CN113074615A - 一种大型零件内锥测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种大型零件内锥测量装置及测量方法，根据图纸上锥孔内固定位置深度H1处的直径基本尺寸值D1分别调节左、右滑块间距及定位滑块，使得千分表和固定测杆的间距为D1及定位杆与千分表、固定测杆间距为H1，将本装置放入到内锥中，使得定位杆紧贴内锥孔的外侧端平面，根据千分表读数再加上测量误差C很容易得到最终的实际测量值，内锥测量装置结构简单造价低，测量方法简便且测量精度高，不仅适合大型零件的内锥测量，而且将千分表和固定测杆调头后还可以测量外锥直径。

Description

一种大型零件内锥测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及锥度测量技术领域，具体为一种大型零件内锥测量装置及测量方法。

背景技术

锥孔是机械加工中比较常见的结构，锥孔的锥度加工精度对后续的装配影响很大，这就对大型零件内锥检测的要求不断提高，进而对锥度测量工具的的精度和测量的难易程度提出了更高的要求。

现有技术中比较常用的内锥测量方式包括锥度塞规对比检测、三坐标测量仪检测及锥孔测量标准件检测。锥度塞规较多的应用于一些尺寸较小的内锥，内锥直径越大，检验成本越高，检验难度越高，甚至直径达到一定程度，无法制作标准的锥度塞规，如风机主轴这样的大型零件就很难制作相应的塞规；三坐标测量仪不能实现加工过程中测量，且三坐标价格较为昂贵，应用不普遍；使用锥孔测量标准件进行测量后还需要再通过复杂的公式进行计算，测量方式和计算方式都比较繁琐费时。

发明内容

为克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种大型零件内锥测量装置及测量方法，内锥测量装置结构简单造价低，测量方法简便且测量精度高，适合大型零件的内锥测量。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种大型零件内锥测量装置，包括主杆，所述主杆上滑动连接有左滑块和右滑块，所述左滑块下端连接有左滑块下杆，所述右滑块下端连接有右滑块下杆，所述左滑块下杆和右滑块下杆长度方向上均滑动连接有定位滑块，所述定位滑块上连接有轴线平行于主杆的定位杆；所述左滑块下杆和右滑块下杆下端均开设有用于插接固定千分表或固定测杆的测杆插孔。

优选的，所述主杆上连接有主杆刻度层，所述左滑块下杆和右滑块下杆上均连接有下杆刻度层。

优选的，所述左滑块下杆和右滑块下杆内侧均开设有滑动槽，所述定位滑块上螺纹连接有锁紧螺丝，所述锁紧螺丝内侧端连接有滑动块，所述滑动块滑动连接于滑动槽内。

优选的，所述千分表的测头端部为球形，所述固定测杆的测头端部也为球形且球面半径与千分表的测头端部相同。

优选的，还包括用于校准千分表测头端部与固定测杆测头端部之间间距的量块，所述量块两侧连接有辅助侧板。

一种大型零件内锥测量方法，采用权利要求5所述的一种大型零件内锥测量装置，包括以下步骤：

a、根据需要测量的锥孔内固定位置深度H1处的直径基本尺寸值D1调节左滑块和右滑块的间距，使得千分表的测头端部与固定测杆的测头端部间距为D1；

b、根据锥孔内固定位置深度H1，分别调节左侧定位滑块上的定位杆与千分表测头的间距L1及右侧定位滑块上的定位杆与固定测杆测头的间距L2，使得H1＝L1＝L2；

c、根据锥孔的理论锥度ɑ及固定测杆或千分表的测头球面半径R，计算测量误差C

式中，C—测量误差；ɑ—锥孔的理论锥度；R—测头球面半径R；

d、将内锥测量装置放入锥孔中，使得定位杆紧贴内锥孔的外侧端平面，固定测杆外侧的测头紧贴锥孔的锥形面，读取千分表的读数值B，得到实际测量值A

A＝D1+B+2*C

式中，A—实际测量值；D1—锥孔内固定位置深度H1处的直径基本尺寸值；H1—锥孔内固定位置深度；B—千分表的读数值；

e、根据上述步骤，计算若干组锥孔内固定位置深度H1处的实际测量值A来确定加工的锥孔是否满足图纸要求。

优选的，步骤a中，采用量块及辅助侧板对千分表的测头端部与固定测杆的测头端部之间的间距进行校验，校验后根据需要对该间距进行调整，其中量块的长度为D1。

优选的，步骤b中，采用游标卡尺分别对左侧定位滑块上的定位杆与千分表测头的间距L1及右侧定位滑块上的定位杆与固定测杆测头的间距L2进行校验，并根据需要调整L1与L2，且使得H1＝L1+R＝L2+R。

