CN116907411B - 一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法及装置，属于测量技术领域，所述测量装置包括用于替代产品轴的工艺轴模块、安装在零件二上的孔模块和探测器模块；所述工艺轴模块包括工艺轴、激光发生器，所述工艺轴内部设有激光发生器的安装空腔及激光通道；工艺轴模块用于先后安装在零件一和零件二上，先后发射与产品轴外圆同轴、与孔模块上的孔内圆同轴的激光束；所述工艺轴前端穿过孔模块上的孔，激光束从工艺轴前端发出照射在探测器模块的位置敏感探测器上。本发明装置及方法能够解决轴、孔机构配合到位形成封闭空间后无法对配合间隙直接、定量测量的问题，提高检测精度，保证装配精度。

Description

一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法及装置

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法及装置。

背景技术

飞机上某些活动部件与机体采用轴孔配合结构形式进行连接，为保证活动部件的正常开/关及部件闭合后的稳定性，活动部件的轴与孔有严格的配合间隙要求。一般装配时可通过工艺方法保证轴与孔的轴线方向基本平行，但无法保证轴与孔的轴线同轴，加之装配误差累计，导致轴与孔径向间隙不均匀。活动部件闭合后，与机体形成了封闭空间，无法进行轴与孔间隙测量；为保证轴与孔间隙装配要求，现阶段只能通过轴、孔配合面接触着色法进行定性判定轴与孔是否存在间隙，即将孔表面涂抹红丹粉或印油等着色材料，活动部件进行关、开一次，检查轴表面是否被着色，并以此判定两者是否接触，再调整孔相对与轴的径向位置，以保证轴与孔装配无接触。

现有方法利用接触着色法解决了封闭空间孔-轴配合间隙无法测量的问题，但只能进行定性测量，仅能最低限度的保证轴与孔装配无接触，无法对间隙值进行定量测量，无法进一步提高装配精度；后续产品因使用变形导致轴、孔接触需重复调整，维护频繁；且着色法需在产品表面涂抹着色颜料，去除不及时则易污染产品表面，影响产品表面质量。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中轴、孔机构配合到位形成封闭空间后无法对配合间隙直接、定量测量的问题，提出一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法及装置，能够在相互配合的轴、孔机构到位形成间隙后,高精、高效的实现间隙值测量，提高检测精度，保证装配精度。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种封闭空间轴孔配合间隙测量装置，包括对合后受结构遮挡形成封闭空间的零件一、零件二，零件一上的产品轴与零件二上的孔以轴孔配合连接；所述测量装置包括用于替代产品轴的工艺轴模块、安装在零件二上的孔模块和探测器模块；所述工艺轴模块包括工艺轴、激光发生器，所述工艺轴内部设有激光发生器的安装空腔及激光通道；工艺轴模块用于先后安装在零件一和零件二上，先后发射与产品轴外圆同轴、与孔模块上的孔内圆同轴的激光束；所述工艺轴前端穿过孔模块上的孔，激光束从工艺轴前端发出照射在探测器模块的位置敏感探测器上，所述位置敏感探测器用于对激光发生器发射的激光束位置进行检测。

进一步地，所述工艺轴通过螺母和弹簧垫圈固定连接在零件一上。

进一步地，所述孔模块包括孔和设置在孔下方的调整垫片，所述调整垫片通过螺纹连接安装至零件二，改变调整垫片的厚度可调整孔上的椭圆安装孔的位置，对孔相对工艺轴的径向位置进行调整。

进一步地，所述探测器模块包括位置敏感探测器、定位块和固定块，位置敏感探测器通过螺纹连接安装于定位块的表面，定位块通过固定块以磁吸方式固定于零件一上。

进一步地，所述定位块内部设有可供位置敏感探测器正常工作的电源、存储器及处理器。

进一步地，位置敏感探测器的感光面与工艺轴的外圆轴线垂直。

基于上述装置，本发明还提供了一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法，包括如下步骤：

S01：使用第一组带有激光发生器的I号工艺轴，对零件一上的产品轴进行同轴原位换装，I号工艺轴内置的激光发生器发射与正式产品轴外圆同轴的激光束；

S02：闭合I号工艺轴，使I号工艺轴穿过零件二孔模块上的孔与之配合，形成配合间隙，工艺轴内置的激光发生器发射的激光束照射至探测器模块的位置敏感探测器上；

S03：然后通过固定位置的位置敏感探测器获得I号工艺轴的轴线位置()；

S04：退出I号工艺轴，然后使用第二组带有激光发生器的II号工艺轴，同轴于孔装配至孔，II号工艺轴内置的激光发生器发射与孔内圆同轴的激光束；

S05：然后通过上述同一位置敏感探测器获得第二组II号工艺轴穿过的孔的轴线位置(

)；

S06：利用上述位置敏感探测器两次测量的轴、孔的轴线位置，计算可得轴与孔的轴线偏差；

，/>；

S07：最后再结合轴外径、孔内径，计算得出轴与孔的配合间隙:

