CN111397471A - 一种用于孔位偏差快速检测的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于孔位偏差快速检测的装置，包括在手柄一端安装的检测销，检测销的一端同轴设置有定位圆锥，检测销的内部沿轴线设置有贯穿检测销和定位圆锥的观测孔，定位圆锥的一端的端面上设置有标定笔。本发明还公开了一种用于孔位偏差快速检测的方法，通过将检测销插入钻模孔，通过设置在检测销内部的观测孔对制孔孔位进行直接观察以确定制孔孔位是否能够进行孔位偏差修正，同时通过设置一系列观测孔的孔径依次增大的检测销对制孔孔位进行检测，以实现对制孔孔位的量化；同时通过标定笔对后续孔位偏差修正区域记性标定；具有操作简单、检测效率高、检测精确度高、能够对孔位偏差进行量化、对孔位偏差修正区域进行标定的有益效果。

Description

一种用于孔位偏差快速检测的装置及方法

技术领域

本发明属于孔位偏差检测的技术领域，具体涉及一种用于孔位偏差快速检测的装置及方法。

背景技术

制孔加工操作在航空产品装配过程中是普遍缺关键的一步，航空产品中存在的大量连接结构需要通过制孔、铆接等工艺技术进行连接，尤其是对于连接结构表面具有多个孔位的孔位加工情况而言，应确保相互连接部分的孔位协调、一致。因此，通过相应的检测技术对加工孔位的正确性进行有效可靠的检测是制孔过程中的一个关键环节，该操作对于保证飞机的装配质量具有重要意义。在制孔加工过程中，由于钻套变形导致制孔孔位出现偏差的情况时有发生，须通过相应技术对偏差孔位实施检测，其检测结果为偏差孔位的修正提供依据，即在不超过终孔尺寸以及孔位质量满足要求的前提下，可对存在偏差的孔位进行修正，进而使其满足产品设计、工艺设计和制造要求。

人工通过钻模孔观察制孔孔位是否包含在钻模孔中虽然方便跨接，但是此种方式由于钻模孔和制孔孔位距离较远、二者孔径相差太大，使得检测结果极其不可靠，检测结果也不能量化。而采用已有的快速检测工具只能确定该偏差孔位是否能够修正，但是在该检测工具移开后无法得知具体的修正区域，使得后续的修正操作不方便。另外，利用激光跟踪仪检测孔位偏差则是通过测量各个制孔孔位中心和钻模孔中心的空间坐标，依据这两个坐标判定制孔孔位是否存在偏差，该检测方法检测精度较高，但是在检测大量制孔偏差时，存在设备成本高、检测不方便以及效率低下等问题。

因此，针对现有的制孔偏差检测装置及方法中存在的人工目视检测检测精度不足、普通制孔工具检查无法得知制孔修正区域、激光检测成本高且效率低下的缺陷，本发明公开了一种用于孔位偏差快速检测的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于孔位偏差快速检测的装置，通过在钻模孔中插入检测销，并通过检测销上的观测孔直观观察制孔孔位是否在观测孔区域内以确定制孔孔位是否能够进行孔位偏差修正。本发明还公开了一种用于孔位偏差快速检测的方法，通过设置一系列观测孔的孔径依次增大的检测销，通过不同的检测销便捷检测制孔孔位偏差，不仅检测简便效率高，同时能够通过观测孔的孔径对制孔孔位偏差进行量化，同时通过标定笔对后续孔位偏差修正区域进行标定。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于孔位偏差快速检测的装置，包括手柄，所述手柄的一端安装有检测销，所述检测销远离手柄的一端同轴设置有定位圆锥，所述检测销的内部沿轴线设置有贯穿检测销和定位圆锥的观测孔，所述定位圆锥远离检测销的一端的端面上设置有标定笔。

一种用于孔位偏差快速检测的方法，在上述的一种用于孔位偏差快速检测的装置的基础上进行，包括以下步骤：

步骤1、在钻模上设置钻模孔，对应钻模孔的孔径预先准备若干检测销，若干检测销的外径与钻模孔的孔径匹配，若干检测销的观测孔的孔径依次增大；

步骤2、将被测结构的制孔孔位与钻模孔初步对齐，然后通过手柄将检测销插入钻模孔中，并使得检测销一端的定位圆锥的端面与被测结构的表面紧密接触；

步骤3、通过检测销上的观测孔观察被测结构上的制孔孔位是否完全包含在观测孔的内部；

步骤4、若被测结构上的制孔孔位处于观测孔的内部，则转动定位圆锥进而带动标定笔在被测结构的表面上画定孔位修正区域；若被测结构上的制孔孔位未处于观测孔的内部，则更换观测孔的孔径更大的检测销，然后重复上述步骤2和步骤3，直到被测结构上的制孔孔位处于观测孔的区域内，然后转动定位圆锥进而带动标定笔在被测结构的表面上画定孔位修正区域。

