CN109916261B

CN109916261B - 机床拨叉类零件综合检测装置

Info

Publication number: CN109916261B
Application number: CN201910310211.8A
Authority: CN
Inventors: 于靖华; 王元刚
Original assignee: Dalian University
Current assignee: Dalian University
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2039-04-17
Also published as: CN109916261A

Abstract

机床拨叉类零件综合检测装置，属于零件误差检测领域，为了解决能够适用于不同操纵孔直径、不同控制孔直径、不同操纵孔和控制孔中心位置要求及尺寸的机床拨叉类零件检测的问题，主要由操纵孔测量盘部件、控制孔测量盘部件、滑道块部件和主框架部件组成，操纵孔测量盘部件用于操纵孔直径的拨叉定位和检测，控制孔测量盘部件用于控制孔直径的拨叉定位和检测，滑道块部件用于操纵孔和控制孔不同中心位置及尺寸的拨叉检测，主框架部件用于拨叉操纵孔上下端面平行度误差检测，效果是能够适用于不同操纵孔直径、不同控制孔直径、不同操纵孔和控制孔中心位置要求及尺寸的机床拨叉类零件检测。

Description

机床拨叉类零件综合检测装置

技术领域

本发明涉属于零件误差检测领域，涉及一种机床拨叉类零件综合检测装置。

背景技术

机床拨叉类零件主要用于机床操纵机构，改变机床滑移齿轮位置，实现机床变速，或用于控制离合器的啮合和断开机构，实现机床运动部件横向或纵向进给运动。拨叉通常是由装配在操纵零件轴上的孔(操纵孔)和装配在控制零件轴上的半孔(控制孔)组成，主要技术要求有操纵孔直径及偏差、控制孔直径(或半径)及偏差，操纵孔和控制孔中心位置尺寸及偏差，操纵孔上下端面平行度等。

目前机床拨叉类零件几何尺寸及形位误差检测主要存在检测精度低(机械量具检测或间接检测)、检测效率低(人工检测或单项误差检测)、通用性差(只能检测一种尺寸的拨叉零件)等问题。由于拨叉类零件的控制孔是半孔，且不同的拨叉半孔的起始位置不同，半孔的夹角不同，半孔到操纵孔中心位置要求不同，给半孔直径(或半径)和两孔中心位置尺寸的检测带来较大困难。传统的两孔中心距尺寸检测是通过解测量尺寸链，根据要求的两孔中心距尺寸和两孔半径尺寸解算出两孔内母线尺寸，测出两孔内母线尺寸，判断两孔中心距尺寸是否在要求的范围内，这种误差判断方法会产生假废品，需对假废品进行进一步检测，是一种间接检测方法，检测麻烦，检测精度低。通用性差是机床拨叉加工误差检测的另一个制约点，一套检测装置只能用于一种操纵孔直径、控制孔直径、操纵孔和控制孔中心位置要求及尺寸、操纵孔端面和控制孔端面高度差的拨叉检测，五个参数中任何一个参数的改变都需要设计、生产和组装另一套检测装置。

发明内容

为了解决能够适用于不同操纵孔直径、不同控制孔直径、不同操纵孔和控制孔中心位置要求及尺寸的机床拨叉类零件检测的问题，本发明提出如下技术方案：一种机床拨叉类零件综合检测装置，主要由操纵孔测量盘部件、控制孔测量盘部件、滑道块部件和主框架部件组成，操纵孔测量盘部件用于操纵孔直径的拨叉定位和检测，控制孔测量盘部件用于控制孔直径的拨叉定位和检测，滑道块部件用于操纵孔和控制孔不同中心位置及尺寸的拨叉检测，主框架部件用于拨叉操纵孔上下端面平行度误差检测。

有益效果：能够适用于不同操纵孔直径、不同控制孔直径、不同操纵孔和控制孔中心位置要求及尺寸、操纵孔端面和控制孔端面等高或不等高的机床拨叉类零件检测。

附图说明

图1是机床拨叉1零件图。

图2是机床拨叉2零件图。

图3是机床拨叉3零件图。

图4是机床拨叉类零件综合检测装置主视图。

图5是机床拨叉类零件综合检测装置俯视图。

图6是机床拨叉类零件综合检测装置侧视图。

图7是机床拨叉类零件综合检测装置三维图。

图8是右测量盘零件三维图。

图9是纵向滑道块零件三维图。

图10是横向滑道块零件三维图。

图11是底座零件三维图。

图12是机床拨叉类零件控制孔定位面高度调整示意图。

图13是检测装置各向运动示意图。

图14是操纵孔和控制孔测点布置图。

图15是操纵孔上端面测点布置图。

图16是非对称式控制孔安装方式图。

图17是机床拨叉类零件综合检测程序运行窗体图。

图18是机床拨叉类零件几何尺寸及形位误差评定流程图。

图19是平面度误差评定程序运行窗体图。

图20是平面度误差评定流程图。

其中：1.底板，2.左测量盘，3.左大锥齿轮，4.左小锥齿轮，5.左测量爪，6.左位移传感器，7.主测量架，8.主测量梁，9.主测量套，10.主位移传感器，11.拨叉类零件，12右位移传感器，13.右测量爪，14.右大锥齿轮，15.右小锥齿轮，16.右测量盘，17.纵向滑道块，18.横向滑道块，19.移动销，20.螺杆，21.套筒，22.斜滑块，23.弹簧，24.螺帽，25.丝杠，26.手轮。

