CN114322697A - 一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，任意选择开档槽内高度方向上两个端面中的一个端面，将该端面与基准平面校平，且该端面相对基准平面的跳动值小于平行度公差，然后采用量脚长度大于开档槽深度的高度尺伸入开档槽内，分别测量开档槽内高度方向上的两个端面到开档槽外基准平面的高度距离，得到第一高度和第二高度后，计算第一高度和第二高度的差值，取该差值的平均值作为开档槽高度尺寸，取该差值的最大值作为平行度。本发明检测周期短、成本低，适用于批量化产品的开档槽尺寸和公差检测。

Description

一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法

技术领域

本发明涉及一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的快速测量方法及其测量装置，属于机械加工及检测技术领域。

背景技术

一些如图1所示的相似零件，其圆周上有开档槽，测量深度大于80mm以上，形位尺寸与公差要求高。由于市场上没有测量深度大于80mm以上的相关量具，导致检测困难。若采用常规测量方法，难于精确检测；采用三坐标测量方法，则检测时间长、成本高等难题，不便于实现批量性检验。

因此，该类零件的深腔槽开档轮廓形位尺寸与公差的检测成为了突出的难点。

发明内容

本发明旨在提供一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，实现该类深腔槽开档轮廓形位尺寸与公差的精确、快速检测。

本发明是通过如下技术方案予以实现的：

一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，包括开档槽高度尺寸的测量和开档槽内高度方向上两个端面相对同一基准的平行度测量，精确测量方法包括，

任意选择开档槽内高度方向上两个端面中的一个端面，将该端面与基准平面校平，且该端面相对基准平面的跳动值小于平行度公差，然后采用量脚长度大于开档槽深度的高度尺伸入开档槽内，分别测量开档槽内高度方向上的两个端面到开档槽外基准平面的高度距离，得到第一高度和第二高度后，计算第一高度和第二高度的差值，取该差值的平均值作为开档槽高度尺寸，取该差值的最大值作为平行度；

采用高度尺测量第一高度和第二高度前，还包括标识测量点，所述测量点的位置分别位于开档槽内高度方向的两个端面上，两个端面上的测量点数量一致，按照两个测量点一组，同一组内的测量点由平行于开档槽高度方向的一条直线与两个端面的交点形成。

作为一种选择，所述高度尺的量脚包含基体和硬质合金嵌块，硬质合金嵌块连接在基体的末端，硬质合金嵌块的截面呈梯形，硬质合金嵌块的测量表面与基体之间有一个高度差；

所述基体依次经过正火、球化退火、粗铣、精铣、淬火、低温回火、粗磨、人工时效、半精磨和人工时效处理后与硬质合金嵌块钎焊连接，然后基体与硬质合金嵌块整体粗磨、精磨和人工时效处理。

进一步，所述基体粗铣和精铣过程中包括铣削基体上与硬质合金嵌块连接的焊接台阶。

进一步，所述基体的材料为GCr15，所述硬质合金嵌块的材料为YW1，其淬火硬度为HRC62～64。

进一步，所述基体淬火后立即进行冷处理，然后在150～160℃下低温回火，低温回火后的人工时效温度为110～150℃，时间为24～36h。

进一步，所述基体1粗磨后的人工时效温度为120℃，时间为2～3h，精磨后的人工时效温度为120℃，时间为2～3h，基体1和硬质合金嵌块2钎焊后的人工时效温度为120℃，时间为2～3h。

