CN108426504A - 测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置及其测量方法，所述测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置包括三坐标测量工作台，顶端固定设有高度相同的第一等高块和第二等高块；三坐标测头，其用于测量被测量物；移动机构，其使上述三坐标测头移动；控制装置，其控制上述移动机构；薄壁异形管定位机构，包括，支撑梁体,用于穿过所述薄壁异形管的管腔，所述支撑梁体的两端分别放置在第一等高块和第二等高块的顶端以形成支撑定位；内支撑定位杆：底端通过固定座在支撑梁体上定位，所述内支撑定位杆的顶端设有用于支撑所述波峰内壁顶点的支撑部。本发明具有便于操作，提高测量精准度的优点。

Description

测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置及其测量 方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置及其测量方法。

背景技术

如图1a所示，待测的薄壁异形管3中心位置设有管腔，波峰14位于所述薄壁异形管3的外壁上，波峰14的内腔与所述的管腔相连通。

以往测量薄壁异形管3的波峰14顶点壁厚是在其成形之前，用壁厚千分尺测量波峰位置车薄带的壁厚，但异形管的异形部位在成型过程中会受到较大的应力，壁厚会发生一定变化，因此管坯测量数据已不再适用。以往还通过破坏成型零件的办法，再用壁厚千分尺测量。

在零件加工成形之后，由于薄壁异形管3的波峰14内空间尺寸较小，测量仪器无法直接接触到被测位置，因此，成型后薄壁异形管3的波峰14的顶点壁厚测量一直是一个难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的薄壁异形管的波峰顶点壁厚不易测量的问题，而提供一种测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置。

本发明的另一目的是针对现有技术中存在的薄壁异形管的波峰顶点内空间小，千分尺不易测量壁厚的问题，而提供一种测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置的测量方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，包括：

三坐标测量工作台，顶端固定设有高度相同的第一等高块和第二等高块；三坐标测头，其用于测量被测量物；移动机构，其使上述三坐标测头移动；控制装置，其控制上述移动机构；

薄壁异形管定位机构，包括，

支撑梁体,用于穿过所述薄壁异形管的管腔，所述支撑梁体的两端分别放置在第一等高块和第二等高块的顶端以形成支撑定位；

内支撑定位杆：底端通过固定座在支撑梁体上定位，所述内支撑定位杆的外径小于所述薄壁异形管侧壁上的波峰内腔的内径，所述内支撑定位杆的长度大于所述波峰的长度，所述内支撑定位杆的顶端设有用于支撑所述波峰内壁顶点的支撑部。

所述内支撑定位杆用于匹配伸入所述薄壁异形管侧壁上的波峰内腔，配合支撑梁体实现对所述薄壁异形管的定位。

在上述技术方案中，所述支撑部为球体，所述球体对所述波峰内腔的顶点形成支撑。

在上述技术方案中，所述内支撑定位杆包括同轴心依次连接的下圆柱杆、圆台、圆锥柱体、上圆柱杆和所述的球体。

在上述技术方案中，所述上圆柱杆的外径小于所述球体直径，长度大于所述波峰内腔的深度；所述圆锥柱体的顶端外径与所述上圆柱杆的外径相同，底端外径小于所述圆台的外径，所述圆台的外径大于所述下圆柱杆的外径，所述下圆柱杆与所述的固定座夹紧配合。

在上述技术方案中，所述固定座为三爪卡盘。

在上述技术方案中，所述三爪卡盘包括卡盘体和由卡爪驱动机构驱动来夹紧或张开的三个卡爪。

在上述技术方案中，固定座与内支撑定位杆连接的轴心线与底面垂直度0.005mm。

在上述技术方案中，所述撑梁体为方形管结构。

在上述技术方案中，所述撑梁体的管壁上设有孔位。

在上述技术方案中，所述支撑梁体上、下两面平行度0.005mm，平面度0.005mm。

在上述技术方案中，所述第一等高块和第二等高块均为V型块，所述V型块的上下面均设有V面。

在上述技术方案中，所述V型块上、下两面平行度0.005mm，平面度0.005mm，左、右两面平行度0.005mm，平面度0.005mm。

基于上述用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤1，定位：将内支撑定位杆的底端夹紧在所述固定座上，将所述固定座置于所述支撑梁体的顶端；

步骤2，支撑梁体穿过所述薄壁异形管的管腔，两端置于第一等高块和第二等高块上，将薄壁异形管倾斜放置，使得支撑部裸露，以支撑部顶点作为测量点，三坐标三坐标测头测量得到第一点坐标X₀Y₀Z₀；

步骤3，保持薄壁异形管定位机构位置不变，将薄壁异形管放正，使得内支撑定位杆进入到波峰内，所述定位部对波峰内壁顶点形成支撑，以波峰外顶点作为测量点，测到第二点坐标X₀Y₀Z₁，被测壁厚t＝|Z₁-Z₀|。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明的定位方法不同于现有技术中的诸如壁厚千分尺测量薄壁异形管管坯的壁厚，本发明是直接测量薄壁异形管波峰顶点的壁厚，测量结果更加可靠。