具体实施方式

实施例1：针对现有机床拨叉类零件几何尺寸及形位误差检测缺陷，本实施例公开了一种用于检测不同尺寸的机床拨叉类零件的通用综合检测装置。其能够适用于不同操纵孔直径、不同控制孔直径、不同操纵孔和控制孔中心位置要求及尺寸、操纵孔端面和控制孔端面等高或不等高的机床拨叉类零件检测，通用性好；采用高精度位移传感器检测，直接检测被测要素，检测点布置合理，尺寸及误差评定方法合理，检测精度高；多尺寸及误差检测，数据实时处理，检测结果实时显示，检测效率高。

在几何尺寸及形位误差评定上，操纵孔直径、控制孔直径(或半径)和两孔中心位置尺寸均采用最小二乘法和最小区域法直接评定，操纵孔上下端面平行度误差采用最小区域法评定。

在几何尺寸及形位误差评定程序上，采用VB6.0编程语言，利用计算机图形技术，实现检测方案选择、数据在线采集及处理、数据人工输入及处理、几何尺寸及形位误差评定和图形绘制等功能。软件界面布局合理，调用功能直接，操作方便快捷。

图1、图2和图3是三种不同形状和尺寸的拨叉零件，拨叉1操纵孔直径为Φ30H8mm，控制孔半径为R51H10mm，两孔中心位置为水平方向90±0.2mm，铅垂方向为64±0.2mm，两孔下端面不等高，高度差5mm，半孔不对称于两孔中心连线，起始角35°，夹角为136°；拨叉2操纵孔直径为Φ24H7mm，控制孔半径为R25H10mm，两孔中心位置为中心距84±1.2mm，两孔下端面不等高，高度差5.1mm，半孔对称于两孔中心连线，夹角为120°；拨叉3操纵孔直径为Φ15H7mm，控制孔直径为Φ27H8mm，两孔中心位置为中心距120±0.1mm，两孔下端面等高，半孔对称于两孔中心连线，夹角接近180°。为了有效的工作，拨叉半孔夹角一般在120°～180°之间，控制孔端面离操纵孔端面近的端面称为下端面。

如图4、图5、图6和图7所示，所述检测装置主要由操纵孔测量盘部件、控制孔测量盘部件、滑道块部件和主框架部件组成。所述的操纵孔测量盘部件由左测量盘2、左大锥齿轮3、左小锥齿轮4、左测量爪5、左位移传感器6组成。所述的控制孔测量盘部件由右测量盘16、右大锥齿轮14、右小锥齿轮15、右测量爪13、右位移传感器12组成。所述的滑道块部件由纵向滑道块17、横向滑道块18、移动销19、螺杆20、套筒21、斜滑块22、弹簧23组成。所述的主框架部件由主测量架7、主测量梁8、主测量套9、主位移传感器10、螺帽24、丝杠25、手轮26组成。图4水平方向为纵向(X向)，铅垂方向为Z向，图5铅垂方向为横向(Y向)。

操纵孔测量盘部件完成一定范围内操纵孔直径的拨叉定位和检测，操纵孔测量盘部件通过左测量盘2安装在底板1上，将六角扳手插入左测量盘2中左小锥齿轮4右端的六角孔内，转动六角扳手，左小锥齿轮4带动左大锥齿轮3转动，左大锥齿轮3端面有平面矩形螺纹，带动安装在其上均匀分布的四个左测量爪5沿左测量盘2端面上开口槽同时向左测量盘2中心靠近或退出，四个左测量爪5带动四个左位移传感器6同时向左测量盘2中心靠近或退出，四个左测量爪运动距离相等，有自定心作用，可以实现一定范围内操纵孔直径的拨叉定位和检测。

控制孔测量盘部件完成一定范围内控制孔直径的拨叉定位和检测，控制孔测量盘部件通过右测量盘16安装在纵向滑道块17上，将六角扳手插入右测量盘16中右小锥齿轮15右端的六角孔内，转动六角扳手，右小锥齿轮15带动右大锥齿轮14转动，右大锥齿轮14端面有平面矩形螺纹，带动安装在其上均匀分布的八个右测量爪13沿右测量盘16端面上开口槽同时向右测量盘16中心靠近或退出，八个右测量爪13带动八个右位移传感器12同时向右测量盘16中心靠近或退出，八个右测量爪运动距离相等，有自定心作用，可以实现一定范围内控制孔直径的拨叉定位和检测。虽然拨叉控制孔一般为半孔甚至小于半孔，但半孔的起始位置不同，半孔的夹角不同，所以检测装置设计为八个均匀分布的位移传感器，保证各种形状的拨叉均能检测。

