向与测量线性值方向一致，保证测量准确。

Claims (8)

1.一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，其特征在于：包括圆盘(1)、支撑块A(2)、支撑块B(3)，支撑套(4)，支撑块A(2)、支撑块B(3)、支撑套(4)放置于圆盘(1)上，所述支撑套(4)为圆筒结构，且圆筒结构的中心线与圆盘(1)的中心线重合，所述支撑块A(2)和支撑块B(3)分别位于支撑套(4)两侧，并成八字形布置。

2.根据权利要求1所述的一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，其特征在于：所述支撑套(4)与支撑块A(2)和支撑块B(3)等高。

3.根据权利要求1所述的一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，其特征在于：所述支撑块A(2)和支撑块B(3)关于支撑套(4)的轴线对称。

4.根据权利要求1所述的一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，其特征在于：所述支撑块A(2)和支撑块B(3)分别通过螺钉固定在圆盘1上。

5.根据权利要求1所述的一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，其特征在于：所述支撑块A(2)和支撑块B(3)上均至少设置有两个螺钉安装孔。

6.根据权利要求5所述的一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，其特征在于：所述螺钉安装孔采用沉孔。

7.根据权利要求1所述的一种用于菱形组件极限位置角度的夹具，其特征在于：所述支撑块A(2)和支撑块B(3)的形状大小相等，且支撑块A(2)和支撑块B(3)上设置的螺钉安装孔位置和大小相对应。

8.一种采用如权利要求1所述的夹具测量菱形组件极限位置角度的方法，其特征在于：具体测量方法步骤如下：

(1)组合夹具：将支撑块A(2)、支撑块B(3)和支撑套(4)放置于圆盘(1)上，支撑块A(2)和支撑块B(3)的位置适于菱形组件运动张开和收敛极限时，保证构件(A)、构件(B)的外连接端平面与支撑块A(2)和支撑块B(3)的支撑面贴合；

(2)测量：将菱形组件置于组合夹具上，靠近内铰链处的杆部外圆放置于支撑套(4)的上端面，外联铰链端平面分别与支撑块A(2)和支撑块B(3)的上表面贴合，实现菱形组件角向定位，依靠菱形组件自重，通过三点实现定位和支撑，采用游标卡尺分别测量出于菱形组件收敛时外连接铰链孔内侧距离S₁和菱形组件张开时外连接铰链孔外侧距离S₂；

(3)计算：

构件A和构件B收敛至极限位置的角度α₁计算公式如下：

${\mathrm{\α}}_1=arccos\[\frac{{L_1}^2+{L_2}^2-{(S_1+D)}^2}{2\×L_1\×L_2}\];$

式中：L₁为构件A的左端和右端铰链孔间距，L₂为构件B的左端和右端铰链孔间距；D为构件A或构件B的外交接孔孔径；

如图5所示，构件A和构件B张开至极限位置的角度α₂计算公式如下：

${\mathrm{\α}}_2=arccos\[\frac{{L_1}^2+{L_2}^2-{(S_2-D)}^2}{2\×L_1\×L_2}\].$

式中：L₁为构件A的左端和右端铰链孔间距，L₂为构件B的左端和右端铰链孔间距；D为构件A或构件B的外交接孔孔径。