CN113310455B - 一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，与上模的成型面共轴线加工第一凸起；与下模的成型面共轴线加工第二凸起；共轴线安装上模和下模，将第一凸起对准第二凸起；在第一镜面的外侧形成第一凹槽，在第二镜面的外侧形成第二凹槽；测量第一凹槽的侧壁和第二凹槽的侧壁之间在径向方向的间距，获得测量间距，根据测量间距直接或经过计算获得第一凹槽和第二凹槽的中心轴之间的实际间距，即获得凹槽偏心量；根据两组凹槽偏心量计算得到双面镜偏心量；本发明成型后的工件具备第一凹槽和第二凹槽，通过测量第一凹槽和第二凹槽偏心量来获得凹槽偏心量，然后根据两组不同的凹槽偏心量计算得出双面镜的偏心量，检测手段简单便捷，计算过程简单。

Description

一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法

技术领域

本发明涉及双面镜加工技术领域，特别是涉及一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法。

背景技术

目前，模压成型加工双面镜偏心量的检测方法主要是采用轮廓仪法。轮廓仪法利用在被测工件表面上滑动的探针，结合传感器测量探针的垂直位移，即可得到被测工件表面的轮廓形状。使用探针测得双面镜凹面与凸面空间上的轮廓形状后，分别拟合出其轴线，计算两轴线间的偏心量。轮廓仪法虽然可以较高精度的完成双面镜偏心量的检测，但是它为接触式测量，在测量过程中存在接触力，容易对已加工表面造成划伤，影响零件加工精度；在长期测量过程中探针的针尖会出现磨损，导致针尖出现缺陷；轮廓仪探针在发生轻微碰撞或更换探针后，探针扫描位置会发生偏移，导致实际扫描位置与设定扫描位置不同；当被测工件尺寸很小时，难以找到中心，轮廓仪法不能得到准确的表面形状；且一套轮廓仪设备较为昂贵。

申请公布号为CN 102944194 A的中国专利公开了一种高精度高次非球面透镜偏心测定系统及方法，被测非球面透镜固定在透镜支架上，支架固定在透镜调整架上，透镜调整架放置在直线导轨上；对心器固定在精密旋转轴系上，精密旋转轴系安装在对心器调整架上并放置在直线导轨上；相移干涉仪放置在干涉仪调整架上并固定在直线导轨中间，用干涉仪测得被测非球面透镜上非球面的面形数据，从面形数据中提取出多个同心圆形环带上的数据，根据各环带面形数据的最大、最小值以及相应的相位信息计算出该非球面的顶点位置，进而可以算出该非球面透镜的偏心大小；该方案需要利用干涉仪对非球面透镜上的面形数据进行测量，再进行多个数据的比较计算获得非球面的顶点位置，根据顶点位置算出偏心大小，计算过程复杂，且需要测量和处理的数据较多。

因此，如何提供一种能够低成本、高精度、测量便捷的模压成型加工双面镜偏心量的检测方法是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，以解决上述现有技术存在的问题，在上模上设置第一凸起，在下模上设置第二凸起，使得成型后的工件具备第一凹槽和第二凹槽，通过测量第一凹槽和第二凹槽偏心量来获得凹槽偏心量，然后根据两组不同的凹槽偏心量计算得出双面镜的偏心量，检测手段简单便捷，计算过程简单。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，

在上模上与所述上模的成型面共轴线加工第一凸起；在下模上与所述下模的成型面共轴线加工第二凸起；

共轴线安装所述上模和所述下模，并将所述第一凸起对准所述第二凸起；在第一镜面的外侧形成第一凹槽，在第二镜面的外侧形成第二凹槽；

测量所述第一凹槽的侧壁和所述第二凹槽的侧壁之间在径向方向的间距，获得测量间距，根据所述测量间距直接或经过计算获得所述第一凹槽的中心轴和所述第二凹槽的中心轴之间的实际间距，即获得凹槽偏心量；