如图8、图9、图10、图11、图12所示，滑道块部件完成操纵孔和控制孔不同中心位置及尺寸的拨叉检测，控制孔测量盘部件通过右测量盘16坐落在纵向滑道块17上，右测量盘16下面的凹形纵向燕尾导轨与纵向滑道块17上面的凸形纵向燕尾导轨配合，沿纵向导轨移动右测量盘16，可以获得操纵孔和控制孔之间不同的X向中心尺寸；纵向滑道块17坐落在横向滑道块18上，纵向滑道块17下面的凹形横向燕尾导轨与横向滑道块18上面的凸形横向燕尾导轨配合，沿横向导轨推动纵向滑道块17，可以获得操纵孔和控制孔之间不同的Y向中心尺寸；横向滑道块18通过侧面铅垂凹形燕尾导轨与底座1侧面铅垂凸形燕尾导轨连接，旋转螺杆20，向左推动斜滑块22，通过斜面推动移动销19向上移动，实现横向滑道块18、纵向滑道块17和控制孔测量盘部件Z向向上移动，反向旋转螺杆20，螺杆20向右移动，在压缩弹簧23的作用下，斜滑块22向右移动，移动销19向下移动，实现向滑道块18、纵向滑道块17和控制孔测量盘部件Z向向下移动，从而调节右测量盘16的Z向位置，使其定位面和拨叉控制孔下端面接触，拨叉放置平稳可靠。

主框架部件完成拨叉操纵孔上下端面平行度误差检测，主测量梁8安装在主测量架7上，主测量套9通过燕尾导轨与主测量梁连接，主位移传感器10安装在主测量套中，主测量套带动主位移传感器10沿主测量梁横向(Y向)移动，主测量架7与底座1通过前后两根丝杠25连接，转动两根丝杠25左端的螺帽24，丝杠25旋转，带动主测量架7纵向移动，从而带动主位移传感器10纵向(X向)移动，完成主位移传感器在拨叉操纵孔上端面的采点检测，旋转手轮26，锁紧主测量架7。

检测前，首先对同一批次的拨叉零件按其标准拨叉件调整检测装置中各位移传感器位置，标准拨叉件的操纵孔直径和控制孔直径分别取其设计尺寸的最大极限尺寸，标准拨叉件的两孔中心位置尺寸取其设计尺寸的中值尺寸。根据标准拨叉件操纵孔直径调整左测量盘中四个左测量爪直径位置，根据标准拨叉件控制孔直径调整右测量盘中八个右测量爪直径位置，根据标准拨叉件操纵孔和控制孔中心位置要求及尺寸，调整右测量盘纵向位置(X向)和横向位置(Y向)；调整好上述位置后，将拨叉的操纵孔和控制孔下端面分别套入左测量爪的左位移传感器和右测量爪的右位移传感器，沿轴线向下移动拨叉直至拨叉操纵孔下端面接触到底座定位支承面，此时拨叉控制孔下端面悬空，调整右测量盘铅垂方向的位置(Z向)，使右测量盘定位支承面与拨叉控制孔下端面接触，采集处理各测点数据。

如图13所示，检测装置共有7个运动，包括四个左测量爪半径方向的双向运动R1，八个右测量爪半径方向的双向运动R2，右测量盘(爪)纵向运动X1、横向运动Y1和铅垂方向运动Z1，主位移传感器纵向运动X2和横向运动Y2。

如图14所示，检测装置在左测量盘中安装四个位移传感器，呈90°均布，测点为1、2、3、4，在右测量盘中安装八个位移传感器，呈45°均布，测点为5、6、7、8、9、10、11、和12，这十二个传感器测头读取检测数据，计算操纵孔直径控制孔直径(或半径)和两孔中心位置尺寸。如图15所示，主测量传感器可以X向和Y向移动，读取操纵孔上端面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面上n个数据。定义：由左测量盘构造的圆面，其X轴正向的方向与圆周的交点为测点1，测点1逆时针沿着圆周转动90°排布测点2，测点2逆时针沿着圆周转动90°排布测点3，测点3逆时针沿着圆周转动90°排布测点4；由右测量盘构造的圆面，其X轴正向的方向与圆周的交点为测点5，测点5逆时针沿着圆周转动45°排布测点6，测点6逆时针沿着圆周转动45°排布测点7，测点7逆时针沿着圆周转动°45排布测点8，测点8逆时针沿着圆周转动45°排布测点9，测点9逆时针沿着圆周转动45°排布测点10，测点10逆时针沿着圆周转动45°排布测点11，测点11逆时针沿着圆周转动45°排布测点12，测点对应位置安装对应传感器1-12，为传感器由左测量盘构造的圆面，其Y轴方向与操纵孔端面的截面为Ⅲ截面，在Ⅱ截面线的左侧排布Ⅰ截面，在Ⅳ截面线的右侧排布Ⅴ截面。