为了更好的实现本发明，进一步地，将若干检测销依次进行编号，若干检测销上的观测孔的孔径按照编号依次以0.1mm的步长增大。

通过结构型架将钻模固定在被测结构的待钻孔平面上，预调节钻模的位置，使得钻模上的钻模孔与被测结构待检测的孔位初步对齐，上述初步对齐仅指在肉眼观察下使得钻模上的钻模孔与被测结构待检测的孔位处于对齐状态，并不指钻模上的钻模孔与被测结构待检测的孔位严格对齐。

检测销的外径与钻模孔的孔径匹配，在进行孔位偏差快速检测时，将检测销插入钻模孔的内部，通过检测销的外柱面与钻模孔的内孔面之间的配合实现对检测销的定位。此时检测销只能沿轴向进行移动而不能在钻模平面上进行移动，通过手柄朝向靠近被测结构的方向按压检测销，使得检测销一端的定位圆锥的端面与被测结构的表面紧密贴合。

然后通过检测销内部的观测孔观测位于被测结构上的制孔孔位是否完全包含在观测孔区域的内部，若制孔孔位完全包含在观测孔区域内部，则表明该制孔孔位能够进行孔位偏差修正。

若制孔孔位没有完全包含在观测孔区域内部，则表明当前的制孔孔位不能够对应当前的观测孔进行偏差修正，此时更换带有更大孔径的检测销并重复进行上述检测步骤，直到制孔孔位完全包含在观测孔的内部，然后记录当前观测孔的孔径，即对应当前制孔孔位的修正偏差。

当制孔孔位的修正偏差确定后，通过手柄带动插装在钻模孔中的检测销转动360°，进而带动设置在定位圆锥端面上的标定笔在被测结构的表面上画出孔位偏差修正区域，为后续进行孔位修正确定了明确的修正区域。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述定位圆锥远离检测销的一端的端面上设置有安装槽，所述安装槽的内部设置有顶紧弹簧和标定笔，所述标定笔的一端通过顶紧弹簧与安装槽的槽底端面连接，所述标定笔的标定端延伸至安装槽外侧。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述标定笔的标定端的边缘设置有限位环，所述安装槽的开口处的内缘上对应标定笔的标定端上的限位环设置有限位凸缘。

当定位圆锥的端面与被测结构的表面接触时，标定笔的笔头，即标定笔的标定端也与被测结构的表面接触，同时标定笔受压进而使得预进弹簧压缩，此时标定笔的笔头朝向安装槽内部回缩。为了避免标定笔的笔头完全回缩至安装槽的内部而导致后续画线不清晰，因此在安装槽的开口处的内边缘上对应标定笔的标定端上的限位环设置有限位凸缘，当标定笔朝向安装槽内部回缩一定距离后，笔头处的限位环与限位凸缘接触并限位，此时标定笔不能继续朝向安装槽的内部回缩，会保持在笔头略微露出安装槽的开口处的位置，即不阻碍定位圆锥的端面与被测结构的表面贴合，同时保证了后续画线的清晰度。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述检测销靠近手柄的一端同轴设置有卡接部，所述手柄靠近检测销的一端对应检测销上的卡接部设置有卡接座，所述卡接部与卡接座相互卡接。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述卡接部的一端设置有卡片，所述卡接座上对应卡接部同轴设置有卡接孔，所述卡接孔的端面上对应卡片设置有卡接口，所述卡接口的底部的一侧设置有供卡片旋入的卡接槽。

将检测销的卡接部穿过手柄一端的卡接孔，并使得卡接部上的卡片与卡接孔端面上的卡接口对齐，在卡接部插入卡接孔时，进而带动卡片进入卡接口，当卡片插装至卡接口的底部时，即卡片的底部端面与卡接口的底部端面接触时，朝向靠近卡接槽的方向转动检测销，进而带动卡接部上的卡片旋入卡接槽，实现检测销在手柄一端的快捷卡装。拆卸检测销时，仅需将检测销逆向转动，使得卡片从卡接槽中旋出，然后推动检测销，使得卡片从卡接口中脱出即可。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过在手柄的一端可拆卸卡接检测销，并在检测销靠近被测结构的一端设置定位圆锥，通过将定位圆锥的端面与被测结构的表面贴合，同时通过检测销的外柱面和钻模孔的内孔面匹配，实现对检测销的便捷定位，有效保证后续检测的精度，同时通过设置在检测销上的观测孔直接观察制孔孔位是否在观测孔的区域内，进而确定制孔孔位是否能够进行孔位偏差修正，使得对制孔孔位的偏差检测更加便捷高效；

