CN111721228A - 测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的装置及方法；该测量装置包括水平工作平台、支架以及测量组件，支架包括立柱和横梁，测量组件包括测量座、两个支脚、两个球体、两个光栅以及一个角度编码器；该测量方法包括测定相对位置关系M，根据两个光栅以及角度编码器上的读数以及上述位置关系M获得待测汽车复合材料模压成形件的待测轮廓线上A1、A2、……、An测量位置处两个球体的空间位置数据X1、X2、……、Xn，数据处理获得待测汽车复合材料模压成形件的待测轮廓线的线轮廓度。本发明的测量装置结构简单，操作简易，价格低廉，而且测量方法相对简单且易于掌握，测量效率较高，测量精度较准。

Description

测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的装置及方法

技术领域

本发明属于形状公差测量技术领域，具体涉及一种测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的装置及方法。

背景技术

采用复合材料零件，是汽车轻量化的重要手段，是减少汽车汽油消耗的重要方法。国家科技重大专项项目“高档数控机床与基础制造设备”（简称04专项），2018年批准“汽车复合材料车身模压成形技术与装备”立项（2018ZX04026001），奇瑞公司为牵头单位。本学院承担子课题“复合材料模压成形件数字化设计分析与生产线可靠性保障评价”（2018ZX04026001—008）。复合材料成形件、模具、压机设备的几何公差，对于保障产品质量，至关重要。

轮廓度包括线轮廓度与面轮廓度，无基准要求时是形状公差，有基准要求时是位置公差。其理想形状由理论正确尺寸决定，也就是确定它的形状、方向和尺寸，打个比方说工件上的一条曲线，在加工的时候要规定这条曲线在所选的理论正确尺寸公差范围内才算合格，线轮廓度公差带是包络一系列直径为公差值T的圆球的两包络线之间的区域，而这些圆的圆心位于理想轮廓上。

国家标准《GB/T 1958-2004 产品几何量技术规范（GPS）形状和位置公差 检测规定》提及了多种检测方法，采用的测量工具包括机械量具和三坐标测量机。采用机械量具测量效率较低，数据处理无法电子化。而三坐标测量机结构复杂，操作复杂，相对专用设备，测量效率也不高，尤其是在批量较大以及生产车间等非三坐标专用计量室环境下，并不适用。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种结构简单、操作简易、测量效率较高、测量精度较准的测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的装置及方法。

实现本发明目的之一的技术方案是：一种测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的装置，包括：水平工作平台；设置在所述水平工作平台上的可移工作台和直线导轨；所述可移工作台的上表面平行于所述水平工作平台；支架；所述支架包括一个可沿着所述直线导轨的引导方向水平直线移动的立柱以及一个安装在所述立柱上且可沿着所述立柱垂直直线移动的横梁；所述立柱的轴线垂直于所述水平工作平台；所述横梁的轴线垂直于所述直线导轨的引导方向所在的垂直平面；测量组件；所述测量组件包括一个测量座、固定安装在所述测量座下方的两个支脚、设置在每个支脚底端的球体、一个设置在所述直线导轨一侧用于测量所述立柱相对于所述直线导轨的水平位移的第一光栅、一个设置在所述立柱一侧用于测量所述测量座相对于所述立柱的垂直位移的第二光栅以及一个设置在所述测量座一侧用于测量所述测量座相对于所述横梁的轴线的转动角度的角度编码器；所述测量座安装在所述横梁上且可围绕所述横梁的轴线在平行于所述直线导轨的引导方向所在的垂直平面内转动；所述两个球体的球心连线平行于所述直线导轨的引导方向所在的垂直平面。