2.本发明的波峰壁厚测量用定位装置，以球体顶点模拟薄壁异形管波峰内壁，综合桥式结构定位方式，有效解决了波峰内空间小，测量费时费力的问题，使得波峰壁厚的测量更加简单，降低操作难度。

3.本发明对定位装置的结构设计和工艺优化提供了依据，也为评估产品质量和加工一致性、稳定性，提供了依据。

4.结构简单、制作工艺简单，便于工业化推广应用。

附图说明

图1a为薄壁异型管的结构示意图。

图1b为薄壁异型管波峰顶点壁厚测量示意图；

图2所示为图1b中A的放大图；

图3内支撑定位杆的示意图；

图4等高块主视图；

图5等高块俯视图；

图6三爪卡盘主视图；

图7三爪卡盘俯视图；

图8支撑梁体主视图；

图9支撑梁体左视图。

其中：1-三坐标测量工作台，2-第一等高块，3-薄壁异形管，4-支撑梁体，5-内支撑定位杆，6-固定座，7-第二等高块，8-三坐标测头，9-球体，10-上圆柱杆，11-圆锥柱体，12-圆台，13-下圆柱杆，14-波峰，15-V型块，16-V面，17-卡盘体，18-卡爪，19-孔位。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，包括：

三坐标测量工作台1，顶端固定设有高度相同的第一等高块2和第二等高块7；三坐标测头8，其用于测量被测量物；移动机构，其使上述三坐标测头移动；控制装置，其控制上述移动机构；

薄壁异形管定位机构，包括，

支撑梁体4,用于穿过薄壁异形管3的管腔；

内支撑定位杆5：底端通过固定座6在支撑梁体4上定位，所述内支撑定位杆5的外径小于所述薄壁异形管3侧壁上的波峰14内腔的内径，所述内支撑定位杆5的长度大于所述波峰14的长度，所述内支撑定位杆5的顶端设有用于支撑所述波峰14的内壁顶点的支撑部。

所述内支撑定位杆5伸入所述薄壁异形管3侧壁上的波峰14内腔，配合支撑梁体4实现对所述薄壁异形管3的定位。

作为优选方式，所述支撑部为球体9，定位时所述球体9对所述波峰14的顶点内壁形成支撑。球体9的顶点既便于模拟波峰8平直段上的测量点，又可实现良好的支撑定位。

作为优选方式，所述内支撑定位杆5包括同轴心依次连接的下圆柱杆13、圆台12、圆锥柱体11、上圆柱杆10和所述的球体9。

作为优选方式，所述上圆柱杆10的外径小于所述球体9直径，长度大于所述波峰14内腔的深度；所述圆锥柱体11的顶端外径与所述上圆柱杆1的外径相同，底端外径小于所述圆台12的外径，所述圆台12的外径大于所述下圆柱杆13的外径，所述下圆柱杆13与所述的固定座6夹紧配合。

内支撑定位杆5进入到薄壁异形管14内,球体9顶点支撑薄壁异形管3的波峰14内壁顶点,球体9直径小于波峰14内腔直径，与球体9相连的上圆柱杆10直径小于球体9直径，以保证测量上圆柱杆10不接触到被测件，并保证上圆柱杆10不变形，上圆柱杆10的长度大于薄壁异形管14的内腔长度，圆台12直径最大，与固定座6端面接触，可防止上圆柱杆10晃动，下圆柱杆13与固定座6夹紧配合。

作为优选方式，所述固定座6为三爪卡盘。

作为优选方式，所述三爪卡盘包括卡盘体17和由卡爪驱动机构驱动来夹紧或张开的三个卡爪18。卡盘夹紧下圆柱杆13后，其轴向总尺寸与支撑梁体4高度及等高块高度之和大于被测薄壁异形管3管腔直径，达到薄壁异形管3被支撑并悬空，三爪卡盘应符合GB/T4346-2008标准。

作为优选方式，固定座6与内支撑定位杆5连接的轴心线与底面垂直度0.005mm。轴心线到底面的距离，其最大外形尺寸应小于薄壁异形管14管腔直径，并易于从待测薄壁异形管14内部取放。

作为优选方式，所述撑梁体4为方形管结构。

作为优选方式，所述撑梁体4的管壁上设有孔位19。所述孔位19的设置，便于保证方形管保持水平，

作为优选方式，所述支撑梁体4上、下两面平行度0.005mm，平面度0.005mm。与等高块配合，像一个桥，将薄壁异形管3从内径中间穿到桥梁上，这个结构能稳固支撑固定座及零件、圆柱杆的重量，并可以避免薄壁异形管3管壁触碰到支撑装置。支撑梁体4的长度优选为薄壁异形管3的长度与两个等高块长度之和。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上进行进一步的优化，所述第一等高块2和第二等高块7均为V型块15，所述V型块的上下面均设有V面16。

作为优选方式，所述V型块上、下两面平行度0.005mm，平面度0.005mm，左、右两面平行度0.005mm，平面度0.005mm。所述第一等高块2和第二等高块7可用标准V型块，标准V型块应符合JB/T8047-95标准。