根据两组所述凹槽偏心量计算得到双面镜偏心量。

优选地，所述第一凸起设置有多个，多个所述第一凸起均匀分布在同一环形轨迹上；所述第二凸起设置有多个，多个所述第二凸起均匀分布在同一环形轨迹上。

优选地，所述第一凸起和所述第二凸起的直径、高度以及距离中心轴的间距均相等。

优选地，所述第一凸起和所述第二凸起均为圆柱形结构，且分别设置有四个。

优选地，所述凹槽偏心量包括第一凹槽偏心量和第二凹槽偏心量，先利用膜厚测量仪沿所述工件的一侧向另一侧测量所述工件的厚度，测量轨迹穿过所述第一凹槽、所述第二凹槽，记录厚度数值；根据数值突变位置的间距确定所述第一凹槽偏心量；再从另一穿过所述第一凹槽、所述第二凹槽的方向测量厚度，获得所述第二凹槽偏心量；根据所述第一凹槽偏心量和所述第二凹槽偏心量计算得到双面镜偏心量。

优选地，两次测量轨迹的方向相互垂直，所述双面镜偏心量

其中，δ₁为第一凹槽偏心量，δ₂为第二凹槽偏心量。

优选地，以第一次突变到第二次突变间的间距或第三次突变到第四次突变间的间距作为所述第一凹槽偏心量。

优选地，以第一次突变到第二次突变间的间距或第三次突变到第四次突变间的间距作为所述第二凹槽偏心量。

优选地，所述膜厚测量仪采用Filmetrics公司F20薄膜厚度测量仪。

优选地，所述上模为凹模，所述下模为凸模。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本发明在上模上设置第一凸起，在下模上设置第二凸起，使得成型后的工件具备第一凹槽和第二凹槽，将对第一镜面和第二镜面的中心轴位置的测量转移到对第一凹槽和第二凹槽的测量，只需要测量第一凹槽的侧壁和第二凹槽的侧壁之间在径向方向的间距，就可以直接或经过简单计算获得第一凹槽的中心轴和第二凹槽的中心轴之间的间距，进而获得凹槽偏心量，然后根据两组不同的凹槽偏心量计算得出双面镜的偏心量，检测手段简单便捷，计算过程简单；

(2)本发明第一凸起和第二凸起的直径、高度以及距离中心轴的间距均相等，在测量偏心量时，只需要测量第一凹槽和第二凹槽的外侧壁(或内侧壁)之间的间距即可得到偏心量，不需要进行多余的计算，测量过程更为简化；

(3)本发明利用膜厚测量仪沿工件的一侧向另一侧测量工件的厚度，记录厚度数值，根据数值突变位置的间距确定第一凹槽偏心量，再从另一方向测量厚度，获得第二凹槽偏心量，根据第一凹槽偏心量和第二凹槽偏心量计算得到双面镜偏心量；本发明通过两个不同方向的第一凹槽偏心量和第二凹槽偏心量的测量，能够计算得到第一凹槽和第二凹槽之间的偏心量，进而得到第一镜面和第二镜面之间的偏心量，利用膜厚测量仪的方式，测量方式便捷，能够确保测量精度；

(4)本发明两次测量轨迹的方向相互垂直，只需要利用勾股定理就可以计算出双面镜的偏心量，计算方式更为简化，计算简单、便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明模具结构示意图；

图2为本发明成型后的工件结构示意图；

图3为本发明利用膜厚测量仪测量成型后的工件示意图；

其中，1、上模；2、下模；3、第一凸起；4、第二凸起；5、第一凹槽；6、第二凹槽；7、第一镜面；8、第二镜面；9、工件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，以解决现有技术存在的问题，在上模上设置第一凸起，在下模上设置第二凸起，使得成型后的工件具备第一凹槽和第二凹槽，通过测量第一凹槽和第二凹槽偏心量来获得凹槽偏心量，然后根据两组不同的凹槽偏心量计算得出双面镜的偏心量，检测手段简单便捷，计算过程简单。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，

