CN111536929A - 一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法，包括以下步骤：测量基准调整：将回转体薄壁零件垂直摆放在测量台上，测杆探入被测小孔并与被测小孔同心，被测小孔的法向和测量设备X轴一致；建立第一理论平面：将基准圆柱A中心轴向作为参考方向，建立小孔C的垂直参考平面；建立第一坐标系：小孔C作为空间圆进行测量，将回转体零件的顶面B作为第一轴向Z方向约束平面，将基准圆柱A以及小孔C提取的空间圆圆心点共同投影到建系第一轴向Z方向约束平面上，基准圆柱A投影的圆心与小孔C的圆心点两点连线，做第二轴向约束；建立第二坐标系：按照图纸标注的初始角度进行坐标系旋转，得到第二个坐标系；建立其他理论平面；测量评价。

Description

一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法

技术领域

本发明属于零部件检测技术领域，具体涉及一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法。

背景技术

薄壁回转体零件，通常为轴类零件，其特征基本是轴线为基准，无常规建立坐标系的特征元素，在薄壁周圈范围上加工的圆孔通常直径比较小，例如附图2所示的离合器导油衬套，壁厚3mm，周圈分上下两层共加工8个直径为4mm的小孔，为导油孔，相邻孔之间角度小且公差要求较严格。以此件为例，壁厚3mm也就意味着直径4mm的孔可测量轴线长度范围最多是3mm，考虑到测球直径和边缘倒角，实际测量长度要小于3mm。评价这类薄壁零件各小孔之间的角度，用三坐标进行测量时，涉及到坐标系的确立，坐标系建立及参考平面和投影平面选择的正确与否，可直接影响测量结果。

现有的实现方案有：以圆柱的形式测量这些薄壁周圈范围上加工出的小孔，提取拟合出来的轴线进行角度评价。由于壁薄，轴线过于短小，因此，所得到的结果误差较大，测量重复性差，评价角度不准确，需多次测量圆柱取最佳结果，采点多，过程慢。

发明内容

针对现有技术测量薄壁回转体零件薄壁上加工的小圆孔时，薄壁回转体零件，通常为轴类零件，其特征基本是轴线为基准，无常规建立坐标系的特征元素，在其径向周圈范围上加工的相邻小孔之间角度小且公差要求较严格，以圆柱的形式测量这些小孔，拟合出来的轴线过于短小，误差较大，测量重复性差，评价角度不准确，需多次测量圆柱取最佳结果，过程慢的问题，本发明提供一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法，其为包括三坐标测量、建系及评价的综合检测方法，提高检测结果准确度及检测效率。本发明适用于薄壁零件，且被测角度所在的小孔轴线较短的零件。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法，包括以下步骤：

步骤一、测量基准调整：将回转体薄壁零件垂直摆放在测量台上，被测小孔轴心在测量设备X轴方向，测杆探入被测小孔并与被测小孔同心，此时被测小孔的法向和测量设备X轴一致；

步骤二、建立第一理论平面：将基准圆柱A中心轴向作为参考方向，建立一个法向为1,0,0的理论平面F，作为小孔C的垂直参考平面；

步骤三、建立第一坐标系：按照图纸要求，回转体零件在其径向方向投影上与基准圆柱A的基准径向中心线之间有个初始角度，找到这个角度对应的小孔C；小孔C作为空间圆进行测量，提取空间圆的圆心点；步骤二中所做出的理论平面F即为小孔C的测量参考；将回转体零件的顶面B作为第一轴向Z方向约束平面，将基准圆柱A以及小孔C提取的空间圆圆心点共同投影到建系第一轴向Z方向约束平面上，基准圆柱A投影的圆心与小孔C的圆心点两点连线，做第二轴向约束，第一个坐标系建立完成；

步骤四、建立第二坐标系：按照图纸标注的初始角度进行坐标系旋转，得到第二个坐标系；

步骤五、建立其他理论平面：依次按照图纸要求进行坐标系旋转，依次得到与各待测小孔对应的理论平面；

步骤六、测量评价。

进一步地，所述步骤一的具体过程为：

回转体薄壁零件摆放在测量台上，使回转体薄壁零件的回转轴线，即基准圆柱A的中心轴线垂直于测量台XY平面摆放，首先使测杆和测量设备X轴方向一致，调整回转体薄壁零件角度，使小孔C轴心在测量设备X轴方向，将直径小于被测孔直径的测杆探入小孔C进行找正，使小孔C和测杆同心，此时小孔C的法向和测量设备X轴一致，调整完毕进行零件定位夹紧。