（2）本发明通过在定位圆锥的端面上设置标定笔，通过标定笔即可在被测结构的表面上画定后续孔位偏差的修正区域，进一步提高孔位偏差修正的精确度；

（3）本发明通过设置一系列观测孔的孔径依次增大的检测销，若制孔孔位在当前观测孔的区域内时，即可直接进行孔位偏差修正；若制孔孔位没有完全包含在当前的观测孔的区域内，则更换带有孔径更大的观测孔的检测销进行再次检测，直到制孔孔位位于观测孔的区域内，通过预先设置的观测孔孔径即可对制孔孔位偏差进行量化，同时保证了检测过程的精确高效。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的检测装配示意图；

图3为孔位偏差快速检测装置的示意图；

图4为标定笔的安装示意图；

图5为检测销的安装示意图。

其中：1-手柄；2-检测销；3-定位圆锥；4-标定笔；5-观测孔；6-钻模；7-钻模孔；01-安装槽；02-顶紧弹簧。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种用于孔位偏差快速检测的装置及方法，如图1-图3所示，包括手柄1，所述手柄1的一端安装有检测销2，所述检测销2远离手柄1的一端同轴设置有定位圆锥3，所述检测销2的内部沿轴线设置有贯穿检测销2和定位圆锥3的观测孔5，所述定位圆锥3远离检测销2的一端的端面上设置有标定笔4。

检测销2为中空的柱状结构，检测销2的外径与钻模孔7的孔径相等，通常将检测销2的外径设置为10mm。在实施检测过程中将检测销2插装进入钻模6上的钻模孔7中，在检测销2底端的定位圆锥3的端面与被测结构的表面紧密接触时即表明检测销2安装到位。由于检测销2的外径与钻模孔7的孔径相等，即检测销2被限定在钻模孔7中，使得检测销2在检测过程不会在平面上进行随意移动，只能沿着钻模孔7的轴向进行移动，为后续准确检测提供了保障。

检测销2内部沿轴线设置有贯穿检测销2和定位圆锥3的观测孔5，观测孔5的孔径与制孔孔径匹配吻合，一般将观测孔5的孔径设置为4mm。同时，观测孔5的孔径必须在设计要求范围内，即观测孔5的孔径的取值范围在制孔孔径的最小值和终孔孔径之间。

且检测销2的底端设置有定位圆锥3，定位圆锥3为从检测销2的外径收缩至观测孔5的孔径的圆锥形结构，定位圆锥的高度为6mm，斜面方向的长度为6.7mm，锥顶部位置处与水平方向的角度为116.5°。结合钻模6的厚度以及钻模6的底部距离被测结构表面的高度，将检测销2的长度设置为31mm，满足检测销2底部的定位圆锥3的端面与被测结构表面紧密接触的要求，同时定位圆锥3的倾斜锥面能够在将检测销2插入钻模孔7内部时进行一定导向，使得检测销2能够更加容易插入钻模孔7中。

将检测销2插入钻模孔7内部并使得定位圆锥3的端面与被测结构的表面贴合后，通过观测孔5即可观察位于被测结构的表面上的制孔孔位是否处于观测孔5的区域内，根据相应的观测孔5的孔径即可确定制孔孔位的偏差修正范围。

所述手柄1在执行检测工作时方便操作者握住，手柄1为具有一定厚度、宽度的扁平状结构体。扁平状结构体的一端与检测销2的一端可拆卸连接在一起，且手柄1的连接端距离检测销2连接处12.8mm处，将手柄1弯折140°，手柄1的长度弯折部分的长度为70mm，上述结构使得手柄1在检测过程中具有较好的操作性。手柄1远离检测销2的一端设置有挂孔，在检测完成以及闲置时，可将装配好的快速检测装置通过挂孔挂在工具架上，方便下次取用。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图3和图4所示，所述定位圆锥3远离检测销2的一端的端面上设置有安装槽01，所述安装槽01的内部设置有顶紧弹簧02和标定笔4，所述标定笔4的一端通过顶紧弹簧02与安装槽01的槽底端面连接，所述标定笔4的标定端延伸至安装槽01外侧。