检测原理：

1.操纵孔直径、控制孔直径(或半径)和两孔中心位置尺寸检测原理

对于图2和图3所示对称式拨叉，工作测点为1、2、3、4、8、9、10。对于图1所示非对称式拨叉，操纵孔和控制孔中心位置有两种设计要求，一种要求保证两孔中心距L，一种要求保证两孔间X向Lx和Y向的尺寸Ly。

如图16所示，图1非对称式拨叉在所述检测装置中有三种放置方法A、B、C，A方案是标准拨叉件操纵孔下端面套入左测量爪，操纵孔中心为O1，调整右测量爪中心O2的纵向位置，获得O1O2的X向距离Lx为90mm，向0-0线下方(-)调整右测量爪中心O2的横向位置，获得O1O2的Y向距离Ly为64mm，控制孔半孔的测点为6、7、8和9；B方案是右测量爪中心O2在0-0线上，按拨叉两孔中心距110。4355mm来调整O2的纵向位置，获得O1O2的X向距离110.4355mm，控制孔半孔的测点为7、8和9；C方案是调整右测量爪中心O2的纵向位置，获得O1O2的X向距离Lx为64mm，向0-0线上方(+)调整右测量爪中心O2的横向位置，获得O1O2的Y向距离Ly为90mm，控制孔半孔的测点为8、9、10和11。该检测装置满足零件上操纵孔与控制孔中心不同的设计尺寸要求的检测，如果零件图(图1)要求的是操纵孔与控制孔中心X方向尺寸，用方案A；如果零件图(图1)要求的是操纵孔与控制孔中心连线方向尺寸，用方案B；如果零件图(图1)要求的是操纵孔与控制孔中心Y方向尺寸，用方案C。

2.操纵孔上下端面平行度测原理

如图15所示，主位移传感器X向和Y向移动，读取操纵孔上端面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面上n个数据。

误差评定方法：

1.操纵孔直径、控制孔直径(或半径)和两孔中心位置尺寸评定

如图17和图18所示，操纵孔直径、控制孔直径(或半径)和两孔中心位置尺寸均采用最小二乘法直接评定。用最小二乘法拟合操纵孔圆，得到圆心坐标(a₁,b₁),直径d₁，根据已知设计要求判断操纵孔直径是否合格；用最小二乘法拟合控制孔圆，得到圆心坐标(a₂,b₂),直径d₂(半径r₂)，根据已知设计要求判断控制孔直径是否合格；若是对称式拨叉或非对称式拨叉按两孔中心距要求中心位置的或非对称式拨叉按图16中B方案安装检测的，两孔中心距

若是非对称式拨叉按两孔间X向Lx和Y向的尺寸Ly要求中心位置的，则，L_x＝a₂-a₁，L_y＝|b₂-b₁|。

设测点1、2、…12位移传感器的测量压缩量为Δ_i,i＝1,2,…12，由于各测点位移传感器是按该尺寸系列制作的标准拨叉件调零的，所以1、2、3、4测点半径初始值为最大极限半径R_1max，5、6…12测点半径初始值为最大极限半径R_2max，操纵孔圆心坐标为(x₀₁,y₀₁)，控制孔圆心坐标为(x₀₂,y₀₂)，各测点坐标为(x_i,y_i)，各测点与x轴正向夹角为θ_i，测点数为n，则操纵孔任意测点坐标为：

x_i＝x₀₁+(R_1max-Δ_i)·cosθ_i,i＝1,2,3,4 (1)

y_i＝y₀₁+(R_1max-Δ_i)·sinθ_i,i＝1,2,3,4 (2)

控制孔任意测点坐标为：

x_i＝x₀₂+(R_2max-Δ_i)·cosθ_i,i＝5,6,…12 (3)

y_i＝y₀₂+(R_2max-Δ_i)·sinθ_i,i＝5,6,…12 (4)

用最小二乘法拟合圆公式解出两孔直径(半径)与中心距，并判断该尺寸是否合格，操纵孔和控制孔计算方法相同，最小二乘法拟合圆法解出拟合圆圆心坐标(a,b)和半径r方法如下：

x1＝∑x_i，y1＝∑y_i，

x1y1＝∑x_iy_i，

令：

c＝n·x2-x1²，d＝n·x1y1-x1·y1，e＝n·x3+n·x1y2-(x2+y2)·x1

g＝n·y2-y1²，h＝n·x2y1+n·y3-(x2+y2)·y1

ta＝(h·d-e·g)/(c·g-d·d)，tb＝(h·c-e·d)/(d·d-c·g)

tc＝-(ta·x1+tb·y1+x2+y2)/n

则拟合圆圆心坐标(a，b)：a＝-ta/2，b＝-tb/2

拟合圆半径r：

其中c,d,e,g,h,ta,tb,tc,均为中间变量。

由于控制孔为半孔，测点5、6…12并不是全部参与测量，且不同的拨叉半孔起始角和半孔夹角均不相同，需要判断并记录哪几个测点参与工作，并依据相应测点评定。

2.操纵孔上端面平面度误差评定

操纵孔上端面平面度误差利用主位移传感器在操纵孔上端面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面上n个检测数据计算，操纵孔上端面平面度采用最小二乘法拟合基准平面，建立平面回归方程，实现上端面平面度误差评定。最小二乘法拟合平面方法如下：