进一步地，所述步骤六的具体过程为：

按照图纸理论角度分别进行坐标系旋转并逐一调整相应测杆测头角度后，测量其余小孔的空间圆并提取圆心点，参照平面分别为坐标系旋转后得到的相对应理论平面，将所有圆心点均垂直投影到平面B上，消除Z值后分别与圆心连线，得到若干条线段，按图纸要求评价线段间的角度即可。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为回转体薄壁零件主视图；

图3为测量基准调整示意图；

图4为小孔C垂直参考平面示意图；

图5为将小孔作为空间圆进行测量的示意图；

图6为各小孔对应的理论平面示意图；

图7为各小孔作为空间圆提取的圆心点示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例进一步描述本发明技术方案：

参阅图1，一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法，包括以下步骤：

第一步，测量基准调整：将回转体薄壁零件垂直摆放在测量台上，被测小孔C轴心在测量设备X轴方向，测杆探入被测小孔C并与被测小孔C同心，此时被测小孔C的法向和测量设备X轴一致。

具体测量基准调整过程为：

回转体薄壁零件摆放在测量台上，使回转体薄壁零件的回转轴线，即基准圆柱A的中心轴线垂直于测量台XY平面摆放。首先使测杆和测量设备X轴方向一致，如图2、图3所示，调整回转体薄壁零件角度，使小孔C轴心在测量设备X轴方向，将直径略小于被测孔直径的测杆探入小孔C进行找正，通过观察四周间隙基本保持一致即可，使小孔C和测杆同心，此时小孔C的法向和测量设备X轴一致，调整完毕进行零件定位夹紧。

附加说明，此处不局限于X轴，根据测量环境也可选为Y轴，则后面的理论平面法向应调整为0,1,0。

第二步，建立第一理论平面：将基准圆柱A中心轴向作为参考方向，建立一个法向为1,0,0的理论平面F，作为小孔C的垂直参考平面。

具体过程为：

如附图2所示零件，由于直径为4mm的小孔(例如：小孔C)均在回转体薄壁零件基准圆柱A的最外径处加工，在此前已经加工好了基准圆柱A，那么当加工这些小孔时按图纸要求，其加工方向均是垂直于基准圆柱A的轴线加工。通过测量基准圆柱A的方法，将基准圆柱A中心轴向作为参考方向，即可建立一个法向为1,0,0的理论平面F。因步骤一中已将小孔C位置调整好，此时建立的理论平面即是小孔C的垂直参考平面。

第三步，建立第一坐标系：按照图纸要求，此回转体零件在其径向方向投影上与基准圆柱A的基准径向中心线之间有个初始角度，找到这个角度对应的小孔C；小孔C作为空间圆进行测量，提取空间圆的圆心点；步骤二中所做出的理论平面F即可为小孔C的测量参考；将回转体零件的顶面B作为第一轴向Z方向约束平面，将基准圆柱A以及小孔C提取的空间圆圆心点共同投影到建系第一轴向Z方向约束平面上，基准圆柱A投影的圆心与小孔C的圆心点两点连线，做第二轴向约束，第一个坐标系建立完成。

具体过程为：

参阅图4，按照图纸要求，此回转体零件在其径向方向投影上与基准圆柱A的基准径向中心线之间有个初始角度25度，找到这个角度对应的小孔C，这些小孔的轴线与基准圆柱A基准径向中心线之间仅有一个角度而非复合角度，把这些小孔作为空间圆进行测量，这样便保留了这些小孔的实际XYZ坐标值以及其矢量方向，体现实际加工位置。测量时其理想状态为图5中空间圆b，为保证测量出的孔径正确，尽量避免空间圆a，所以实际测量这些小孔C的时候尽量使测头角度与图纸相符，即测杆与小孔方向一致，使测量出的空间圆的采点位置在同一截面并选取整圆测量，再将这些圆的圆心构造为点，如附图6所示，我们只需要提取这个圆的圆心点。将小孔C视为空间圆，在测量空间圆前，需要确定这个空间圆的参考方向，由于基准圆柱A的中心轴线与小孔C轴线为垂直关系，步骤二中所做出的理论平面F即可为小孔C的测量参考。将回转体零件的顶面B作为第一轴向Z方向约束平面，接着将基准圆柱A以及小孔C提取的空间圆圆心点共同投影到建系第一轴向Z方向约束平面上，基准圆柱A投影的圆心与小孔C的圆心点两点连线，做第二轴向约束，其平面圆A为圆心。第一个坐标系建立完成。