所述标定笔4的标定端的边缘设置有限位环，所述安装槽01的开口处的内缘上对应标定笔4的标定端上的限位环设置有限位凸缘。

在顶紧弹簧02的作用下，使得标定笔4的笔头位于安装槽01的开口外侧，在定位圆锥3的端面与被测结构的表面贴合过程中，标定笔4的笔头受到被测结构的表面的挤压，进而挤压顶紧弹簧02收缩，使得标定笔4朝向安装槽01的内部回缩，同时处于收缩状态的顶紧弹簧02对标定笔4施加顶紧力，使得标定笔4的笔头与被测结构的表面之间具有一定作用力，保证后续画线过程中的清晰度。

同时，为了避免标定笔4的笔头完全回缩至安装槽01的内部而导致后续画线清晰度不足，因此在标定笔4靠近笔头的一端设置有限位环，同时在安装槽01的开口处的内缘上对应标定笔4的标定端上的限位环设置有限位凸缘。当标定笔4朝向安装槽01的内部回缩一定距离时，限位环的端面与限位凸缘的端面接触对标定笔4进行限位，使得标定笔4不能继续朝向安装槽01的内部回缩，使得标定笔4的笔头保持在伸出安装槽01的开口处0.5mm-1mm的长度，配合顶紧弹簧02的顶紧，有效保证后续画线的清晰度。

标定笔4的笔头采用圆滑的滚珠，使得标定笔4的笔头与被测结构的表面进行滚动接触，避免笔头在被测结构的表面留下划伤或划痕，有效保证了被测结构的表面质量。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，如图5所示，所述检测销2靠近手柄1的一端同轴设置有卡接部，所述手柄1靠近检测销2的一端对应检测销2上的卡接部设置有卡接座，所述卡接部与卡接座相互卡接。

所述卡接座上对应卡接部同轴设置有安装孔，所述安装孔的端面上设置有卡接槽，所述卡接部的一端设置有卡片。

检测销2的一端设置有圆柱状的卡接部，卡接部的顶部端面的边缘处沿周向均匀设置有两个卡片，即两个卡片之间的位置间隔180°设置。同时在手柄1的一端设置有卡接座，卡接座上对应卡接部设置有卡接孔，卡接孔的孔径与卡接部的外径匹配。同时在卡接孔的顶部端面上沿周向对应卡接部上的卡片设置有两个卡接口，卡接口的深度大于卡片的厚度，且两个卡接口的底部沿同一方向设置有供卡片旋入的卡接槽，卡接槽的槽宽大于等于卡片的厚度。

在手柄1上安装检测销2时，首先将检测销2一端的卡接部插入手柄1一端的卡接孔中，同时保证卡接部上的卡片与卡接孔上的卡接口对齐，使得卡片能够进入卡接口，直到卡片的底部端面与卡接口的底部端面接触，此时转动检测销2，使得卡片旋入卡接槽的内部，实现卡片在卡接槽内部的锁定，即实现检测销2在手柄1一端的卡接。由于卡接孔的孔径与卡接部的外径匹配，实现对卡接部，即对检测销2在平面上的限位；同时通过卡片与卡接槽的配合，实现对检测销2在轴向的限位，同时通过上述卡接结构实现检测销2在手柄1上的便捷更换和安装。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

一种用于孔位偏差快速检测的方法，在上述一种用于孔位偏差快速检测的装置的基础上进行，包括以下步骤：

步骤1、在钻模6上设置钻模孔7，对应钻模孔7的孔径预先准备若干检测销2，若干检测销2的外径与钻模孔7的孔径匹配，若干检测销2的观测孔5的孔径依次增大；

步骤2、将被测结构的制孔孔位与钻模孔7初步对齐，然后通过手柄1将检测销2插入钻模孔7中，并使得检测销2一端的定位圆锥3的端面与被测结构的表面紧密接触；

步骤3、通过检测销2上的观测孔5观察被测结构上的制孔孔位是否完全包含在观测孔5的内部；

步骤4、若被测结构上的制孔孔位处于观测孔5的内部，则转动定位圆锥3进而带动标定笔4在被测结构的表面上画定孔位修正区域；若被测结构上的制孔孔位未处于观测孔5的内部，则更换观测孔5的孔径更大的检测销2，然后重复上述步骤2和步骤3，直到被测结构上的制孔孔位处于观测孔5的区域内，然后转动定位圆锥3进而带动标定笔4在被测结构的表面上画定孔位修正区域。

将被测结构按制孔孔位与钻模孔7初步对齐的原则固定在该被测结构型架上，调试被测结构与被测结构型架，确保所有孔位对齐，为下一步实施准确的孔位偏差检测做好充分准备。然后将若干检测销2依次进行编号，若干检测销2上的观测孔5的孔径按照编号依次以0.1mm的步长增大。