进一步，所述硬质合金嵌块上的测量表面相对高度尺底座平面的平行度公差小于开档槽内高度方向上两个端面相对同一基准的平行度公差。

作为一种选择，圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法还包括，

可调节顶针，所述可调节顶针数量为3个，用于支撑包含开档槽的零件，以及校平开档槽中端面与基准平面；

平板，所述平板的上端面作为基准平面，可调节顶针放置在平板的上端面上。

作为一种选择，校平开档槽内端面与基准平面时，采用千分表测量跳动值。

与现有技术相比，本发明的精确检测方法检测包含深腔槽开档轮廓形位尺寸与公差时，操作简便、检测数据可靠、操作方便快捷、检测成本低，可实现批次性的零件检测。

附图说明

图1为本发明中待测量的圆柱周向上包含深腔开档槽的零件结构示意图；

图2为高度尺示意图；

图3为高度尺中的量脚示意图；

图中：1—基体、2—硬质合金嵌块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。

本发明中，将包含深腔开档槽的零件竖放在1级(含)以上的平板上，以平板的上端面作为高度测量基准平面(在待测量零件外的基准平面)，用本发明的长量脚高度尺(如图2所示)分别检测开档槽内高度方向上的两个端面到平板上端面的高度距离，得出高度差，从而达到开档槽高度尺寸和两个端面平行度的检测目标。

本发明是通过如下方法予以实现的：

1、测量装置设计：

从图1可以看出，该类零件用高度尺进行检测的方法是较为理想的手段，然而，常规高度尺的量脚长度较短，不能直接测量开档槽的尺寸和形位公差，因此，采用重新设计加工一副加长量脚，其测量原理和使用方法应遵守相应的国家标准，如图2所示。

加长量脚的结构如图3所示，该部件由2个零件组成，包括基体1和硬质合金嵌块2，两个零件用铜为钎料进行钎焊连接。为了保证量脚的耐用度，基体1和硬质合金嵌块2的硬度和耐磨性都要求很高，并且基体1还应具有良好的韧性、组织稳定性、耐蚀性、可加工性等。

2、基体1的加工制造：

基体1的加工步骤规划：

1)正火，以消除坯料中的网状碳化物；

2)进行球化退火，使坯料组织达到良好的机加工性能；

3)分粗、精铣削坯料及焊接台阶；

4)淬火+低温退火。为了获得较高的硬度和耐磨性，回火温度可低些。为了提高量具尺寸的稳定性，对零件在淬火后应立即进行冷处理，然后低温回火；低温回火后还应进行人工时效以消除淬火应力。