本发明的有益效果是：

1、主杆上滑动连接有左滑块和右滑块，左滑块下端连接有左滑块下杆，右滑块下端连接有右滑块下杆，左滑块下杆和右滑块下杆长度方向上均滑动连接有定位滑块，定位滑块上连接有定位杆，左滑块下杆和右滑块下杆下端均开设有用于插接固定千分表或固定测杆的测杆插孔。使用时装上千分表和固定测杆并使得千分表和固定测杆的测头朝外，根据图纸上锥孔内固定位置深度H1处的直径基本尺寸值D1分别调节左、右滑块间距及定位滑块，使得千分表和固定测杆的间距为D1，定位杆与千分表、固定测杆间距为H1，根据千分表读数很容易得到最终的实际测量值，内锥测量装置结构简单造价低，测量方法简便且测量精度高，不仅适合大型零件的内锥测量，而且将千分表和固定测杆调头后还可以测量外锥直径。

2、主杆上连接有主杆刻度层，左滑块下杆和右滑块下杆上均连接有下杆刻度层，通过主杆刻度层和下杆刻度层便于左滑块和右滑块及定位滑块根据测量需要方便的进行位置的调节和确定。

3、定位滑块上螺纹连接有锁紧螺丝，锁紧螺丝内侧端连接有滑动块，滑动块滑动连接于滑动槽内，拧紧缩紧螺丝后能够避免调整好的定位滑块再发生滑动，影响最终测量结果。

4、还包括用于校准千分表测头端部与固定测杆测头端部之间间距的量块，量块两侧连接有辅助侧板，通过量块及辅助侧板对初步调节好的千分表和固定测杆的测头之间间距进行校验，进一步提高了最终测量结果的精确性。

5、一种大型零件内锥测量方法中，通过计算测量误差C，并将误差算入到最终测量结果中，使得所得到的最终测量结果更接近于内锥的实际加工尺寸。

6、采用游标卡尺对初步调节的L1与L2进行校验，并将测头球面半径R考虑在内，使得最终调节好的定位杆与千分表测头之间间距更贴近于锥孔内固定位置深度H1的理论值。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明中内锥测量装置前视结构示意图。

图2为本发明中内锥测量装置侧视结构示意图。

图3为本发明中内锥测量装置立体结构示意图一。

图4为本发明中内锥测量装置立体结构示意图二。

图5为本发明中内锥测量方法示意图。

图6为本发明中量块校验示意图。

图7为本发明中测量误差计算原理示意图。

图中，1-主杆、11-主杆刻度层、2-左滑块、21-左滑块下杆、22-下杆刻度层、23-滑动槽、24-下顶丝孔、25-测杆插孔、3-右滑块、31-右滑块下杆、32-滑块顶丝、4-定位滑块、41-定位杆、42-锁紧螺丝、5-千分表、6-固定测杆、7-量块、71-辅助侧板、72-侧板螺丝。

具体实施方式

为使本领域技术人员能够更好的理解本发明，下面将结合附图对本发明技术方案做进一步的说明。

参照图1至图7所示，本发明为一种大型零件内锥测量装置及测量方法，其中内锥测量装置包括主杆1，本实施例中主杆1为不锈钢材质，主杆1上滑动连接有左滑块2和右滑块3，如图3所示，左滑块2和右滑块3结构相同且对称安装在主杆1上，左滑块2下端固定连接有左滑块下杆21，右滑块3下端固定连接有右滑块下杆31，左滑块下杆21和右滑块下杆31的结构也完全相同且分别对称安装在左滑块2和右滑块3上。左滑块2和右滑块3后侧螺纹连接有滑块顶丝32，便于调整好左滑块2和右滑块3的位置后旋紧滑块顶丝32进行固定。

左滑块下杆21和右滑块下杆31长度方向上内侧均滑动连接有定位滑块4，定位滑块4上插接有轴线平行于主杆1的定位杆41，定位杆41数量为对称的两根，如图3所示。左滑块下杆21和右滑块下杆31内侧均开设有滑动槽23，滑动槽23为T形槽，定位滑块4上螺纹连接有锁紧螺丝42，锁紧螺丝42内侧端固定连接有T形的滑动块，滑动块滑动连接于滑动槽23内，拧紧缩紧螺丝42后能够避免调整好的定位滑块4再发生滑动，影响最终测量结果。定位杆41用于挡在零件的外侧端面上，定位杆41下方的部分伸入到内锥孔中，如图5所示，定位杆41起到端面定位作用，同时使得本内锥测量装置在测量时不会产生偏斜。