然后选用观测孔5的孔径最小的检测销2，检查所用检测销2的尺寸是否正确、完好，同时检查观测孔5中是否存在多余异物导致观测孔5被堵住。检查完成后，用手握住手柄1，通过手柄1将检测销2插入到钻模孔7中，直至检测销2的底部的定位圆锥3的端面与被测结构的表面紧密接触为止。然后操作者透过观测孔5平视观察被测结构的表面上的制孔孔位是否完全包含在观测孔5的圆形区域内部。

若该制孔孔位完全包含在观测孔5的区域内部，则说明该偏差孔位可修改，修改过后再次检测该孔位是否合乎设计及制造要求。此时在此检测基础上，可通过手柄1带动检测销2和定位圆锥3转动360°，进而带动定位圆锥3的端面上的标定笔4画出修正区域。

若制孔孔位不完全包含在观测孔5的区域内部，则按照编号换取下一个观测孔5的孔径更大的检测销2，并重复上述检测步骤对制孔孔位进行检测，直到制孔孔位完全位于观测孔5的区域内部，使用观测孔5的孔径不同的检测销2的施偏差孔位的检测后均需要对相应结果进行记录和说明，即记录并说明是否需要继续更换检测销2进行检测还是可以直接执行偏差孔位的修正。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于孔位偏差快速检测的装置，其特征在于，包括手柄（1），所述手柄（1）的一端安装有检测销（2），所述检测销（2）远离手柄（1）的一端同轴设置有定位圆锥（3），所述检测销（2）的内部沿轴线设置有贯穿检测销（2）和定位圆锥（3）的观测孔（5），所述定位圆锥（3）远离检测销（2）的一端的端面上设置有标定笔（4）。

2.根据权利要求1所述的一种用于孔位偏差快速检测的装置，其特征在于，所述定位圆锥（3）远离检测销（2）的一端的端面上设置有安装槽（01），所述安装槽（01）的内部设置有顶紧弹簧（02）和标定笔（4），所述标定笔（4）的一端通过顶紧弹簧（02）与安装槽（01）的槽底端面连接，所述标定笔（4）的标定端延伸至安装槽（01）外侧。

3.根据权利要求2所述的一种用于孔位偏差快速检测的装置，其特征在于，所述标定笔（4）的标定端的边缘设置有限位环，所述安装槽（01）的开口处的内缘上对应标定笔（4）的标定端上的限位环设置有限位凸缘。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于孔位偏差快速检测的装置，其特征在于，所述检测销（2）靠近手柄（1）的一端同轴设置有卡接部，所述手柄（1）靠近检测销（2）的一端对应检测销（2）上的卡接部设置有卡接座，所述卡接部与卡接座相互卡接。

5.根据权利要求4所述的一种用于孔位偏差快速检测的装置，其特征在于，所述卡接部的一端设置有卡片，所述卡接座上对应卡接部同轴设置有卡接孔，所述卡接孔的端面上对应卡片设置有卡接口，所述卡接口的底部的一侧设置有供卡片旋入的卡接槽。

6.一种用于孔位偏差快速检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在钻模上设置钻模孔，对应钻模孔的孔径预先准备若干检测销（2），若干检测销（2）的外径与钻模孔的孔径匹配，若干检测销（2）的观测孔（5）的孔径依次增大；

步骤2、将被测结构的制孔孔位与钻模孔初步对齐，然后通过手柄（1）将检测销（2）插入钻模孔中，并使得检测销（2）一端的定位圆锥（3）的端面与被测结构的表面紧密接触；

步骤3、通过检测销（2）上的观测孔（5）观察被测结构上的制孔孔位是否完全包含在观测孔（5）的内部；

步骤4、若被测结构上的制孔孔位处于观测孔（5）的内部，则转动定位圆锥（3）进而带动标定笔（4）在被测结构的表面上画定孔位修正区域；若被测结构上的制孔孔位未处于观测孔（5）的内部，则更换观测孔（5）的孔径更大的检测销（2），然后重复上述步骤2和步骤3，直到被测结构上的制孔孔位处于观测孔（5）的区域内，然后转动定位圆锥（3）进而带动标定笔（4）在被测结构的表面上画定孔位修正区域。

7.根据权利要求6所述的一种用于孔位偏差快速检测的方法，其特征在于，将若干检测销（2）依次进行编号，若干检测销（2）上的观测孔（5）的孔径按照编号依次以0.1mm的步长增大。

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