。

综上所述，本发明具有以下优点：

（1）本发明解决了机构在形成封闭空间后无法对轴与孔配合间隙直接、定量测量，只能利用配合面接触着色法定性测量的问题；

（2）相比配合面接触着色法测量，本发明在机构闭合到位后即可自动测量，测量过程无需人工干预，操作更为简便；

（3）本发明基于位置敏感探测器（PSD）进行位置检测，数字化测量方式，提升测量精度；

（4）轴与孔配合间隙数字化定量测量，可用于指导装配，提升装配精度，使轴与孔间隙尽量均匀，避免产品使用变形导致轴与孔接触而需频繁维护；

（5）本发明方法基于位置敏感探测器（PSD）方式的非接触式测量，避免产品着色，有利于提高产品表面质量。

附图说明

图1 是本发明配合间隙测量方法流程图；

图2 是本发明配合间隙测量装置的整体结构图；

图3 是本发明配合间隙测量装置的工艺轴模块；

图4 是本发明配合间隙测量装置的孔模块；

图5 是本发明配合间隙测量装置的探测器模块；

图6 是本发明第二组工艺轴模块安装至孔的工作示意；

图7 是本发明轴与孔的配合间隙计算示意图；

图8 是本发明封闭空间轴孔配合结构的一种示意图；

图中，

101、零件一，102、零件二，103、工艺轴模块，104、孔模块，105、探测器模块，301、螺母，302、弹簧垫圈，303、激光发生器，304、工艺轴，401、孔，402、调整垫片，501、位置敏感探测器，502、定位块，503、固定块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本发明提供了一种封闭空间轴孔配合间隙测量装置，该测量装置整体如图2所示。包括零件一101、零件二102、工艺轴模块103、孔模块104、探测器模块105。零件一101为安装轴模块（工艺轴304）的零件；零件二102为安装孔模块104的零件。零件一101和零件二102关闭到位后受结构遮挡形成封闭空间（参见图8）。采用本发明装置可解决机构在形成封闭空间后无法对轴与孔的配合间隙直接、定量测量的问题。

工艺轴模块103通过螺纹连接安装在零件一101上，孔模块104通过螺纹连接安装至零件二102，探测器模块105通过磁吸等方式固定在零件一101上，其位于工艺轴模块103穿过孔模块104的一端，其探测面垂直于工艺轴模块103、孔模块104的轴线方向。

参见图3，所述工艺轴模块103包括螺母301、弹簧垫圈302、激光发生器303、工艺轴304；此模块通过螺母301和弹簧垫圈302将带有螺纹的工艺轴304固定连接至零件一101。其中工艺轴304是正式产品轴的模拟样件，工艺轴304内部具备激光发生器303安装空腔及激光通道，用于安装激光发生器303。本实施例中，工艺轴模块103具设置有两组，分别为I号和II号。两组工艺轴模块103结构组成相同，不同之处在于，其中I号工艺轴模块103的激光发生器303可发射与正式产品轴外圆同轴的激光束，II号工艺轴模块103的激光发生器303可发射与孔401（参见图4）内圆同轴的激光束。

参见图4，所述孔模块104包括孔401、调整垫片402；孔401、调整垫片402通过螺纹连接安装至零件二102。初始装配时已通过装配工艺保证孔401的内圆与正式产品轴外圆的轴线基本平行，调整垫片402位于孔401的下方，通过改变调整垫片402的厚度，可调整孔401上椭圆安装孔的安装位置，对孔401相对轴的径向位置进行调整，以保证轴、孔间间隙。

参见图5，所述探测器模块105包括位置敏感探测器501（PSD）、定位块502、固定块503；位置敏感探测器501（PSD）可螺纹连接安装于定位块502，定位块502可利用固定块503通过磁吸等方式固定于零件一101，并使位置敏感探测器501（PSD）的感光面与工艺轴304外圆轴线垂直。定位块502内置可供位置敏感探测器501（PSD）正常工作的电源、存储器、处理器等。位置敏感探测器501（PSD）可对工艺轴模块103内部的激光发生器303发射的激光束位置进行检测。

本发明配合间隙测量装置的测量操作如下：

参见图2，将I号工艺轴304安装至零件一101，孔模块104安装至零件二102，探测器模块105通过固定块503固定，I号工艺轴模块103到位进入孔模块104形成轴、孔间隙，位置敏感探测器501（PSD）可检测工艺轴模块103内部的激光发生器303发射的激光束位置，得到工艺轴304的轴线位置，从而得到正式产品轴外圆的轴线；

参见图6，将I号工艺轴模块103退出孔模块104，将II号工艺轴模块103安装至孔401，位置敏感探测器501（PSD）可检测孔模块104内部的激光发生器303发射的激光束位置，得到孔401的轴线位置；最后再结合轴外径、孔内径，计算得出轴与孔的配合间隙。