左滑块下杆21和右滑块下杆31下端均开设有用于插接固定千分表5或固定测杆6的测杆插孔25，如图3、5所示，本实施例中，千分表5的杆部插入到左滑块下杆21下端的测杆插孔25内，固定测杆6插入到右滑块下杆31下端的测杆插孔25内，且固定测杆6和千分表5的测头均朝外，伸出左滑块下杆21和右滑块下杆31外侧端面的长度也均相等。左滑块下杆21和右滑块下杆31前侧开设有下顶丝孔24，通过在下顶丝孔24内旋入顶丝后将测杆插孔25内的固定测杆6和千分表5固定住。

主杆1上连接有主杆刻度层11，左滑块下杆21和右滑块下杆31上均连接有下杆刻度层22。通过主杆刻度层11和下杆刻度层22便于左滑块2和右滑块3及定位滑块4根据测量需要方便的进行位置的调节和确定，精确度在0.5mm。

千分表5的测头端部为球形，固定测杆6的测头端部也为球形且球面半径与千分表5的测头端部相同，球形的测头使得测头与零件内锥孔的圆弧面为点接触，减少测量误差。

一种大型零件内锥测量方法，采用上述的内锥测量装置，包括以下步骤：

a、根据需要测量的锥孔内固定位置深度H1处的直径基本尺寸值D1调节左滑块2和右滑块3的间距，使得千分表5的测头端部与固定测杆6的测头端部间距为D1，调节时以主杆刻度层11为度，左右对称滑动左滑块2和右滑块3，当千分表5的测头端部与固定测杆6的测头端部间距为D1时旋紧滑块顶丝32固定，直径基本尺寸值D1为图纸中的理论值。锥孔内固定位置深度H1也就是从零件端面起向锥孔内延伸某一深度，在内孔锥度检测时很难直接测量出锥度，一般通过设置多个不同锥孔深度位置的H1，然后当这些H1处对应的内锥孔直径都合格，则内孔锥度也就合格。

b、根据锥孔内固定位置深度H1，分别调节左侧定位滑块4上的定位杆41与千分表5测头的间距L1及右侧定位滑块4上的定位杆41与固定测杆(6)测头的间距L2，使得H1＝L1＝L2，如图5所示，调节左侧和右侧的定位滑块4上下位置时以下杆刻度层22为度，调节到位后拧紧锁紧螺丝42固定。

c、根据锥孔的理论锥度ɑ及固定测杆6或千分表5的测头球面半径R，计算测量误差C

式中，C—测量误差；ɑ—锥孔的理论锥度；R—测头球面半径R；

如图7所述，由于内锥孔有一定斜度，固定测杆6与千分表5的测头与内锥孔并不是垂直接触，图7中测头的球面中心与接触点之间的距离为R，也就是球面直径，在固定测杆6或千分表5的长度方向上，测头的球面与内锥孔面有一段距离未接触，这段距离即实际的测量误差C，根据三角函数，测量误差C为斜边减去半径，即上述公式。固定测杆6及千分表5与内锥孔之间均存在这个测量误差C是千分表5测量值无法体现出来的，因此需要千分表的测量值加上两倍的测量误差C才能得到实际测量值A。

上述步骤a、b、c都是测量前的准备工作，调节和计算好后才能放入内锥孔中进行测量。

d、将内锥测量装置放入锥孔中，使得定位杆41紧贴内锥孔的外侧端平面，如图5所示，固定测杆6外侧的球形测头紧贴锥孔的锥形面，读取千分表5的读数值B，得到实际测量值A

A＝D1+B+2*C

式中，A—实际测量值；D1—锥孔内固定位置深度H1处的直径基本尺寸值；H1—锥孔内固定位置深度；B—千分表5的读数值。

e、根据上述步骤，测量并计算多组锥孔内固定位置深度H1处的实际测量值A来确定加工的锥孔是否满足图纸要求，当所有H1处的锥孔内径的实际测量值A均在图纸要求的公差范围内时，说明锥孔加工合格。

步骤a中，采用量块7及辅助侧板71对千分表5的测头端部与固定测杆6的测头端部间距进行校验，校验后根据需要对该间距调整，其中量块7的长度为D1，辅助侧板71通过侧板螺丝72固定在量块7两侧，如图6所示，量块7两侧的辅助侧板71内侧间距即为D1，用辅助侧板71内侧去卡千分表5的测头端部与固定测杆6的测头端部，然后再微调左滑块2或右滑块3，使得千分表5的测头端部与固定测杆6的测头端部完全与辅助侧板71内侧贴合。通过量块7校验并调整千分表5与固定测杆6的测头端部间距的方式，进一步提高了最终测量结果的精确性。