实施例3

所述用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置的测量方法，包括以下步骤：

步骤1，定位：将内支撑定位杆5的底端夹紧在所述固定座6上，将所述固定座6置于所述支撑梁体4的顶端；

步骤2，支撑梁体4穿过所述薄壁异形管3的管腔，两端置于第一等高块2和第二等高块7上，将薄壁异形管3倾斜放置，使得支撑部裸露，以支撑部顶点作为测量点，三坐标三坐标测头8测量得到第一点坐标X₀Y₀Z₀；

步骤3，保持薄壁异形管定位机构位置不变，将薄壁异形管3放正，使得内支撑定位杆进入到波峰14内，所述定位部对波峰14内壁顶点形成支撑，以波峰14外顶点作为测量点，测到第二点坐标X₀Y₀Z₁，被测壁厚t＝|Z₁-Z₀|。

具体的：

两个等高块放置在工作台上，两个等高块内侧的距离略大于薄壁异形管3的长度，将零件轴向与工作台平行，放在两个等高块之间。

利用固定座6夹紧带内支撑定位杆5的底端，内支撑定位杆5垂直放置，固定座6放在支撑梁体4上面中间部分。

操作标测量机在零件外异形顶点X₀Y₀位置，向下触测零件表面，得到第二点坐标X₀Y₀Z₁，

支撑梁体4穿过所述薄壁异形管3的管腔，两端置于第一等高块2和第二等高块7上，将薄壁异形管3倾斜放置，使得支撑部裸露，圆柱杆球体5的球体9作为测量点，模拟被测薄壁异形管3的波峰14的顶点，三坐标测头8先在球体顶点位置由上至下测量采点，当三坐标测头8接触到球体9时，得到第一点坐标X₀Y₀Z₀；然后放置薄壁异形管3，将被测薄壁异形管3波峰14放置在球体顶点上，夹紧两个等高块，并保证薄壁异形管3不动，固定好薄壁异形管3，操作标测量机在零件外异形顶点X₀Y₀位置，向下触测零件表面，得到第二点坐标X₀Y₀Z₁，被测壁厚t＝|Z₁-Z₀|。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，包括：

三坐标测量工作台，顶端固定设有高度相同的第一等高块和第二等高块；三坐标测头，其用于测量被测量物；移动机构，其使上述三坐标测头移动；控制装置，其控制上述移动机构；

薄壁异形管定位机构，包括，

支撑梁体,用于穿过所述薄壁异形管的管腔，所述支撑梁体的两端分别放置在第一等高块和第二等高块的顶端以形成支撑定位；

内支撑定位杆：底端通过固定座在支撑梁体上定位，所述内支撑定位杆的外径小于所述薄壁异形管侧壁上的波峰内腔的内径，所述内支撑定位杆的长度大于所述波峰的长度，所述内支撑定位杆的顶端设有用于支撑所述波峰内壁顶点的支撑部。

2.如权利要求1所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述支撑部为球体，所述球体对所述波峰内腔的顶点形成支撑。

3.如权利要求2所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述内支撑定位杆包括同轴心依次连接的下圆柱杆、圆台、圆锥柱体、上圆柱杆和所述的球体。

4.如权利要求3所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述上圆柱杆的外径小于所述球体直径，长度大于所述波峰内腔的深度；所述圆锥柱体的顶端外径与所述上圆柱杆的外径相同，底端外径小于所述圆台的外径，所述圆台的外径大于所述下圆柱杆的外径，所述下圆柱杆与所述的固定座夹紧配合。

5.如权利要求1所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述固定座为三爪卡盘。

6.如权利要求5所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述三爪卡盘包括卡盘体和由卡爪驱动机构驱动来夹紧或张开的三个卡爪。

7.如权利要求1所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，固定座与内支撑定位杆连接的轴心线与底面垂直度0.005mm。

8.如权利要求1所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述撑梁体为方形管结构。

9.如权利要求1所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述撑梁体的管壁上设有孔位。

10.如权利要求1所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述支撑梁体上、下两面平行度0.005mm，平面度0.005mm。

11.如权利要求1所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述第一等高块和第二等高块均为V型块，所述V型块的上下面均设有V面。

12.如权利要求11所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置，其特征在于，所述V型块上、下两面平行度0.005mm，平面度0.005mm，左、右两面平行度0.005mm，平面度0.005mm。

13.如权利要求1所述的一种用于测量薄壁异形管波峰顶点壁厚的三坐标测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，定位：将内支撑定位杆的底端夹紧在所述固定座上，将所述固定座置于所述支撑梁体的顶端；

步骤2，支撑梁体穿过所述薄壁异形管的管腔，两端置于第一等高块和第二等高块上，将薄壁异形管倾斜放置，使得支撑部裸露，以支撑部顶点作为测量点，三坐标三坐标测头测量得到第一点坐标X₀Y₀Z₀；

步骤3，保持薄壁异形管定位机构位置不变，将薄壁异形管放正，使得内支撑定位杆进入到波峰内，所述定位部对波峰内壁顶点形成支撑，以波峰外顶点作为测量点，测到第二点坐标X₀Y₀Z₁，被测壁厚t＝|Z₁-Z₀|。