实施例2

为提高轴与孔机构配合间隙测量的准确性，实现定量测量，提高检测精度，保证装配精度，调高产品表面质量，提出一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法，如图1所示。该方法通过工艺轴及位置敏感探测器（PSD），在轴、孔结构配合到位形成封闭空间后自动测量、计算获得两者的配合间隙，其主要步骤如下：

S01：使用第一组带有激光发生器303的I号工艺轴模块103，对产品轴进行同轴原位换装，I号工艺轴模块103内置的激光发生器303发射与正式产品轴外圆同轴的激光束；

S02：闭合工艺轴，使I号工艺轴模块103中的工艺轴304穿过孔模块104与孔401配合，形成配合间隙，I号工艺轴304内置的激光发生器303发射的激光束照射至位置敏感探测器501（PSD）；

S03：然后通过固定位置的位置敏感探测器501（PSD）获得I号工艺轴304的轴线位置()；

S04：打开（退出）工艺轴，然后使用第二组带有激光发生器303的II号工艺轴模块103，同轴于孔装配至孔401，II号工艺轴304内置的激光发生器303发射与孔401内圆同轴的激光束，如图6所示；

S05：然后通过上述同一位置敏感探测器（PSD）获得II号工艺轴（孔）的轴线位置()；

S06：利用上述位置敏感探测器（PSD）两次测量的轴、孔的轴线位置，计算可得轴与孔的轴线偏差，如图7所示；

，/>；

S07：最后再结合轴外径、孔内径，计算得出轴与孔的配合间隙：

。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种封闭空间轴孔配合间隙测量装置，包括对合后受结构遮挡形成封闭空间的零件一（101）、零件二（102），零件一（101）上的产品轴与零件二（102）上的孔（401）以轴孔配合连接；其特征在于，所述测量装置包括用于替代产品轴的工艺轴模块（103）、安装在零件二（102）上的孔模块（104）和探测器模块（105）；所述工艺轴模块（103）包括工艺轴（304）、激光发生器（303），所述工艺轴（304）内部设有激光发生器（303）的安装空腔及激光通道；工艺轴模块（103）用于先后安装在零件一（101）和零件二（102）上，先后发射与产品轴外圆同轴、与孔模块（104）上的孔（401）内圆同轴的激光束；所述工艺轴（304）前端穿过孔模块（104）上的孔（401），激光束从工艺轴（304）前端发出照射在探测器模块（105）的位置敏感探测器（501）上，所述位置敏感探测器（501）用于对激光发生器（303）发射的激光束位置进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种封闭空间轴孔配合间隙测量装置，其特征在于，所述工艺轴（304）通过螺母（301）和弹簧垫圈（302）固定连接在零件一（101）上。

3.根据权利要求1所述的一种封闭空间轴孔配合间隙测量装置，其特征在于，所述孔模块（104）包括孔（401）和设置在孔（401）下方的调整垫片（402），所述调整垫片（402）通过螺纹连接安装至零件二（102），改变调整垫片（402）的厚度，可调整孔（401）上的椭圆安装孔的位置，对孔（401）相对工艺轴（304）的径向位置进行调整。

4.根据权利要求1所述的一种封闭空间轴孔配合间隙测量装置，其特征在于，所述探测器模块（105）包括位置敏感探测器（501）、定位块（502）和固定块（503），位置敏感探测器（501）通过螺纹连接安装于定位块（502）的表面，定位块（502）通过固定块（503）以磁吸方式固定于零件一（101）上。

5.根据权利要求4所述的一种封闭空间轴孔配合间隙测量装置，其特征在于，所述定位块（502）内部设有可供位置敏感探测器（501）正常工作的电源、存储器及处理器。

6.根据权利要求1所述的一种封闭空间轴孔配合间隙测量装置，其特征在于，所述位置敏感探测器（501）的感光面与工艺轴（304）的外圆轴线垂直。

7.一种封闭空间轴孔配合间隙测量方法，根据权利要求1-6任意一项所述的装置，其特征在于，包括如下步骤：

S01：使用第一组带有激光发生器（303）的I号工艺轴，对零件一上的产品轴进行同轴原位换装，I号工艺轴内置的激光发生器发射与正式产品轴外圆同轴的激光束；

S02：闭合I号工艺轴，使I号工艺轴穿过零件二孔模块（104）上的孔与之配合，形成配合间隙，I号工艺轴内置的激光发生器（303）发射的激光束照射至探测器模块（105）的位置敏感探测器上；

S03：然后通过固定位置的位置敏感探测器（501）获得I号工艺轴的轴线位置；

S04：退出I号工艺轴，然后使用第二组带有激光发生器（303）的II号工艺轴，同轴于孔装配至孔模块（104）上的孔（401），II号工艺轴内置的激光发生器发射与孔内圆同轴的激光束；

S05：然后通过上述位置敏感探测器（501）获得第二组II号工艺轴穿过的孔的轴线位置；

S06：利用上述位置敏感探测器两次测量的轴、孔的轴线位置，计算可得轴与孔的轴线偏差；

S07：最后再结合轴外径、孔内径，计算得出轴与孔的配合间隙。