步骤b中，采用游标卡尺分别对左侧定位滑块4上的定位杆41与千分表5测头的间距L1、右侧定位滑块4上的定位杆41与固定测杆6测头的间距L2进行校验，游标卡尺的精度一般为0.02mm，相比于下杆刻度层0.5mm的精度来说高的多；根据校验结果和H1调整L1与L2，且使得H1＝L1+R＝L2+R，将测头球面半径R也考虑在内是因为用游标卡尺测量校验时只能测量到千分表5测头杆部内侧与定位杆41内侧的距离，如图5中的L1或L2，实际上应该是千分表5测头杆部中心线与定位杆41内侧的距离，因此需要加上测头球面半径R。这样最终调节好的定位杆与千分表测头之间间距更贴近于锥孔内固定位置深度H1的理论值。

本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中的“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接连接，也可以是通过中间部件间接连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述为本发明的优选实施方式，具体实施例的说明仅用于更好的理解本发明的思想。对于本技术领域的普通技术人员来说，依照本发明原理还可以做出若干改进或者同等替换，这些改进或同等替换也视为落在本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大型零件内锥测量装置，包括主杆(1)，其特征在于：所述主杆(1)上滑动连接有左滑块(2)和右滑块(3)，所述左滑块(2)下端连接有左滑块下杆(21)，所述右滑块(3)下端连接有右滑块下杆(31)，所述左滑块下杆(21)和右滑块下杆(31)长度方向上均滑动连接有定位滑块(4)，所述定位滑块(4)上连接有轴线平行于主杆(1)的定位杆(41)；所述左滑块下杆(21)和右滑块下杆(31)下端均开设有用于插接固定千分表(5)或固定测杆(6)的测杆插孔(25)。

2.根据权利要求1所述的一种大型零件内锥测量装置，其特征在于：所述主杆(1)上连接有主杆刻度层(11)，所述左滑块下杆(21)和右滑块下杆(31)上均连接有下杆刻度层(22)。

3.根据权利要求2所述的一种大型零件内锥测量装置，其特征在于：所述左滑块下杆(21)和右滑块下杆(31)内侧均开设有滑动槽(23)，所述定位滑块(4)上螺纹连接有锁紧螺丝(42)，所述锁紧螺丝(42)内侧端连接有滑动块，所述滑动块滑动连接于滑动槽(23)内。

4.根据权利要求3所述的一种大型零件内锥测量装置及测量方法，其特征在于：所述千分表(5)的测头端部为球形，所述固定测杆(6)的测头端部也为球形且球面半径与千分表(5)的测头端部相同。

5.根据权利要求4所述的一种大型零件内锥测量装置，其特征在于：还包括用于校准千分表(5)测头端部与固定测杆(6)测头端部之间间距的量块(7)，所述量块(7)两侧连接有辅助侧板(71)。

6.一种大型零件内锥测量方法，采用权利要求5所述的一种大型零件内锥测量装置，其特征在于：包括以下步骤：

a、根据需要测量的锥孔内固定位置深度H1处的直径基本尺寸值D1调节左滑块(2)和右滑块(3)的间距，使得千分表(5)的测头端部与固定测杆(6)的测头端部间距为D1；

b、根据锥孔内固定位置深度H1，分别调节左侧定位滑块(4)上的定位杆(41)与千分表(5)测头的间距L1及右侧定位滑块(4)上的定位杆(41)与固定测杆(6)测头的间距L2，使得H1＝L1＝L2；

c、根据锥孔的理论锥度ɑ及固定测杆(6)或千分表(5)的测头球面半径R，计算测量误差C

式中，C—测量误差；ɑ—锥孔的理论锥度；R—测头球面半径R；

d、将内锥测量装置放入锥孔中，使得定位杆(41)紧贴内锥孔的外侧端平面，固定测杆(6)外侧的测头紧贴锥孔的锥形面，读取千分表(5)的读数值B，得到实际测量值A

A＝D1+B+2*C

式中，A—实际测量值；D1—锥孔内固定位置深度H1处的直径基本尺寸值；H1—锥孔内固定位置深度；B—千分表(5)的读数值；

e、根据上述步骤，计算若干组锥孔内固定位置深度H1处的实际测量值A来确定加工的锥孔是否满足图纸要求。

7.根据权利要求6所述的一种大型零件内锥测量方法，其特征在于：步骤a中，采用量块(7)及辅助侧板(71)对千分表(5)的测头端部与固定测杆(6)的测头端部间距进行校验，校验后根据校验结果对该间距调整，其中量块(7)的长度为D1。

8.根据权利要求7所述的一种大型零件内锥测量方法，其特征在于：步骤b中，采用游标卡尺分别对左侧定位滑块(4)上的定位杆(41)与千分表(5)测头的间距L1、右侧定位滑块(4)上的定位杆(41)与固定测杆(6)测头的间距L2进行校验并根据校验结果调整L1与L2，且使得H1＝L1+R＝L2+R。

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