CN111380490A - 一种高精度深度尺寸测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度深度尺寸测量装置及方法，所述测量装置包括壳体（1），螺帽（2），液体（5），大活塞（6），大弹簧（8），小弹簧（12），小活塞（13）和读数区（14），所述测量方法根据液体的不可压缩性得出阶梯型导通孔（4）液体体积减少量等于盲孔（11）液体体积增加量即V1=V2，可推算得到活塞的位移量与活塞横截面的半径的平方成反比，通过测量端与读数端的半径差，将深度尺寸变化量进行放大，便于认读，测量精度可达到μ级。该装置与一般的深度尺或卡尺相比，精度更高，和一般的杠杆表相比，零件结构适应性更强，造价更低，使用维护更方便，对于批量生产能够大大节约生产时间。

Description

一种高精度深度尺寸测量装置及方法

技术领域

本发明涉及尺寸测量仪器领域，特别是一种高精度深度尺寸测量装置及方法。

背景技术

燃油喷嘴作为发动机燃烧室的重要组成部分，喷口类零件的尺寸精度直接影响了装配效果和试验性能，其高品质和稳定可靠的性能对于航空发动机都具有重要意义，其工作性能直接影响发动机的功率、燃油经济性以及可靠性。现有的深度尺寸直接测量工具一般是卡尺，深度尺或者深度千分尺。受量具尺寸限制，小孔特征的深度尺寸测不到或侧不准，造成所加工的零件深度尺寸一致性难以控制，很大程度上依赖于机床程序保证，使零件选配过程加长，后期的试验调试阶段调试难度增加。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高精度深度尺寸测量装置及方法，根据液体的不可压缩性，阶梯型导通孔液体体积的减少量等于盲孔液体体积的增加量即V1=V2，可推算得到活塞的位移量与活塞横截面面积成反比，通过测量端与读数端的横截面面积比例，将深度尺寸变化量进行放大，便于认读。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高精度深度尺寸测量装置及方法，所述测量装置包括壳体，螺帽，大活塞，大活塞测头和大弹簧，所述螺帽内开有一个螺纹孔，所述螺纹孔贯穿螺帽上端面，所述螺帽内圈与壳体底部外圈通过螺纹相连接，所述壳体下端有一个加工至壳体内部的阶梯型导通孔，所述阶梯型导通孔内填充有液体和大活塞，所述大活塞设置在阶梯型导通孔下端，所述大活塞径向外端面开有若干个弹簧槽，所述大弹簧均匀设置在阶梯型导通孔大孔径部位与弹簧槽之间，所述螺帽下端开有一个通孔，所述大活塞测头通过该通孔延伸至壳体外部，所述壳体内部还开有一个盲孔，所述盲孔下端贯穿阶梯型导通孔，盲孔上端截止在壳体内部，所述盲孔内设置有小弹簧和小活塞，所述小弹簧设置在小活塞上部，所述盲孔旁设置有读数区，所述大弹簧上部的大活塞上设置有密封圈。用于指示用的小活塞通过小弹簧的弹力进行复位，用于测量的大活塞通过大弹簧的弹力与螺帽的端面贴合进行预紧，适当的预紧用于消除大活塞测量时因间隙造成的传动误差，壳体与大活塞之间通过密封圈进行密封，防止液体泄漏。

一种高精度深度尺寸测量装置及方法，所述测量方法包括下述步骤：

使用标准量块测量并标定大活塞测头的长度H0，并记录读数区的示值；

测量时，大活塞测头与被测深度尺寸终止的台阶面接触，移动测量装置，使被测深度尺寸的起始台阶面与螺帽的台阶面贴合，记录读数区活塞位移变化量△H2；

被测深度尺寸H=H0-△H2/γ，γ为阶梯型导通孔小内径部分横截面面积与盲孔横截面面积的比值。

优选的，所述读数区是壳体上加工的一个槽，读数区与盲孔间设置有密封的透视装置。

优选的，所述弹簧槽数量至少为1个。

优选的，所述大弹簧数量与弹簧槽数量一致。

优选的，所述通孔孔径小于大活塞底部内径。

优选的，所述阶梯型导通孔和盲孔最优形状为圆柱形。

优选的，所述阶梯型导通孔小内径部分半径为R1，所述盲孔半径为R2，R2∶R1优选值为10，阶梯型导通孔液位变化量为△H1，盲孔中活塞的位移量为△H2，阶梯型导通孔液体体积减少量等于盲孔液体体积增加量即R1²△H1=R2²△H2，所述γ=△H2/△H1=R1²/R2²，γ优选值为1/100。

本发明具有以下优点：

本发明根据液体的不可压缩性，设计了一种高精度深度尺寸测量装置及方法，阶梯型导通孔液体体积减少量等于盲孔液体体积增加量即V1=V2，可推算得到活塞的位移量与活塞横截面的半径的平方成反比，通过测量端与读数端的半径差，将深度尺寸变化量进行放大，便于认读，测量精度可达到μ级。该装置与一般的深度尺或卡尺相比，精度更高，和一般的杠杆表相比，零件结构适应性更强，造价更低，使用维护更方便，对于批量生产能够大大节约生产时间。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2为本发明的测量方法流程图；