如图1所示，对现有的成型模具进行改进，具体的，在上模1上与上模1的成型面共轴线加工第一凸起3，第一凸起3位于成型面的外侧，不会影响成型面对工件9的模压成型。在下模2上与下模2的成型面共轴线加工第二凸起4，第二凸起4同样位于成型面的外侧，不会影响成型面对工件9的模压成型。通过设置第一凸起3和第二凸起4可以将上模1的成型面的轴线与下模2的成型面的轴线之间的间距的测量，转移到测量第一凸起3和第二凸起4之间的轴线间距。需要说明的是，第一凸起3和第二凸起4可以为环形的凸起，也可以为局部设置的凸起；当为环形的凸起时，第一凸起3和第二凸起4均设置有一个整圈的环形；当为局部设置的凸起时，第一凸起3和第二凸起4的位置对应设置，均设置有多个且数量可以相同。无论采用哪种结构，第一凸起3应当与上模1的成型面共轴，第二凸起4应当与下模2的成型面共轴。

如图2所示，在进行模压成型时，共轴线安装上模1和下模2，为了保证上模1的成型面成型的第一镜面7与下模2的成型面成型的第二镜面8的同轴度，需要尽量缩小上模1和下模2之间的偏心量，也就是说，尽量使得第一凸起3的轴线与第二凸起4的轴线重合，然而，实际上并不能完全重合，存在一定的误差，因此，模压成型后的双面镜存在一定的偏心量。由于上模1上设置有第一凸起3、下模2上设置有第二凸起4，在模压成型后可以在工件9上形成第一凹槽5和第二凹槽6，此时，可以通过测量第一凹槽5和第二凹槽6轴线之间的间距来代替测量第一镜面7和第二镜面8轴线之间的间距(双面镜的偏心量)。第一凹槽5和第二凹槽6的形状分别与第一凸起3和第二凸起4相匹配，也就是说，第一凹槽5和第二凹槽6可以为环形凹槽也可以为间断设置的凹槽，无论是环形凹槽还是间断设置的凹槽，其均是在环形轨迹上分布，且分别具有同一个轴线，并且，两个轴线之间存在一定的误差。

在模压成型后需要检测成型后的工件9的第一镜面7和第二镜面8的偏心量大小，可以通过测量第一凹槽5和第二凹槽6之间的偏心量，根据该偏心量获得第一镜面7和第二镜面8之间的偏心量。测量时可以采用现有的常规测距方式，比如光标测距、激光测距等方式，或通过扫描成三维图像后再进行测量。如果第一凹槽5和第二凹槽6的结构尺寸完全一致，可以通过测量第一凹槽5的外侧壁和第二凹槽6的外侧壁(或第一凹槽5的内侧壁和第二凹槽6的内侧壁)之间的间距直接得到第一凹槽5和第二凹槽6之间的偏心量，也就是说，通过测量间距能够直接得到实际间距，即获得凹槽偏心量(凹槽偏心量能够显示双面镜的偏心量)；如果第一凹槽5和第二凹槽6的结构尺寸存在差别，则需要根据测得的第一凹槽5的外侧壁和第二凹槽6的外侧壁(或第一凹槽5的内侧壁和第二凹槽6的内侧壁)之间的间距进行计算，计算时考虑第一凹槽5和第二凹槽6距离轴线的距离以及第一凹槽5和第二凹槽6的槽宽，具体的计算过程，本领域技术人员根据数学原理能够推导得出，此处不再赘述，也就是说，此时需要根据测量间距计算得到实际间距，即凹槽偏心量(凹槽偏心量能够显示双面镜的偏心量)。另外，需要说明的是，所获得的凹槽偏心量是在测量方向上的偏心量，并不是第一凹槽5和第二凹槽6两个轴线之间的间距，也就是说，单独某次测得或计算得到的凹槽偏心量是实际偏心量在测量方向上的分量。

随机测量两组凹槽偏心量，也就是说，在两个不同方向上获得凹槽偏心量的分量，此时，只要知道两个测量方向的夹角，就可以根据数学方式(为本领域技术人员可以根据数学理论推导计算得出，此处不再赘述)经过计算得到两个轴线之间的间距即第一凹槽5和第二凹槽6的凹槽偏心量，而该偏心量即为双面镜的偏心量。