实现本发明目的之二的技术方案是：一种测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的方法，具有以下步骤：①设一水平工作平台；所述水平工作平台上设一可移工作台和一直线导轨；所述可移工作台的上表面平行于所述水平工作平台；设一支架；所述支架包括一个可沿着所述直线导轨的引导方向水平直线移动的立柱以及一个安装在所述立柱上且可沿着所述立柱垂直直线移动的横梁；所述立柱的轴线垂直于所述水平工作平台；所述横梁的轴线垂直于所述直线导轨的引导方向所在的垂直平面；设一测量组件；所述测量组件包括一个测量座、固定安装在所述测量座下方的两个支脚、设置在每个支脚底端的球体、一个设置在所述直线导轨一侧用于测量所述立柱相对于所述直线导轨的水平位移的第一光栅、一个设置在所述立柱一侧用于测量所述测量座相对于所述立柱的垂直位移的第二光栅以及一个设置在所述测量座一侧用于测量所述测量座相对于所述横梁的轴线的转动角度的角度编码器；所述测量座安装在所述横梁上且可围绕所述横梁的轴线在平行于所述直线导轨的引导方向所在的垂直平面内转动；所述两个球体的球心连线平行于所述导直线轨的引导方向所在的垂直平面；测定横梁的轴线与两个球体的球心连线之间的相对位置关系，记为M；②将待测汽车复合材料模压成形件置于所述可移工作台上，按照线轮廓度测量规范，先将待测汽车复合材料模压成形件的待测轮廓线所在的垂直平面调整到与所述直线导轨的引导方向所在的垂直平面相平行；然后使两个球体的球心连线位于所述待测轮廓线所在的垂直平面内；再使所述两个球体与所述待测汽车复合材料模压成形件的待测轮廓线表面实现第一次两点接触，并记为A1测量位置；③根据第一光栅、第二光栅以及角度编码器上的读数以及上述位置关系M，即可获得待测汽车复合材料模压成形件待测轮廓线上A1测量位置处两个球体的空间位置数据X1；④使所述两个球体与所述待测汽车复合材料模压成形件的待测轮廓线表面实现第二次两点接触，并记为A2测量位置；重复步骤③，即可获得待测汽车复合材料模压成形件的待测轮廓线上A2测量位置处两个球体的空间位置数据X2；⑤重复步骤④，即可获得待测汽车复合材料模压成形件的待测轮廓线上A3、A4、……、An测量位置处两个球体的空间位置数据X3、X4、……、Xn；⑥对所获得的空间位置数据X1、X2、……、Xn进行处理，即可获得待测汽车复合材料模压成形件的待测轮廓线的线轮廓度。

本发明具有的积极效果：本发明的测量装置结构简单，操作简易，价格低廉，而且测量方法相对简单且易于掌握，测量效率较高，测量精度较准。

附图说明

图1为本发明的测量线轮廓度的装置的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图，且可视为A1测量位置示意图。

图4可视为实施例1中A2测量位置示意图。

具体实施方式

（实施例1）

参见图1～图4，本实施例的测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的装置包括水平工作平台1、支架2以及测量组件3。

水平工作平台1上设一可移工作台11和一直线导轨12，可移工作台11的上表面平行于水平工作平台1，直线导轨12的引导方向为图2、图3中的Y向（也即图1中垂直于纸面的方向）。

支架2包括一个可沿着直线导轨12的引导方向水平直线移动的立柱21以及一个安装在立柱21上且可沿着立柱21垂直直线移动【图1、图3中的Z向】的横梁22，立柱21的轴线垂直于水平工作平台1，横梁22的轴线垂直于直线导轨12的引导方向所在的垂直平面。

测量组件3具体包括一个测量座31、固定安装在测量座31下方的两个支脚32、设置在每个支脚32底端的球体33、一个设置在直线导轨12一侧用于测量立柱21相对于直线导轨12的水平位移的第一光栅34、一个设置在立柱21一侧用于测量测量座31相对于立柱21的垂直位移的第二光栅35以及一个设置在测量座31一侧用于测量测量座31相对于横梁22的轴线的转动角度的角度编码器36。

测量座31安装在横梁22上且可围绕横梁22的轴线在平行于直线导轨12的引导方向所在的垂直平面内转动【参见图3】。两个球体33的球心连线平行于直线导轨12的引导方向所在的垂直平面【由图1可以看出】。

采用上述装置测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的方法具体包括以下步骤：

①测定横梁22的轴线与两个球体33的球心连线之间的相对位置关系，记为M。

②将待测汽车复合材料模压成形件100置于可移工作台11上，按照线轮廓度测量规范，先将待测汽车复合材料模压成形件100的待测轮廓线所在的垂直平面调整到与直线导轨12的引导方向所在的垂直平面相平行。然后移动所述可移工作台11，使两个球体33的球心连线位于待测轮廓线所在的垂直平面内。再上下垂直直线移动横梁22以及根据实际情况旋转或者不旋转测量座31，使两个球体33与待测汽车复合材料模压成形件100的待测轮廓线表面实现第一次两点接触，并记为A1测量位置【可将图3显示的测量位置认定为A1测量位置】。

③根据第一光栅34、第二光栅35以及角度编码器36上的读数以及上述位置关系M，即可获得待测汽车复合材料模压成形件100的待测轮廓线上A1测量位置处两个球体33的空间位置数据X1。

④向上垂直直线移动横梁22，再沿着直线导轨12的引导方向水平直线移动立柱21，再向下垂直直线移动横梁22以及根据实际情况旋转或者不旋转测量座31，使两个球体33与待测汽车复合材料模压成形件100的待测轮廓线表面实现第二次两点接触，并记为A2测量位置【可将图4显示的测量位置认定为A2测量位置】。

重复步骤③，即可获得待测汽车复合材料模压成形件100的待测轮廓线上A2测量位置处两个球体33的空间位置数据X2。

⑤重复步骤④，即可获得待测汽车复合材料模压成形件100的待测轮廓线上A3、A4、……、An测量位置处两个球体33的空间位置数据X3、X4、……、Xn。

⑥对所获得的空间位置数据X1、X2、……、Xn进行处理【具体可参考三坐标测量机的数据处理】，即可获得待测汽车复合材料模压成形件100的待测轮廓线的线轮廓度。

Claims (2)