设平面上任意点坐标P(xi，yi，zi)，n个点，拟合平面方程：Z＝AX+BY+C，求A、B、C，最小二乘法拟合平面T：

设：

xy＝∑x_iy_i，x1＝∑x_i，

y1＝∑y_i，

xz＝∑x_iz_i，yz＝∑y_iz_i，z1＝∑z_i

则式(5)写成：

拟合平面方程系数：

则拟合平面方程为：Z＝AX+BY+C (7)

其中Δ、Δx、Δy、Δz为中间变量。

由方程7求出拟合平面上任意点拟合坐标Pn(xi，yi，zin)

求出各测量点P和拟合点Pn的Z向差值fzi＝zi-zin

则平面度误差f＝max(fzi)-min(fzi)

3.操纵孔上下端面平行度评定

采用最小区域法评定操纵孔上下端面平行度，操纵孔下端面为基准面且为理想基准面，求出主位移传感器在操纵孔上端面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面上n个检测数据的最大差值，即为操纵孔上下端面平行度误差。

图17是机床拨叉类零件综合检测程序运行窗体图，图18是机床拨叉类零件几何尺寸及形位误差评定流程图，给出了具体的判断过程，以及判定结果展示。而图19、图20是对所述平面度误差评定方法的过程表示以及结果展示。

实施例2：一种机床拨叉类零件综合检测装置，主要由操纵孔测量盘部件、控制孔测量盘部件、滑道块部件和主框架部件组成，操纵孔测量盘部件用于操纵孔直径的拨叉定位和检测，控制孔测量盘部件用于控制孔直径的拨叉定位和检测，滑道块部件用于操纵孔和控制孔不同中心位置及尺寸的拨叉检测，主框架部件用于拨叉操纵孔上下端面平行度误差检测。

所述的操纵孔测量盘部件由左测量盘2、左大锥齿轮3、左小锥齿轮4、左测量爪5、左位移传感器6组成；左测量盘2安装在底板1，左大锥齿轮3、左小锥齿轮4安装在左测量盘2中，左小锥齿轮4具有扳手孔，左小锥齿轮4周面的碟形伞齿轮与左大锥齿轮3背面的径向齿轮啮合，左大锥齿轮3正面具有周向分布的平面圆环矩形螺纹，若干测量爪在圆平面均匀分布，测量爪下端面的螺纹与左大锥齿轮3正面的平面圆环矩形螺纹啮合，测量爪间具有阻隔测量爪周向移动的导向机构，导向机构与左测量盘2一体连接，使得各测量爪在径向而向圆平面的圆心靠近或远离，各测量爪在外侧的周面安装位移传感器，所述的左测量爪5具有四个，由测量爪带动位移传感器向圆平面的圆心靠近或远离从而实现对传感器在该方向(径向)的移动。

所述的控制孔测量盘部件由右测量盘16、右大锥齿轮14、右小锥齿轮15、右测量爪13、右位移传感器12组成，右测量盘16安装在纵向滑道块17上，右大锥齿轮14、右小锥齿轮15安装在右测量盘16中，右小锥齿轮15具有扳手孔，右小锥齿轮15周面的碟形伞齿轮与右大锥齿轮14背面的径向齿轮啮合，右大锥齿轮14正面具有周向分布的平面圆环矩形螺纹，若干测量爪在圆平面均匀分布，测量爪下端面的螺纹与右大锥齿轮14正面的平面圆环矩形螺纹啮合，测量爪间具有阻隔测量爪周向移动的导向机构，导向机构与右测量盘16一体连接，使得各测量爪在径向而向圆平面的圆心靠近或远离，各测量爪在外侧的周面安装位移传感器，所述的右测量爪13具有八个，由测量爪带动位移传感器向圆平面的圆心靠近或远离从而实现对传感器在该方向(径向)的移动。

所述的滑道块部件由纵向滑道块17、横向滑道块18、移动销19、螺杆20、套筒21、斜滑块22、弹簧23组成；右测量盘16下面具有凹形纵向燕尾导轨，纵向滑道块17上面具有凸形纵向燕尾导轨，二者配合以使得右测量盘16能够在纵向滑道块17的导轨沿着纵向滑动；纵向滑道块17下面具有凹形横向燕尾导轨，横向滑道块18上面具有凸形横向燕尾导轨，二者配合以使得纵向滑道块17能够在横向滑道块18的导轨沿着横向滑动；横向滑道块18外侧面具有铅锤凹形燕尾导轨，底座内侧面具有铅锤凸形燕尾导轨，二者配合以使得横向滑道块18能够在底座的导轨沿着铅锤方向滑动；斜滑块22位于横向滑道块18的下方，且横向滑道块18的下面与斜滑块22的横向倾斜面之间，由移动销19对该下面和倾斜面支撑，所述的滑动块位于底座下方的横向的套筒21中，斜滑块22的横向进入套筒21内部的前端，其与套筒21壁间由弹簧23相接，斜滑块22的横向末端与螺杆20螺纹连接。由螺杆20转动对斜滑块22的进入套筒21内部的深度控制，并由斜滑块22进入套筒21内部的深度的改变，而导致所述斜滑块22的横向倾斜面的的不同高度面与移动销19接触，而控制移动销19的竖向移动，以对横向滑道块18的竖向移动方向和距离控制。