第四步，建立第二坐标系：按照图纸标注的初始角度进行坐标系旋转，得到第二个坐标系。

按照图纸标注的初始角度25度进行坐标系旋转，得到第二个坐标系。至此所测零件即可完全符合图纸要求的位置，建系完成。

第五步，建立其他理论平面：依次按照图纸要求进行坐标系旋转，依次得到与各待测小孔对应的理论平面。

具体过程为：

如附图6所示，在第二坐标系下，根据图纸要求进行坐标系旋转5度后，既是一号孔1的理论垂直参考平面，此时按照基准圆柱A的位置建立法向为1,0,0的第二个理论平面L；接着将坐标系旋转10度，既是二号孔2的理论垂直参考平面，此时按照基准圆柱A的位置，建立法向为1,0,0的第三个理论平面M；再将坐标系旋转10度，既是三号孔3的理论垂直参考平面；此时按照基准圆柱A的位置，建立法向为1,0,0的第四个理论平面N；以此方式分别按照图纸理论角度进行坐标系旋转后，得到共7个理论平面。

第六步，测量评价：按照图纸理论角度分别进行坐标系旋转并逐一调整相应测杆测头角度后，测量其余小孔的空间圆并提取圆心点，参照平面分别为坐标系旋转后得到的相对应理论平面，将所有圆心点均垂直投影到平面B上，消除Z值后分别与圆心连线，得到若干条线段，按图纸要求评价线段间的角度即可。

具体过程为：

按照图纸理论角度分别进行坐标系旋转并逐一调整相应测杆测头角度后，测量其余直径4mm的小孔为空间圆，参照平面分别为坐标系旋转后得到的相对应理论平面L、M、N等七个，将测得小孔的空间圆提取圆心点，如附图7所示点Q1、Q2、Q3、Q4，此时这些点带有Z值，接着将所有点均垂直投影到平面B上，消除Z值后分别与圆心连线，得到8条线段，按图纸要求评价线段间的角度即可。

按照此方法测量薄壁回转体零件上的小孔间角度，相比直接测量圆柱结果更加准确可靠，测量点较圆柱少，避免测量圆柱轴线误差大且需多次测量的问题。

实施例1

如图2所示，以离合器衬套为例进行说明，壁厚3mm，衬套外圈径向上分上下两层共加工8个直径为D4mm的小孔，相邻孔之间角度小且公差要求较严格。

一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法，包括以下步骤：

第一步，测量基准调整：

回转体薄壁零件摆放在测量台上，使回转体薄壁零件的回转轴线，即基准圆柱A的中心轴线垂直于测量台XY平面摆放。首先使测杆和测量设备X轴方向一致，如图2、图3所示，调整回转体薄壁零件角度，使小孔C轴心在测量设备X轴方向，将直径略小于被测孔直径的测杆探入小孔C进行找正，通过观察四周间隙基本保持一致即可，使小孔C和测杆同心，此时小孔C的法向和测量设备X轴一致，调整完毕进行零件定位夹紧。

附加说明，此处不局限于X轴，根据测量环境也可选为Y轴，则后面的理论平面法向应调整为0,1,0。

第二步，建立第一理论平面：

如附图2所示零件，由于直径为4mm的小孔均在回转体薄壁零件基准圆柱A的最外径处加工，在此前已经加工好了基准圆柱A，那么当加工这些小孔时按图纸要求，其加工方向均是垂直于基准圆柱A的轴线加工。通过测量基准圆柱A的方法，将基准圆柱A中心轴向作为参考方向，即可建立一个法向为1,0,0的理论平面F。因步骤一中已将小孔C位置调整好，此时建立的理论平面即是小孔C的垂直参考平面。

第三步，建立第一坐标系：

参阅图4，按照图纸要求，此回转体零件在其径向方向投影上与基准圆柱A的基准径向中心线之间有个初始角度25度，找到这个角度对应的小孔C，这些小孔的轴线与基准圆柱A基准径向中心线之间仅有一个角度而非复合角度，把这些小孔测量为空间圆，这样便保留了这些小孔的实际XYZ坐标值以及其矢量方向，体现实际加工位置。测量时其理想状态为图5中空间圆b，为保证测量出的孔径正确，尽量避免空间圆a，所以实际测量这些小孔C的时候尽量使测头角度与图纸相符，即测杆与小孔方向一致，使测量出的空间圆的采点位置在同一截面并选取整圆测量，再将这些圆的圆心构造为点，如附图6所示，我们只需要提取这个圆的圆心点。将小孔C视为空间圆，在测量空间圆前，需要确定这个空间圆的参考方向，由于基准圆柱A的中心轴线与小孔C轴线为垂直关系，步骤二中所做出的理论平面F即可为小孔C的测量参考。将回转体零件的顶面B作为第一轴向Z方向约束平面，接着将基准圆柱A以及小孔C提取的空间圆圆心点共同投影到建系第一轴向Z方向约束平面上，基准圆柱A投影的圆心与小孔C的圆心点两点连线，做第二轴向约束，其平面圆A为圆心。第一个坐标系建立完成。