1.一种测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的装置，其特征在于包括：

水平工作平台（1）；设置在所述水平工作平台（1）上的可移工作台（11）和直线导轨（12）；所述可移工作台（11）的上表面平行于所述水平工作平台（1）；

支架（2）；所述支架（2）包括一个可沿着所述直线导轨（12）的引导方向水平直线移动的立柱（21）以及一个安装在所述立柱（21）上且可沿着所述立柱（21）垂直直线移动的横梁（22）；所述立柱（21）的轴线垂直于所述水平工作平台（1）；所述横梁（22）的轴线垂直于所述直线导轨（12）的引导方向所在的垂直平面；

测量组件（3）；所述测量组件（3）包括一个测量座（31）、固定安装在所述测量座（31）下方的两个支脚（32）、设置在每个支脚（32）底端的球体（33）、一个设置在所述直线导轨（12）一侧用于测量所述立柱（21）相对于所述直线导轨（12）的水平位移的第一光栅（34）、一个设置在所述立柱（21）一侧用于测量所述测量座（31）相对于所述立柱（21）的垂直位移的第二光栅（35）以及一个设置在所述测量座（31）一侧用于测量所述测量座（31）相对于所述横梁（22）的轴线的转动角度的角度编码器（36）；

所述测量座（31）安装在所述横梁（22）上且可围绕所述横梁（22）的轴线在平行于所述直线导轨（12）的引导方向所在的垂直平面内转动；所述两个球体（33）的球心连线平行于所述直线导轨（12）的引导方向所在的垂直平面。

2.一种测量汽车复合材料模压成形件的线轮廓度的方法，其特征在于具有以下步骤：

①设一水平工作平台（1）；所述水平工作平台（1）上设一可移工作台（11）和一直线导轨（12）；所述可移工作台（11）的上表面平行于所述水平工作平台（1）；

设一支架（2）；所述支架（2）包括一个可沿着所述直线导轨（12）的引导方向水平直线移动的立柱（21）以及一个安装在所述立柱（21）上且可沿着所述立柱（21）垂直直线移动的横梁（22）；所述立柱（21）的轴线垂直于所述水平工作平台（1）；所述横梁（22）的轴线垂直于所述直线导轨（12）的引导方向所在的垂直平面；

设一测量组件（3）；所述测量组件（3）包括一个测量座（31）、固定安装在所述测量座（31）下方的两个支脚（32）、设置在每个支脚（32）底端的球体（33）、一个设置在所述直线导轨（12）一侧用于测量所述立柱（21）相对于所述直线导轨（12）的水平位移的第一光栅（34）、一个设置在所述立柱（21）一侧用于测量所述测量座（31）相对于所述立柱（21）的垂直位移的第二光栅（35）以及一个设置在所述测量座（31）一侧用于测量所述测量座（31）相对于所述横梁（22）的轴线的转动角度的角度编码器（36）；

所述测量座（31）安装在所述横梁（22）上且可围绕所述横梁（22）的轴线在平行于所述直线导轨（12）的引导方向所在的垂直平面内转动；所述两个球体（33）的球心连线平行于所述导直线轨（12）的引导方向所在的垂直平面；

测定横梁（22）的轴线与两个球体（33）的球心连线之间的相对位置关系，记为M；

②将待测汽车复合材料模压成形件（100）置于所述可移工作台（11）上，按照线轮廓度测量规范，先将待测汽车复合材料模压成形件（100）的待测轮廓线所在的垂直平面调整到与所述直线导轨（12）的引导方向所在的垂直平面相平行；然后使两个球体（33）的球心连线位于所述待测轮廓线所在的垂直平面内；再使所述两个球体（33）与所述待测汽车复合材料模压成形件（100）的待测轮廓线表面实现第一次两点接触，并记为A1测量位置；

③根据第一光栅（34）、第二光栅（35）以及角度编码器（36）上的读数以及上述位置关系M，即可获得待测汽车复合材料模压成形件（100）待测轮廓线上A1测量位置处两个球体（33）的空间位置数据X1；

④使所述两个球体（33）与所述待测汽车复合材料模压成形件（100）的待测轮廓线表面实现第二次两点接触，并记为A2测量位置；重复步骤③，即可获得待测汽车复合材料模压成形件（100）的待测轮廓线上A2测量位置处两个球体（33）的空间位置数据X2；

⑤重复步骤④，即可获得待测汽车复合材料模压成形件（100）的待测轮廓线上A3、A4、……、An测量位置处两个球体（33）的空间位置数据X3、X4、……、Xn；

⑥对所获得的空间位置数据X1、X2、……、Xn进行处理，即可获得待测汽车复合材料模压成形件（100）的待测轮廓线的线轮廓度。

Images