所述的主框架部件由主测量架7、主测量梁8、主测量套9、主位移传感器10、螺帽24、丝杠25、手轮26组成；主测量架7为两个支架，架设在底板1两侧，且各侧的支架与底板1其上的丝杠25连接，以使丝杠25在横向沿丝杠25移动，所述的两个支架由主测量梁8在纵向连接，主测量梁8的下面具有凸形纵向燕尾导轨，主测量套9具有凹形纵向燕尾导轨，主位移传感器10安装在主测量套9中并悬挂在所述的底盘及操纵孔测量盘部件、控制孔测量盘部件的上方。丝杠25的一端安装螺帽24，以对丝杠25旋转控制。

一种机床拨叉类零件综合测点数据采集方法，包括如下步骤：

步骤一.对同一批次的拨叉零件按标准拨叉件调整检测装置中各位移传感器位置：标准拨叉件的操纵孔直径和控制孔直径分别取其设计尺寸的最大极限尺寸，标准拨叉件的两孔中心位置尺寸取其设计尺寸的中值尺寸；根据标准拨叉件操纵孔直径调整左测量盘中四个左测量爪的直径位置，根据标准拨叉件控制孔直径调整右测量盘中八个右测量爪的直径位置；根据标准拨叉件操纵孔和控制孔中心位置要求及尺寸，调整右测量盘纵向位置和横向位置；

步骤二.左测量爪的左位移传感器被拨叉的操纵孔装入，右测量爪的右位移传感器被拨叉的控制孔装入，沿轴线向下移动拨叉直至拨叉操纵孔下端面接触到底座定位支承面，而拨叉控制孔下端面悬空，调整右测量盘铅垂方向的位置，使右测量盘定位支承面与拨叉控制孔的下端面接触，采集并处理各测点数据；

步骤三.检测装置采集测点数据共有7个运动，包括四个左测量爪半径方向的双向运动，八个右测量爪半径方向的双向运动，右测量盘纵向运动、横向运动和铅垂方向运动，主位移传感器纵向运动和横向运动；检测装置在左测量盘中安装四个位移传感器，呈90°均布，测点为1、2、3、4，在右测量盘中安装八个位移传感器，呈45°均布，测点为5、6、7、8、9、10、11、和12，这十二个位移传感器测头读取检测数据，计算操纵孔直径控制孔半径和两孔中心位置尺寸，主测量传感器在横向和纵向移动，读取操纵孔上端面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面上的n个数据。

定义：由左测量盘构造的圆面，其X轴正向的方向与圆周的交点为测点1，测点1逆时针沿着圆周转动90°排布测点2，测点2逆时针沿着圆周转动90°排布测点3，测点3逆时针沿着圆周转动90°排布测点4；由右测量盘构造的圆面，其X轴正向的方向与圆周的交点为测点5，测点5逆时针沿着圆周转动45°排布测点6，测点6逆时针沿着圆周转动45°排布测点7，测点7逆时针沿着圆周转动°45排布测点8，测点8逆时针沿着圆周转动45°排布测点9，测点9逆时针沿着圆周转动45°排布测点10，测点10逆时针沿着圆周转动45°排布测点11，测点11逆时针沿着圆周转动45°排布测点12，测点对应位置安装对应传感器1-12，为传感器由左测量盘构造的圆面，其Y轴方向与操纵孔端面的截面为Ⅲ截面，在Ⅱ截面线的左侧排布Ⅰ截面，在Ⅳ截面线的右侧排布Ⅴ截面。

一种非对称式拨叉检测的控制孔安装方法，具有以下三种安装方法：

该检测装置满足零件上操纵孔与控制孔中心不同的设计尺寸要求的检测，如果零件图(图1)要求的是操纵孔与控制孔中心X方向尺寸，用方案A；如果零件图(图1)要求的是操纵孔与控制孔中心连线方向尺寸，用方案B；如果零件图(图1)要求的是操纵孔与控制孔中心Y方向尺寸，用方案C。

A：左测量爪装入标准拨叉件操纵孔，操纵孔中心为O1，调整右测量爪中心O2的纵向位置，获得O1O2的X向距离Lx为90mm，向0-0线下方(-)调整右测量爪中心O2的横向位置，获得O1O2的Y向距离Ly为64mm，控制孔半孔的测点为6、7、8和9；