第一凸起3可以设置有多个，多个第一凸起3均匀分布在同一环形轨迹上；相应的，第二凸起4也设置有多个，多个第二凸起4均匀分布在同一环形轨迹上。多个凸起的设置能够避免采用整个环形凸起的方式，在一定程度上减轻模具的重量，同时降低模具的加工成本。

进一步的，可以使得第一凸起3和第二凸起4的直径、高度以及距离中心轴的间距均相等，也就是说，第一凸起3和第二凸起4的结构尺寸特征完全一致，因此，成型后的第一凹槽5和第二凹槽6理论上结构尺寸特征完全一致，在测量时，可以通过测量第一凹槽5的外侧壁和第二凹槽6的外侧壁(或第一凹槽5的内侧壁和第二凹槽6的内侧壁)之间的间距直接得到第一凹槽5和第二凹槽6之间的凹槽偏心量，通过两组数据经过数学计算后得到轴线的偏心量，即双面镜的偏心量。

第一凸起3和第二凸起4可以均为圆柱形结构，且分别设置有四个，也就是说，第一凸起3和第二凸起4分别在环形轨迹上成十字分布，上模1和下模2结构规则，无论加工时还是模压成型应用时，都较为便捷，方便使用。

如图3所示，由于测量方向不一定同时经过第一凹槽5的轴线和第二凹槽6的轴线，因此，每次测量或计算得到的凹槽偏心量实际为凹槽偏心量在测量方向的分量，此时，可以将凹槽偏心量的分量分为第一凹槽偏心量和第二凹槽偏心量。利用膜厚测量仪沿工件9的一侧向另一侧(也就是选择某条测量轨迹)测量工件9的厚度，并记录厚度数值，测量时移动膜厚测量仪的光标，使得光标在工件9上移动，测量结果可以通过一坐标曲线进行表示，其中横坐标为位移量，纵坐标为厚度值。在整个测量轨迹上，由于存在第一凹槽5和第二凹槽6，测得的厚度数值会在第一凹槽5和第二凹槽6的外侧壁或内侧壁处发生突变，通过突变的位置可以反应出第一凹槽5和第二凹槽6的外侧壁或内侧壁的位置信息，根据发生突变位置之间的间距可以得到测量间距，根据测量间距直接或经过计算能够获得第一凹槽5的中心轴和第二凹槽6的中心轴之间的实际间距(根据第一凹槽5和第二凹槽6是否相同，选择不同的计算方式，参见前文记载)，即获得第一凹槽偏心量。再按照上述方法从另一方向测量厚度，获得第二凹槽偏心量。根据第一凹槽偏心量和第二凹槽偏心量，经过数学计算得到第一凹槽5和第二凹槽6轴线之间的偏心量，即双面镜的偏心量。本发明利用膜厚测量仪沿工件9的一侧向另一侧测量工件9的厚度，记录厚度数值，根据数值突变位置的间距确定第一凹槽偏心量，再从另一方向测量厚度，获得第二凹槽偏心量；本发明通过两个不同方向的第一凹槽偏心量和第二凹槽偏心量的测量，能够通过数学计算得到第一凹槽5和第二凹槽6的轴线之间的间距(第一凹槽5和第二凹槽6的偏心量)，而该偏心量即为双面镜的偏心量，检测手段简单便捷，计算过程简单。

对于两次不同的测量轨迹，可以选择测量轨迹的方向相互垂直，此时，双面镜的偏心量可以直接利用勾股定理计算得出，计算方式更为便捷，计算公式如下：

其中，δ₁为第一凹槽偏心量，δ₂为第二凹槽偏心量。

当第一凹槽5和第二凹槽6的结构尺寸特征完全一致时，在测量时，可以通过测量第一凹槽5的外侧壁和第二凹槽6的外侧壁之间的间距直接得到第一凹槽5和第二凹槽6之间的凹槽偏心量(第一凹槽偏心量或第二凹槽偏心量)，进而获得双面镜的偏心量；如果采用膜厚度测量仪，那么此时可以以测量厚度时第一次突变到第二次突变间的间距作为偏心量。如果偏心量的数值大于第一凹槽5和第二凹槽6的槽宽，那么此时可以以测量厚度时第一次突变到第三次突变间的间距作为偏心量。另外，还可以通过测量第一凹槽5的内侧壁和第二凹槽6的内侧壁之间的间距直接得到第一凹槽5和第二凹槽6之间的偏心量(第一凹槽偏心量或第二凹槽偏心量)，进而获得双面镜的偏心量；如果采用膜厚度测量仪，那么此时可以以测量厚度时第三次突变到第四次突变间的间距作为偏心量。如果偏心量的数值大于第一凹槽5和第二凹槽6的槽宽，那么此时可以以测量厚度时第二次突变到第四次突变间的间距作为偏心量。