5)粗磨基体1；

6)磨削后消除磨削应力。

7)半精磨基体1；

8)重复步骤6)，进行人工时效。

3、加长量脚的加工：

加长量脚的加工制造步骤为：

1)将基体1和硬质合金嵌块2进行钎焊连接；

2)对加长量脚分别进行粗、精磨削加工；

3)人工时效；

4)按相关国家标准研磨组件；

5)送上一级计量机关计量检验。

4、计量校正：

1)准备工作：领取相关的工具如深度尺、高度尺(2把)、千分尺、长量脚、量块、标准计量尺、酒精、砂布等，用酒精将这些工具清洁干净，包括平板；

2)拆下一把高度尺原配的量脚，按图2左图换上加长量脚B，将C端插入高度尺并锁紧，检测A处尺寸；

3)取下加长量脚B，研磨A处，保证平面度要求，修正量尺读数；

4)拆下另一把高度尺原配的量脚，按图2右图换上加长量脚B，重复步骤2)、3)；

5)对装配好的新高度尺分别标号，按标准和规范要求完善管理备案，并规定该量具为“一用一检”。

5、操作方法：

1)准备工作：领取相关的测量和辅助工具，如长臂高度尺、可调节顶针(3件)、高度千分表、酒精、砂布等，用酒精将这些工具清洁干净，包括清洁平板、包含开档槽的零件等；

2)将可调节顶针(3件)放置在平板上，将待测零件放置在可调节顶针(3件)上，并使零件居于平板中间位置，以便于测量操作；

3)调整可调节顶针，采用高度千分表(安装在高度尺上的千分表)，平面校平待检的开档槽内下端面，跳动值不大于0.005；

4)标识开档槽内两个端面的检测位置点(至少8个点)，确保两个端面上的检测位置点相互对应(可采用到同一基准点的距离相等作为标识依据)；

5)按检测标准和规范要求，用图2左图所示加长量脚后的高度尺测量下端面，记录测量数据；

6)按检测标准和规范要求，用图2右图所示加长量脚后的高度尺测量上端面，记录测量数据；

7)将数据进行处理，判断待检特征的质量符合性；

8)加长量脚后的高度尺送检。

实施例

1、高度尺的设计和加工：

加长量脚的结构如图3所示，基体1和硬质合金嵌块2两个零件用铜为钎料进行钎焊连接。为了保证量脚的耐用度，两个零件的硬度和耐磨性都要求很高，并且基体1还应具备由于使用保管不当发生碰撞时而不发生断裂所必要的韧性以及热处理后的金相组织有高的稳定性、耐蚀性、良好的加工工艺性(如要求淬火变形小、磨削性能好等)等。

综上所述，基体1的材料选用GCr15(YB(T)-1-80)，淬火硬度为HRC62～64，硬质合金嵌块2选用YW1(YS/T400-1994)。

2、基体1的加工：

基体1的加工步骤为：

1)正火，以消除坯料中的网状碳化物；

2)进行球化退火，使坯料组织达到良好的机加工性能；

3)分粗、精铣削坯料及焊接台阶；

4)淬火+低温退火。为了获得较高的硬度和耐磨性，回火温度可低些。为了提高稳定性，对基体1在淬火后应立即进行冷处理，然后在150～160℃下低温回火；低温回火后还应进行一次人工时效(110～150℃，24～36h)，尽量使淬火组织转变为较稳定的回火马氏体并消除淬火应力。

5)粗磨基体1；

6)磨削后要在120℃下人工时效2～3h，以消除磨削应力。

7)半精磨基体1；

8)重复步骤6)，即在120℃下人工时效2～3h。

3、加长量脚的加工：

加长量脚的加工步骤为：

1)焊接，用铜为钎料基体1和硬质合金嵌块2进行钎焊连接；

2)对加长量脚分别进行粗、精磨削加工；

3)在120℃下人工时效2～3h；

4)按相关国家标准研磨加长量脚；

5)送上一级计量机关计量检验；

4、计量校正：

1)准备工作：领取相关的工具如深度尺(用于粗约测量加长量脚尺寸范围)、高度尺(2把，即现有的未加工改造加长量脚的高度尺，本发明中将高度尺原配的量脚拆掉，其余部分保留，然后使用新加工的加长量脚装配)、千分尺(用于测量加长量脚安装的平行度)、加长量脚、量块(用于高度读数的对比调整)、标准计量尺(用于对比检测改造后高度尺的最终尺寸及精度)、酒精、砂布等，用酒精将这些工具清洁干净，包括平板；

2)拆下一把高度尺原配的量脚，按图2左图换上加长量脚B，将C端插入高度尺并锁紧，检测A处尺寸；

3)取下加长量脚B，研磨A处，保证平面度要求，修正量尺读数；

4)拆下另一把高度尺原配的量脚，按图2右图换上加长量脚B，重复步骤2)、3)；

5)对新装配的高度尺分别标号，按标准和规范要求完善管理备案，并规定该量具为“一用一检”。

5、操作方法：

1)准备工作：领取相关的测量和辅助工具，如长臂高度尺、可调节顶针(3件)、高度千分表、酒精、砂布等，用酒精将这些工具清洁干净，包括清洁平板、工件等；

2)将可调节顶针(3件)放置在平板上，将待测零件放置在可调节顶针(3件)上，并使零件居于平板中间位置，以便于测量操作；

3)调整可调节顶针，用高度千分表校平待检的开档槽下端面(3个可调节顶针放在平板上端面支撑图1中零件的B基准面，根据千分表的读数，通过调整可调节顶针的高度，使开档槽内的一个端面与平板上端面平行)，跳动值不大于0.005(即千分表表针在开档槽内端面任一位置移动，其最大值与最小值之间的差值不大于0.005mm)；