图中：1-壳体，2-螺帽，3-螺纹孔，4-阶梯型导通孔，5-液体，6-大活塞，7-弹簧槽，8-大弹簧，9-通孔，10-大活塞测头，11-盲孔，12-小弹簧，13-小活塞，14-读数区，15-密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种高精度深度尺寸测量装置及方法，所述测量装置包括壳体1，螺帽2，大活塞6，大活塞测头10和大弹簧8，所述螺帽2内开有一个螺纹孔3，所述螺纹孔3贯穿螺帽2上端面，所述螺帽2内圈与壳体1底部外圈通过螺纹相连接，所述壳体1下端有一个加工至壳体内部的阶梯型导通孔4，所述阶梯型导通孔4内填充有液体5和大活塞6，所述大活塞6设置在阶梯型导通孔4下端，所述大活塞6径向外端面开有若干个弹簧槽7，所述弹簧槽7数量至少为1个，所述大弹簧8均匀设置在阶梯型导通孔4大孔径部位与弹簧槽7之间，所述大弹簧8数量与弹簧槽7数量一致，所述大弹簧8上部的大活塞6上设置有密封圈15，所述螺帽2下端开有一个通孔9，所述大活塞测头10通过该通孔延伸至壳体1外部，所述通孔9孔径小于大活塞6底部内径，所述壳体1内部还开有一个盲孔11，所述盲孔11下端贯穿阶梯型导通孔4，盲孔11上端截止在壳体1内部，所述盲孔11内设置有小弹簧12和小活塞13，所述小弹簧12设置在小活塞13上部，所述盲孔11旁设置有读数区14，所述读数区14是壳体1上加工的一个槽，读数区14与盲孔11间设置有密封的透视装置。

如图2所示，本发明的工作过程如下：

使用标准量块测量并标定大活塞测头10的长度H0，并记录读数区14的初值；

测量时，大活塞测头10与被测深度尺寸终止的台阶面接触，移动测量装置，使被测深度尺寸的起始台阶面与螺帽2的台阶面贴合，记录读数区14活塞位移变化量△H2；

被测深度尺寸H=H0-△H2/γ。

所述阶梯型导通孔4小内径部分横截面面积为A1，所述盲孔11横截面面积为A2，阶梯型导通孔4液位变化量为△H1，盲孔11中活塞的位移量为△H2，其中A1、A2和△H2均为可计算值，阶梯型导通孔4液体体积减少量等于盲孔11液体体积增加量即A1△H1=A2△H2，所述γ=△H2/△H1=A1/A2。

当阶梯型导通孔4和盲孔11为圆柱形时，所述阶梯型导通孔4小内径部分半径为R1，所述盲孔11半径为R2，R2∶R1优选值为10，阶梯型导通孔4液位变化量为△H1，盲孔11中活塞的位移量为△H2，阶梯型导通孔4液体体积减少量等于盲孔11液体体积增加量即R1²△H1=R2²△H2，所述γ=△H2/△H1=R1²/R2²，γ优选值为1/100。

Claims (7)

1.一种高精度深度尺寸测量装置，其特征在于：包括壳体（1），螺帽（2），大活塞（6），大活塞测头（10）和大弹簧（8），所述螺帽（2）内开有一个螺纹孔（3），所述螺帽（2）内圈与壳体（1）底部外圈通过螺纹相连接，所述壳体（1）下端有一个加工至壳体内部的阶梯型导通孔（4），所述阶梯型导通孔（4）内填充有液体（5）和大活塞（6），所述大活塞（6）设置在阶梯型导通孔（4）下端，所述大活塞（6）径向外端面开有若干个弹簧槽（7），所述大弹簧（8）均匀设置在阶梯型导通孔（4）大孔径部位与弹簧槽（7）之间，所述螺帽（2）下端开有一个通孔（9），所述大活塞测头（10）通过该通孔延伸至壳体（1）外部，所述壳体（1）内部还开有一个盲孔（11），所述盲孔（11）下端贯穿阶梯型导通孔（4），盲孔（11）上端截止在壳体（1）内部，所述盲孔（11）内设置有小弹簧（12）和小活塞（13），所述小弹簧（12）设置在小活塞（13）上部，所述壳体（1）上设置有读数区（14），所述读数区（14）位于盲孔（11）的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种高精度深度尺寸测量装置，其特征在于：所述大弹簧（8）上部的大活塞（6）上设置有密封圈（15）。

3.根据权利要求1所述的一种高精度深度尺寸测量装置，其特征在于：所述读数区（14）是壳体（1）上加工的一个槽，读数区（14）与盲孔（11）间设置有密封的透视装置。

4.根据权利要求1所述的一种高精度深度尺寸测量装置，其特征在于：所述弹簧槽（7）数量至少为1个。

5.根据权利要求4所述的一种高精度深度尺寸测量装置，其特征在于：所述大弹簧（8）数量与弹簧槽（7）数量一致。

6.根据权利要求1所述的一种高精度深度尺寸测量装置，其特征在于：所述通孔（9）孔径小于大活塞（6）底部内径。

7.一种高精度深度尺寸测量方法，包括下述步骤：

使用标准量块测量并标定大活塞测头（10）的长度H0，并记录读数区（14）的示值；

测量时，大活塞测头（10）与被测深度尺寸终止的台阶面接触，移动测量装置，使被测深度尺寸的起始台阶面与螺帽（2）的台阶面贴合，记录读数区（14）活塞位移变化量△H2；

被测深度尺寸H=H0-△H2/γ，γ为阶梯型导通孔（4）小内径部分横截面面积与盲孔（11）横截面面积的比值。

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