B：右测量爪中心O2在0-0线上，按拨叉两孔中心距110.4355mm来调整O2的纵向位置，获得O1O2的X向距离110.4355mm，控制孔半孔的测点为7、8和9；

C：调整右测量爪中心O2的纵向位置，获得O1O2的X向距离Lx为64mm，向0-0线上方(+)调整右测量爪中心O2的横向位置，获得O1O2的Y向距离Ly为90mm，控制孔半孔的测点为8、9、10和11。

一种拨叉检测误差评定方法，包括

操纵孔直径评定；

控制孔直径或半径评定；

两孔中心位置尺寸评定。

所述的误差评定方法采用最小二乘法评定，用最小二乘法拟合操纵孔圆，得到圆心坐标(a₁,b1),直径d₁，根据已知设计要求判断操纵孔直径是否合格；用最小二乘法拟合控制孔圆，得到圆心坐标(a₂,b₂),直径d₂或半径r₂，根据已知设计要求判断控制孔直径是否合格；若是对称式拨叉或非对称式拨叉按两孔中心距要求中心位置的或非对称式拨叉按如下方式安装检测的，两孔中心距

若是非对称式拨叉按两孔间X向Lx和Y向的尺寸Ly要求中心位置的，则，L_x＝a₂-a₁，L_y＝|b₂-b₁|；

所述的如下方式安装是：右测量爪中心O2在0-0线上，按拨叉两孔中心距110.4355mm来调整O2的纵向位置，获得O1O2的X向距离110.4355mm，控制孔半孔的测点为7、8和9。

设测点1、2、…12位移传感器的测量压缩量为Δ_i,i＝1,2,…12，各测点位移传感器按当前待测尺寸系列制作的标准拨叉件调零，1～4测点半径初始值为最大极限半径R_1max，5～12测点半径初始值为最大极限半径R_2max，操纵孔圆心坐标为(x₀₁,y₀₁)，控制孔圆心坐标为(x₀₂,y₀₂)，各测点坐标为(x_i,y_i)，各测点与x轴正向夹角为θ_i，测点数为n，则操纵孔任意测点坐标为：

x_i＝x₀₁+(R_1max-Δ_i)·cosθ_i,i＝1,2,3,4 (1)

y_i＝y₀₁+(R_1max-Δ_i)·sinθ_i,i＝1,2,3,4 (2)

控制孔任意测点坐标为：

x_i＝x₀₂+(R_2max-Δ_i)·cosθ_i,i＝5,6,…12 (3)

y_i＝y₀₂+(R_2max-Δ_i)·sinθ_i,i＝5,6,…12 (4)

用最小二乘法拟合圆公式解出两孔直径与中心距或者两孔半径与中心距，并判断该尺寸是否合格，操纵孔和控制孔计算方法相同。最小二乘法拟合圆法解出拟合圆圆心坐标(a,b)和半径r方法如下。

x1＝∑x_i，y1＝∑y_i，

x1y1＝∑x_iy_i，

令：

c＝n·x2-x1²，d＝n·x1y1-x1·y1，e＝n·x3+n·x1y2-(x2+y2)·x1

g＝n·y2-y1²，h＝n·x2y1+n·y3-(x2+y2)·y1

ta＝(h·d-e·g)/(c·g-d·d)，tb＝(h·c-e·d)/(d·d-c·g)

tc＝-(ta·x1+tb·y1+x2+y2)/n

则拟合圆圆心坐标(a，b)：a＝-ta/2，b＝-tb/2

拟合圆半径r：

其中c,d,e,g,h,ta,tb,tc,均为中间变量。

上端面平面度误差利用主位移传感器在操纵孔上端面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面上n个检测数据计算，操纵孔上端面平面度采用最小二乘法拟合基准平面，建立平面回归方程，实现上端面平面度误差评定。最小二乘法拟合平面方法如下：

设平面上任意点坐标P(xi，yi，zi)，n个点，

拟合平面方程：Z＝AX+BY+C，求A、B、C

最小二乘法拟合平面T：

设：

xy＝∑x_iy_i，x1＝∑x_i，

y1＝∑y_i，

xz＝∑x_iz_i，yz＝∑y_iz_i，z1＝∑z_i

则式(5)写成：

拟合平面方程系数：

则拟合平面方程为：Z＝AX+BY+C (7)

其中Δ、Δx、Δy、Δz为中间变量。

由方程7求出拟合平面上任意点拟合坐标Pn(xi，yi，zin)

求出各测量点P和拟合点Pn的Z向差值fzi＝zi-zin

则平面度误差f＝max(fzi)-min(fzi)。

误差评定方法还包括操纵孔上、下端面平行度测定：采用最小区域法评定操纵孔上下端面平行度，操纵孔下端面为基准面且为理想基准面，求出主位移传感器在操纵孔上端面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ截面上n个检测数据的最大差值，即为操纵孔上下端面平行度误差。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种机床拨叉类零件综合检测装置，其特征在于，主要由操纵孔测量盘部件、控制孔测量盘部件、滑道块部件和主框架部件组成，操纵孔测量盘部件用于操纵孔直径的拨叉定位和检测，控制孔测量盘部件用于控制孔直径的拨叉定位和检测，滑道块部件用于操纵孔和控制孔不同中心位置及尺寸的拨叉检测，主框架部件用于拨叉操纵孔上下端面平行度误差检测；