膜厚测量仪能够测量双面镜的厚度，具有多种型号可选，优选地，可以采用Filmetrics公司F20薄膜厚度测量仪，膜厚测量仪的精度可达5nm，连接信号调理电路可将膜厚测量仪的光斑调至1μm,则该方法的精度为2μm。

本发明可以适用于各种类型的双面镜，即适用于各种模具，包括上模1的成型面为凹面、下模2的成型面为凸面；上模1的成型面为凸面，下模2的成型面为凹面；上模1的成型面和下模2的成型面均为凹面；或者上模1的成型面和下模2的成型面均为凸面的情况；其中，提供了一种具体实施例，该实施例中上模1的成型面为凹面(上模1为凹模)，下模2的成型面为凸面(下模2为凸模)。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：

在上模上与所述上模的成型面共轴线加工第一凸起；在下模上与所述下模的成型面共轴线加工第二凸起；所述第一凸起位于所述上模的镜面成型面的外侧，所述第二凸起位于所述下模的镜面成型面的外侧；所述第一凸起设置有多个，所述第二凸起设置有多个；

共轴线安装所述上模和所述下模，并将所述第一凸起对准所述第二凸起；在第一镜面的外径侧边缘形成第一凹槽，在第二镜面的外径侧边缘形成第二凹槽；

测量所述第一凹槽的侧壁和所述第二凹槽的侧壁之间在径向方向的间距，获得测量间距，根据所述测量间距直接或经过计算获得所述第一凹槽的中心轴和所述第二凹槽的中心轴之间的实际间距，即获得凹槽偏心量，所述凹槽偏心量包括第一凹槽偏心量和第二凹槽偏心量，先利用膜厚测量仪沿工件的一侧向另一侧测量工件的厚度，测量轨迹穿过所述第一凹槽、所述第二凹槽，记录厚度数值；根据数值突变位置的间距确定所述第一凹槽偏心量；再从另一穿过所述第一凹槽、所述第二凹槽的方向测量厚度，获得所述第二凹槽偏心量；根据所述第一凹槽偏心量和所述第二凹槽偏心量计算得到双面镜偏心量；

通过测量所述第一凹槽和所述第二凹槽轴线之间的间距来代替测量所述第一镜面和所述第二镜面轴线之间的间距；

根据两组所述凹槽偏心量计算得到双面镜偏心量。

2.根据权利要求1所述的检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：多个所述第一凸起均匀分布在同一环形轨迹上；多个所述第二凸起均匀分布在同一环形轨迹上。

3.根据权利要求2所述的检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：所述第一凸起和所述第二凸起的直径、高度以及距离中心轴的间距均相等。

4.根据权利要求3所述的检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：所述第一凸起和所述第二凸起均为圆柱形结构，且分别设置有四个。

5.根据权利要求1-4任一项所述的检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：两次测量轨迹的方向相互垂直，所述双面镜偏心量

，其中，/>

为第一凹槽偏心量，/>

为第二凹槽偏心量。

6.根据权利要求5所述的检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：以第一次突变到第二次突变间的间距或第三次突变到第四次突变间的间距作为所述第一凹槽偏心量。

7.根据权利要求5所述的检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：以第一次突变到第二次突变间的间距或第三次突变到第四次突变间的间距作为所述第二凹槽偏心量。

8.根据权利要求5所述的检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：所述膜厚测量仪采用Filmetrics公司F20薄膜厚度测量仪。

9.根据权利要求8所述的检测模压成型加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：所述上模为凹模，所述下模为凸模。

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