4)标识零件的检测位置点(至少8个点)，确保两个端面上的检测位置点相互对应；

5)按检测标准和规范要求，用图2左图所示加长臂高度尺测量下平面，记录测量数据，得到多个第一高度值，即相对图2中高度尺底座M面的高度，M面与平板上端面重合；

6)按检测标准和规范要求，用图2右图所示加长臂高度尺测量上平面，记录测量数据，得到多个第二高度值，即相对图2中高度尺底座M面的高度，M面与平板上端面重合；

7)分别计算多个第一高度值和多个第二高度值的平均值，以两个平均值的差值作为开档槽的高度尺寸，以组为单位(两个端面上对应检测点为一组)，分别计算第一高度值和第二高度值的差值，以差值最大的一组作为平行度测量值(通过调整可调节顶针，已将开档槽内的一个端面调整为基准平面，于是开档槽内两个两端面的两个高度读数差值最大值就是平行度)，从而判断待检特征的质量符合性；

8)加长高度尺送检。

Claims (9)

1.一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，包括开档槽高度尺寸的测量和开档槽内高度方向上两个端面相对同一基准的平行度测量，其特征在于：包括，

任意选择开档槽内高度方向上两个端面中的一个端面，将该端面与基准平面校平，且该端面相对基准平面的跳动值小于平行度公差，然后采用量脚长度大于开档槽深度的高度尺伸入开档槽内，分别测量开档槽内高度方向上的两个端面到开档槽外基准平面的高度距离，得到第一高度和第二高度后，计算第一高度和第二高度的差值，取该差值的平均值作为开档槽高度尺寸，取该差值的最大值作为平行度；

采用高度尺测量第一高度和第二高度前，还包括标识测量点，所述测量点的位置分别位于开档槽内高度方向的两个端面上，两个端面上的测量点数量一致，按照两个测量点一组，同一组内的测量点由平行于开档槽高度方向的一条直线与两个端面的交点形成。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，其特征在于：所述高度尺的量脚包含基体(1)和硬质合金嵌块(2)，硬质合金嵌块(2)连接在基体(1)的末端，硬质合金嵌块(2)的截面呈梯形，硬质合金嵌块(2)的测量表面与基体(1)之间有一个高度差；

所述基体(1)依次经过正火、球化退火、粗铣、精铣、淬火、低温回火、粗磨、人工时效、半精磨和人工时效处理后与硬质合金嵌块(2)钎焊连接，然后基体(1)与硬质合金嵌块(2)整体粗磨、精磨和人工时效处理。

3.根据权利要求2所述的一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，其特征在于：所述基体(1)粗铣和精铣过程中包括铣削基体(1)上与硬质合金嵌块(2)连接的焊接台阶。

4.根据权利要求2所述的一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，其特征在于：所述基体(1)的材料为GCr15，所述硬质合金嵌块(2)的材料为YW1，其淬火硬度为HRC62～64。

5.根据权利要求2所述的一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，其特征在于：所述基体(1)淬火后立即进行冷处理，然后在150～160℃下低温回火，低温回火后的人工时效温度为110～150℃，时间为24～36h。

6.根据权利要求2所述的一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，其特征在于：所述基体(1)粗磨后的人工时效温度为120℃，时间为2～3h，精磨后的人工时效温度为120℃，时间为2～3h，基体(1)和硬质合金嵌块(2)钎焊后的人工时效温度为120℃，时间为2～3h。

7.根据权利要求2所述的一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，其特征在于：所述硬质合金嵌块(2)上的测量表面相对高度尺底座平面的平行度公差小于开档槽内高度方向上两个端面相对同一基准的平行度公差。

8.根据权利要求1所述的一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，其特征在于：还包括，

可调节顶针，所述可调节顶针数量为3个，用于支撑包含开档槽的零件，以及校平开档槽中端面与基准平面；

平板，所述平板的上端面作为基准平面，可调节顶针放置在平板的上端面上。

9.根据权利要求1所述的一种圆柱周向上深腔槽开档尺寸的精确测量方法，其特征在于：校平开档槽内端面与基准平面时，采用千分表测量跳动值。

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