操纵孔测量盘部件由左测量盘（2）、左大锥齿轮（3）、左小锥齿轮（4）、左测量爪（5）、左位移传感器（6）组成；左测量盘（2）安装在底板（1），左大锥齿轮（3）、左小锥齿轮（4）安装在左测量盘（2）中，左小锥齿轮（4）具有扳手孔，左小锥齿轮（4）周面的碟形伞齿轮与左大锥齿轮（3）背面的径向齿轮啮合，左大锥齿轮（3）正面具有周向分布的平面圆环矩形螺纹，若干测量爪在圆平面均匀分布，测量爪下端面的螺纹与左大锥齿轮（3）正面的平面圆环矩形螺纹啮合，测量爪间具有阻隔测量爪周向移动的导向机构，导向机构与左测量盘（2）一体连接，使得各测量爪在径向而向圆平面的圆心靠近或远离，各测量爪在外侧的周面安装位移传感器；

所述的控制孔测量盘部件由右测量盘（16）、右大锥齿轮（14）、右小锥齿轮（15）、右测量爪（13）、右位移传感器（12）组成，右测量盘（16）安装在纵向滑块上，右大锥齿轮（14）、右小锥齿轮（15）安装在右测量盘（16）中，右小锥齿轮（15）具有扳手孔，右小锥齿轮（15）周面的碟形伞齿轮与右大锥齿轮（14）背面的径向齿轮啮合，右大锥齿轮（14）正面具有周向分布的平面圆环矩形螺纹，若干测量爪在圆平面均匀分布，测量爪下端面的螺纹与右大锥齿轮（14）正面的平面圆环矩形螺纹啮合，测量爪间具有阻隔测量爪周向移动的导向机构，导向机构与右测量盘（16）一体连接，使得各测量爪在径向而向圆平面的圆心靠近或远离，各测量爪在外侧的周面安装位移传感器；

所述的滑道块部件由纵向滑道块（17）、横向滑道块（18）、移动销（19）、螺杆（20）、套筒（21）、斜滑块（22）、弹簧（23）组成；右测量盘（16）下面具有凹形纵向燕尾导轨，纵向滑道块（17）上面具有凸形纵向燕尾导轨，二者配合以使得右测量盘（16）能够在纵向滑道块（17）的导轨沿着纵向滑动；纵向滑道块（17）下面具有凹形横向燕尾导轨，横向滑道块（18）上面具有凸形横向燕尾导轨，二者配合以使得纵向滑道块（17）能够在横向滑道块（18）的导轨沿着横向滑动；横向滑道块（18）外侧面具有铅锤凹形燕尾导轨，底座内侧面具有铅锤凸形燕尾导轨，二者配合以使得横向滑道块（18）能够在底座的导轨沿着铅锤方向滑动；斜滑块（22）位于横向滑道块（18）的下方，且横向滑道块（18）的下面与斜滑块（22）的横向倾斜面之间，由移动销（19）对该下面和倾斜面支撑，所述的斜滑块（22）位于底座下方的横向的套筒（21）中，斜滑块（22）的横向进入套筒（21）内部的前端，其与套筒（21）壁间由弹簧（23）相接，斜滑块（22）的横向末端与螺杆（20）螺纹连接；

所述的主框架部件由主测量架（7）、主测量梁（8）、主测量套（9）、主位移传感器（10）、螺帽（24）、丝杠（25）、手轮（26）组成；主测量架（7）为两个支架，架设在底板（1）两侧，且各侧的支架与底板（1）其上的丝杠（25）连接，以使丝杠（25）在横向沿丝杠（25）移动，所述的两个支架由主测量梁（8）在纵向连接，主测量梁（8）的下面具有凸形纵向燕尾导轨，主测量套（9）具有凹形纵向燕尾导轨，主位移传感器（10）安装在主测量套（9）中并悬挂在底盘及操纵孔测量盘部件、控制孔测量盘部件的上方,丝杠（25）的一端安装螺帽（24），以对丝杠（25）旋转控制。

2.如权利要求1所述的机床拨叉类零件综合检测装置，其特征在于，所述的左测量爪（5）具有四个。

3.如权利要求1所述的机床拨叉类零件综合检测装置，其特征在于，所述的右测量爪（13）具有八个。

4.如权利要求1所述的机床拨叉类零件综合检测装置，其特征在于，由螺杆（20）转动对斜滑块（22）的进入套筒（21）内部的深度控制，并由斜滑块（22）进入套筒（21）内部的深度的改变，而导致所述斜滑块（22）的横向倾斜面的不同高度面与移动销（19）接触，而控制移动销（19）的竖向移动，以对横向滑道块（18）的竖向移动方向和距离控制。