第四步，建立第二坐标系：

按照图纸标注的初始角度25度进行坐标系旋转，得到第二个坐标系。至此所测零件即可完全符合图纸要求的位置，建系完成。

第五步，建立其他七个理论平面：

如附图6所示，在第二坐标系下，根据图纸要求进行坐标系旋转5度后，既是一号孔1的理论垂直参考平面，此时按照基准圆柱A的位置建立法向为1,0,0的第二个理论平面L；接着将坐标系旋转10度，既是二号孔2的理论垂直参考平面，此时按照基准圆柱A的位置，建立法向为1,0,0的第三个理论平面M；再将坐标系旋转10度，既是三号孔3的理论垂直参考平面；此时按照基准圆柱A的位置，建立法向为1,0,0的第四个理论平面N；以此方式分别按照图纸理论角度进行坐标系旋转后，得到共7个理论平面。

第六步，测量评价：

按照图纸理论角度分别进行坐标系旋转并逐一调整相应测杆测头角度后，测量其余直径4mm的小孔为空间圆，参照平面分别为坐标系旋转后得到的相对应理论平面L、M、N等七个，将测得小孔的空间圆提取圆心点，如附图7所示点Q1、Q2、Q3、Q4，此时这些点带有Z值，接着将所有点均垂直投影到平面B上，消除Z值后分别与圆心连线，得到8条线段，按图纸要求评价线段间的角度即可。

Claims (3)

1.一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、测量基准调整：将回转体薄壁零件垂直摆放在测量台上，被测小孔轴心在测量设备X轴方向，测杆探入被测小孔并与被测小孔同心，此时被测小孔的法向和测量设备X轴一致；

步骤二、建立第一理论平面：将基准圆柱A中心轴向作为参考方向，建立一个法向为1,0,0的理论平面F，作为小孔C的垂直参考平面；

步骤三、建立第一坐标系：按照图纸要求，回转体零件在其径向方向投影上与基准圆柱A的基准径向中心线之间有个初始角度，找到这个角度对应的小孔C；小孔C作为空间圆进行测量，提取空间圆的圆心点；步骤二中所做出的理论平面F即为小孔C的测量参考；将回转体零件的顶面B作为第一轴向Z方向约束平面，将基准圆柱A以及小孔C提取的空间圆圆心点共同投影到建系第一轴向Z方向约束平面上，基准圆柱A投影的圆心与小孔C的圆心点两点连线，做第二轴向约束，第一个坐标系建立完成；

步骤四、建立第二坐标系：按照图纸标注的初始角度进行坐标系旋转，得到第二个坐标系；

步骤五、建立其他理论平面：依次按照图纸要求进行坐标系旋转，依次得到与各待测小孔对应的理论平面；

步骤六、测量评价。

2.如权利要求1所述的一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法，其特征在于，所述步骤一的具体过程为：

回转体薄壁零件摆放在测量台上，使回转体薄壁零件的回转轴线，即基准圆柱A的中心轴线垂直于测量台XY平面摆放，首先使测杆和测量设备X轴方向一致，调整回转体薄壁零件角度，使小孔C轴心在测量设备X轴方向，将直径小于被测孔直径的测杆探入小孔C进行找正，使小孔C和测杆同心，此时小孔C的法向和测量设备X轴一致，调整完毕进行零件定位夹紧。

3.如权利要求1所述的一种回转体薄壁零件小圆孔相对角度检测方法，其特征在于，所述步骤六的具体过程为：

按照图纸理论角度分别进行坐标系旋转并逐一调整相应测杆测头角度后，测量其余小孔的空间圆并提取圆心点，参照平面分别为坐标系旋转后得到的相对应理论平面，将所有圆心点均垂直投影到平面B上，消除Z值后分别与圆心连线，得到若干条线段，按图纸要求评价线段间的角度即可。

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